横断山脉，这片神秘而壮丽的土地，以其崎岖的地形和独特的气候特征，孕育了我国西南地区丰富的生物多样性。在这里，地形与环流交织成一首绚丽的自然协奏曲，演绎出复杂的降水时空变化。探索这一区域降水发生时的主导环流类型，可以帮助我们增进对地形降水的科学认识，更好地发挥气象防灾减灾的第一道防线作用。
图1 (a) 西南复杂地形区的海拔高度 (填色，单位：米)；(b) 影响西南复杂地形区夏季降水的天气系统示意图
针对这一问题，聚焦我国西南地区，分别以横断山脉夏季降水和青藏高原东南部的春季“桃花汛”现象作为复杂地形区降水的典型代表，开展了地形降水主导环流的客观分型研究，旨在合理区分地形区降水事件的各类天气背景，进而揭示不同环流影响下的降水精细化特征，及其中多尺度地形的作用异同。
基于2001~2021年夏季的小时尺度降水及环流数据，结合自组织映射聚类方法，开展了对横断山脉夏季降水主导天气系统的客观识别研究。根据对流层中层纬向风强度，将横断山脉夏季降水的影响环流在大尺度视角下划分为西风异常型、东风异常型、过渡型3个大类 (分别对应图2的第一行至第三行)，在此基础上，结合对流层低层风场、水汽输送、相当位温等环境因子，识别出了冷锋型、低涡型、热带低压型、弱天气尺度强迫型、两高辐合型等横断山脉夏季降水的天气尺度影响系统。
图2 横断山脉夏季降水影响环流的客观分型结果。填色和矢量分别为500 hPa位势高度异常 (gpm) 和风场异常 (m s-1)，绿色、蓝色、红色等值线分别为500 hPa等压面上5840 gpm、5860 gpm、5880 gpm位势高度。较小的矩形代表横断山脉，灰色等值线为1500 m和2500 m地形高度。子图上方的“wind”字样为小矩形内平均的500 hPa原始纬向风，“sort”表示“wind”从大到小的排序，其中第一行至第三行分别对应西风异常型、过渡型、东风异常型。
进一步地，根据对夏季总降水及强降水的贡献，确定了低涡型、冷锋型、热带低压型、弱天气尺度强迫型4个横断山区夏季降水的主导天气系统 (图3)，并通过分析不同主导天气系统影响下降水特征的精细化差异，讨论了多尺度地形的不同影响机制。
受低涡型系统 (主要是西南涡) 影响的降水落区与研究区上空的气旋性环流一致，与对流层低层水汽辐合区吻合较好，相较其他几类主导环流而言，低涡降水受地形影响较小 (图3a-c)。
在冷锋型系统影响下，东北风携带冷空气南下，在横断山区受到西北-东南走向山脉的阻挡，降水落区沿高海拔地形呈线性分布，锋区内为“下暖上冷”的不稳定层结，降水频率高、强度大 (图3d-f)。
热带低压型降水主要受到太平洋西行台风影响，低压北部的东风给横断山脉带来了充沛的水汽，暖湿气流受到云贵高原向西升高地形的阻挡、抬升，最终降水集中在横断山脉东缘约1500米海拔处 (图3g-i)。
弱天气尺度强迫型与上述3类环流明显不同，此时横断山脉受深厚高压控制，没有明显的天气尺度系统影响，但大气不稳定能量高，该背景下降水落区较为分散，多为地形热力作用影响下的局地降水过程 (图3j-l)。
图3 4类主导天气型影响下，横断山脉夏季 (a, d, g, j) 降水量、(b, e, h, k) 频率、(c, f, i, l) 强度与气候态平均值的比值。第一行至第四行分别为低涡型、冷锋型、热带低压型、弱天气尺度强迫型。
图4 4类主导天气背景和复杂地形对横断山脉夏季降水的影响示意图。
图6 青藏高原东南部春汛降水主导环流客观分型结果。填色和矢量分别为异常降水 (mm day-1) 及700 hPa风场 (m s-1)，打点表示通过90%置信水平的信度检验，风场仅绘制通过信度检验的部分。红色十字表示4个代表性台站的位置。西风型和水汽型分别为图中type 4和type 1。
论文信息 >
https://doi.org/10.1175/MWR-D-24-0009.1
https://doi.org/10.1029/2022JD038352
赵寅，中国气象科学研究院副研究员，研究方向为复杂地形区降水及其大气水循环过程。主持国家自然科学基金青年基金项目、中国博士后科学基金面上项目，入选中国气象科学研究院高层次人才培养计划。
李建，中国气象科学研究院研究员、博士生导师，主要从事复杂地形区降水过程的观测、机理及模拟研究。现任中国气象科学研究院副院长，世界天气研究计划中国委员会委员。主持国家重点研发计划重点项目，获国家杰出青年科学基金资助。
