Page 142 - 《高原气象》2026年第1期

高 原 气 象 45 卷
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TC 大风定义为在 ERA5 资料表示的 TC 本体环 é ê ∂θ ∂θ ∂θ ú ù ú é ê ê ∂θ ∂θ ∂θ ú ù ú
ê
ê -
D
D
ê
流（1000 hPa 等压线内）影响下， 上海沿岸水域有格 D ê( ∂y Q x - ∂x Q y D ) ∂y ú ú ú  ê( ∂y Q x + ∂x Q y D ) ∂x ú ú
ê
ê
ú 
Q s =ê ú i+ê ú j
点 10 m 风速≥6 级（≥10. 8 m·s ）并持续 6 h。据此， ê ê ê ( ) ( ) 2 ú ú ú ê ê ê ( ) ( ) 2 ú ú ú
-1
2
2
∂θ
∂θ
∂θ
∂θ
共选出37个符合条件的TC个例。同时， 将符合TC ê ë ∂x + ∂y ú û ê ë ∂x + ∂y ú û
大风条件的第 1 时次定义为影响开始时刻， 当上海 （3）
沿岸水域范围内没有格点 10 m 风速≥6 级的时刻定 é ê ∂θ ∂θ ∂θ ú ù é ê ∂θ ∂θ ∂θ ú ù
ê
ê
D
D
ê
ê
义为影响结束时刻， 影响最强时刻为上海沿岸水域 D ê( ∂x Q x + ∂y Q y D ) ∂x ú ú ú ú  ê( ∂x Q x + ∂y Q y D ) ∂y ú ú ú
ê
ê
ú 
出现最大风力的时刻。表 1给出了相关的 TC信息。 Q n = ê ê ê ( ) ( ) 2 ú i+ ê ê ê ( ) ( ) 2 ú j
ú
ú
2
2
ú
ú
∂θ
∂θ
∂θ
∂θ
从表 1 中可以看到， 大风影响时间和最大影响风力 ê ê + ú ú ê ê + ú ú
ë ∂x ∂y û ë ∂x ∂y û
有较大差异。除热带风暴级（TS）的 TC 最大影响风
（4）
力只有 6 级外， 影响上海沿岸水域的 TC 大风最大
D
利用以 Q 矢量散度为强迫项的非地转 ω 方
影响风力、 影响时长与 TC 本身强度相关性并不明
程（岳彩军， 2009）可知， 当 ω 场具有波状特征时
显， 台风越强， 最大影响风力不一定越强， 影响时
则有：
间也不一定越长。 ∇∙Q ∝ ω （5）
D
因此， 本研究将依据影响风力的大小进行合成 D D
当 ∇∙Q > 0， ω > 0， 表示下沉运动； 当 ∇∙Q <
分析， 合成方法参考岳彩军等（2010）的研究。将上 0， ω < 0， 表示上升运动。因此， ∇∙Q s < 0 表示大
D
海沿岸水域范围作为研究区域， 筛选出每个 TC 个 尺度天气系统强迫产生的上升运动， ∇∙Q n < 0表示
D
例所有影响时次的上海沿岸水域的大风（10 m 风速 中尺度天气系统强迫产生的上升运动， 反之亦然。
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≥10. 8 m·s ）区域， 并将大风区根据 10 m 风速按照
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蒲式风力表进一步划分为 6 级（10. 8~13. 8 m·s ）、 3 上海沿岸水域近海北上 TC 大风与
7 级（13. 9~17. 1 m·s ）、 8 级（17. 2~20. 7 m·s ）、 9 垂直速度的特征分析
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-1
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级（20. 8~24. 4 m·s ）以及 10 级（24. 5~28. 4 m·s ） 图 2 给出了不同风级区域垂直速度的气压剖
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风区域， 将 ERA5 格点按照风级进行合成。考虑相 面。上海沿岸水域 TC 大风影响区域基本上以上升
同风级统计特征的时间变化， 进一步按大风增强和 运动为主。垂直上升运动强度随风力的增大而增
减弱阶段对相同风级的格点合成。比如， 对于最强 大， 6 级风区域上升运动仅-0. 1 Pa·s ， 而 10 级风
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风力达 7~10级风的格点， 将其增强过程中达 6级风 区域上升运动可达-0. 6 Pa·s 。最强的垂直上升运
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的所有时次合成， 作为大风增强阶段 6 级风的合成 动高度随风力的增大而降低， 6~7 级风区域的最强
点； 将其减弱过程中达 6 级风的所有时次合成， 作 垂直运动在 850 hPa 附近， 8~10 级风区域的最强垂
为大风减弱阶段 6 级风的合成点， 其他风级以此 直上升运动中心高度降低至 900 hPa 附近。同时，
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类推。 影响风力越大， -0. 1 Pa·s 以上的垂直上升运动的
可用一层资料计算的非地转干 Q 矢量（记为 高度越高， 6~8级风的高度在 300 hPa附近， 9~10级
风的高度可达150 hPa以上。
D
Q ）的计算表达式（岳彩军， 2009）为：
∂u ∂α ∂x ∂y) 图 3进一步给出了大风增强和减弱阶段不同风
∂v ∂α
Q x = - + （1） 级区域垂直速度的气压剖面。从图 3 中可以看到，
D
( ∂x ∂x
∂u ∂α ∂y ∂y) 在大风增强和减弱阶段垂直速度剖面呈现出截然
∂v ∂α
Q y = - + （2） 不同的特征。在大风增强阶段， 除了 8 级风区域中
D
( ∂y ∂x
低层（925~700 hPa）和 9级风区域的中高层（400 hPa
参考岳彩军等（2010）和胡艳等（2023）的工作，
附近）存在弱下沉运动外， 其他风级区域均受上升
将 Q 矢量在沿等位温线的自然坐标系中分解， 得
D
运动控制。7 级风和 9 级风区域分别存在上升运动
D
到 Q s 和 Q n 两个分量， 其中 Q s 矢量沿等位温线方 中心， 7 级风区域的上升运动中心强度-0. 4 Pa·s ，
D
D
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向， 即热成风方向， 具有准地转特征， 反映大尺度 位于 700 hPa 高度附近， 9 级风区域上升运动更强，
D
天气系统信息； Q n 矢量方向与等位温线垂直， 具有 达到-0. 5 Pa·s ， 中心高度也更低， 位于 900 hPa高
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地转偏差特征， 反映中尺度天气系统信息。两者在 度附近。在垂直方向上， 7 级风区域的垂直运动中
p坐标系中计算表达式为： 心只有一个， 但 9级风区域低层和上层（200 hPa）附