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本文利用p—σ九层区域气候模式进行高原隆升对急流影响的敏感性试验,分析高原隆升过程中东亚副热带西风急流和东亚温带急流垂直结构和水平结构的变化,并对其变化的原因进行初步分析,得到以下结论:
1.高原隆升对东亚副热带西风急流的影响
(1)高原隆升过程中冬季和夏季东亚副热带西风急流在垂直结构和水平结构上存在显著的变化。在西风急流垂直结构上,高原隆升至现在高度时与没有地形时相比,冬季沿90°E高原南侧由低到高整层西风增强,沿115°E在35°N以南中高层西风增强,35°N以北中高层西风减弱;夏季沿90°E高原南侧中高层东风减弱,沿140°E在35°N以南中高层两风增强,35°N以北中高层西风减弱。在两风急流水平结构上,冬季沿40°N从100°E到120°E一带200hPa西风风速减弱,而孟加拉湾至华南至日本南部海上一带200hPa西风风速则增强;夏季沿42°N纬圈从120°E到150°E一带200hPa西风速减弱,而沿25°N纬圈从120°E到150°E一带200hPa西风风速则显著增强。
(2)高原隆升过程影响西风急流变化的原因冬季和夏季不尽相同。冬季西风急流发生变化的原因主要包括两方面,一是高原冷源作用加强以及日本西南海上潜热增加共同导致东亚500至200hPa平均温度发生变化,进而导致东亚西风急流发生变化;二是高原隆起后其对东亚西风急流的绕流作用导致急流发生变化。夏季则是高原热源作用加强以及朝鲜半岛和日本西南海上潜热显著减少导致东亚500至200hPa平均温度发生变化,进而导致东亚西风急流发生变化。此外,无论冬季还是夏季,东亚对流层中上层温度变化及其所导致的200hPa风速变化均是在从高原降升高度为现在高度的1/4至1/2期间变化最为显著。
(3)高原隆升对春夏之交东亚副热带西风急流的影响在高原地区(80°E-100°E)最为显著,高原隆起后高原地区的急流轴线在31至33候期间有一次明显的北跳过程,从30°N跳到35°N以北;而高原隆起前高原地区的急流轴线在31至33候期间以缓慢北移为主,没有明显的跳跃过程。分析原因表明,高原隆起后初夏为强热源并可以直接加热高原上空对流层中高层大气,导致31至33候期间高原中部上空为增温中心,进而导致高原南侧经向温度梯度减小200hPa西风显著减弱,高原北侧经向温度梯度增大200hPa西风显著增强,高原地区急流轴线在31至33候期间出现明显北跳过程。而高原隆起前对高原地区500hPa以上大气加热作用较小,31至33候期间高原中部对流层中上层没有出现闭合增温中心,导致31至33候期间高原北侧200hPa西风几乎无变化,进而导致高原地区急流轴线以缓慢北移为主,没有出现明显的跳跃过程。
2.高原隆升对东亚温带急流的影响
(1)冬春季节出现在东亚上空的温带急流主要表现为40°N~60°N、100°E~120°E之间对流层中上层的强北风区,垂直方向上北风在300hPa上达到最强。温带急流冬季最强,位于40°N~60°N、100°E~120°E之间,夏季则消失。
(2)冬季300hPa上40°N~60°N、100°E~120°E地区较强的北风和该地区700至300hPa平均温度负纬向梯度有较好的对应关系,只是700至300hPa平均温度纬向梯度负值区也要比300hPa,强北风区偏西5个经距左右。
(3)高原隆起后与无高原时相比,温带急流的变化主要表现为:位于高原东北侧的我国河套地区对流层低层到高层北风都有显著增加,300hPa,上35°N至40°N之间的强北风轴线明显西移。高原隆升的不同阶段,温带急流的变化幅度不尽相同。温带急流的变化基本全部发生在高原隆升高度为现在高度的1/4至3/4期间。其中在高原隆升高度为现在高度的1/4至1/2期间,河套地区对流层中上层北风增加较为显著,而在高原隆升高度为现在高度的1/2至3/4期间,河套地区对流层中下层北风增加较为显著。
(4)高原隆升过程中温带急流变化的主要原因为:高原隆起后对经过高原的西风气流绕流作用显加强,使得河套地区对流层中下层北风显著加强,相应地河套地区对流层中上层北风也有所加强。高原动力绕流作用使得河套地区对流层整层北风都显著增加,而热力作用则使得河套地区对流层上层北风减弱。