Page 215 - 《高原气象》2026年第2期
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第 45 卷  第 2 期                        高     原     气    象                             Vol. 45  No. 2
                 2026 年 4 月                       PLATEAU METEOROLOGY                                April， 2026


               杨查， 李娜， 胡云涛，等， 2026.  地形追随坐标系下的二阶湿位涡及其在改进降水预报中的初步应用研究［J］. 高原气象， 45
              （2）： 515-530.  YANG Cha， LI Na， HU Yuntao，et al， 2026.  Second-Order Moist Potential Vorticity in Terrain-Following Coordi‐
               nate and its Application in Improving Numerical Precipitation Prediction［J］. Plateau Meteorology， 45（2）： 515-530.  DOI： 10.
               7522/j. issn. 1000-0534. 2025. 00076. CSTR: 32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025. 00076.




                             地形追随坐标系下的二阶湿位涡及其

                               在改进降水预报中的初步应用研究



                                 杨 查     1， 4 ， 李 娜    2， 3 ， 胡云涛 ， 冉令坤 ， 赵兴娜               1
                                                                                 3
                                                                     1
                                              （1. 西昌卫星发射中心，  四川  西昌    615000；
                                           2. 鲁东大学资源与环境工程学院，  山东  烟台    264025；
                                              3. 中国科学院大气物理研究所，  北京    100029；
                                             4. 国防科技大学计算机学院，  湖南  长沙    410073）

                       摘要： 对于复杂地形下暴雨这一普遍性难题， 由于采用等压坐标存在对流层低层等压面与地面相交的问
                       题， 从而不能准确分析和预报山地暴雨强度和移动。为了提高复杂地形条件下的暴雨预报技巧， 有必要
                       发展一套地形追随坐标系下的暴雨预报方法， 既能够将地形影响直接体现在物理量中， 又能够避免局地
                       等压坐标中因地形导致的不同区域动力分析的差异性。本文以集合动力因子暴雨预报方法中的二阶湿
                       位涡为例， 对地形追随坐标系下的动力暴雨预报进行了研究和尝试， 推导了二阶湿位涡在地形追随坐标
                       系下的数学形式， 再通过个例分析及与等压坐标下二阶湿位涡的对比， 探讨了地形追随坐标系下的二阶
                       湿位涡所包含的物理信息及其改进降水预报的可能性； 进一步， 引入相似法， 对在地形追随坐标系下利
                       用二阶湿位涡定量预报降水进行了预报检验， 检验结果表明： 在连续两年夏季降水预报的评估中， 以地
                       形二阶湿位涡为基础的降水订正预报评分高于模式原始预报降水评分。
                       关键词： 地形追随坐标； 二阶湿位涡； 相似法； 相似物理量； 模式降水改进
                       文章编号： 1000-0534（2026）02-0515-16   中图分类号： P426.6   文献标识码： A
                       DOI： 10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2025. 00076
                       CSTR: 32265.14.gyqx.CN62-1061/P.2025. 00076


               1  引言                                             重洪涝灾害， 很难提前做出准确的预警和预报， 以
                                                                 至于常常引发山洪、 泥石流和山体滑坡等气象次生
                   中国地形和地质结构复杂， 地形影响下的降水
                                                                 灾害。
               发展维持机制与预报是我国暴雨研究的重点和难                                 地形对降雨的作用主要包括阻挡、 抬升、 地形
               点， 受到国内外学者的重视（陶诗言， 1980； 张文龙                      波等。当气流受地形阻挡时， 降水系统一般停滞少
               等， 2014； 孙继松和舒文军， 2007； House， 2012；              动， 致使降水局地累积增强， 酿成重灾（毕宝贵等，

               赵玉春和王叶红， 2012）。目前， 复杂地形下的暴                        2006）； 当山地走向与气流风向交角较大时， 气流
               雨依然是一个普遍性难题， 这类暴雨通常具有中尺                           能够沿坡爬升， 形成迎风坡降雨中心， 使对流加
               度乃至小尺度的特性， 表现为突发性强、 降水范围                          强， 雨量加大（慕建利等， 2009； 陈明等， 1995）， 如
               小、 短时雨强大等特点， 在较短时间内容易造成严                          遇喇叭口、 峡谷等特殊地形（Jiang， 2006）， 气流辐

                  收稿日期： 2024⁃08⁃22； 定稿日期： 2025⁃06⁃27
                  资助项目： 国家自然科学基金面上项目（42475017）； 中国气象局青年创新团队项目（CMA2023QN10）； 中国气象局水文气象重点开放实
                         验室面上项目（23SWQXXM028）； 中国气象局流域强降水重点开放实验室项目（2023BHR-Y18）
                  作者简介： 杨查（1988 -）， 女， 四川西昌人， 工程师， 主要从事航天气象保障. E-mail： yangcha2011@163.com
                  通信作者： 李娜（1987 -）， 女， 山东临清人， 副教授， 主要从事暴雨和强对流天气动力理论、 形成机理及预报方法研究
                         E-mail： lina@mail.iap.ac.cn
                  © Editorial Department of Plateau Meteorology （CC BY-NC-ND）
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