夏季青藏高原低涡的切向流场及波动特征分析

从大气动力学原理出发，将高原低涡视为受热源强迫的边界层内涡旋，建立了柱坐标下满足梯度风平衡的低涡控制方程组，分析高原低涡切向流场的基本特征。在此基础上，通过求解线性化涡旋模式，得出高原低涡中各类波动的频散关系及其特征，同时定性讨论了热力作用对混合波动的影响以及混合波动与高原低涡流场特征的联系。使用中尺度数值模式wrf分别进行了两次数值模拟实验：一次是理想数值试验，对动力学流场部分的推导加以分析和验证；另一次对2006年8月14日的高原低涡过程进行了三重嵌套的数值模拟，并分析了模拟输出的高时空分辨率资料。研究认为，青藏高原低涡切向流场的特征为：在动力变性高度以下，有气旋性气流伴有辐合，且随高度升高减弱，而高层有反气旋气流伴有辐散，且随高度升高增强。高原热力和边界层作用表现在：当热源径向分布呈现中心加热的形式时，在动力变性高度之下，加热作用将使气旋式流场随时间增强，而在动力变性高度之上，会使反气旋式流场随时间增强；边界层有气旋性气流时，在动力变性高度以下，低涡切向流场加强，若边界层有反气旋性气流时，在动力变性高度以下，低涡切向流场减弱。高原低涡中同时具有产生涡旋罗斯贝波与惯性重力波的条件，热力作用随径向及其梯度的变化对这种混合波动有重要影响。