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青藏高原热源与天气系统影响我国灾害性天气的机理研究
发布时间:2023年10月12日 来源:中国气象报社 分享:

在国家自然科学基金的资助下,中国气象局成都高原气象研究所研究员李跃清与成都信息工程大学教授李国平、肖天贵等人开展青藏高原热源与天气系统影响我国灾害性天气的机理研究。研究团队基于多源观测试验资料,针对高原热源与天气系统对我国灾害性天气影响的关键科学问题,通过观测分析、试验验证、诊断研究、数值模拟和理论分析,辨识了高原热源、天气系统影响灾害性天气的关键区与强信号,揭示了高原热源非均匀结构、高原天气系统演变东移机制,阐明了高原热源和天气系统影响灾害性天气的物理过程与异常原因,建立了高原热源与天气系统多尺度相互作用对灾害性天气影响模型,发展了青藏高原影响灾害性天气的预报理论与关键技术,支撑了灾害性天气业务预报。

研究团队在青藏高原热源与天气系统影响灾害性天气的观测、机理、技术及应用方面取得新进展。评估、验证高原热源、天气系统和水汽输送关键区,提出高原气象观测布局思路;揭示高原地面加热(感热)对高原涡生成的重要性,潜热对移出高原涡生成有更大影响;提出前(后)部暖(冷)平流协同作用的西南涡移动新机制;揭示高原关键区扰动能量的积累、传播、频散和释放与我国夏季异常降水、冬季低温雨雪等天气强度、持续的密切联系。

研究团队发现西南涡生成涡源九龙、川渝盆地和小金的内在联系及相互作用,提出上游风场扰动对下游涡源的影响也是西南涡的形成机制;九龙涡源地存在不同生命史、夜发性、移动特征和天气影响的3个次涡源,揭示了涡源的多尺度特征;得到高原涡与西南涡伴行、打转和折回路径,“双中心”、“空心”和“涡眼”等新事实;基于不同于传统垂直耦合的深厚型低涡横向耦合,提出高原涡与西南涡耦合作用的新机制;发现高原涡生成初期、移出高原后不同的能量主导过程,强盛期其潜热能出现与台风云系类似的螺旋结构及成因。

研究团队指出,高原涡、西南涡表现出层状性降水为主,但对流性降水效率更高、贡献更大,降雨强度谱(150 毫米/小时-50 毫米/小时)更宽的特征;揭示高原东侧重力波过程与西南涡活动的关联性,尤其是水平传播方向与西南涡移出及路径相关、夜发性相似等特征;得到高原降水过程垂直速度和散度交替表现出波动传播特征,中尺度重力波对强降水过程起主要作用。

基于夏季41天高分辨率加密观测试验,研究团队实现对西南涡演变及其影响的“过程观测”;提出观测试验与天气预报互动的新思路,建立观测试验与短期预报平台、区域数值模式融合的低涡及降水业务预报新技术。关于低涡协同活动、耦合作用、涡源关系、热源影响、能量特征、低涡暴雨等成果产生了良好学术影响,丰富发展了青藏高原影响灾害性天气的基础理论与预报技术,为我国天气灾害研究与业务提供了重要支撑,处于国际同类领先水平。

该研究为国家自然科学基金重大计划集成项目“青藏高原地-气耦合过程对区域灾害天气的影响”立项奠定了基础;基于时空加密观测试验,成功捕捉高原天气系统演变及其影响的完整“过程观测”资料,建立基于客观识别的30年夏季高原低涡发生频数共享数据集;高分辨率加密观测试验资料实时融入业务预报系统,落地西南区域气象中心,形成“加密观测试验+MICAPS业务平台”“加密观测试验+SWC-WARMS数值预报业务系统”的应用技术,成为主要预报工具;强降水致灾评估业务系统等在四川、陕西、重庆、湖南等气象部门应用。

(责任编辑:张明禄)

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