引言

对流层中高层500 hPa层上在青藏高原上空生成的青藏高原低涡(简称高原低涡)是夏季影响我国大部分地区的重要天气系统之一，在其发生、发展和移动的活动过程中常常伴随有暴雨、洪涝等气象灾害^[1-5]。许多气象专家对高原低涡性质、结构和发生发展机理进行了分析研究，对其活动规律、影响高原低涡生成的因子、地形对高原低涡的影响等也进行了深入研究^[6-13]。早在1979年，叶笃正等就指出：高原边界层内浅薄系统遇有适宜的高空条件，它们也会发展移出高原^[14]，吕君宁等的研究也表明，高原低涡是在青藏高原特定的动力和热力条件下产生的气旋性扰动，低涡一旦移出青藏高原特定的环境场则很快减弱消失，但也有少数低涡在一定的条件下可以东移出高原^[15]。李国平指出在一定的引导条件下可使低涡移出高原^[16]。孙国武等对发展东移出高原的低涡进行了动力学分析，指出副热带高压边缘的西南气流和300 hPa上的西风急流的引导作用对我国西北地区高原低涡东移很重要^[17-18]。宋敏红等指出高原中东部气柱平均厚度可指示高原涡的移动^[19]。高守亭等研究表明青藏高原东侧背风涡旋一旦形成，在旋转的配合下，涡旋会脱落或以波的形式向下游传播^[20]。Takahashi指出冷空气直接影响高原北部低压发展^[21]。

东移出高原的低涡对我国东部地区的降水影响较大，因此对比分析高原低涡移出和未移出高原主体的环流特征差异对灾害性天气预报有较大的现实意义。而以往的研究重点大多放在东移出高原主体的高原低涡活动上，对未移出高原主体的高原低涡活动环流场特征研究较少，本文普查、分析2000—2004年汛期(6—9月)移出和未移出高原主体的高原低涡个例，并对比分析了环流场、温度平流场、涡度平流场的异同特征。

1 样本资料与分析方法 1.1 高原低涡移出定义

高原低涡指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^[22]。

高原低涡移出高原是指低涡中心移出海拔高度在3000 m以上的青藏高原主体区域，以102°E为界限。对于一次高原低涡活动过程，当高原低涡从青藏高原主体上空东移到102°E以东时就定义为一次高原低涡移出(简称移出高原低涡)，否则则定义为一次高原低涡未移出青藏高原主体(简称未移出高原低涡)。

1.2 资料样本

采用常规高空探测资料，按以上高原低涡定义对2000—2004年汛期(6—9月)的高原低涡活动过程进行普查。在2000—2004年汛期期间，共有74次高原低涡活动过程(见表 1、表 2)，其中移出高原主体的高原低涡有24次，占32.4%，未移出高原主体的高原低涡50个，占67.6%，将这74次高原低涡活动过程作为本文分析的样本个例。

由于本文是进行有关高原低涡活动过程的大尺度条件分析，因此采用美国NCEP每日00、12时(世界时)分辨率为2.5°×2.5°的再分析数据资料进行分析。

1.3 分析方法

首先将2000—2004年汛期的74个高原低涡个例按以上高原低涡移出高原定义分为移出高原低涡和未移出高原低涡两类(见表 1、表 2)，对两类高原低涡进行了两组对比分析，一组对比分析为移出高原低涡与未移出高原低涡在其生成时刻的气象要素场对比分析，另一组对比分析为移出高原低涡的移出高原时刻与未移出高原低涡的强盛时刻的气象要素场对比分析。对比分析的气象要素场有500 hPa和200 hPa位势高度场和温度场、500 hPa的温度平流场和涡度平流场，主要对西风带天气系统、西太平洋副热带高压和南亚高压的异同特征进行对比分析。

对比分析是在气象要素合成分析基础上进行的，每一组对比分析的气象要素场合成方法是分别对移出或未移出高原的高原低涡个例的气象要素场作算术平均，高原低涡合成的位置是所选个例的高原低涡经纬度的几何中心平均位置。

2 移出与未移出高原低涡环流特征对比分析 2.1 移出与未移出高原低涡环流形势对比分析

图 1显示了两类高原低涡、两组对比分析时刻的500 hPa平均环流场以及500 hPa平均环流差值场，差值场为移出高原低涡平均环流场减去未移出高原低涡平均环流场。由图 1a、b、d、e可见，无论是移出高原主体的高原低涡，还是未移出高原主体的高原低涡，在高原低涡生成时刻和东移出高原主体或在高原主体发展加深时刻，高原低涡的西风带背景环流都为典型的两槽一脊型，两槽分别为巴尔喀什湖低槽(以下简称巴湖低槽)和东亚大槽，一脊则为蒙古高脊，这表明两槽一脊型的环流形势有利于高原低涡的生成发展。

图 1c、f分别为移出高原低涡与未移出高原低涡在其生成时刻和移出高原低涡移出高原时刻与未移出高原低涡强盛时刻的500 hPa平均环流差值场，由图可见，500 hPa平均环流差值场均呈现为“-+ -”分布。在高原低涡生成时刻(见图 1c)，在巴湖低槽区和东亚大槽区都有一个负值带存在，在(52°N、60°E)和(52°N、125°E)还分别有一个-45 gpm、-15 gpm的负值中心，而在蒙古高压脊区有一个10~20 gpm正值区域存在。分析移出高原低涡移出时刻与未移出高原低涡强盛时刻的高原低涡背景环流500 hPa平均环流差值场发现(见图 1f)，平均环流差值场同高原低涡生成时刻500 hPa平均环流差值场类似，在巴湖低槽区和东亚大槽区也都有一个负值带存在，在(52°N、65°E)和(52°N、125°E)的负值中心值分别达到了-35 gpm、-20 gpm，同时在蒙古高压脊区也有明显的正值区域存在。以上分析表明，移出高原低涡背景环流的巴湖低槽和东亚大槽比未移出高原低涡背景环流的巴湖低槽和东亚大槽要深，而蒙古高压脊更强，也就是说，移出高原低涡背景环流比未移出高原低涡背景环流的环流经向度大。

另外，移出高原低涡在生成时刻(图 1a)及移出时刻(图 1d)，高原低涡背景环流中的西太平洋副热带高压588线西伸脊点分别位于135°E和130°E，而未移出高原低涡在生成时刻(图 1c)和强盛时刻(图 1e)的背景环流中的西太平洋副热带高压西伸脊点分别在140°E和145°E。说明移出高原低涡背景环流中的西太平洋副热带高压要比未移出高原低涡背景环流中的西伸明显。

2.2 温度平流对比分析

有研究表明^[23]，低涡有冷性和暖性之分，而占夏季高原低涡绝大多数的是高原暖性涡。暖性涡尽管是一种浅薄系统，但往往具有深厚的上升运动和强烈降水，有深厚的暖湿中心配合，暖性涡一旦移出高原东部便迅速消失^{[10, 12]}，这说明它对高原特殊条件的依赖性。天气学分析表明，只有斜压涡或暖性涡转变为斜压涡才能移出高原。

图 2为两类高原低涡、两组对比分析时刻的500 hPa温度平流，由图 2a、b可见，无论是移出高原低涡，还是未移出高原低涡，在高原低涡生成时刻在青藏高原主体上空的500 hPa层上的温度平流均为暖平流，而且暖平流带的分布和暖平流中心强度在高原主体上空差别不明显，这说明青藏高原上空500 hPa层上的暖平流对高原低涡的生成有重要作用。

分析图 2c、d不难发现，移出高原低涡在移出时刻与未移出高原低涡在强盛时刻的温度平流分布差别比较明显，移出高原低涡在移出时刻高原主体上空的500 hPa暖平流带中心值为40×10^-6 K·s^-1，而未移出高原低涡在强盛时刻高原主体上空的500 hPa暖平流带中心值达到了70×10^-6 K·s^-1，表明移出高原低涡在移出时刻高原主体上空的500 hPa层暖平流比未移出高原低涡在强盛时刻的500 hPa层暖平流弱。更大差异出现在高原低涡后部的新疆地区，移出高原低涡移出时刻，在高原低涡后部的新疆地区有明显的冷平流区存在，冷平流中心值达到了-10×10^-6 K·s^-1，同时在我国东北部也有中心值为-10×10^-6 K·s^-1的冷平流区存在，而未移出高原低涡强盛时刻在涡后的新疆地区没有冷平流区存在，在我国东北地区也没有冷平流区的存在，相反的为中心值是+10×10^-6 K·s^-1的暖平流区。以上分析表明，高原低涡后部的新疆地区涡后冷平流以及高原低涡前部的东北地区涡前冷平流的存在有利于高原低涡移出高原主体。

2.3 涡度平流对比分析

图 3给出的是500 hPa涡度平流，由图可见，无论是移出高原低涡，还是未移出高原低涡，在高原低涡生成时刻在青藏高原主体上空的500 hPa层上均为正涡度平流带，移出高原低涡的正涡度平流中心值为1×10^-10s^-2，未移出高原低涡的正涡度平流中心值也为1×10^-10 s^-2，移出高原低涡与未移出高原低涡在高原低涡生成时刻的正涡度平流分布和正涡度平流中心强度在高原主体上空基本没有差别，表明青藏高原上空500 hPa层上的正涡度平流有利于高原低涡的生成。

对比分析移出高原低涡的移出时刻和未移出高原低涡的强盛时刻(图 3c、d)在高原主体上空的涡度平流场发现，移出高原低涡在移出时刻的500 hPa层正涡度平流小于未移出高原低涡在强盛时刻的500 hPa层涡度平流，移出高原低涡在移出时刻高原主体上空的正涡度平流中心值为2×10^-10 s^-2，而未移出高原低涡在强盛时刻的500 hPa层涡度平流中心值达到了3×10^-10 s^-2；另外我们还注意到，在河套地区，移出高原低涡在移出时刻有1×10^-10 s^-2的正涡度平流区存在，而未移出高原低涡在强盛时刻河套地区相反的为负涡度平流带。表明河套地区500 hPa层正涡度平流带的存在有利于高原低涡的移出，涡前河套地区, 即高原低涡东部正涡度平流带的存在，使此地区的气旋性涡度增加，为高原低涡的东移提供动力条件。

2.4 南亚高压对比分析

由图 4两组分析时刻，移出与未移出高原主体的高原低涡的200 hPa平均高度场可见无论是移出高原低涡，还是未移出高原低涡，无论是高原低涡的生成时刻，还是移出高原低涡的移出时刻以及未移出高原低涡的强盛时刻，200 hPa平均高度场上在高原低涡上空均存在着较强的南亚高压，表明南亚高压的存在有利于高原低涡的生成。

对比分析移出高原低涡与未移出高原低涡在低涡生成时刻高原低涡上空的南亚高压时发现，移出高原低涡上空南亚高压中心值达到了12560 gpm，12520 gpm等值线东伸脊点位于98°E，而未移出高原低涡上空的南亚高压中心值要低一些，为12520 gpm，12520 gpm等值线东伸脊点位于100°E，表明在高原低涡生成时刻，移出高原低涡上空的南亚高压比未移出高原低涡上空的南亚高压强，但东伸不如未移出高原低涡上空的南亚高压明显。

对比分析移出高原低涡移出高原时刻与未移出高原低涡强盛时刻在高原低涡上空的南亚高压时发现(图 4c、d)，南亚高压中心强度是相同的，都为12520 gpm，但东伸脊点位置不同，移出高原低涡移出高原时刻南亚高压的12520 gpm等值线东伸脊点位于91°E，而未移出高原低涡强盛时刻南亚高压的12520 gpm等值线东伸脊点位于96°E。以上分析表明，同高原低涡生成时刻一样，移出高原低涡在移出高原时刻，其上空的南亚高压还是不如未移出高原低涡在高原低涡强盛时刻其上空的南亚高压东伸明显。图 4c、f分别为移出高原低涡与未移出高原低涡在其生成时刻和移出高原低涡移出高原时刻与未移出高原低涡强盛时刻的200 hPa平均高度场的差值场，由图可见，在整个95°E以东，长江流域以北存在着一条东北-西南向的中心值分别为-40 gpm、-30 gpm的负值带，充分表明，无论是移出高原低涡，还是未移出高原低涡，无论是高原低涡的生成时刻，还是移出高原低涡的移出时刻以及未移出高原低涡的强盛时刻，移出高原低涡上空的南亚高压不如未移出高原低涡上空的南亚高压东伸明显，也就是说移出高原主体的高原低涡，对流层高层的辐散条件相对较弱，使高原低涡得不到在高原继续发展加深的动力条件。

2.5 高空急流对比分析

图 5为200 hPa平均风速场。分析发现，移出高原低涡和未移出高原低涡在其生成时刻(图 5a, b)，在200 hPa层上的34°~46°N间都存在着一个高空急流带，并有三个高空急流中心存在，移出高原低涡的三个急流中心分别位于伊朗上空(42°N、60°E)、我国河套上空(38°N、105°E)和日本(42°N、145°E)，急流中心值分别达到30 m·s^-1、27 m·s^-1、27 m·s^-1，而未移出高原低涡的三个急流中心分别位于伊朗上空(40°N、55°E)、我国新疆上空(40°N、90°E)和日本(38°N、141°E)，急流中心值分别达到27 m·s^-1、27 m·s^-1、24 m·s^-1。在移出高原低涡的移出时刻和未移出高原低涡的强盛时刻(图 5c, d)，在200 hPa层上的34°~46°N间也存在着一个高空急流带，但只有两个高空急流中心存在，移出高原低涡的两个急流中心分别位于伊朗上空(42°N、60°E)和韩国上空(38°N、126°E)，急流中心值分别达到30 m·s^-1、30 m·s^-1，而未移出高原低涡的两个急流中心分别位于伊朗上空(40°N、55°E)和日本(40°N、141°E)，急流中心值分别达到33 m·s^-1、33 m·s^-1。进一步分析我们还发现，对于移出高原低涡，无论是在其生成时刻，还是在其移出高原主体时刻，在高原低涡移出高原主体上游的青藏高原东北部、四川盆地到陕西一带，都位于高空急流入口区的南侧(生成时刻为河套上空高空急流中心、移出时刻为韩国上空高空急流中心)，这种位于高空急流入口区南侧的高原低涡，急流南侧所产生的高空辐散有利于500 hPa层上的高原低涡发展和移出^[24]，而未移出高原低涡在其生成时刻和强盛时刻，高原低涡东部的青藏高原东北部、四川盆地到陕西一带都始终位于高空急流出口区南侧(生成时刻为新疆上空高空急流中心、强盛时刻为伊朗上空高空急流中心)，不利于500 hPa层上的低涡在该地区发展加深。以上分析表明，青藏高原东北部、四川盆地到陕西一带位于高空急流入口区南侧时有利于高原低涡东移。

结合2.3节500 hPa层涡度平流对比分析，可以发现移出高原主体的高原低涡相对于未移出高原主体的高原低涡，在河套地区对流层中层存在着明显的正涡度平流区，对流层高层则存在着明显的高空急流，这种中低层的配合，使得高原低涡东部的气旋性涡度增加，高空较强的辐散条件，使补偿上升运动加强，从而有利于高原低涡的发展东移。

3 结论

对2000—2004年的高原低涡活动进行普查、分析表明：高原低涡能否移出高原，不仅与高原上的热力、动力作用有关，同时与周边天气尺度系统的热力、动力作用有关。高原低涡移出与未移出高原主体的环流场、温度平流场以及涡度平流场特征存在以下几点异同点：

(1) 500 hPa层上，移出高原主体的高原低涡背景环流中的巴尔喀什湖低槽、东亚大槽比未移出高原主体的高原低涡背景环流中的深，而蒙古高压脊更强，移出高原主体的高原低涡背景环流的环流经向度要大于未移出高原主体的高原低涡背景环流的环流经向度。

(2) 移出高原主体的高原低涡背景环流中的西太平洋副热带高压要比未移出高原低涡背景环流中的西伸明显。

(3) 青藏高原上空500 hPa层上的暖平流对高原低涡的生成很重要，而移出高原主体的高原低涡涡后新疆明显冷平流区以及涡前我国东北部冷平流区的存在，有利于高原低涡移出高原主体。

(4) 青藏高原上空500 hPa层上的正涡度平流有利于高原低涡的生成和加深，移出高原主体的高原低涡在青藏高原上空500 hPa层上的正涡度平流要弱于未移出高原主体的高原低涡，河套地区500 hPa层正涡度平流带的存在有利于高原低涡的移出。

(5) 在对流层高层200 hPa层上，南亚高压的存在有利于高原低涡的生成，移出高原低涡上空的南亚高压强度要强于未移出高原低涡，而且青藏高原东北部、四川盆地到陕西一带位于高空急流入口区南侧时有利于高原低涡东移。