Page 221 - 《高原气象》2026年第2期

2 期 杨 查等：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 521
湿位涡包含的主要物理信息与 p坐标系下的二阶湿 标系下为 850~500 hPa）， 对应了图 4 中的垂直积分
位涡相似， 二者均反映了垂直涡度与对流稳定度垂 层次。如图 6（a）， 地形追随坐标系下降水区上空
直梯度的耦合， 从公式形式看， 二者的区别主要在 30°N -33°N 之间红色框内地形二阶湿位涡出现明
于是否包含地形因子 μ， 但在诊断地形附近与降水 显异常高值区， 强正值中心叠加于负值中心之上，
相关的物理过程方面， 二者则有显著差别。图 5 为 这也是水平方向上垂直积分的二阶湿位涡在四川
2013 年 7 月 21 日 18:00 地形追随坐标系下和 p 坐标 西北部能够较好覆盖降水区的原因。同时注意

| 的水平分布。由图 5 可以看 到， 图 6（a）中降水区的 η=0. 88 层次以下的近地面
系下二阶湿位涡 | S η
出， 二者在甘肃地区强降水区上空的异常值分布 层及 η=0. 48 层次以上的高层也出现了二阶湿位涡
及强度相似， 这和二者包含的物理信息相似是一 强中心， 而未将该部分异常包含在诊断分析中是
致的， 但对于四川西北部的弱降水区（30°N -34°N 因为近地面层， 尤其是地形陡峭地区， 坐标转换往
之间的雨带）， 地形追随坐标系下的二阶湿位涡表 往存在较大误差， 地形二阶湿位涡的强中心往往
现出明显异常， 而 p 坐标系下的二阶湿位涡则未出 和这些误差有关， 而非真正对降水有直接作用的
现异常信号。进一步， 图 6 给出了 7 月 21 日 18:00 信息； 高层地形二阶湿位涡强中心则一般和高空
经过四川西北部雨带（112. 5°E）的两种湿位涡的垂 急流对应， 但高空急流本身并不直接作用于降水，
直剖面， 其中红色框为两种不同坐标系中的降水 而主要为降水提供有利的高层通风条件。对比图
诊断关键区。在图 6（a）中， 红色框包含对流层中 6（b）， p 坐标系下二阶湿位涡在降水区上空同样有
低层（地形追随坐标系下 η=0. 8~0. 52 时， 对应 p 坐 正负值交替的异常高值区出现， 但其强度明显低

图5 2013年7月21日18:00地形追随坐标系下（a）和p坐标系下（b）的二阶湿位涡
彩色区为6 h累积降水（单位： mm）
Fig. 5 The horizontal distributions of second-order moist potential vorticity， in terrain-following coordinate（a），
in p coordinate（b） at 18:00 on July 21， 2013. The colored areas represent 6 h accumulated rainfall（unit： mm）

图6 2013年7月21日18:00沿112. 5°E地形追随坐标系下（a）和p坐标系下（b）计算的二阶湿位涡（等值线，
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单位： ×10 m·K·s ·kg ）与6 h累积降水（绿色柱状， 单位： mm）
红色方框为降水诊断关键区
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2
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Fig. 6 The vertical cross section of second-order moist potential vorticity （contour， unit： ×10 m·K·s ·kg ） and 6 h
accumulated rainfall （green columnar， unit： mm） in terrain-following coordinate （a）， in p coordinate （b） along
112. 5°E at 18:00 on July 21， 2013. The red box designates the key area for precipitation diagnosis