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本文利用多年平均的TRMM、AIRS等实测高分辨率卫星资料,以及区域气候模式IPRC-RegCM,分析了亚洲季风环流背景下典型中尺度地形对局地和区域降水的影响。主要结论包括以下5个方面:
亚洲热带,南亚和东亚季风区,中尺度山脉迎风、背风坡均以层云降水为主,层云降水强度在迎风坡强于背风坡;对流降水在迎风坡主要为浅对流,背风坡主要为深对流,对流降水强度在背风坡强于迎风坡。沿西南季风推进方向依次经过的中尺度山脉,其两侧发生降水像素个数、降水微物理特征等差异逐渐减小,其中,对流降水特征主要由迎风坡向背风坡转变,而层云降水特征主要由背风坡向迎风坡转变。
中国东南部,典型中尺度山脉南岭和武夷山均位于副热带地区。降水空间分布上,对流降水在南岭多且强,层云降水在武夷山多且强,但条件对流降水率在武夷山强,条件层云降水率在南岭强。降水随时间演变上,对流降水最早出现在武夷山区,武夷山区层云降水的发生发展不同于对流降水,而南岭山区对流降水的发生发展基本与层云降水同步变化,但两山区对流和层云降水结构随时间的演变均逐渐明显。
凹陷的中尺度地形四川盆地对降水日变化影响显著,盆地主体及其西部高地上空主要为夜雨,且向东传播;而盆地东部高地上空主要为日雨,为持续性降水。地形影响降水发生的类型,盆地主体及其西部高地的夜雨以层云降水为主;而盆地东部高地的日雨以对流降水为主。从夜雨个例看,地面切变线使冷暖空气交汇,在盆地西南侧高地产生较强的层云降水;从日雨个例看,地表剧烈的增温和大气中相对充足的水汽引起了盆地东部高地对流降水的发生。
青藏高原上的中尺度地形促进其上空中小尺度对流的发生发展,不同空间尺度降水的相互作用促进降水向东传播,形成了中国华南地区主要的降水过程。这些中小尺度地形被平滑后,不同尺度降水的相互作用减弱,从而减弱了该地区降水的向东传播,华南地区降水显著减少。这与高原中尺度地形产生的正涡度以及扰动动能向东南方向传播有关。高原中尺度地形对区域降水的影响不可忽视。
无论亚洲还是美洲,中尺度地形降水过程主要有两类:先对流后层云的降水过程以及对流和层云降水同时发生发展的降水过程。不同降水过程与海陆分布有关,与纬度差异无关,体现在大气环流场的不同。即对于海洋性大陆(陆上沿海地区),海陆风作用强(弱),大气垂直运动强(弱),低层暖空气被带到冻结层之上(附近),中尺度地形上空的冻结层高度相对周围平均高度偏高(低),产生先对流后层云(对流层云同时发生)的降水过程,大气层结为稳定或不稳定(中性)。