关于高原涡从青藏高原离开后与西南涡联合活动的观测事实外文翻译资料

 2022-12-02 19:36:28

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关于高原涡从青藏高原离开后与西南涡联合活动的观测事实

Shuhua YU*1, Wenliang GAO2, Dixiang XIAO3, and Jun PENG1

1高原气象研究所、中国气象局、成都610072

2雅安气象局,雅安市625000

3四川气象台,成都610072

摘要：利用1988到2013年的大气观测资料，站降雨资料，热带降雨测量任务的数据以及每年高原涡和切变线的统计数据，分析持续性离开的高原涡（SDPVs）和西南涡(SWVs)联合活动的特色，获得一些新的并且有用的关于两种类型涡旋联合活动的观测事实和进一步的认识。结果表明：（1）两种涡旋的联合活动从5月到8月，主要是在6月和7月。（2）持续性离开的高原涡的伙伴关系主要来自于杂多县，同时西南涡产自于九龙。（3）这两种涡旋中大部分几乎沿着同一方向运动，和低槽一起东移。持续性离开的高原涡主要在长江以北地区活动，而西南涡坐落在长江流域。（4）两种涡旋的联合活动经常产生持续的黄河以南区域的暴雨,影响中国广泛的地区,甚至影响朝鲜半岛，日本和越南。(5)这两种涡旋中大部分是斜压性涡旋或冷涡,并且他们都因为联合活动而得到了加强。（6）当两种涡旋在海上移动时，他们的中心压力下降，降雨量增加，特别是西南涡。（7）当有热带气旋出现在中国东部和南部海洋时或如果有热带气旋出现在海南岛附近时，它们会一起向南移动，这些情况下，这两种涡旋可能同时在同一片区域上空自旋。

关键词：高原涡；西南涡；观察性研究

1 引言

青藏高原涡和西南涡是在青藏高原独特的复杂地形下由于动力作用和热力作用而生成的。青藏高原涡形成于青藏高原主体部分，并且主要活跃在500hPa等压面。Ye和Gao（1979）描述了青藏高原涡的水平尺度大约是500公里，垂直厚度范围约是2-3公里。与此同时，西南涡通常发生在青藏高原东南部一面和中国的西南部，主要活跃在700hPa等压面。Lu（1986）的研究表明，西南涡是浅薄的中尺度系统，尺度是300-500公里，并且在700hPa比较显著。

青藏高原涡生成于青藏高原的西部，并且在其东部渐渐消失。一些高原涡可以移出高原，在其移出过程，伴随着暴雨，严重的会影响中国大范围的地区，甚至引发洪水灾害。（Tao and Ding, 1981; Zhang et al., 2001; Yu et al.,2014)。大部分西南涡在其源地生成发展至消亡（Chen et al., 2007b），但有些西南涡会离开其源地，对中国的降水产生持续的影响(Lu, 1986; Kuo et al., 1988; Chen et al., 2003).。

对于这些涡流现象的研究（如青藏高原涡和西南涡）吸引了国内外气象学家的关注(e.g., Qian et al., 1984;Chen, 1990; Li et al., 1991; Luo, 1992; Gao, 1987; Wang,1987; Chang et al., 2000; Chen et al., 2000; Wang and Gao,2003)。近几十年来，越来越多的人关注青藏高原涡的东移研究，尤其是对于高原涡东移的潜在机制研究。Yu and Gao (2009)指出，高原涡的移出是因为西风带，亚热带天气系统和对流层上层的天气系统的相互作用。Li et al. (2011)总结出高原涡可能包含着涡流罗斯贝波和惯性浅重力波。He et al.(2009)发现冷暖空气的相互作用导致收敛流场的持续加强，这对于涡旋的维持和加强是至关重要的。此外，Yu et al. (2008)指出强化条件下的斜压不稳定，高原涡倾向于移出高原。Song et al. (2012)的研究表明凝结潜热释放和水蒸气在涡旋维持和其结构特性的演化中起到重要作用。Takahashi(2003)总结出冷空气直接影响高原北部的低压的发展。相对来说，对于西南涡的研究，科学家更关心研究它们的动力学机制和进行数值模拟。Chen et al. (2007c)从三维涡度变化方程出发，分析了大气分层及其变化对三维涡度的变化的影响。利用数值模拟，Chen et al. (2004)发现，随着低涡增强，在东方，锋生的现象是明确的。Zhou et al. (2006)研究表明桑达台风的东北气流吹向西南涡的东南一侧，触发极其严重的降雨。Chen et al. (2007a)发现大规模流通的“马鞍型”有利于西南涡的发展。其他的研究人员也指出了TPV(Yu and Gao, 2006; Wang et al., 2009)和SW(Chen and Min, 1999; Chen et al., 2007b)V的基本事实和活动特色。

对于高原涡和西南涡的研究迄今为止主要关注这两个类型中的一种涡旋。同时，这些研究也揭露了关于这两种涡旋的许多重要和有趣的事实，几乎没有人承认它们的联合活动和变化，对于中国和东亚地区的严重降水的产生有着重要的影响。因此，解决这个认知的缺陷具有重要意义，不仅能进一步了解它们的相互作用，同时可以意识到这些共同特征和在国内的严重降水得关系，进而提高预报技术，并最终减少暴雨相关造成的损害。此外，可以形成一个关于高原涡和西南涡的东移，发展和影响机制的可靠的基础研究。因此，有必要利用最新的数据，研究两种涡旋联合活动主要运动以及它们的变化，和它们对中国降水的影响。

本文旨在揭示西南涡和移出高原的超过两天的高原涡的联合活动的特点。此外，高原涡和涡旋联合活动中高原涡，以及西南涡和涡旋联合中西南涡活动的各自的特点比较，在本文得以详细的讨论研究。

本文的其余部分组织如下:第二部分介绍数据和方法。第三部分分析了TVSPDVs和TVSWVs活跃的年和月,路径和发源地。在第四部分分析了TVSPDVs和TVSWVs的可变性。TVSPDVs和SDPVs之间的差异, TVSWVs和SWVs之间的差异在第五节中详细比较。最后, 在第六部分给出了这项研究的结论。

2 数据和方法

2.1 数据

本文利用了4个数据集。第一类数据包括位势高度、温度、500hPa的风向和风速,并且数据来源于从1988到2013年对120个站每天两次的观察。第二类数据集包括从1988到2013年的1244个国家气象观测站的24h的累积降水量，这一数据是由中国气象局国家气象信息中心应用控制（CMA）。第三类是由成都高原气象研究所公布的数据，这类数据来自于从1998至2013的TPV和切变线的统计年鉴。第四类数据是热带降雨测量任务的数据来自于戈达德地球科学数据和信息服务中心和美国国家航空和宇宙航行局(NASA)。

2.2 方法

利用天气学统计和分析方法，本文研究和分析了伴随着SWVs的不同过程的SDPVs。

第一，SPDV被划定为有闭合等高线的低压系统或气旋风的涡旋，在青藏高原的三个相邻站500 hPa 上空产生，离开高原后有着超过2天的生命周期。TVSPDV是SWV和 SDPV拥有联合活动。相比较而言，DPV是一种远离性高原涡。

第二，SWV划定为有闭合等高线的低压系统或气旋风的涡旋,在三个相邻站700 hPa上空生成,生成在青藏高原背风坡(26◦N-33° N,99°E-109°E)。TVSWV是SDPV和 SWV拥有联合活动。

根据他们的起源，SWVs可分为九龙漩涡,四川盆地漩涡(简称盆地漩涡)和小金县漩涡(高原气象研究所,中国气象局,成都,中国气象学会和高原气象学委员会,2013年)。

第三，TVSDPVs(TVSWVs)是根据他们的活动分为三类:暖性,冷性,和斜压性,这一划分是根据涡旋在500hPa(700hPa)的温度分布天气图。如果一个涡旋坐落在500hPa(700hPa)的暖脊上，没有冷空气入侵,这是一个暖性涡旋。然而，如果冷空气涌入过于剧烈，无论其位置是在暖槽中还是在槽前，这类属于斜压类涡旋。当然，冷涡是指涡旋完全处于冷空气包围中（Yu et al.,2014）。冷涡或暖涡是正压性涡旋。

第四，多雨地区TVSDPV或TVSWV是由涡旋环流范围和实际降雨量分布决定的，包括了由于3种SDPV， SWV和天气系统而生成的降水，这些是很难区分的。

识别连续的区域暴雨,拦截TVSDPVs 和TVSWVs影响降水区域,并且区别高原的东部和西部之间的涡旋采用Yu et al .(2014)所描述的方法。

最后，根据上述的定义，对1988-2012年发生的TVSPDVs 和TVSWVs进行识别和研究。

3 TVSPDVs和TVSWVs在1998至2013年期间的活动

在本文这里，详细分析了1998到2013年期间TVSPDVs和TVSWVs的活跃时间，起源和移动路径。

3.1 活跃时间

图1显示了1988至2013年每年每月SPDVs和TVSWVs 的总量。如图1a所示2013年有最大值5。这种联合活动大大促进了2013年长江流域，黄河和淮河流域以及四川盆地的洪水,这表明SDPV联合SWV的活动对中国夏季洪水的形成产生重大影响。相较而言，2012年的SDPVs最少,没有记录。这个数据还表明,16年期间, 63%的SDPV过程都伴随着SWV的活动。一般来说,如果在一年内有更多(更少)SDPV过程, 则会相应的出现伴随着更多(更少) SWV活动。这表明，SDPVs和SWVs的联合活动的特征非常突出。此外,我们可以看到,第一次两类涡旋联合活动过程出现在3月初,最后一次是在10月下旬。这样的联合活动主要发生在5月到8月,7月案例最多, 6月紧随其后。因此，如图1b所示，两类涡旋的联合活动过程主要是6至7月，而SDPVs主要发生在6到8月(Yu et al., 2014)，同样数量的DPVs也发生在6到8月(Yu and Gao,2006)。此外，与SWVs不同的是，TVSWVs主要发生于4月至7月,但4月和6月是最高频率(Chen et al., 2007b)。

图1 1998至2013年期间每年（a）和每月（b）的SDPVs（黑）和TVSWVs（红）的

出现数量

3.2 起源

图2显示了16年统计中TVSPDVs开始的地方。图2阴影区代表着青藏高原。TVSPDVs的序号被标记了出来。圆意味着两个或两个以上TVSPDVs发生在封闭的区域内。显然,大多数TVSPDVs形成于青藏高原的东部地区,特别是杂多，玉树，Quma,但不是在DPVs形成的马莱和德格地区(Yu and Gao, 2006)。这也不同于SDPVs的频率分布,主要位于曲麻莱附近,其次,在玉树,杂多和阿坝州(Yu et al., 2014)。所有这些现象反映一个事实：TVSPDVs与DPVs和TVSPDVs来源不同。

图2 1998至2013年TVSPDVs的源地。序列号表明TVSPDVs的移动次序，

圆环表明TVSPDVs的集中生成地区。阴影地区表明海拔高度超过2500米。

从1998到2013年TVSWVs的起源地如图3所示。图3表明，16年间，九龙涡旋和盆地涡旋是TVSWVs的主要部分，各自都占了总数的41%作用，而小金县漩涡只占18%。九龙和盆地的漩涡,它们的起源大多是在九龙,然后附近稻城,渠县,潼南县,同江市、点将和会理。这一发现不同于Chen et al. (2007b)的分析,他认为两个主要中心靠近九龙,三台县,这反映出TVSWVs和 SWVs的起源是不同的。此外,图3还表明, TVSPDVs移出青藏高原之前大多数TVSWVs已经生成,并且特别突出的涡旋类型是九龙漩涡,占75%。

图3 1998至2013 TVSWVs的源地。序列号表明TVSWVs的移动次序，圆环表明TVSWVs的集中生成地区。红色，蓝色和黑色数字分别代表SDPV从青藏高原移出前，移出时以及移出后的SWVs。阴影与图2相同

TVSPDVs的起源都集中在高原东部。这可能是因为在西部高原有更少的无线电探空仪站,因此有更少的相关数据。因此,很难核实是否TVSPDVs往往源自高原的西部。

3.3 路径

统计数据显示,4/5,或80%的TVSPDVs在16年间移到长江以北。图4表明,大多数TVSPDVs向东或向东北移动,一些先向东南移到,然后转向西南,或先向东南移到,最后转向东北。这种路径与SPDVs。大部分SPDVs会移向正东或东北（Yu et al., 2014)。因此，TVSPDVs的典型移到路径比起SPDVs更加复杂，这可能是因为SDPVs 和SWVs之间的相互作用。

1998 - 2013年期间TVSWVs的运动路径基本上是在长江流域,占总体2/3或67%。绝大多数TVSWV运动路径在TVSPDVs移动的路径以南,占89%。图4显示,在过去的16年里,大多数TVSWVs已经向东北或东移动。这一发现与SWVs不同,对于大多数的SWVs迅速消散在源头地区,只有少数的会移出源地(Chen et al., 2007b)。通过分析在1998到2013年期间的TVSPDVs 和TVSWV移动方向,可以发现,在大多数情况下,TVSPDVs与 TVSWVs朝着同样的方向

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