Shu, H. L., F. Zhang, Y. Du, Y. Wang, H. C. Guo, Z. Song, and Q. H. Zhang, 2024: Characteristics and formation mechanisms of low‐level jets in Northeastern China. Adv. Atmos. Sci., https://doi.org/10.1007/s00376-024-3209- 8.
http://www.iapjournals.ac.cn/aas/article/doi/10.1007/s00376-024-3209-8
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中国东北地区低空急流的特征及形成机制
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利用1957-2021年长时期的再分析资料，中山大学和中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的研究团队发表在《大气科学进展》的研究揭示了低空急流在中国东北地区的时空分布及季节差异性特征。通过热动力诊断分析，解释了冷、暖季低空急流的形成机理异同。在经典惯性震荡理论的基础上，研究结果强调了东北地区复杂的地形和环流相互作用对低空急流形成的重要性。
中国东北暖季和冷季低空急流的时空分布具有显著差异：在水平方向上，暖季低空急流在中国东北中部地形相对平坦的地区发生频率较高，超过12%（图1a红色框);冷季低空急流发生率最高的地方位于大兴安岭背风侧的一条带状区域内，超过28%（图1b蓝色框)。在垂直方向上，暖季低空急流集中出现在925 hPa高度附近，以西南风为主导；冷季低空急流则主要发生于875 hPa高度层附近，且以西北风为主导方向。针对低空急流发生频次日变化的分析表明，暖季低空急流在午夜前后存在一个单峰；冷季低空急流则呈现出双峰分布的特征，主峰出现在午夜前，次峰则出现在早晨。
图1 东北地区（a）暖季和（b）冷季低空急流水平频率分布（%，阴影）。深棕色等高线代表地形高度（m，间隔：250m）。红色和蓝色框表示两个低空急流高频区域。
通过中小尺度动量分析，揭示了冷暖季低空急流时空分布差异性背后的热动力机制（图2)：冷暖季低空急流的日变化均由山谷热力循环环流及惯性振荡驱动，但受背景环流的季节差异及震荡的不同起始时刻影响，冷季低空急流风力更强且主峰值更早。
冷季早晨的低空急流次峰值则是由低层大气与复杂地形之间的相互作用引起的（图2b)。在夜间，三面环山的东北平原地区存在一个弱低压，在该低压影响下，大兴安岭东缘出现弱东南风，该东南风与夜间下坡风汇合，在地形调制下加强北风分量，形成冷季急流次峰值。
图2 （a）暖季和（b）冷季期间东北地区低空急流形成的主要过程示意图（红橙色箭头）。黑色箭头表示夜间的山谷环流；红色箭头表示背景风（Vb）；蓝色箭头表示非地转风（Va）；（b）中的白色箭头表示由山谷低压引起的南向风异常。
该研究主要受国家自然科学基金优秀青年项目：低空急流动力学 (42122033, 负责人：杜宇) 和国家自然科学基金青年项目：梅雨锋环流背景下镶嵌型对流触发的机制研究（42205005，负责人：张帆）支持。
作者介绍
杜宇
中山大学大气科学学院教授，博士生导师，国家优秀青年基金获得者。研究方向为中小尺度气象与动力学。在Nature Communications等国际高水平SCI刊物上发表近50篇，其中第一或通讯作者论文近40篇。现担任AAS编委和JAS和MWR副编委、AOGS大气秘书、WWRP和IAMAS中国委员会委员、中国气象局重点创新团队首席科学家。荣获谢义炳青年气象科技奖，广东省气象科技杰出青年奖和全国高校教师教学创新大赛二等奖。
张帆
中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，助理研究员。研究方向为中小尺度气象学，在JGR、AAS等国际高水平SCI刊物上发表文章10余篇，其中第一或通讯作者发表论文5篇。主持国家自然科学基金青年项目1项，参与国际气象组织高影响天气协调办公室工作。
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