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复杂地形影响下不同移出型西南低涡系统的差异化演变特征及其影响因子研究

多尺度耦合系统 西南低涡系统 二级地形 热动力结构演变

主题3 技术、台站、交叉 > 专题3.1 山地气象

长江上游二级地形区作为长江流域内东移对流系统的主要源地及重要增强区域，其对各类结构形态的东移对流系统的发生和发展具有重要影响。本文基于ERA5大气再分析数据、FY-4A卫星的黑体亮温数据、CLDAS格点融合降水数据，开展了不同耦合特征西南低涡穿越二级地形期间的系统热动力结构及降水演变特征研究。研究结果表明尽管二级地形区及其上游的四川盆地地区均是影响长江中下游地区的MCS(中尺度对流系统)与MV(中尺度低涡)的主要初生源地之一，但是发源于二级地形区且东移影响长江中下游地区的MCS与MV频次更高，产生影响的范围更广。通过MCS与MV的追踪结果分析发现，东移MCS与东移MV在四川盆地内通常具有相互耦合的系统结构特征(一般定义为东移多尺度西南低涡系统)。根据东移多尺度西南低涡系统(具备MCS与MV的耦合特征)在穿越二级地形前后的环流场结构演变特征差异，将其分为两个类型：第Ⅰ型东移对流系统表现为在穿越二级地形区后继续维持MV与MCS耦合的系统结构特征；而第Ⅱ型东移对流系统表现为在穿越二级地形区后减弱为的WS(水平风切变系统)和MCS耦合的系统结构特征。通过对比分析第Ⅰ型和第Ⅱ型东移对流系统的热动力结构演变特征差异以及降水演变特征差异，发现第Ⅰ型东移对流系统相较于第Ⅱ型在山脉下游地区产生的局地降水更强，强降水中心附近出现更强的垂直上升运动，更加显著的对流层中低层气旋性风场辐合特征以及更剧烈的对流向上发展过程。基于分片式位涡反演技术将这两类东移多尺度西南低涡系统中的复合流场进一步分解为平衡态流场与扰动态流场。通过进一步诊断分析发现第Ⅰ型东移对流系统包含的平衡态流场与扰动态流场相较于第Ⅱ型东移对流系统可以产生更强的局地风场辐合过程。与此同时，在背景场关键性天气影响系统以及背景场水汽条件的有利配合作用下，导致第Ⅰ型东移对流系统相较于第Ⅱ型在穿越二级地形后通常维持更长的系统生命史，以及对长江中下游地区产生更大范围的影响。