《Atmospheric Research》：Classification of summer Tibetan Plateau zonal shear lines and associated precipitation mechanisms under different circulation patterns
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•I、II 和 III 型降水的中心分别位于青藏高原南部 (STP)、东南部 (SETP) 和中部 (CTP)。•降雨强度和相对贡献在不同型别之间呈反向分布。•降水受水汽和上升运动的垂直匹配所控制。•西风季风重塑了非绝热加热模式和水汽输送。引言青藏高原 (TP) 通过其动力强
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I、II 和 III 型降水的中心分别位于青藏高原南部 (STP)、东南部 (SETP) 和中部 (CTP)。
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降雨强度和相对贡献在不同型别之间呈反向分布。
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降水受水汽和上升运动的垂直匹配所控制。
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西风季风重塑了非绝热加热模式和水汽输送。
引言
青藏高原 (TP) 通过其动力强迫和热效应，不仅对东亚乃至全球天气和气候的形成与演变起着关键作用，而且作为“亚洲水塔”，对青藏高原及其周边地区的水资源产生深远影响 (Ye et al., 1957; Wu and Zhang, 1998; Wu et al., 2012; Xu et al., 2008, Xu et al., 2014; Zhao et al., 2018)。在全球变暖背景下，该地区呈现出显著的增暖增湿趋势 (Duan and Wu, 2006; Yao et al., 2012; Wang et al., 2018; Ding et al., 2023)，预计降水将在整个 21 世纪持续增加 (Huang et al., 2023)。在青藏高原上，降水高度集中在夏季，占年降水总量的 61.3% (Lu et al., 2007)。
纬向切变线 (ZSL) 是青藏高原夏季降水的关键系统。其特征是持久性强且移出青藏高原的概率较低，经常引发灾害性降水事件 (Tao et al., 1984; Zhang et al., 2016; Gao et al., 2025)。统计表明，超过 50% 的 ZSL 日产生大雨，大约 40% 的青藏高原大雨日与 ZSL 活动有关，ZSL 日与大雨日之间的相关系数为 0.499 (Zhang et al., 2016)。青藏高原 ZSL 诱发的降水主要集中在 ZSL 沿线及其南侧 (青藏高原科学考察组，1981)。近期研究进一步揭示，其东段南侧的降水远大于西段南侧 (Bao et al., 2026)，且降水强度随 ZSL 的持续时间增加而增强 (Bao and Yao, 2022; Gao et al., 2025)。根据高层风场和 500 hPa 风场的配置，Qiao 和 Tan (1984) 将青藏高原 ZSL 分为静稳带、西风带和东风带型，它们分别对应由热特征定义的暖型、斜压型和冷型。不同热型下云系的分布差异显著。对于暖型 ZSL，云系均匀分布在 ZSL 两侧。对于斜压型 ZSL，云带主要位于北侧。相比之下，与冷型 ZSL 相关的云带随季风推进并集中在 ZSL 的南侧 (青藏高原科学考察组，1981)。值得注意的是，青藏高原 ZSL 是基于低层风场定义的。然而，以往的研究大多依赖于高层风场的配置或热特征进行分类。因此，本研究基于 500 hPa 风场对调节 ZSL 的主要低层背景环流进行分类，并探讨相关的降水差异。
关于 ZSL 影响夏季降水的机制，现有研究主要分析单个强降水案例或对典型案例进行复合分析。结果表明，产生强降水的 ZSL 的发生、发展和维持与本地锋面生成 (Yin, 1979)、上升运动和能量转换过程 (Bao and Yao, 2022) 密切相关。此外，由垂直非均匀大气加热分布驱动的热强迫影响 ZSL 的日变化 (Yao et al., 2021; Liu and Yao, 2022)，从而促进强降水的形成。然而，上述大多数研究集中在单个案例或强降水事件上。尚未对不同低层环流模式下的降水机制进行系统对比。
因此，本研究基于青藏高原 500 hPa 低层环流的分类，系统地研究了不同类型夏季 ZSL 的降水差异及相关机制。第 2 节描述数据集和方法。第 3 节展示了各 ZSL 型的特征及其相应的降水。第 4 节考察了各 ZSL 型的降水机制。第 5 节提供了结论和讨论。本研究加深了对 ZSL 相关降水的理解，并为青藏高原夏季降水预测提供了理论框架。
章节摘要
数据
本研究采用了欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 提供的 ERA5 再分析资料 (Hersbach et al., 2020)。该数据集的时间分辨率为 1 h，水平分辨率为 1° × 1°，包含 37 个垂直层次。它包含常规大气变量，包括经向风、纬向风、位势高度、气温和相对湿度。研究时段涵盖 1980 年至 2022 年的夏季。
全球降水测量计划 (GPM)
环流特征
在本研究中，青藏高原 ZSL 的定义和识别均基于 500 hPa 水平风场。因此，对识别出的 ZSL 案例在青藏高原区域 (25–40°N, 70–105°E) 的 500 hPa 风场的 u 和 分量进行了 K-means++ 聚类分析。通过对 k = 2 到 10 的簇内误差平方和 (SSE) 和轮廓系数进行联合评估，确定了最佳聚类数，如图 S1 所示。SSE 曲线
垂直运动和水汽收支
图 5 展示了沿高降水区经向剖面的动力场以及垂直速度的水平分布。对于 I 型，可以观察到明显的经向流场辐合和上升运动，北风随高度增强并在降水区 400 hPa 以上占主导地位 (图 5a)。对于 II 型，发生低层南风辐合和上升，在高层转为北风 (图 5
讨论
本研究首次系统对比了三种 ZSL 低层环流模式中的降水机制，以下将详细讨论。
结论
基于对夏季 ZSL 的客观识别，本研究对相关环流进行了聚类复合分析，推导了三种环流模式的降水特征，并进一步探讨了各型降水的机制。主要结论如下：
三种 ZSL 环流型在空间分布、次季节演变和降水特征上表现出显著差异。然而，它们
CRediT 作者贡献声明
鲍晓红：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，可视化，验证，软件，方法论，调查，形式化分析，数据管理，概念化。姚秀平：写作 – 审阅与编辑，监督，资源，项目管理，方法论，资金获取，数据管理，概念化。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的 competing financial interests 或 personal relationships 可能会影响本文报告的工作。
致谢
我们衷心感谢马婷婷博士在本研究中的宝贵帮助。本工作由国家自然科学基金重点项目 (42530610)、国家重点研发计划 (2023YFC3007502)、国家自然科学基金重点项目 (42030611)、西藏自治区重大科技项目 (XZ202402ZD0006-06) 和 江苏省研究生科研与实践创新计划
鲍晓红|姚秀平|于雨斌
