初夏青藏高原低涡生成的动力学机理研究

来源 :南京信息工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huonu
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
青藏高原低涡是夏季高原最主要的致水系统之一,其产生和东移不仅会主导高原主体的夏季降水,与我国东部的降水也有着密不可分的联系。从青藏高原科学试验开展以来,前人针对高原低涡的东移机制、活动特征等进行了诸多研究,但针对其成因的研究相对较少。因此,系统地开展青藏高原低涡生成机制的动力学机理研究是十分必要的。本文从位涡重构、位涡收支等角度,对2016年6月一次致洪低涡事件进行了详细的成因分析。并进一步给出了气候态低涡生成的时空分布特征,基于相当位温24h增量指数,从成因的角度将1980-2016年6月低涡分为两类,分别探究其生成的。主要结论如下:(1)在有利的大尺度背景下,绝热和非绝热过程对于高原低涡的发生都至关重要。2016年6月28日00时,高原西部发生了一次低涡事件,随后引发了长江中下游的暴雨灾害。2016年6月下旬,青藏高原及其周边地区出现了明显的环流异常,受异常西伸的副热带高压和阿拉伯海-孟加拉湾热带气旋的共同作用,高原南缘形成异常东风气流。与来自高原上游异常低槽的西南气流在高原西部汇合,形成涡度大值区。高原地表偏暖,形成低空急流和向下倾斜的等熵面。当气团沿着倾斜等熵面绝热下滑时,由于与位涡重构相关的倾斜涡度发展,其垂直涡度得以迅速发展。同时,非绝热过程对低涡的发生也有重要影响。高原西部的西南风带来丰富的水汽,导致云底高度处的熵显著增加及上升运动的发展。6月27日傍晚至28日夜间,高原西部形成低层云,云液态水含量增加。伴随云形成的潜热释放,夜间400 h Pa附近形成非绝热加热的大值中心,并导致500 h Pa强的位涡制造。(2)高原低涡的夜发性与非绝热加热高低层日变化的差异有关。非绝热加热的不均匀分布是位涡变化的源汇,垂直拉伸过程是位涡内部相互转化的桥梁,引发了涡度的剧烈发展。在太阳辐射、湿过程等共同作用下,高低层的非绝热加热经历了不同的日变化——对于高层而言,白天加热较弱,而夜间,高原西部出现明显的与湿过程相关的潜热释放,非绝热加热显著加强;对于近地层来说,白天受短波辐射影响,形成非绝热加热的大值中心,而夜间则由于感热减小和辐射冷却的作用转变为负值。非绝热加热的垂直变化导致高原白天低层等熵面陡峭倾斜,静力稳定度减小;夜间等熵面密集,静力稳定度增加。另外,高低层垂直运动的变化也受到非绝热加热的影响。高层加热的增强使得高层的垂直上升运动显著加强,而500 h Pa的垂直上升运动减弱,导致了整层气柱的垂直拉伸。而垂直拉伸使得标准静力稳定度和涡度有着反号等量的变化。也就是说,整层气柱的垂直拉伸,虽无法抵消非绝热加热对静力稳定度的增强作用,但在一定程度上抑制了静力稳定度的发展,且该过程对于涡度的增长至关重要。(3)高原低涡生成个数表现出典型的年际变化,且具有暖季和夜间多发、西部高发的时空分布特征。低涡生成频数具有明显的年际变化、年循环及日变化。且具有不断增长的趋势。从空间分布特征来看,高原低涡的生成位置与山脉的分布有密不可分的联系。35°N昆仑山脉附近一直都是高原低涡的高发区。8月冈底斯山附近生成的低涡数量占比显著增加。(4)变暖变湿环境下低涡的生成受热力作用主导,变冷变干环境下低涡的生成由动力作用主导。基于低涡生成时的相当位温24h增量指数将6月低涡分成两类:指数为正和指数为负类。从生成环境上来看,两类低涡分别对应着变暖变湿和变冷变干的环境。从生成机制上来看,两类低涡分别具有热力主导和动力主导的特征。指数为正的高原低涡对应着位势涡度增量场的偶极子形势,东部为正,西部为负。对应着700 h Pa高原南缘的东风增量,且在高原西南部转向吹向高原,有利于在低涡高发区域形成500 h Pa的水汽通量辐合。从高低系统的耦合来看,高原西部对应着低层辐合、高层辐散和整层的上升运动。从非绝热加热增量来看,300 h Pa附近出现明显的非绝热加热增量的大值中心,有利于位涡制造。对于指数为负的高原低涡,在高层250 h Pa,高原北部异常南伸的低槽发展到高原上游,南亚高压位置异常偏西,强度偏强,使得高原西部西风较气候态偏强,使得低涡高发区出现明显的正纬向位涡平流。500 h Pa的环流场具有类似的形势。高原西部35°N出现异常东风带导致纬向风切变,且高原西南部纬向风速更强,同样会带来较强的纬向正位涡平流。
其他文献
空气潜孔锤反循环跟管钻进技术以其稳定、高效的优点而广泛应用于地质灾害治理抗滑桩孔的施工中。但对于滑面较深、地质环境复杂的大型滑坡,施工时经常出现变径机构失效、反循环难以形成、钻进效率低以及跟管困难等问题。尤其是对于大直径跟管钻头,钻进时承受的冲击能量高,单位进尺产生的岩屑量大,问题更为突出。改进并优化钻头结构,确保钻头变径机构运行可靠、气体通道能形成强力反循环是解决上述问题的关键。本文依托国家重点
学位
期刊
车载惯性/卫星组合导航系统利用卫星导航系统提供的速度、位置量测信息修正惯性导航系统的导航参数误差,辅助惯性导航系统完成高精度导航任务。当前,我国北斗卫星系统组网已经完成,依赖北斗导航系统实现组合导航系统的高精度导航将成为组合导航系统重要发展方向。然而,卫星信号到达地面时的功率非常弱,加之行驶路况复杂,卫星信号极易受到诸如多径、遮挡等干扰,从而导致卫星导航系统提供的速度、位置量测信号异常,组合导航系
学位
2-5μm中红外波段超连续光源因其在频率计量、分子光谱学、生物医学、遥感、军事等领域的广泛应用而备受关注。目前研制高功率(>20 W)中红外波段超连续光源所用的特种玻璃光纤主要是氟化物玻璃光纤。然而,由于氟化物玻璃光纤的化学稳定性、热稳定性和机械性能都较差,这在一定程度上影响了氟化物玻璃光纤在实用化高功率中红外波段超连续光源研制中的应用。针对以上问题,我们研究组探索出了新型高稳定性氟碲酸盐玻璃光纤
学位
近年来,纳米粒子的聚集结构由于其独特的性质和潜在的应用越来越受到人们的关注。纳米粒子可以聚集形成丰富的团簇结构,调控纳米粒子的聚集结构对材料制备具有重要意义。然而,人们在调控纳米粒子的聚集结构时很大程度上依然依靠试错法。因此,非常有必要去了解如何对聚集结构进行调控,这就需要我们对纳米粒子的聚集机理有更多的了解。但是,纳米粒子从分散状态聚集形成团簇的机理尚不明确。并且,已有的很多研究工作关注的是纳米
学位
近年来,靶向免疫检查点的免疫疗法在针对多种实体瘤中取得了巨大的成功。已经有多款免疫检查点抑制剂被批准应用于治疗多种实体瘤和血液瘤,由于对该领域的突出贡献,James Allison和Tasuku Honjo教授获得了 2018年的诺贝尔生理学或医学奖。随着临床研究的不断深入,人们也开始寻找新的免疫检查点或者新的联合治疗策略。脊髓灰质炎病毒受体相关的含有免疫球蛋白结构域蛋白(Poliovirus r
学位
量子点(QDs)材料具有独特的性质,包括发光波长通过粒径大小调节、高色纯度和色饱和度、高化学稳定性和适合溶液法等。因此,基于量子点的电致发光器件(QLEDs)在显示和照明领域具有极大的商业价值和应用前景,发展也备受瞩目。高效稳定器件的实现是推动量子点产品产业化的基础。然而目前的QLEDs器件存在一些问题,如材料稳定性差、能级失配、载流子传输不平衡、相邻功能层造成激子淬灭等,不仅影响器件的性能,也制
学位
全球变暖背景下,北极气温的迅速上升和海冰的大幅减少越来越受到人们的关注,准确预测北极气候变化和掌握其年际变率的物理规律是当下气候研究领域的焦点问题。本文利用全球耦合预测系统的历史回报试验结果及多套观测与再分析资料,从确定性预测和概率预测角度出发,重点评估了高分辨率年代际预测系统版本3(DePreSys3)在季节-年际尺度上对北极气温与海冰的预测技巧,深入探究了影响巴伦支-喀拉海这一北极子区域秋季气
学位
金属纳米簇(metal nanoclusters,MNCs)是由几个到几百个金属原子组成的一种新型纳米材料,因其优异的光学、电学、磁学等特性,被广泛应用于分析检测、生物成像甚至催化等领域。MNCs在结构上由金属核和保护配体组成,通过构筑合金纳米簇改变金属核的组成成分,进而调节MNCs的空间结构,可选择性地控制其物理及光学性质。相比较量子点(QDs)等高量子产率(QY)的材料,MNCs在应用领域受到
学位
A型流感病毒(Influenza A virus,IAV)的核糖核蛋白(vRNP)复合体在感染病毒细胞内完成病毒基因组的转录和复制依赖于vRNP与宿主蛋白的相互作用。研究vRNP与宿主蛋白的相互作用,不仅有助于进一步阐明流感病毒转录和复制的分子机制,而且可以发现来源于宿主系统的抗病毒药物靶标,为抗流感病毒药物的研发提供新的思路。本研究利用亲和纯化结合质谱分析(AP-MS)的方法鉴定到80个与vRN
学位