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中尺度重力波影响西南涡及其降水的机理探讨

四川盆地，边坡地形，暴雨，中尺度重力波，西南涡

主题3 技术、台站、交叉 > 专题3.1 山地气象

利用ERA5再分析资料、GPM卫星降水产品、雷达组合反射率RMCR资料和WRF模式，基于多个典型个例，对四川盆地上空对流层内中尺度重力波（MGW）的形成机制和MGW如何影响西南涡（SWV）环流内暴雨天气的发生发展进行天气动力学分析，以期完善对MGW与SWV关联特征与影响机理的认识。研究结果表明：四川盆地四周的边坡地形通过对气流下坡加速和辐射冷却差异产生的扰动位势高度梯度共同促使垂直风切变增强, 从而影响由切变不稳定机制激发的对流层高层的MGW的激发位置。（1）四川盆地对流层高层的移动性MGW是在切变不稳定机制、非平衡流机制和边坡地形的共同作用下产生。SWV的上升气流与MGW的上升位相发生耦合，形成阶段性深对流。对流层高层形成的临界层和强垂直风切变引起MGW反射，促使MGW的能量和位相垂直向下传播。同时，对流层低层较强的垂直风切变也促使MGW反射，在MGW东传路径的前部向上输送能量，并增强东移SWV前部的对流和降水。当MGW正位相出现在SWV上升气流下游的高空时，MGW云系得以在下游发展，出现由高层云系产生并向下游延伸的弱降水区。SWV内上升气流与MGW正位相是否发生了耦合，成为MGW云系能否进一步发展以及降水范围能否扩大的关键。（2）回流进入四川盆地的偏东干冷气流经过边坡地形时，在稳定大气层结下也可形成MGW。MGW引起的散度场变化发过来促进SWV环流内上升气流的东移发展。 MGW负涡度位相的加强和干冷空气的西移导致涡度负值区向西北方向扩展，使涡度场呈现“上负下正”的垂直分布，有利于对流的迅速发展。MGW造成并稳定维持的上升气流位相和对流层中低层干冷空气的西北向移动促使低层大气降温和不稳定能量累积，CAPE值增大，从而创造有利于对流和降水发生的环境条件。与以往研究不同，本研究将MGW与SWV的垂直运动和环境条件演变相联系，从而有助于进一步探究MGW和SWV共同影响下降水发生发展的协同机制。