ABSTRACT

Abstract: In this paper, based on the Tibetan Plateau vortex data, we investigated the Tibetan Plateau Vortex Activity Characteristics from 2003 to 2012. The results showed that: Tibetan Plateau vortex generated in eastern plateau and was concentrated in Tanggula Mountains, Zaduo, Dege, Qumalai and Qaidam. The Tibetan Plateau vortex which was moving out of the plateau mainly generated in eastern plateau and was concentrated in Qumalai. The Tibetan Plateau vortex occurrences obviously increased from 2000 to 2009 on the whole, reduced in 2010 and continued to increase from 2011 to 2012. The Tibetan Plateau vortex occurrences were concentrated from April to September every year, the most in June. 93.0% of the vortex duration was within 60 h. With the increase of the duration, the Tibetan Plateau vortex occurrences reduced significantly. The Tibetan Plateau vortex which was moving out of the plateau mainly included three routes: northeast, southeast, and east. The districts into which the Tibetan Plateau vortex moved were mainly distributed in Gansu, Sichuan, Shaanxi and Ningxia.

Keywords:Tibetan Plateau Vortex, Plateau Vortex Moving out of the Plateau, Source Region, Duration, Moving Route

2003~2012年高原低涡活动特征统计分析

张凯荣^1,2，肖天贵^1*，魏海宁³，黄作顺³，崔曜鹏³

¹成都信息工程大学大气科学学院，高原大气与环境四川省重点实验室，四川 成都

²雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都

³辽宁省本溪市气象局，辽宁 本溪

Email: nuistdqkx@qq.com, ^*xiaotiangui@cuit.edu.cn

收稿日期：2015年6月19日；录用日期：2015年7月6日；发布日期：2015年7月9日

摘 要

本文以高原低涡资料为基础，统计分析了2003~2012年高原低涡的活动规律，结果表明：高原低涡主要生成于高原东部，生涡高频区主要分布在唐古拉山、杂多、德格、曲麻莱和柴达木五个地区。移出高原的高原低涡主要生成于高原东部，高原移出低涡高频生成源地在曲麻莱最为集中。高原低涡出现次数的年际变化在2003~2009年呈明显增加趋势，2010年出现转折次数减少，2011~2012年继续增加。高原低涡集中出现在每年的4~9月，其中6月份最多。93.0%的高原低涡持续时间在60h以内。随着持续时间的增加，高原低涡的出现次数显著减少。高原移出低涡的路径主要集中在东北、东南、东三个方向，移入的地区主要分布在甘肃、四川、陕西和宁夏四个地区。

关键词 :高原低涡，移出低涡，生成源地，持续时间，移动路径

1. 引言

高原低涡是青藏高原夏季主要的降水系统之一，高原初生的低涡多为暖性结构[1] 。在有利天气形势下，高原低涡主要影响高原西部、中部的降水[2] 。个别高原低涡会东移出高原，夏季常在四川地区引发区域性暴雨天气过程，东移出川时，引起我国中东部(包括长江中下游、黄淮流域、甚至华北地区)一次大范围暴雨、雷暴等灾害性天气[3] -[5] ，以及城市内涝、山洪、滑坡、泥石流等次生灾害[2] 。

吴永森、陈乾(1964)提出了高原低涡的客观事实[6] [7] ，叶笃正、高由禧(1979)指出高原低涡的水平尺度约500 km，垂直厚度约2~3 km，在一定条件下，它们会移出高原[8] 。1977年以后，较大规模的高原低涡研究开始涌现[9] ，青藏高原低值系统协作组(1978)和青藏高原气象科学研究拉萨会战组(1981)对于高原低涡的的发生发展进行了大量的天气学研究，取得了开创性的研究成果[10] [11] 。高原低涡是500 hPa等压面上反映的生成于青藏高原，有闭合等高线的低压或有三个站风向呈气旋式环流的低涡[12] ，初期水平尺度为400~500 km，发展盛期可达600~800 km，生命史一般为1~3 d [1] [2] 。高原低涡在低涡中心附近400 hPa以下以辐合为主，无辐散层在400 hPa~300 hPa之间，300 hPa以上为辐散层，在其中心附近自低层到100 hPa均为上升运动，低涡降水主要集中在低涡中心附近400 km范围内，初生低涡降水中心在低涡东南侧，成熟涡降水中心在低涡东侧。低涡形成后，一般沿切变线东移，多数在高原东部消亡或者减弱并入东移低槽，少数低涡可移出高原影响下游地区[1] 。

孙国武等(1987)研究发现对流层上部大尺度环境场对高原低涡发展东移有重要影响[13] 。罗四维等(1991)通过对1979年一次高原西部低涡的诊断分析得出，地面感热加热对低涡的生成发展起决定性作用[14] 。李国平(2005)研究高原边界层对高原低涡结构的动力作用时发现，高原上较强的边界层动力“抽吸泵”作用对高原低涡的流场结构及发展有显著作用[15] 。王鑫等(2009)、唐信英等(2014)分别对1980~2004年和1998~2011年青藏高原的低涡活动特征做了统计分析[16] [17] 。李国平等(2014)基于NCEP资料统计了近30年夏季青藏高原低涡的特征，并对低涡高发年和低发年的低频大气环流场进行了对比分析[18] 。郁淑华等(2002, 2006~2008, 2012)对高原低涡的观测事实、高原低涡对降水影响的统计分析、高原东移低涡的大尺度条件、冷空气对高原低涡移出高原的影响，影响我国东部洪涝灾害的高原东移低涡的环流场等进行了详细的研究[19] -[25] 。柳草等(2009)通过对2001年一次东移高原低涡的动力结构特征研究发现，低涡处于高原上时，涡区在边界层一直有水汽辐合，移出高原后在低空只存在微弱的水汽辐合甚至辐散[26] 。王伏村(2014)通过对2012年一次高原移出低涡引起下游地区大暴雨的个例分析认为，高原低涡向北移出高原与冷暖平流的南北向分布有密切关系，高空位涡下传是高原低涡发展的原因之一[27] 。由此可见，通过对高原低涡活动规律进行统计和分析，对于高原下游地区暴雨天气过程的预报具有重要意义。

前人对于2003~2011年高原低涡的活动特征已有统计研究，主要是对夏季高原低涡的整体活动特征做了具体统计分析[16] [18] ，对于全年高原低涡的分析侧重于时间分布和其移出高原的影响系统[17] 。本文利用科学出版社出版的《青藏高原低涡切变线年鉴》(2003～2012) [12] ，统计分析2003~2012年10年中高原低涡及高原移出低涡的空间分布、时间变化、生命史、移出的地区和移向等活动特征。

2. 资料和方法

本文所用资料为中国气象局成都高原气象研究所编撰的《青藏高原低涡切变线年鉴》(2003~2012) [12] 。本文采用线性倾向估计方法对气象要素资料序列进行趋势分析，在判断变化趋势程度是否显著时，对相关系数进行T检验[28] 。

3. 高原低涡活动的空间分布

高原东(西)部低涡指低涡中心位置分别在92.5˚E以东(西)的低涡[12] 。由图1可见，2003~2012年共生成高原低涡457个，高原低涡主要生成于高原东部，共376个，占82.3%，高原西部仅生成81个，占17.7%，纬向分布来看，绝大多数高原低涡生成集中在32˚~35˚N。生涡高频区主要有唐古拉山、杂多、德格、曲麻莱和柴达木五个地区，另外还有申扎、那曲等弱高频生涡地区，这与王鑫等(2009)统计的1980~2004年5~9月高原低涡生成源地的高频中心(那曲东北部、德格东北部、松潘附近和申扎至改则一带)有所不同[16] 。

高原低涡移出高原指低涡中心移出海拔 ≥ 3000 m的青藏高原地区[12] 。由图2可见，2003~2012年移出高原的高原低涡共100个，移出高原的概率为21.9%，其中高原东部低涡移出率为22.3%，高原西部低涡移出率为19.8%。移出高原的高原低涡主要生成于高原东部，占84%，高原西部仅生成16个，占16%。移出高原的低涡和总的高原低涡高频生成源地基本一致，其中在曲麻莱最为集中。这1998~2004年5~9月移出高原的高原低涡的主要生成源地(羌塘、那曲、柴达木、松潘)有所不同[29] 。

4. 高原低涡活动的时间分布

4.1. 高原低涡活动的年际变化

由图3可见，高原低涡在2009年出现次数最多，为57次，而在2003年出现次数最少，仅33次，年平均出现次数为45.7次。高原低涡按照地理位置分为高原东部低涡和高原西部低涡。高原东部低涡同样在2009年出现次数最多，为44次，而在2003年出现次数最少，仅25次，年平均出现37.6次。高原东部低涡和高原低涡的年际变化曲线基本一致，2003~2009年低涡次数呈明显增加趋势，2010年出现转折次数减少，2011~2012年继续增多。高原西部低涡在2007年出现次数最多，为14次，而在2010年和2011年出现次数最少，均为4次，年平均出现8.1次。

通过计算，高原低涡年出现次数以2.4次/a的倾向率增加，相关系数为0.619，通过了α = 0.05的显

图1. 2003~2012年高原低涡生成源地分布图

图2. 2003~2012年移出高原的高原低涡生成源地分布图

著性检验，呈显著性增加趋势；高原东部年出现次数以2.7次/a的倾向率增加，相关系数为0.775，通过了α = 0.01的显著性检验，呈显著性增加趋势；高原西部年出现次数以−0.2次/a的倾向率减少，未通过显著性检验，呈不显著减少趋势。

由图4可见，高原低涡在2012年移出次数最多，为16次，而在2006年和2009年移出次数最少，均为6次，年平均移出次数为10次。高原东部低涡同样在2012年移出次数最多，为14次，而在2006年和2009年移出次数最少，均为4次，年平均移出8.4次。高原东部低涡和高原低涡的年际变化曲线基本一致，2009年之前移出次数呈振荡趋势，2009年之后明显增多。高原西部低涡在2005年移出次数最多，为4次，而在2004年和2011年移出次数均为0，年平均移出1.6次。

通过计算，高原年移出次数以0.8次/a的倾向率增加，相关系数为0.608，通过了α = 0.05的显著性检验，呈显著性增加趋势；高原东部年移出次数以0.9次/a的倾向率增加，相关系数为0.631，通过了α = 0.05

图3. 2003~2012年高原低涡出现次数年变化及线性趋势

图4. 2003~2012年高原低涡移出次数年变化及线性趋势

的显著性检验，也呈显著性增加趋势；高原西部年移出次数以−0.1次/a的倾向率减少，未通过显著性检验，呈不显著减少趋势。

4.2. 高原低涡活动的月际变化

由图5可见，高原低涡集中出现在每年的4~9月，其中6月份最多，为94次，12月份最少，仅有5次，月平均出现38.1次。高原东部低涡的月际变化和高原低涡基本一致，主要出现在4~9月，其中6月份最多，为85次，而2月份最少，仅有1次，月平均出现31.3次。而高原西部低涡集中出现在每年的3~6月，其中5月份最多，为19次，9月、10月和12月最少，均仅有1次，月平均出现6.8次。

由图6可见，移出高原的高原低涡集中出现在每年的4~9月，其中6月份最多，为32次，2月、11月和12月最少，均未出现高原移出低涡，月平均出现8.3次。高原东部低涡移出次数的月际变化和高原低涡基本一致，主要出现在4~9月，其中6月份最多，为24次，而2月、11月和12月最少，均未出现，

图5. 2003~2012年高原低涡出现次数月变化

图6. 2003~2012年高原低涡移出次数月变化

月平均出现7次。而高原西部低涡移出集中出现在每年的5~6月，其中6月份最多，为8次，4月、8月和9月分别移出2次、1次和1次，其他月份的高原西部低涡未移出高原，月平均出现1.3次。

5. 高原低涡的生命史

由图7可见，在2003~2012年457次高原低涡中，高原低涡持续时间达12 h的有216次，占47.3%，持续达24 h的高原低涡有103次，占22.5%，持续达36 h的高原低涡有50次，占10.9%，持续时间在60 h以内的高原低涡有425次，占总低涡数的93.0%。随着持续时间的增加，高原低涡的次数显著减少，持续时间在96 h及以上的共13次，仅占总低涡数的2.8%。持续时间达180 h的仅有1次。

由图8可见，在2003~2012年100次移出的高原低涡中，高原低涡的持续时间均在24 h及以上，持续时间在60 h及以下的高原低涡占移出高原低涡总数的71%，持续时间在84 h及以下的高原低涡占移出

图7. 2003~2012年高原低涡生命史的统计分布图

图8. 2003~2012年移出高原的高原低涡生命史统计分布图

高原低涡总数的88%，持续96 h及以上的只占12%。移出高原低涡持续时间最长达180 h，仅有1次。

6. 高原低涡移出高原的地区和移向统计

由表1可见，100次移出的高原低涡，最终移入的地区有7个省(直辖市、自治区)，分别是新疆、甘肃、宁夏、四川、陕西、重庆、贵州、云南、内蒙古。移入甘肃的最多，占移出高原低涡总数的43%，四川其次，占29%，陕西第三，占11%，宁夏第四，占8%，其余四个地区所占的比例均在3%及以下。从分年份的统计我们还可以看出，每年高原低涡移入甘肃和四川的次数所占比例都很高，除了2009年每年也都有高原低涡移入陕西，这三个地区是高原低涡移入的主要地区，其他5个地区仅有个别年份有高原低涡移入。

由图9和表2可见，高原低涡移出高原的移动路径共有7个方位，分别为西北、北、东北、东、东南、南和西南，东北路径的最多，占41%，对应甘肃、宁夏和内蒙古，东南路径的其次，占27%，对应

图9. 2003~2012年高原低涡移出高原的移动路径统计图

表1. 2003~2012年高原移出低涡移入的地区分布

表2. 2003~2012年高原低涡移出高原的移动路径统计表

四川、重庆、云南和贵州，向东路径第三多，占20%，对应陕西，东北、东和东南三种移动路径的高原低涡共占移出低涡总数的88%，其余4种路径一共仅占12%，南和西南路径所占比例最少，均仅为2%。

由表2可见，除了未发生高原低涡移出的2月、11月和12月外，东北、东南和东三种移动路径所占比例高，表明高原低涡移出高原以东北、东南、东三个方向移动为主，其余5中移动方向均零散出现在3、4、6、7、8五个月份中。

7. 结论

本文较详细的统计了2003~2012年高原低涡的空间分布、时间变化、生命史、移出的地区和移向等活动特征，得到以下主要结论：

1) 高原低涡主要生成于高原东部，纬向分布来看，绝大多数高原低涡生成集中在32˚~35˚N。生涡高频区主要分布在唐古拉山、杂多、德格、曲麻莱和柴达木五个地区。低涡移出高原的概率为21.9%，移出高原的高原低涡主要生成于高原东部，占84%，高原移出低涡高频生成源地和高原低涡生成源地分布基本一致，在曲麻莱最为集中。

2) 高原东部低涡和高原低涡的年际变化曲线基本一致，2003~2009年低涡次数呈明显增加趋势，2010年出现转折次数减少，2011~2012年继续增多。高原西部低涡在2007年出现次数最多，而在2010年和2011年出现次数最少。高原东部移出低涡和高原移出低涡的年际变化曲线基本一致，2009年之前移出次数呈振荡趋势，2009年之后明显增多。高原西部低涡在2005年移出次数最多，而在2004年和2011年无移出低涡。

3) 高原低涡集中出现在每年的4~9月，其中6月份最多，12月份最少，月平均出现38.1次。高原东部低涡的月际变化和高原低涡基本一致，月平均出现31.3次，而高原西部低涡集中出现在每年的3~6月，其中5月份最多，9月、10月和12月最少，月平均出现6.8次。高原移出低涡出现次数的月际变化和高原低涡基本相同，高原西部低涡移出集中出现在每年的5~6月，其中6月份最多。

4) 93.0%高原低涡持续时间在60 h以内。高原低涡随着持续时间的增加，高原低涡的次数显著减少，持续时间在96 h及以上的低涡次数仅占2.8%。88%高原移出低涡的持续时间在84 h以内，持续时间在96 h及以上的低涡次数仅占12%。

5) 高原移出低涡移入的地区主要分布在甘肃、四川、陕西和宁夏四个地区。高原移出低涡的路径主要集中在东北、东南、东三个方向。

基金项目

国家自然科学基金(91337215)、国家重点基础研究发展计划973项目(2012CB417202)、四川省科技项目(2013JY0063)资助。

文章引用

张凯荣,肖天贵,魏海宁,黄作顺,崔曜鹏, (2015) 2003~2012年高原低涡活动特征统计分析
Statistical Analysis on the Tibetan Plateau Vortex Activity Characteristics from 2003 to 2012. 气候变化研究快报,03,106-115. doi: 10.12677/CCRL.2015.43013

参考文献 (References)