一次由西南低渦引發的我國南方特大暴雨的綜合分析

劉紅武　李國平　戴澤軍　鄧朝平

摘 要：2008年6月10～14日我國南方出現了一次區域性的強降水過程，給江河、水庫的防汛工作帶來了極大壓力。該文利用常規觀測資料和NCEP再分析資料，診斷分析了此次強降水過程發生的大尺度環流形勢以及西南低渦在此次暴雨過程中的作用。其結果表明：（1）此次強降水發生期間，中高緯度經向環流明顯，主要表現為“兩槽一脊”型，有利于冷空氣不斷南下；（2）在中低層流場圖上分析出了“鞍”型場的環流配置，西南地區上空低層不斷聚集由西南氣流輸送的大量暖濕空氣，而在高層有干冷空氣侵入，從而導致西南低渦強烈發展、東移以及強降水的發生；（3）本次西南低渦初期具有暖性結構，暖平流使中低層增溫增濕，加大了大氣層結的不穩定性，從而引起上升運動和凝結潛熱釋放，促使低渦強烈發展；（4）影響此次強降水的水汽來源有三支：一支來自孟加拉灣的水汽輸送，另一支來自中印半島和南海的水汽輸送，第三支是西風帶的水汽輸送。

關鍵詞：特大暴雨 西南低渦 暖平流 水汽通量

中圖分類號：P458 文獻標識碼：A 文章編號：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

西南低渦亦簡稱西南渦，是青藏高原特殊地形與大氣環流相互作用下，形成于我國西南地區700（或850） hPa上具有氣旋環流的中尺度（α-中尺度）閉合低壓系統[1]，其水平尺度約為300～500 km，在垂直方向上伸展較淺薄[2]，半數以上的生命史短于36 h。但在有利的大尺度環流場形勢的配合下，它會強烈發展東移，給其經過的地區帶來災害性的天氣過程。例如，1935年7月上旬，由西南低渦發展東移造成長江流域特大暴雨過程（又稱“五峰”暴雨），降水中心的過程雨量超過1200 mm，造成嚴重洪澇災害[2]。1981年8月受西南低渦影響，西北地區東部又發生了一次大范圍強暴雨，災害損失嚴重[3]。1998年夏季長江流域發生的洪澇災害也無不與西南低渦大活動密切相關[4]。由此看出，在影響我國的眾多重大暴雨洪澇過程中，西南低渦扮演了重要角色。因此，有學者認為[5]：“西南低渦是我國最強烈的暴雨系統之一，就它所造成的暴雨天氣的強度、頻數和范圍而言，可以說是僅次于臺風及殘余低壓，重要性位居第二的暴雨系統”。所以關于西南低渦的形成與發展及其造成的洪澇災害等，一直是氣象學家和預報員分析研究的重要課題[6-11]。endprint

2008年6月10～14日，我國西南大部、華南、江南及江淮南部地區出現了一次自西向東的區域性暴雨、大暴雨及特大暴雨天氣過程，過程降水時間長、強度大、影響范圍廣、強降水集中，使得部分江河超出了警戒水位，給江河、水庫的防汛工作亦帶來了極大壓力。該文利用常規觀測的地面和高空資料、NCEP的再分析資料（1°×1°）以及衛星云圖資料，從渦度、溫度平流、水汽通量等方面診斷分析了此次區域性強降水過程，以及作為該典型個例重要影響系統之一的西南低渦的演變過程。

1 降水過程的綜合分析

1.1 降水過程分析

2008年6月10日12時至6月14日12時（世界時，下同），我國西南大部地區、華南、江南及江淮南部地區出現了一次自西向東的區域性暴雨、大暴雨及特大暴雨天氣過程，一共涉及到10多個省份，貴州西部、廣西中北部、湖南南部、廣東、江西北部和南部、福建東部、浙江東南部出現了大暴雨，其中廣西北部、廣東東南部、福建東南部局地出現了特大暴雨。過程雨量華南、江南南部普遍100～200 mm，其中廣西北部、廣東東南沿海、福建南部沿海達300～400 mm，廣東惠東局地出現524 mm。此次暴雨過程強降水時段主要出現在12～13日，強降水帶位于22°N～26°N，105°E～120°E的區域內（圖1）。

從6小時、12小時與24小時的降水量分析表明（圖略），10日晚暴雨主要發生在四川南部地區，有三站次12小時降水量達到了50 mm以上，24小時降水量出現了100 mm以上的強降水中心；11日暴雨發生區域向東南方向移動，主要位于貴桂交界處，大暴雨中心出現在廣西北部地區，廣西東蘭12小時降水量達211 mm；12日強降水區域范圍擴大并緩慢向東移動，暴雨、大暴雨落區主要位于兩廣北部、湖南及江西南部地區，桂東北與湘西南局地還出現了特大暴雨，廣西富川24小時降水量達300 mm；11日12時至12日12時，廣西東蘭、環江、靈川打破當地建站以來日雨量歷史記錄，桂林、柳城打破本站6月日雨量歷史記錄；13日強降水雨帶東移至沿海地區，呈東北-西南走向，為此次降水過程最強的一天，廣東與福建沿海部分地區24小時降水量出現了200 mm以上的特大暴雨，其中廣東汕頭6小時降水量達206 mm，廣東惠東與福建云宵24小時降水量達400 mm以上，分別為：415 mm，445.7 mm。14日雨勢減弱并逐漸東移入海，至15日00時此次降水過程基本趨于結束。

2 大尺度環流背景及影響系統分析

2.1 500hPa高度場的配置特征分析

從500 hPa環流形勢分析，中高緯度環流經向度較大。從圖2a可以看到，10日12時，西西伯利亞有一穩定的較強冷低壓中心，中高緯度地區為兩槽一脊的環流形勢，盆地北部與東北部有多小槽活動。到11日00時，四川西北部的橫槽移至四川盆地南部，且溫度槽落后于高空槽，表明該槽為發展槽，隨著中高緯長波槽脊向東移，橫槽迅速發展東移轉豎，與東部槽南端相結合，于湖南西部與廣東中部一帶發展成比較深厚的的槽區，且呈東北-西南向（圖2b）。之后低槽進一步加深東移，低槽北部在江淮地區發展成低渦。14日12時，低槽東移入海，強降水也隨之減弱消失。

2.2 中低層流場分析

由于西南低渦主要發生在對流層下層，因此，可以利用6月10～14日的700 hPa流場分析西南低渦的發生、發展過程（圖3）。

如圖3a所示，在暴雨剛開始發生的6月10日12時，四川盆地西南部由于西南氣流繞流云貴高原而產生弱的氣旋性氣流。12小時后（圖3b），西南氣流加強并直接經高原東側與西北氣流在四川盆地南部交匯，出現一個明顯的閉合氣旋性低壓中心，即西南低渦，川中東地區為閉合高壓控制，西太平副熱帶高壓加強且脊線西伸至貴州南部一帶，而重慶至貴州北部處于兩高之間的氣旋性切變區域內，此種結構是一種“鞍”型場的環流配置[13]。6月11日12時（圖3c），低壓中心向南移動至貴州與云南兩省交界處，而此輻合中心正好位于11日12時6小時強降水發生區域。6月12日00時（圖3d），低渦強烈發展東移，位于貴州與廣西交接的地區，呈準圓形，與6小時的降水量對比發現，強降水落區主要出現在低渦中心的東南側。6月12日12時（圖3e），西南低渦強烈發展并逐漸影響到兩廣地區，這為此區域引發一場特大暴雨提供了中尺度動力條件，同時四川東部又產生了氣流輻合。6月13日00時（圖3f），由于高空長波槽東移，在其引導下，西南低渦向東北方向移動，且逐漸演變成較強的低空低渦型切變線，呈東北-西南走向，四川盆地東部的輻合區發展成閉合的低壓中心，這又開始醞釀著一場新的暴雨。13日12時～14日12時，東移的低渦垂直向上伸展至500 hPa，發展成一個較深厚的低壓系統，中低層東移低渦在高空槽的引導下繼續向東北方向移動并分裂為兩個低壓環流中心（圖3g-f）。到14日12時后（圖略），低渦東移入海，此次降水過程減弱、結束，但西南地區又將開始新一輪降水過程。

3 物理量診斷分析

3.1 中低層渦度的演變

由以上分析可知，引發這次區域性特大暴雨的原因主要是西南低渦的發展過程，β-中尺度渦旋為此次特大暴雨的直接影響系統。為了更好地說明這次西南低渦的發展過程，分析了2008年6月10日～14日12時700 hPa渦度每12小時的演變過程（見圖4）。

從圖4a可以看到，6月10日12時四川盆地北部、西部、南部都有正渦度中心但不明顯，主要正渦度中心位于切變線所在的江西至江浙一帶。6月11日00時（圖4b），四川東南部有正渦度中心存在，6 h強降水發生在正渦度中心地區。6月11日12時（圖4c），在“鞍”型環流配置下，正負渦度中心發展東移，此時四川南部的低渦開始向華南地區移動。6月12日00時（圖4d），正渦度中心繼續向東南方向移動且中心強度進一步加強，出現了三個正渦度中心，6h強降水主要發生的最大渦度中心處，6小時雨量超過了200 mm。6月12日12時（圖4e），最大正渦度中心向東南方向移動緩慢且中心值維持增強趨勢，降水強度也有所加強且發生在正渦度中心地區。6月13日00（圖4f），正渦度中心移動路徑逐漸轉為東北方向，強度加強，此時強降水落區亦轉為東北-西南向且強度增強。6月13日12時（圖4g），在東北-西南向上呈現多個正渦度中心，最主要的強降水位于渦度中心帶的東南地區。6月14日00時（圖4h），正渦度中心東移至沿海地區，之后減弱入海，6 h強降水位于沿海一帶，逐漸減弱入海結束，但盆地東部又有形成了新的西南低渦，強烈發展的低渦再一次引發了區域性特大暴雨過程。endprint

從以上渦度場的分析可以看到，開始階段強降水落區主要發生在最大正渦度中心，但當低渦演變成低渦型切變時，最強降水不再出現在渦度中心，而是發生在正渦度帶的東南方向的西南暖濕氣流中。由于正渦度中心不一定有強降水發生，因此實際預報時要與天氣系統配合分析，以防出現空報。

分析各層次的渦度場發現（圖略），本次降水過程暴雨發生時，渦度場從地面到對流層頂一般為正渦度，且最大值中心位于850～500 hPa之間。

3.2 暖平流對西南低渦發展的作用

西南低渦多為暖性結構，并且低渦的發展與低層暖平流的發展有著密切的關系，李國平等[14]的研究表明西南低渦的發展是與下墊面的加熱有著密切關系。在6月10日12時的溫度場圖上（如圖5a），暖中心位于高原中南部地區，青藏高原作為一個熱源影響下游地區天氣，此時在高原背風坡的四川盆地西南部生成的低渦具有暖性結構。溫度平流對低渦的發展是一個重要的物理因子，不僅可以造成大氣層結不穩定，而且可以產生垂直運動，為了分析溫度平流對低渦發展的作用，本文計算了低渦初生時段700～850 hPa層的平均溫度平流。如圖5b，6月11日00時，在高原東側下坡的105°E附近暖平流中心達到1.5×10-4℃/s，伴隨低空西南暖濕氣流，該暖平流使這一帶中低層增溫增濕，增強了大氣層結的不穩定性，從而引起上升運動和潛熱釋放，促使低壓強烈發展。與此同時，在暖平流中心的東北方向有一閉合冷平流中心存在，說明四川中部已經被北方冷空氣影響。

3.3 水汽通量的演變及其對西南低渦發展的作用

為了分析持續性暴雨的水汽來源及演變狀況，下面分析此次特大暴雨過程850 hPa～700 hPa每12小時的平均水汽通量變化[15-20]（見圖6）。從圖6a可以看到，6月10日12時，東西兩邊各有一條明顯的水汽輻合帶，西部的水汽輻合帶主要是因為來自孟加拉灣的大量水汽向北輸送到四川盆地西南地區，在四川西南部形成明顯的水汽輻合，東部的水汽輻合帶主要是來自南海的水汽輸送而形成的。6月11日00時（圖6b），由于降水的發生，南風輸送有所減弱，四川盆地的南部水汽平均輸送也隨之減弱，但在云南北部形成了氣旋性的水汽輻合區。6月11日12時（圖6c），來自中印半島和南海向北的水汽輸送開始加強并逐漸轉為向西北方向輸送，與來自孟加拉灣的西南水汽輸送匯合于云南、貴州和廣西地區，呈明顯的氣旋性輻合，中心位置位于云南東部地區，為特大暴雨提供了充足的水汽輸送，隨后的12小時降水量超過了200 mm，強降水中心位于水汽輻合區東部的位于廣西北部與貴州西部地區的東南氣流中。6月12日00～12時（圖6d-e），西南水汽輸送進一步加強，兩廣至東南沿海一帶為強的西南水汽通量控制，在北部形成輻合區，同時位于云南地區的氣旋性水汽輻合中心東移至廣西北部地區，與此同時，強降水主要發生在水汽輸送氣旋性輻合中心，12小時降雨量達200mm以上。12月13日00～12時（圖6f-g），低渦逐漸演變成東北-西南向的低渦型切變，水汽輸送氣旋性輻合區也逐漸演變成東北-西南向，大的水汽通量位于切變線的東南方向，最大強降水中心位于水汽通量大值區。6月14日00時（圖6h），隨著切變線的向東移動，水汽通量大值區也向東移動且逐漸減弱入海，強降水過程也隨之減弱、結束。

因此，從整個水汽輸送的情況來看，這次區域性特大暴雨過程的水汽來源主要有三支：一支來自孟加拉灣的水汽輸送，主要有二種輸送方式，即在對流層中層爬越高原，經西風輸送進人四川盆地，以及在對流層低層繞流過云貴高原進入四川盆地西南部；另一支來自中印半島和南海的水汽輸送，主要表現為低層偏南風輸送到盆地東部地區；第三支是西風帶的水汽輸送。從前兩個通道輸送而來的水汽與來自西風帶水汽輸送匯合，最初在四川盆地西南部形成強烈的水汽輻合帶，從而致使在四川盆地西南部發生暴雨天氣過程有充沛的水汽來源，在低渦發展東移的作用下，強烈的對流上升運動把大量水汽輸送到高空，與高空冷空氣交匯后，在下游地區產生了特大暴雨。

4 結語

該文利用地面和高空常規觀測資料以及NCEP高分辨率再分析資料，細致分析了2008年6月10～14日東移西南低渦造成我國西南大部地區、華南、江南及江淮南部地區一次自西向東的區域性特大暴雨過程，得到以下主要結論：

（1）導致這次區域性特大暴雨的大尺度環流背景場是：中高緯度環流經向度較大，主要表現為“兩槽一脊”型，在降水過程中西西伯利亞維持一個低壓冷中心，長波槽東傳移動過程中分裂的小短波槽不斷影響四川盆地東部與北部地區，青藏高原東北部的小槽攜帶著弱冷空氣東移到四川盆地上空是導致西南低渦發展東移的主要因素，而低渦上空的高空槽不斷加深發展東移對低渦的加強東移有積極作用。

（2）700 hPa流場呈現“鞍”型場的環流配置，西南低渦迅速發展，同時由孟加拉灣通過西南氣流輸送過來的水汽和由南海與印度半島通過偏南氣流的水汽輸送在西南低渦所在區域產生輻合，并伴有明顯的水汽輻合切變。

（3）本次過程中西南低渦初期具有暖性結構。

（4）影響此次區域性特大暴雨的水汽來源主要有三支：一支來自孟加拉灣的水汽輸送，另一支來自南海的水汽輸送，第三支是西風帶的水汽輸送。

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