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Xu 等通过欧洲中心细网格资料(ERA-Interim资料)发现,视热源与水汽输送通量的相关场低层呈逆时针旋转气旋环流,高层则呈明显为顺时针旋转反气旋环流(图 3c)。上述分析结果揭示出高、低层互为反向环流结构,其类似高层潜热释放的台风“自激反馈”“热泵”效应(图 3d)。此热源与高、低层水汽流相关特征不仅印证了青藏高原这一热驱动形成的三维特殊的涡旋结构对“亚洲水塔”大气水分循环起着核心作用,而且可揭示出此特殊的涡旋结构亦对“亚洲水塔”下游云降水活动起着关键影响效应。图 3c 所示高层此反气旋相关环流系统向东延展,在长江流域上空高层呈东—西反气旋型辐散带;中低层则为东—西辐合带,此类三维环流相关结构有助于在长江流域产生降水雨带。
图 3 青藏高原“热泵”效应
( a )风云卫星动态图;( b ) 1979 — 2016 年夏季 27 . 5 º — 35 ºE 东—西气温纬向偏差垂直剖面图;( c ) 1979 — 2018 年夏季青藏高原视热源与东亚地区水汽输送通量高( 200 hPa )、低层( 500 hPa )相关矢场;( d )台风涡旋三维环流结构示意图
Yasunari 和 Miwa发现夏季在高原热力作用下对流层低层形成了辐合带,随后辐合带在青藏高原东部边缘激发出气旋性涡旋,伴随着充足的水汽输送,气旋性涡旋东移发展在长江中下游上空演变成为中尺度强对流云系统。Zhao 等研究表明青藏高原大气热源对局地与下游区域云降水过程水汽输送流型等均呈显著影响;研究统计了 1979—2016 年夏季青藏高原对流源东移轨迹,发现东移至下游长江流域的对流系统可能源于青藏高原,也与前人的研究吻合。研究统计长江流域暴雨与特大暴雨(23.4%)发生前期青藏高原上空水汽通量涡旋位移特征,结果发现存在明显的水汽通量涡旋结构东移影响到长江流域异常降水事件。另外,Zhao 等计算亦发现长江流域降水与全国低云量存在从青藏高原延伸至长江下游地区的带状高相关结构。上述研究可综合描述出高原热源驱动相关环流涡旋,尤其高层带状向下游延伸的反气旋型辐散结构亦是“激发”下游及其周边东亚区域云降水及其异常天气灾害事件的关键动力机制之一。