高原渦與西南渦相互作用暴雨天氣過(guò)程的診斷分析

（安陽(yáng)市氣象局 河南安陽(yáng)455000）

（安陽(yáng)市氣象局 河南安陽(yáng)455000）

高原渦和西南渦二者非耦合時(shí)抑制四川地區(qū)西南渦發(fā)展，二者耦合后將會(huì)引發(fā)四川淺薄系統(tǒng)，本文以2013年6月末至7月初的四川暴雨為例，從位勢(shì)渦度角度分析高原渦和西南渦在互相作用時(shí)關(guān)系，首先介紹資料與方法，隨后簡(jiǎn)單介紹暴雨概況與高原渦、西南渦二者的移動(dòng)和演變，最后提出診斷分析，以期揭示二者在相互作用過(guò)程中出現(xiàn)的一些特征。

高原渦西南渦相互作用

高原渦，又名高原低渦，屬于淺薄系統(tǒng)，是青藏高原動(dòng)力熱力二者相互作用的產(chǎn)物，多為暖性結(jié)構(gòu)。在夏季，高原渦東移時(shí)引發(fā)下游地區(qū)暴雨，在高原渦東移至100°E時(shí)，可以與西南渦垂直疊加相互作用，加強(qiáng)西南渦，從而導(dǎo)致四川地區(qū)出現(xiàn)暴雨氣象。

1 資料與方法

本文選取2013年四川降水量資料以及歐洲天氣預(yù)報(bào)中心再分析資料。再分析資料與NCEP（即美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心）再分析資料相比適用性更好。

在P坐標(biāo)系中，位勢(shì)渦度，即PV可以表示為（忽略大氣垂直速度水平變化情況）：

在等熵面上，引入靜力近似，等熵位勢(shì)渦度，即IPV，可以由Ertel定義為（忽略垂直速度）：

ζ0即為等熵面上相對(duì)渦度的垂直分量；重力加速度以g表示，地轉(zhuǎn)牽連渦度以f表示，由公式（2）可以得知，靜力穩(wěn)定度與絕對(duì)渦度二者共同決定等熵位勢(shì)渦度。

2 暴雨概況

四川盆地于2013年夏季發(fā)生一次特大暴雨，自貢、綿陽(yáng)、德陽(yáng)、遂寧等地發(fā)生局域性性大暴雨，其中遂寧日降雨量已達(dá)20年來(lái)最大降雨量，存在強(qiáng)降水中心，調(diào)查表明，七月一日與六月三十日相比，其降水中心明顯東移，強(qiáng)度減弱、范圍擴(kuò)大。

3 移動(dòng)與演變

2013年夏季，青海西南部生成一種高原渦，其逐漸東移至四川盆地，根據(jù)其與西南渦中心強(qiáng)度變化及移動(dòng)路徑，可以將這一過(guò)程大致分為三階段，第一階段是高原渦自高原東移而出，第二階段是西南渦形成并移動(dòng)，第三階段是兩渦相互作用，高原渦、西南渦發(fā)生耦合，導(dǎo)致四川暴雨出現(xiàn)。兩渦相互作用十分復(fù)雜，由于兩者存在各自空間尺度，因此可以利用垂直剖面分析兩渦相互作用以及伸展空間。

第一階段，根據(jù)垂直剖面可以看出其在高原地區(qū)具有明顯位勢(shì)渦度中心，隨著時(shí)間推移，高原渦出現(xiàn)明顯東移趨勢(shì)，十二小時(shí)后移入四川盆地，高原渦產(chǎn)生時(shí)其低渦發(fā)展加強(qiáng)；十八小時(shí)后低渦繼續(xù)發(fā)展加強(qiáng)，高原渦東移正渦度加強(qiáng)；三十六小時(shí)后，低渦發(fā)展減弱，高原渦東移進(jìn)入四川區(qū)域后其強(qiáng)度減弱。

第二階段，同樣分析位勢(shì)渦度場(chǎng)、風(fēng)場(chǎng)與高度場(chǎng)，高原渦產(chǎn)生后十二小時(shí)，四川區(qū)域出現(xiàn)低渦中心，其西側(cè)低渦發(fā)展加強(qiáng)，即西南渦形成時(shí)，其位勢(shì)渦度大值處于低渦西側(cè)，四十二小時(shí)后該大值中心重合于流場(chǎng)低渦中心，表明此時(shí)低渦發(fā)展較為穩(wěn)定。

第三階段，兩渦垂直耦合，合并成為一個(gè)強(qiáng)渦，其強(qiáng)度增強(qiáng)，形成深厚渦旋系統(tǒng)，與此同時(shí)，強(qiáng)降雨中心處于該區(qū)域。高原渦形成四天后其正渦度中心減弱，降雨量減弱，十八小時(shí)后渦旋中心減弱，暴雨趨于結(jié)束。

位勢(shì)渦度剖面表明，位勢(shì)渦度中心處于風(fēng)場(chǎng)、高度場(chǎng)中低渦中心西側(cè)時(shí)，渦旋處于形成階段。高原渦、西南渦非耦合時(shí)，其東側(cè)下沉氣流抑制西南渦發(fā)展，當(dāng)兩渦垂直耦合時(shí)，高原渦、西南渦兩者在垂直方向可以合并成為更強(qiáng)的渦旋。

4 診斷分析

筆者選取不同位勢(shì)渦度計(jì)算方法，診斷分析高原渦、西南渦于2013年夏季的一次移動(dòng)耦合引發(fā)四川區(qū)域暴雨過(guò)程。

位勢(shì)渦度剖面圖可以揭示高原渦、西南渦二者相互作用過(guò)程并追蹤兩渦異動(dòng)情況，同時(shí)結(jié)合風(fēng)場(chǎng)、高度場(chǎng)，可以將渦旋中心強(qiáng)度變化清楚反映。渦旋形成階段，位勢(shì)渦度中心位于風(fēng)場(chǎng)、高度場(chǎng)上低渦中心偏西區(qū)域。在高原東部東移過(guò)程中，高原渦強(qiáng)度加強(qiáng)；在四川盆地東移過(guò)程中，高原強(qiáng)度減弱；在兩渦垂直耦合后，其強(qiáng)度得以再次加強(qiáng)。

根據(jù)位勢(shì)渦度理論得出的渦度演變時(shí)間分析表明，高原渦與西南渦在非耦合時(shí)，其東側(cè)下沉支阻礙西南渦發(fā)展；當(dāng)兩渦垂直耦合時(shí)，兩渦合并成上升氣流加強(qiáng)的一個(gè)強(qiáng)渦。

在兩渦耦合時(shí)，暴雨中心與穩(wěn)定上升氣流對(duì)應(yīng)，其右側(cè)出現(xiàn)下沉氣流，形成次級(jí)環(huán)流圈，構(gòu)成高低空能量與水汽交換。等熵位勢(shì)渦度分布能夠清楚反映兩渦水平移動(dòng)，同時(shí)指示強(qiáng)降水中心。

5 結(jié)語(yǔ)

在降雨過(guò)程中，水汽逐漸增加，其幅合中心對(duì)應(yīng)強(qiáng)降雨落區(qū)，當(dāng)降雨影響系統(tǒng)東移或南移時(shí)，暴雨渦度與垂直速度增大，動(dòng)力條件增強(qiáng)。高原渦和西南渦二者耦合過(guò)程復(fù)雜，其耦合中尺度特征和物理機(jī)理有待深入研究，本文試圖通過(guò)揭示復(fù)雜過(guò)程的部分特征，以期增進(jìn)耦合過(guò)程認(rèn)識(shí)。

[1]邱靜雅,李國(guó)平,郝麗萍.高原渦與西南渦相互作用引發(fā)四川暴雨的位渦診斷 [J].高原氣象,2015(06).

[2]劉新超,陳永仁.兩次高原渦與西南渦作用下的暴雨過(guò)程對(duì)比分析 [J].高原山地氣象研究,2014(01).

[3]周淼,劉黎平,王紅艷.一次高原渦和西南渦作用下強(qiáng)降水的回波結(jié)構(gòu)和演變分析 [J].氣象學(xué)報(bào),2014(03).

高原渦與西南渦相互作用暴雨天氣過(guò)程的診斷分析

■艾瑞瑞

Q938.1+2[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-411-1

艾瑞瑞（1987～），女，助理工程師，研究方向?yàn)樘鞖忸A(yù)報(bào)預(yù)測(cè)。