[科普中国]-地形低压

诱生原理

在世界上几个热带气旋(TC)频繁光顾的海岛或近海山脉地区中，有相当比例的热带气旋经过时会产生诱生低压。有关学者统计了1949--1974年有62个热带气旋穿过或擦过台湾岛，其中15个热带气旋产生了岛屿诱生低压，台湾岛对诱生低压的诱生率达24%。热带气旋与地形的相互作用过程中诱生低压的机理十分复杂，在近三十年来许多学者致力于热带气旋诱生地形低压方面的研究。相关研究可以分为动力学分析和数值试验两类。

基本的研究结论认为，热带气旋诱生地形低压涡旋的过程被认为是涡度或位涡重新分布的过程，而这一现象的出现是由于地形强迫使涡度或位涡出现了局部梯度变化所致。涡度或位涡的再分布可以涡旋Rossby波的形式实现，当环境场中出现涡度或位涡的非线性切变时，会有涡旋Rossby波发生，并从具有切变的基本流场中吸取能量，产生新的中尺度天气系统。此外，考虑到热带气旋周围的准饱和条件，湿位涡守恒理论不失为一个较好的理论框架。3

研究者在《热带气旋诱生地形低压过程中的涡旋Rossby波》一文中提到，其工作尝试以湿位涡守恒过程中的下滑倾斜涡度发展理论为基础，从涡旋Rossby波动力学角度讨论地形与热带气旋相互作用诱生低压涡旋的物理机制并选取了位于西太平洋沿岸不同纬度的两个热带气旋个例予以验证。

文中使用倾斜涡度发展理论模型和纬向基流下二维中尺度近似方程组，从理论上研究了热带气旋过山气流诱生低压涡旋过程中的下滑倾斜涡度发展和涡旋Rossby波生成的内存联系，并应用在西太平洋不同地区的两个热带气旋诱生地形低压的个例进行了验证，主要结论如下：

(1)理论分析表明，热带气旋移近大地形后，由于沿倾斜等熵面下滑的气块运动和垂直方向的风切变可引起倾斜涡度发展，将位涡的水平分量转化为涡度垂直分量进而诱生地形低压。

(2)垂直方向的风场在满足非线性分布的条件下可以引发涡旋Rossby波，而包含了涡旋Rossby波的二维中尺度近似方程组与倾斜涡度发展中的位涡与涡度的转化过程是等价的，均是由涡度水平分量向涡度垂直分量的转化。地形下坡面角度越接近90度，这种转化越剧烈。

(3)涡旋Rossby波是下坡气流倾斜涡度发展的一个具体机制，涡旋Rossby波引起空气质块的振荡，这种振荡引起的垂直运动伴生涡度垂直分量，实现位涡的水平分量向涡度垂直分量的转化。

(4)由于涡旋Rossby波相对于基本气流单向传播，可以推导出只有东风过山气流才可能诱生地形低压，这与观测事实相符。需要指出的是，在分析中将重力惯性波滤掉从而突出涡旋Rossby波的特征，这在实例中虽然有了较好的验证，但是当气流水平尺度较大时，惯性波的作用就不可再忽视，文中所用的近似方程组也需要设定更严格的条件。3