Page 46 - 《高原气象》2025年第6期
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高     原      气     象                                 44 卷
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             0. 25°×0. 25°。其中， 用于客观识别高原涡的资料                    （Yanai et al， 1973）：
             来自于 ERA5、 MERRA2 和 CFSR 中的 500 hPa 位势                              p  k  ∂θ          ∂θ )
                                                                                          
             高度、 纬向风和经向风； 用于计算大气热源的资料                                   Q 1 = c p ( )( ∂t  + V·∇θ + ω  ∂p  （1）
                                                                                p 0
             来自于 ERA5 中的 500、 450、 400、 350、 300、 300、                             ∂q           ∂q )
                                                                          Q 2 = -L (  + V·∇q + ω          （2）
                                                                                        
             250、 225和 200 hPa的温度、 垂直速度和比湿； 用于                                     ∂t           ∂p
             计算高原涡引导风的资料来自于 ERA5 中的 500                                         Q 1 = -  1  p t Q 1 dp    （3）
             hPa 和 200 hPa 纬向风和经向风。本文使用成都高                                             g  ∫  p s
             原气象所编著的 1998 -2021《青藏高原低涡与切变                                       Q 2 = -  1  p t Q 2 dp   （4）
             线年鉴》（简称“《年鉴》”）数据， 以及 GPM 卫星降水                                             g  ∫  p s
             和云顶亮温， 对客观识别方法得到的高原涡进行验                            式中： Q 1 、 Q 2 分别表示各等压面层的大气视热源和视
             证。本文使用 CN05. 1 资料计算青藏高原的日平均                        水汽汇；  Q 1 、  Q 2 分别表示整层大气的视热源和视
                                                                                                     -1
                                                                                                         -1
             气温、 日最高气温、 日最低气温和气温日较差。                            水汽汇； c p 是定压条件下的比热（单位： J·K ·kg ）； p
             2. 2 高原涡客观识别方法                                     是气压（单位： Pa）； p 0 为常数、 取 1000 hPa； κ 为常
                  本文参考张博和李国平（2017）、 李国平等（2014）                  数、 取 0. 286； θ是位温（单位： K）； t是积分时间（单
             和麦哲宁等（2024）的研究， 分三个步骤开展高原涡                         位： s）； V 是水平速度矢量（单位： m·s ）； ∇ 是水平
                                                                                                  -1
                                                                        
             的客观识别。（1）高原涡特征点提取： 在包含青藏高                          梯度算子； ω 是垂直速度（单位： Pa·s ）； L 是零摄
                                                                                                  -1
             原及其周边地区的范围内（17. 5°N -47. 5°N， 72. 5°               氏度时的凝结潜热（单位： J·kg ）； q 是比湿（单位：
                                                                                            -1
             E -122. 5°E）， 将位势高度、 纬向风、 经向风进行九                   kg·kg ）； g 是重力加速度、 取 9. 8 m·s ； p s 代表地
                                                                                                   -2
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             点平滑后， 自北向南， 自西向东遍历研究区域内的                           面气压； p t 代表大气层顶气压、 取200 hPa。
             所有格点， 若遍历到的格点满足： 某点周围 5°×5°                            文中涉及的地图是基于中华人民共和国自然
             范围内的风向满足逆时针旋转， 即南侧纬向风速平                            资源部地图技术审查中心标准地图服务系统下载
             均值大于 0、 北侧纬向风速平均值小于 0、 东侧经向                        的审图号为 GS（2016）2948 号的世界地图制作， 底
             风速平均值大于 0、 西侧经向风速平均值小于 0， 该                        图无修改。
             格点位势高度值小于且相对涡度值大于周围 5°×5°
             的区域平均值， 则认为该格点是高原涡的特征点。                            3  夏季高原涡活动的时空变化特征
             （2）识 别 高 原 涡 中 心 ：  使 用 DBSCAN（Density-                图 1（a）~（c）给出了基于三种再分析资料客观
             Based Spatial Clustering of Applications with Noise）  识别出的年平均高原涡生成个数的空间分布。从
             聚类算法， 对步骤（1）得到的高原涡特征点进行聚                           图 1（a）~（c）中可以看出， 三种再分析资料识别出的
             类分析， 确定出高原涡中心的经纬度； 经反复试                            高原涡生成位置的空间分布较为一致， 主要在
             验， DBSCAN算法中的邻域半径和最小邻域点数分                          30°N -5°N， 82°E-94°E的高原中西部地区， 大致位
             别取 1. 0 和 10. 0。（3）高原涡追踪： 在步骤（2）基础                 于唐古拉山以南、 以北部地区， 在 30°N -35°N，
             上， 对于相邻两个时次 t、 t +1 而言（即假设高原涡                      95°E -100°E 的高原东部也有部分低涡生成。这与
             生命史≥12 h）， 若均存在高原涡且相邻两个时次高                         已有研究基本一致（王鑫等， 2009； Lin， 2015； Li
             原涡中心的距离≤300 km， 则视这两个高原涡为同                         et al， 2018）。三种再分析资料识别出的高原涡生成
             一高原涡在不同时刻的移动， 否则视为不同时刻生                            个数的变化趋势表明［图 1（d）~（f）］， 近 20 年来高
             成的高原涡； 依次类推到 t + 2等时刻， 即可得到高                       原涡生成个数的显著减少主要发生在青藏高原中、
             原涡生成个数及高原涡移动轨迹； 本文定义高原涡                            西部地区， 尤其是在唐古拉山以南地区， 这与青藏
             的强度为整个生命史期间， 高原涡中心 5°×5°范围                         高原南部地区降水呈减小趋势的结论一致（王灏
             内相对涡度、 累积降水、 ≤220 K 的云顶亮温的平均                       等， 2023）。
             值。反复执行以上三个步骤， 即可得到研究时段内                                图 2（a）~（b）给出了三种再分析资料和观测资
             生成和移出的高原涡的特征， 其中， 移出高原涡包                           料中高原涡生成和移出个数的年际变化及其变化
             含在生成高原涡内。                                          趋势。结果表明， 高原涡的生成和移出具有明显的
             2. 3 大气热源计算方法                                      年际变化特征， 不同资料得到的高原涡生成和移出
                  为了分析高原涡活动的变化与青藏高原热源                           的年际变化具有较好的一致性。图 2（c）~（d）对基
             的关系， 本文使用倒算法计算青藏高原大气热源                             于 ERA5再分析资料得到的高原涡生成和移出个数
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