近些年华北地区强降水频发，如2012年北京地区“7·21”强降水事件和2021年河南郑州的“7·20”强降水事件，均给当地造成了严重洪涝灾害和财产损失。尽管针对华北强降水已有大量研究工作，但目前对其预报水平十分有限，仍需进一步了解造成华北强降水事件的机制。中纬度低涡是引发华北强降水的主要天气系统之一，历史上造成重大自然灾害的华北强降水事件均与其发展和移动有关。因此，研究中纬度低涡的发展机制对深入理解华北地区强降水形成机理有重要的学术意义。
近期，复旦大学大气与海洋科学系与中国气象科学研究院联培的博士生李娇，中国气象科学研究院赵平研究员（通讯作者）和复旦大学大气与海洋科学系温之平教授，联合清华大学陈德亮院士，中国海洋大学赵阳教授和厦门大学张超博士等学者，对华北强降水两类环流型中气旋性涡度的发展机制进行了深入分析，揭示了青藏高原东坡天气系统东移发展对华北强降水的可能影响机理，相关研究成果发表在大气科学国际主流期刊《Climate Dynamics》。
研究客观选出了华北强降水发生频率高于预期的两类环流型（简称第1型和第2型），其强降水大值中心分别位于华北北部地区和南部地区，并与低层气旋性涡度存在一致的空间分布。两类低层气旋性涡度呈一致的东移发展特征，但存在显著的路径差异，其东移发展特征主要与对流层中高层垂直运动的变化有关，路径差异则主要由天气尺度环流配置的差异所致。通过对准地转垂直运动方程求解发现，两类垂直运动差异主要体现在气旋性涡度演变的早期阶段：第1型早期垂直运动主要受到动力强迫的驱动，亦即因低纬度地区显著的偏南风将暖气团向北输送，产生暖平流，进而有利于上升运动和低层气旋性涡度的发展；第2型早期垂直运动主要受到非绝热加热引起的热力强迫，相较于第1型，第2型低层气旋性涡度更倾向接近水汽通量大值区，大量水汽被抬升凝结释放更多的潜热，进而有利于上升运动和低层气旋性涡度的发展。而在气旋性涡度演变的发展期，热力强迫对两类垂直运动的贡献均大于动力强迫的贡献。
上述研究成果清晰地阐释了影响华北强降水的上游低层涡旋在东移过程中的热动力效应，揭示了青藏高原东坡天气系统东移发展对华北地区强降水的重要作用，为华北地区灾害天气预报提供了一定的理论支撑。
论文信息：Li J, Zhao P, Chen DL, Zhao Y, Wen ZP, Zhang C. 2024: Development mechanisms of cyclonic vorticity under two distinct large-scale weather patterns associated with summer heavy rainfall over North China. Climate Dynamcis. https://doi.org/10.1007/s00382-024-07463-0
图1（a）两类正涡度异常大值中心位置和轨迹；（b、d）两类正涡度异常沿各自轨迹的时间经度剖面；（c）两类正涡度异常大值中心强度的时间演变以及相应6小时累积降水量
图2（a-d）第1型ωQG（黑色实线，10-1 Pa s-1），ωDyn（蓝色虚线，10-1 Pa s-1），ωDia（红色虚线，10-1 Pa s-1）沿着气旋性涡度区域平均的垂直廓线；（e-h）ωQG，（i-l）ωDyn，（m-p）ωDia经度高度剖面（填色，Pa s-1），（e-h）蓝色等值线为气旋性涡度异常
图3和图2类似，但为第2型
