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1、青藏高原天气研究的前景青藏高原天气研究的前景第九章报告提纲报告提纲 高原低涡天气动力学研究新进展高原低涡天气动力学研究新进展 高原天气有待研究的问题高原天气有待研究的问题 高原气象研究最新项目计划高原气象研究最新项目计划高原低涡天气动力学研究新进展高原低涡天气动力学研究新进展1、边界层动力“抽吸泵”对高原低涡的作用2、热源强迫的边界层低涡解及其应用（PBL涡旋高原浅对流）3、青藏高原低涡群发性与大气10 30d振荡的关系4、移出型高原低涡时空分析及其对我国降水的影响5、高原低涡的天气动力学诊断分析（新诊断量）6、青藏高原低涡中的涡旋波动分析7、高原低涡结构与过程的数值模拟与影响因子再认识关于高
2、原低涡的系统性研究：天气+诊断+动力+模拟高原低涡发生发展机制的非线性波动理论 高原热力强迫对高原低涡发生、发展有重要作用 高原低涡的控制方程-非线性惯性重力内波- 低涡联系-非绝热加热的作用Li Guoping,Lu Jinghua. Some possible solutions of nonlinear internal inertial gravity wave equations in the atmosphere. Advances in Atmospheric Sciences,1996,13 (2): 244-252 高原涡旋能否视为非线性波？高原涡旋能否视为非线性波？热源强迫
3、下的非线性惯性重力内波 此非线性波动解为KdV方程的第三类解: 双曲余割函数解,即奇异孤立波解。除0处的解存在间断点外, 波的主要特征与经典孤立波基本一致。可用于解释、研究具有涡心结构的涡旋系统，如类热带气旋涡旋（TCLV）、高原低涡等。奇异惯性重力内孤立波的示意图边界层动力边界层动力“抽吸泵抽吸泵”对高原低涡的作用对高原低涡的作用 李国平，徐琪. 边界层动力“抽吸泵”对青藏高原低涡的作用.大气科学,2005,29(6): 965-972 低涡内水平分布型式不同的两种上升运动能否给出高原能否给出高原低涡的简化解低涡的简化解析解？析解？2005年7月29日02点500hPa综合图 低涡处于4暖脊
4、区，为暖涡 2005年7月29日08点500hPa综合图 低涡结构的天气事实1:高空天气图理论分析得出的高理论分析得出的高原低涡典型结构有原低涡典型结构有无观测事实支持？无观测事实支持？黄楚惠，李国平. 基于卫星观测的两例青藏高原低涡结构的初步分析.成都信息工程学院学报，2007，22（2）：253-2592006年8月14日低涡个例本次低涡起源于一个对流扰动群，随着时间推移，对流云群发展壮大形成。 低涡结构的天气事实2: FY2C卫星红外云图（a） （b） （c） （d） （e） （f） 2006年8月14日风云2C卫星红外云图高原低涡发展过程（a： 14点，b： 15：30，c ：17：3
5、0，d： 19点，e： 20点，f ：22：30）眼区外围是对流强盛区，涡眼区为干区，表明涡眼区有弱的下沉气流。 acb2005年7月29日风云2C卫星分裂窗图像（a：5点，b：6:30，c：8点）形成一成熟的高原低涡，具有明显的眼结构，眼区水平直径约35km，眼区为少云区，温度明显高于周围云体，表明低涡具有眼和暖心结构。 2005年7月29日6：30风云2C卫星水汽图 2005年7月29日6：30日本MTSAT静止卫星红外1标准区域云图 低涡结构的天气事实3: FY2C卫星云图、水汽图2006年8月14日19点风云2C卫星水汽图 2006年8月14日19:33 MTSAT红外1标准区域云图
6、低涡结构的天气事实4:日本MTAST静止卫星红外云图 2001年6月1日5日高原低涡东移造成的降水天气过程中，TRMM卫星20205轨道扫描到的降水水平分布图（北京时间6月1日12:16，柳草,2009），涡心的部分无降水，涡眼特征明显。低涡结构的天气事实5:TRMM卫星降水量图柳草柳草, , 李跃清李跃清, , 李德俊李德俊. . 高原低涡移出高原的动力结构特征分析高原低涡移出高原的动力结构特征分析. . 高原山地气象研究高原山地气象研究, 2009, , 2009, 29(3): 829(3): 811 11 高原低涡的天气动力学诊断分析涡度，散度，垂直速度热成风涡度，惯性重力内波频率，R
7、ossby变形半径温湿能（湿焓），熵；水汽通量，水汽通量散度位涡（PV），湿位涡（MPV）螺旋度（z螺旋度，相对螺旋度，湿螺旋度）Q矢量，非地转Q矢量，Q矢量散度其它新型物理量（如对流涡度矢量，热成风螺旋度，湿涡度矢量）如何更好地刻画高原低涡的精细结构及其演变如何更好地刻画高原低涡的精细结构及其演变高原天气分析预报方法与业务系统？高原天气分析预报方法与业务系统？黄楚惠，李国平.基于螺旋度和非地转湿Q矢量的一次东移高原低涡强降水过程分析.高原气象，2009，26（2）：319-326黄楚惠，李国平，牛金龙，罗玲，张卫. 一次高原低涡东移引发四川盆地强降水的湿螺旋度分析. 高原气象，2011，30
8、（6） 高原低涡空心及螺旋云带的动力学研究与数值模拟如何从理论上解释高原如何从理论上解释高原低涡的螺旋结构？低涡的螺旋结构？高原低涡中含有涡旋Rossby惯性重力混合波低涡强盛：多个对流云团单体形成螺旋云带低涡消亡：螺旋云带内开始出现无云区Chen Gong , Li Guoping* . Dynamic and numerical study of waves in the Tibetan Plateau vortex, Advances in Atmospheric Sciences, 2014, 31(1):131-138陈功，李国平.夏季青藏高原低涡的切向流场及波动特征分析.气象学报，
9、2011，69（6）李国平，罗喜平，陈婷，陈功.高原低涡中涡旋波动特征的初步分析. 高原气象，2011，30（3）：553-558 TPV=IG wave(inner)+VR wave(outer)宋雯雯，李国平宋雯雯，李国平. . 一次高原低涡过程的数值模拟与结构特征分析一次高原低涡过程的数值模拟与结构特征分析. .高原气象，高原气象，20112011，3030（2 2）：）：267-276267-276宋雯雯宋雯雯, ,李国平李国平, ,唐钱奎唐钱奎. .加热和水汽对两例高原低涡影响的数值试验加热和水汽对两例高原低涡影响的数值试验. .大气科学，大气科学，20122012 中尺度非静力数值
10、模式MM5和WRF对高原低涡过程有较好的模拟能力，能够模拟出高原低涡的一些特殊结构。流场和温度场的分析揭示出成熟高原低涡内呈气旋性环流，并且有一明显的闭合的气旋中心。涡心的温度高于四周，具有暖心结构。模拟证实了某些高原低涡可以具有与热带气旋（TC）或热带气旋类低涡（TCLV）类似的空心（涡眼）和暖心等结构。高原低涡结构特征的数值模拟中尺度模式能否成功模拟高原低涡中尺度模式能否成功模拟高原低涡高原低涡及其天气的数值预报？高原低涡及其天气的数值预报？n中心的低层 强迫出辐散气流和随时间减弱的切向流场 n高层 强迫出辐合气流和随时间增强的切向流场 n易在涡心产生下沉运动 n有利于形成涡眼结构，在卫星
11、云图上表现为无云区或空心区 中心区域眼壁以外围区域 n外围的低层产生辐合气流和随时间增强的切向流场 n高层产生辐散气流和随时间减弱的切向流场 n产生上升运动高原低涡如果低涡的中心区域为“内冷外热”型加热分布，则热源强迫的低涡中心区域下层为辐散气流和随时间减弱的切向流场，上层为辐合气流和随时间增强的切向流场，并伴有下沉运动，从而形成涡眼结构，有利于类热带气旋（TCLV）高原低涡的产生。 Liu Xiao-ran, Li Guo-ping. Analytical solutions for the thermal forcing vortices in the boundary layer and
12、 Liu Xiao-ran, Li Guo-ping. Analytical solutions for the thermal forcing vortices in the boundary layer and its applications. Applied Mathematics and Mechanics,2007,28(4) its applications. Applied Mathematics and Mechanics,2007,28(4) ：429-439 429-439 热带气旋类高原低涡流场结构的垂直剖面示意图 热源强迫的边界层低涡的散度场存在一个动力变性高度，高度
13、的位置与边界层顶高度有关。李国平, 赵邦杰,杨锦青.地面感热对青藏高原低涡流场结构及发展的作用.大气科学,2002,26(4):519-525 具有涡眼（空心）结构的高原低涡在卫星云图上表现为低涡中心为少云（或无云）区，与台风的涡眼类似。这种空心结构多出现在低涡的生成期或衰亡期，预示着涡心的中高层仍维持垂直上升运动，但低层已转为弱的下沉运动。而低涡的螺旋结构在其强盛发展期最为明显，在生成期或衰亡期较弱。无降水时，这种螺旋结构表现为螺旋云带；有降雨时，则为螺旋雨带。具有涡眼（空心）结构的高原低涡在卫星云图上表现为低涡中心为少云（或无云）区，与台风的涡眼类似。这种空心结构多出现在低涡的生成期或衰亡
14、期，预示着涡心的中高层仍维持垂直上升运动，但低层已转为弱的下沉运动。而低涡的螺旋结构在其强盛发展期最为明显，在生成期或衰亡期较弱。无降水时，这种螺旋结构表现为螺旋云带；有降雨时，则为螺旋雨带。高原低涡群发性与大气高原低涡群发性与大气101030d30d振荡的关系振荡的关系 夏季1030d大气大尺度正涡度环流为中尺度青藏高原低涡的发生提供了有利的背景（孕育）条件。 气旋式相对涡度扰动的正位相期，集中性地出现了较多的低涡活动，低涡群发期亦出现在该时期。 正涡度扰动周期性变化对高原低涡集中性地发生有重要的调制作用。 建立了高原低涡活动与大气准双周振荡、季节内振荡之间的可能联系。张鹏飞，李国平，王旻燕
15、，白爱娟.青藏高原低涡群发性与大气1030天振荡之关系的初步研究.高原气象，2010，29（5）：1102-1110 Pengfei Zhang, Guoping Li, Xiouhua Fu, Yimin Liu, Laifang Li. Clustering of Tibetan Plateau vortices by 10-Pengfei Zhang, Guoping Li, Xiouhua Fu, Yimin Liu, Laifang Li. Clustering of Tibetan Plateau vortices by 10-30-day intraseasonal oscill
16、ation,Monthly Weather Review, 2014,142(1):290-30030-day intraseasonal oscillation,Monthly Weather Review, 2014,142(1):290-300高原低涡活动与双周振荡、低频振荡有无关联？高原低涡活动与双周振荡、低频振荡有无关联？低涡群发期与高原大气振荡位相的关系低涡群发期与高原大气振荡位相的关系1998年58月区域平均相对涡度的10 30d和30 50d振荡与低涡群发期的对应关系（实线为1030d滤波，断线为3050d滤波，粗线段表示高原低涡群发期）20/59/629/619/78/828/8Date (d/m)-1.2-0.8-0.400.40.81.2Relative Vorticity( 10-5 s-1)1/5高原天气有待研究的问题高原天气有待研究的问题 （1）高原天气系统数据集的创建（高原天气系统定义及统计标准的统一，高原天气系统的自动识别（基于NECP/NCAR, NCEP CFSR, ERA-interim）,高原低涡、切变线、西南涡年鉴（基于历史天气图、MICAPS
