一次自上向下發展的高原渦的多尺度動力學分析

作者：容逸能,馬繼望,李瑤婷,梁湘三

摘要：高原渦作為經常給我國帶來暴雨等災害的天氣系統,其形成一般認為是通過感熱和潛熱自下而上激發的,然而,2013年5月下旬發生的一次引發其下游災害性強降水的高原渦卻是由對流層高層天氣尺度低渦誘發的。為此,基于新發展的多尺度子空間變換和多尺度能量渦度方法以及ERA5再分析資料對其動力學過程進行了詳盡的探討,先將原始場重構到三個尺度子空間,即背景環流尺度子空間、天氣尺度子空間和高頻尺度子空間,重構場上首次顯示此次過程生成于青藏高原西北側,其成因為對流層高層基本氣流尺度向天氣尺度的跨尺度動能正則傳輸,即正壓失穩,并且表現為從高層向下。在發展階段,其能量最終來源為基本氣流向天氣尺度的有效位能傳輸和非絕熱加熱,然而這些過程只發生于渦旋低層的西側。進一步分析發現,天氣尺度內存在一個能量再分配“路徑”:首先,低層西側獲得的有效位能轉換為動能,西側垂直的氣壓梯度力做功將低層獲得動能向高層分配;在高層,水平的氣壓梯度力做功進而將西側獲得的動能向東側分配;東側垂直的氣壓梯度力做功再將動能向低層分配;至此,低層西側獲得的能量被分配到整個渦旋空間中,使得渦旋能夠均勻發展。

發文機構：南京信息工程大學大氣科學學院 山東省氣象臺 中國民用航空飛行學院廣漢分院 南京信息工程大學大氣海洋動力學實驗室

關鍵詞：高原渦正則傳輸多尺度子空間變換正壓不穩定斜壓不穩定plateau vortexcanonical transfermultiscale window transformbarotropic instabilitybaroclinic instability

分類號： G63[文化科學—教育學]