青藏高原低涡的气候变化特征及其对我国強降水影响的机理研究

综合应用长期历史天气图、卫星遥感、再分析、台站常规观测与外场加密观测试验等多源资料，研究青藏高原低涡的生成源地、性质、生命史、移动路径以及天气影响，构建近40年高原低涡活动序列，揭示东移型高原低涡的气候特征及其对我国強降水影响的变化趋势。辨识高原低涡东移过程对水汽输送与降水的作用，重点分析近年来高原低涡对川渝地区、长江中下游地区以及华南地区暴雨的诱发与增幅效应。研究源地型与东移型高原低涡与高原地气低频变化的关系，阐明高原低涡群发性与高原陆面物理过程准双周振荡、季节内振荡以及大气低频振荡之间的联系，分析高原低涡移动路径与低频振荡传播路径的相关性。探讨高原及周边地区气候变化对高原低涡活动的影响机理，揭示全球气候变化背景下高原低涡活动异常的事实及其对我国强降水影响的基本规律，提升青藏高原对我国天气、气候影响的认知能力。

为了探究高原及周边地区气候变化对高原低涡活动的影响机理，揭示全球气候变化背景下高原低涡活动异常的事实及其对我国强降水影响的基本规律，本项目通过四年研究取得如下成果：（1）基于历史天气图和MICAPS资料、基于NCEP/NCAR再分析资料的人工识别方法，以及基于NCEP CFSR再分析资料的客观识别技术，统计分析了夏季高原低涡的气候特征。得出夏季高原低涡平均每年生成32个，低涡发生频数呈现较明显的增多趋势，年际变化明显。（2）研究了夏季青藏高原低涡与次季节振荡的关系，揭示出活跃期与非活跃期的高原低涡有显著差异。说明次季节振荡的预测将有助于提升高原低涡及其影响高原下游地区天气、气候的中期预报能力。（3）根据NCEP/DOE再分析资料的地面感热和潜热通量以及MICAPS天气图资料识别的高原低涡数据集，研究了青藏高原夏季地面热源的气候学特征。发现在气候尺度上，高原地面热源偏强特别是地面感热偏强的时期，对应高原低涡的多发期。从气候统计的时间相关性角度揭示了高原地面加热作用对催生高原低涡乃至高原对流活动的重要性。（4）利用历史天气图、MICAPS资料以及台站降雨资料，对夏季移出型高原低涡的时空分布特征及其对我国降雨的影响进行了研究，并分析了不同路径移出型高原低涡的环流形势及降雨分布。得出平均每年有9个高原低涡能够移出高原而发展，分为东移、东北移、东南移和其他四条路径，其中东移路径约占6成。各路径移出型低涡的降雨合成分析距平异常大值区分布与各路径正相关分布一致，且降雨异常大值中心与正相关大值中心相对应。（5）研究了夏季高原大气热源气候特征以及与高原低涡生成的联系，从热成风原理和高原大气热力适应理论两方面对高原大气热源与高原低涡生成频数的统计结果给出了物理机理解释。（6）应用波动理论分析出高原低涡中同时具有涡旋Rossby波与惯性重力波，其中热力作用随径向的变化及其梯度对这种混合波动有重要影响。（7）通过对流涡度矢、赤道印度洋海温、TRMM资料、AIRS资料、GPS可降水量、位涡、拉格朗日方法（HYSPLIT）、大气能量学等系列诊断方法系统性研究了高原低涡、西南低涡以及两涡相互作用引发的暴雨过程，并探讨了热带大气低频振荡对高原低涡的调制作用和边界层参数化方案对高原低涡东移数值模拟的影响。