一次由西南低涡引发的我国南方特大暴雨的综合分析

摘 要：2008年6月10～14日我国南方出现了一次区域性的强降水过程，给江河、水库的防汛工作带来了极大压力。该文利用常规观测资料和NCEP再分析资料，诊断分析了此次强降水过程发生的大尺度环流形势以及西南低涡在此次暴雨过程中的作用。其结果表明：（1）此次强降水发生期间，中高纬度经向环流明显，主要表现为“两槽一脊”型，有利于冷空气不断南下；（2）在中低层流场图上分析出了“鞍”型场的环流配置，西南地区上空低层不断聚集由西南气流输送的大量暖湿空气，而在高层有干冷空气侵入，从而导致西南低涡强烈发展、东移以及强降水的发生；（3）本次西南低涡初期具有暖性结构，暖平流使中低层增温增湿，加大了大气层结的不稳定性，从而引起上升运动和凝结潜热释放，促使低涡强烈发展；（4）影响此次强降水的水汽来源有三支：一支来自孟加拉湾的水汽输送，另一支来自中印半岛和南海的水汽输送，第三支是西风带的水汽输送。

关键词：特大暴雨 西南低涡 暖平流 水汽通量

中图分类号：P458 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（c）-0097-05

Abstract：The regional heavy rainstorm on 10～14 June，2008 brought great pressure for flood Control Work to rivers and reservoirs. In this paper，the characteristics of large-scale circulation backgroundand the physical process of the southwest vortex during the occurring period of the heavy rainstorm are analyzed by using conventional observation data，FY-2C satellite and NCEP reanalysis data. The following conclusion are drawn：（1）During the period of heavy rainstorm，meridional circulation prevails at mid-high latitude circulation， there are two troughs and one ridge，which helps the cold air move southward continuously；（2）The characteristics of a saddle pattern disposition was appeared on flow field diagram at the middle and low levels.The aggregation of a large number of warm air transportation which come from the southwest flow and the inrush of dry cold air on upper levels play an important rules on intensively development and eastward moving of vortex and the occurrence of heavy precipitation.（3） The initial southwest vortex is warm，explosive warming and wetting caused by low-level warm advection increases atmospheric instability，which lead to strong upward motion and the release of condensation latent heating and the intensive development of a low vortex.（4）there are three vapor inflow corridors to the regions of heavy rains：one water vapor transmitting is belt from the Bengal Bay， and the other water vapor transmitting comes from the Sino-Indian Peninsula and the South China Sea，the third is the westerly water vapor transport.

Key Words：Torrential Rain；Southwest Vortex；Warm Advection；Water Vapor Flux

西南低涡亦简称西南涡，是青藏高原特殊地形与大气环流相互作用下，形成于我国西南地区700（或850） hPa上具有气旋环流的中尺度（α-中尺度）闭合低压系统[1]，其水平尺度约为300～500 km，在垂直方向上伸展较浅薄[2]，半数以上的生命史短于36 h。但在有利的大尺度环流场形势的配合下，它会强烈发展东移，给其经过的地区带来灾害性的天气过程。例如，1935年7月上旬，由西南低涡发展东移造成长江流域特大暴雨过程（又称“五峰”暴雨），降水中心的过程雨量超过1200 mm，造成严重洪涝灾害[2]。1981年8月受西南低涡影响，西北地区东部又发生了一次大范围雨，灾害损失严重[3]。1998年夏季长江流域发生的洪涝灾害也无不与西南低涡大活动密切相关[4]。由此看出，在影响我国的众多重大暴雨洪涝过程中，西南低涡扮演了重要角色。因此，有学者认为[5]：“西南低涡是我国最强烈的暴雨系统之一，就它所造成的暴雨天气的强度、频数和范围而言，可以说是仅次于台风及残余低压，重要性位居第二的暴雨系统”。所以关于西南低涡的形成与发展及其造成的洪涝灾害等，一直是气象学家和预报员分析研究的重要课题[6-11]。

2008年6月10～14日，我国西南大部、华南、江南及江淮南部地区出现了一次自西向东的区域性暴雨、大暴雨及特大暴雨天气过程，过程降水时间长、强度大、影响范围广、强降水集中，使得部分江河超出了警戒水位，给江河、水库的防汛工作亦带来了极大压力。该文利用常规观测的地面和高空资料、NCEP的再分析资料（1°×1°）以及卫星云图资料，从涡度、温度平流、水汽通量等方面诊断分析了此次区域性强降水过程，以及作为该典型个例重要影响系统之一的西南低涡的演变过程。

1 降水过程的综合分析

1.1 降水过程分析

2008年6月10日12时至6月14日12时（世界时，下同），我国西南大部地区、华南、江南及江淮南部地区出现了一次自西向东的区域性暴雨、大暴雨及特大暴雨天气过程，一共涉及到10多个省份，贵州西部、广西中北部、湖南南部、广东、江西北部和南部、福建东部、浙江东南部出现了大暴雨，其中广西北部、广东东南部、福建东南部局地出现了特大暴雨。过程雨量华南、江南南部普遍100～200 mm，其中广西北部、广东东南沿海、福建南部沿海达300～400 mm，广东惠东局地出现524 mm。此次暴雨过程强降水时段主要出现在12～13日，强降水带位于22°N～26°N，105°E～120°E的区域内（图1）。

从6小时、12小时与24小时的降水量分析表明（图略），10日晚暴雨主要发生在四川南部地区，有三站次12小时降水量达到了50 mm以上，24小时降水量出现了100 mm以上的强降水中心；11日暴雨发生区域向东南方向移动，主要位于贵桂交界处，大暴雨中心出现在广西北部地区，广西东兰12小时降水量达211 mm；12日强降水区域范围扩大并缓慢向东移动，暴雨、大暴雨落区主要位于两广北部、湖南及江西南部地区，桂东北与湘西南局地还出现了特大暴雨，广西富川24小时降水量达300 mm；11日12时至12日12时，广西东兰、环江、灵川打破当地建站以来日雨量历史记录，桂林、柳城打破本站6月日雨量历史记录；13日强降水雨带东移至沿海地区，呈东北-西南走向，为此次降水过程最强的一天，广东与福建沿海部分地区24小时降水量出现了200 mm以上的特大暴雨，其中广东汕头6小时降水量达206 mm，广东惠东与福建云宵24小时降水量达400 mm以上，分别为：415 mm，445.7 mm。14日雨势减弱并逐渐东移入海，至15日00时此次降水过程基本趋于结束。

2 大尺度环流背景及影响系统分析

2.1 500hPa高度场的配置特征分析

从500 hPa环流形势分析，中高纬度环流经向度较大。从图2a可以看到，10日12时，西西伯利亚有一稳定的较强冷低压中心，中高纬度地区为两槽一脊的环流形势，盆地北部与东北部有多小槽活动。到11日00时，四川西北部的横槽移至四川盆地南部，且温度槽落后于高空槽，表明该槽为发展槽，随着中高纬长波槽脊向东移，横槽迅速发展东移转竖，与东部槽南端相结合，于湖南西部与广东中部一带发展成比较深厚的的槽区，且呈东北-西南向（图2b）。之后低槽进一步加深东移，低槽北部在江淮地区发展成低涡。14日12时，低槽东移入海，强降水也随之减弱消失。

2.2 中低层流场分析

由于西南低涡主要发生在对流层下层，因此，可以利用6月10～14日的700 hPa流场分析西南低涡的发生、发展过程（图3）。

如图3a所示，在暴雨刚开始发生的6月10日12时，四川盆地西南部由于西南气流绕流云贵高原而产生弱的气旋性气流。12小时后（图3b），西南气流加强并直接经高原东侧与西北气流在四川盆地南部交汇，出现一个明显的闭合气旋性低压中心，即西南低涡，川中东地区为闭合高压控制，西太平副热带高压加强且脊线西伸至贵州南部一带，而重庆至贵州北部处于两高之间的气旋性切变区域内，此种结构是一种“鞍”型场的环流配置[13]。6月11日12时（图3c），低压中心向南移动至贵州与云南两省交界处，而此辐合中心正好位于11日12时6小时强降水发生区域。6月12日00时（图3d），低涡强烈发展东移，位于贵州与广西交接的地区，呈准圆形，与6小时的降水量对比发现，强降水落区主要出现在低涡中心的东南侧。6月12日12时（图3e），西南低涡强烈发展并逐渐影响到两广地区，这为此区域引发一场特大暴雨提供了中尺度动力条件，同时四川东部又产生了气流辐合。6月13日00时（图3f），由于高空长波槽东移，在其引导下，西南低涡向东北方向移动，且逐渐演变成较强的低空低涡型切变线，呈东北-西南走向，四川盆地东部的辐合区发展成闭合的低压中心，这又开始酝酿着一场新的暴雨。13日12时～14日12时，东移的低涡垂直向上伸展至500 hPa，发展成一个较深厚的低压系统，中低层东移低涡在高空槽的引导下继续向东北方向移动并分裂为两个低压环流中心（图3g-f）。到14日12时后（图略），低涡东移入海，此次降水过程减弱、结束，但西南地区又将开始新一轮降水过程。

3 物理量诊断分析

3.1 中低层涡度的演变

由以上分析可知，引发这次区域性特大暴雨的原因主要是西南低涡的发展过程，β-中尺度涡旋为此次特大暴雨的直接影响系统。为了更好地说明这次西南低涡的发展过程，分析了2008年6月10日～14日12时700 hPa涡度每12小时的演变过程（见图4）。

从图4a可以看到，6月10日12时四川盆地北部、西部、南部都有正涡度中心但不明显，主要正涡度中心位于切变线所在的江西至江浙一带。6月11日00时（图4b），四川东南部有正涡度中心存在，6 h强降水发生在正涡度中心地区。6月11日12时（图4c），在“鞍”型环流配置下，正负涡度中心发展东移，此时四川南部的低涡开始向华南地区移动。6月12日00时（图4d），正涡度中心继续向东南方向移动且中心强度进一步加强，出现了三个正涡度中心，6h强降水主要发生的最大涡度中心处，6小时雨量超过了200 mm。6月12日12时（图4e），最大正涡度中心向东南方向移动缓慢且中心值维持增强趋势，降水强度也有所加强且发生在正涡度中心地区。6月13日00（图4f），正涡度中心移动路径逐渐转为东北方向，强度加强，此时强降水落区亦转为东北-西南向且强度增强。6月13日12时（图4g），在东北-西南向上呈现多个正涡度中心，最主要的强降水位于涡度中心带的东南地区。6月14日00时（图4h），正涡度中心东移至沿海地区，之后减弱入海，6 h强降水位于沿海一带，逐渐减弱入海结束，但盆地东部又有形成了新的西南低涡，强烈发展的低涡再一次引发了区域性特大暴雨过程。

从以上涡度场的分析可以看到，开始阶段强降水落区主要发生在最大正涡度中心，但当低涡演变成低涡型切变时，最强降水不再出现在涡度中心，而是发生在正涡度带的东南方向的西南暖湿气流中。由于正涡度中心不一定有强降水发生，因此实际预报时要与天气系统配合分析，以防出现空报。

分析各层次的涡度场发现（图略），本次降水过程暴雨发生时，涡度场从地面到对流层顶一般为正涡度，且最大值中心位于850～500 hPa之间。

3.2 暖平流对西南低涡发展的作用

西南低涡多为暖性结构，并且低涡的发展与低层暖平流的发展有着密切的关系，李国平等[14]的研究表明西南低涡的发展是与下垫面的加热有着密切关系。在6月10日12时的温度场图上（如图5a），暖中心位于高原中南部地区，青藏高原作为一个热源影响下游地区天气，此时在高原背风坡的四川盆地西南部生成的低涡具有暖性结构。温度平流对低涡的发展是一个重要的物理因子，不仅可以造成大气层结不稳定，而且可以产生垂直运动，为了分析温度平流对低涡发展的作用，本文计算了低涡初生时段700～850 hPa层的平均温度平流。如图5b，6月11日00时，在高原东侧下坡的105°E附近暖平流中心达到1.5×10-4℃/s，伴随低空西南暖湿气流，该暖平流使这一带中低层增温增湿，增强了大气层结的不稳定性，从而引起上升运动和潜热释放，促使低压强烈发展。与此同时，在暖平流中心的东北方向有一闭合冷平流中心存在，说明四川中部已经被北方冷空气影响。

3.3 水汽通量的演变及其对西南低涡发展的作用

为了分析持续性暴雨的水汽来源及演变状况，下面分析此次特大暴雨过程850 hPa～700 hPa每12小时的平均水汽通量变化[15-20]（见图6）。从图6a可以看到，6月10日12时，东西两边各有一条明显的水汽辐合带，西部的水汽辐合带主要是因为来自孟加拉湾的大量水汽向北输送到四川盆地西南地区，在四川西南部形成明显的水汽辐合，东部的水汽辐合带主要是来自南海的水汽输送而形成的。6月11日00时（图6b），由于降水的发生，南风输送有所减弱，四川盆地的南部水汽平均输送也随之减弱，但在云南北部形成了气旋性的水汽辐合区。6月11日12时（图6c），来自中印半岛和南海向北的水汽输送开始加强并逐渐转为向西北方向输送，与来自孟加拉湾的西南水汽输送汇合于云南、贵州和广西地区，呈明显的气旋性辐合，中心位置位于云南东部地区，为特大暴雨提供了充足的水汽输送，随后的12小时降水量超过了200 mm，强降水中心位于水汽辐合区东部的位于广西北部与贵州西部地区的东南气流中。6月12日00～12时（图6d-e），西南水汽输送进一步加强，两广至东南沿海一带为强的西南水汽通量控制，在北部形成辐合区，同时位于云南地区的气旋性水汽辐合中心东移至广西北部地区，与此同时，强降水主要发生在水汽输送气旋性辐合中心，12小时降雨量达200mm以上。12月13日00～12时（图6f-g），低涡逐渐演变成东北-西南向的低涡型切变，水汽输送气旋性辐合区也逐渐演变成东北-西南向，大的水汽通量位于切变线的东南方向，最大强降水中心位于水汽通量大值区。6月14日00时（图6h），随着切变线的向东移动，水汽通量大值区也向东移动且逐渐减弱入海，强降水过程也随之减弱、结束。

因此，从整个水汽输送的情况来看，这次区域性特大暴雨过程的水汽来源主要有三支：一支来自孟加拉湾的水汽输送，主要有二种输送方式，即在对流层中层爬越高原，经西风输送进人四川盆地，以及在对流层低层绕流过云贵高原进入四川盆地西南部；另一支来自中印半岛和南海的水汽输送，主要表现为低层偏南风输送到盆地东部地区；第三支是西风带的水汽输送。从前两个通道输送而来的水汽与来自西风带水汽输送汇合，最初在四川盆地西南部形成强烈的水汽辐合带，从而致使在四川盆地西南部发生暴雨天气过程有充沛的水汽来源，在低涡发展东移的作用下，强烈的对流上升运动把大量水汽输送到高空，与高空冷空气交汇后，在下游地区产生了特大暴雨。

4 结语

该文利用地面和高空常规观测资料以及NCEP高分辨率再分析资料，细致分析了2008年6月10～14日东移西南低涡造成我国西南大部地区、华南、江南及江淮南部地区一次自西向东的区域性特大暴雨过程，得到以下主要结论：

（1）导致这次区域性特大暴雨的大尺度环流背景场是：中高纬度环流经向度较大，主要表现为“两槽一脊”型，在降水过程中西西伯利亚维持一个低压冷中心，长波槽东传移动过程中分裂的小短波槽不断影响四川盆地东部与北部地区，青藏高原东北部的小槽携带着弱冷空气东移到四川盆地上空是导致西南低涡发展东移的主要因素，而低涡上空的高空槽不断加深发展东移对低涡的加强东移有积极作用。

（2）700 hPa流场呈现“鞍”型场的环流配置，西南低涡迅速发展，同时由孟加拉湾通过西南气流输送过来的水汽和由南海与印度半岛通过偏南气流的水汽输送在西南低涡所在区域产生辐合，并伴有明显的水汽辐合切变。

（3）本次过程中西南低涡初期具有暖性结构。

（4）影响此次区域性特大暴雨的水汽来源主要有三支：一支来自孟加拉湾的水汽输送，另一支来自南海的水汽输送，第三支是西风带的水汽输送。

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