典型西南渦天氣過程動力場和溫度場分布特征研究

谷思雨，蘇暢

（1.成都信息工程大學(xué)，四川 成都 610225；2.昌圖縣氣象局，遼寧 昌圖 112500）

西南低渦是我國最強烈的暴雨系統(tǒng)之一，因其而造成的暴雨天氣強度、范圍以及頻數(shù)，僅僅弱于臺風(fēng)以及殘余的低壓系統(tǒng)[1]。西南渦產(chǎn)生的天氣過程會影響人們的生產(chǎn)與生活。

1 研究現(xiàn)狀

陳貴川[2]等對發(fā)生在2012年7月21日的西南渦暴雨過程以及盤龍極端強降雨進行了研究，研究表明：強降雨充足的水汽是由偏南風(fēng)低空急流提供的，偏南風(fēng)也增強了中低層的垂直風(fēng)切變，對于強降水超級單體風(fēng)暴的維持以及發(fā)展有重要作用。李昕翼[3]對2013年6月7日成都一次有西南渦參與的區(qū)域性暴雨天氣過程進行了分析，結(jié)果表明：從物理量場分析得出高低空次級環(huán)流結(jié)構(gòu)造成了成都地區(qū)西部較強的降水。屠妮妮[4]等對2013年6月29日至7月1日發(fā)生在四川東部的大暴雨過程進行分析，分析表明：在西南渦發(fā)生發(fā)展過程中，對低渦發(fā)展起直接作用的是水平輻合輻散和水平平流項。李娟[5]等對四川盆地西部與東部持續(xù)性暴雨過程進行對比分析后，發(fā)現(xiàn)盆西西南渦位置較偏西南。

2 研究意義

西南渦在影響我國降水的天氣系統(tǒng)之中占有非常重要的地位，就產(chǎn)生的暴雨天氣的強度、范圍以及頻數(shù)而言，西南渦僅弱于臺風(fēng)[1]。大型降水對國防和社會主義經(jīng)濟建設(shè)關(guān)系密切。降水對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空、航海、交通運輸、水利建設(shè)、防澇抗旱等息息相關(guān)。

3 資料概況以及個例選擇

3.1 資料介紹

本文采用NCEP再分析逐日資料，采用的資料有位勢高度、空氣溫度、風(fēng)[6]。分辨率為2.5°×2.5°；144×73個格點；資料范圍為：90°S～90°N，0°E～360°E；等壓面共 17 層。

3.2 個例選擇

西南渦是在青藏高原東側(cè)的背風(fēng)坡地形的影響下，形成在我國的西南地區(qū)100°E～108°E，26°N～33°N的范圍內(nèi)，在700hPa或850hPa等壓面上表現(xiàn)為閉合的氣旋式低渦環(huán)流，水平尺度大約為300～500公里，生命史一般都低于48個小時，但發(fā)展東移后生命期可達7天左右，其降水具有顯著的中尺度特征。主要分布于九龍、巴塘一帶。全年各個月份均會出現(xiàn)，以4～9月居多[7]。本文所選取的三個個例具有典型的西南渦天氣特征，具有代表性。

4 典型西南渦動力場分析

7月1日在四川盆地南側(cè)云南附近存在一低壓槽，北側(cè)甘肅地區(qū)為一開口向西的倒槽，周圍存在一明顯的氣旋性風(fēng)場；7月2日四川盆地北側(cè)與甘肅交界處出現(xiàn)一低渦；7月3日低渦南壓至四川中部，強度與昨日相比有所降低，周圍依舊存在明顯的氣旋性風(fēng)場；到了7月4日低渦依舊處在四川中部，與3日相比位置稍稍北移，強度稍有減弱。由此可以判斷，此過程低渦的移動路徑以及強度變化為：7月1日之前西南渦處于發(fā)展階段；7月1日西南渦強度達到最強，位于青海省內(nèi)東南部；7月2日強度依舊維持最強移動到了四川盆地北側(cè)與甘肅省交界處，7月1～2日是西南渦的成熟階段；7月3日移動到了四川盆地中部，7月4日依舊位于四川盆地中部，7月3～4日西南渦強度有所減弱，為西南渦的消亡階段。

圖1 7月1日500hPa的風(fēng)場 (箭頭：風(fēng)矢量，m/s)和高度場（gpm）

圖2 7月1日850hPa的溫度場（K）

圖1 所示位勢高度場，呈北低南高的形勢。高度場西南側(cè)四川云南一帶存在低壓槽；東南側(cè)湖南湖北一帶存在一開口向東南的高壓脊；圖1所示風(fēng)場，東側(cè)為反氣旋性環(huán)流，西南側(cè)為氣旋性環(huán)流，北側(cè)為西南風(fēng)。此時西南渦位于青海省內(nèi)東南部，處于高壓范圍內(nèi)，周圍呈西南風(fēng)。7月2日，西南側(cè)的低壓槽加深；西北側(cè)出現(xiàn)一高壓脊，西北側(cè)出現(xiàn)反氣旋性環(huán)流。此時西南渦位于四川盆地北側(cè)與甘肅省交界處，處于高壓范圍內(nèi)，周圍風(fēng)場為偏西風(fēng)。7月3日，與前兩日相比出現(xiàn)明顯變化，整個位勢高度場為一個開口向東南的高壓脊，西南側(cè)與西北側(cè)各出現(xiàn)一小波動；東北側(cè)、東南側(cè)、西北側(cè)以及西南側(cè)四個方位均為反氣旋性環(huán)流。此時西南渦位于四川盆地中部地區(qū)，處于高壓區(qū)內(nèi)，周圍風(fēng)場為西南風(fēng)。7月4日，東南側(cè)福建與江西交界處出現(xiàn)一高壓中心；北側(cè)等位勢高度線較平直；東南側(cè)為反氣旋性閉合環(huán)流；北側(cè)為平直西風(fēng)急流。此時，西南渦位于四川盆地中部，處于高壓區(qū)內(nèi)，周圍為偏西風(fēng)。

在此個例當(dāng)中，西南渦在成熟以及消亡階段當(dāng)中，在850hPa等壓面上處于低壓區(qū)，周圍風(fēng)場呈氣旋性閉合環(huán)流；在500hPa等壓面上，處于高壓區(qū)，周圍風(fēng)場為偏西風(fēng)或西南風(fēng)。

5 典型西南渦溫度場分析

圖2所示溫度場，東北側(cè)陜西、山西一帶存在一個開口向西的溫度脊；西南側(cè)四川南部以及云南地區(qū)存在一溫度脊；東南側(cè)廣西地區(qū)存在一冷中心；此時西南渦位于青海省內(nèi)東南部，處于暖區(qū)當(dāng)中。7月2日，1日東北側(cè)的溫度脊轉(zhuǎn)變?yōu)殚_口向東北的溫度槽；西南側(cè)的溫度脊與昨日相比北抬；東南側(cè)的冷中心與1日相比強度減弱范圍擴大北移；中部四川盆地地區(qū)出現(xiàn)一開口向西的溫度脊；此時西南渦位于四川盆地北側(cè)與甘肅省交界處，處于暖區(qū)當(dāng)中。7月3日，東北側(cè)陜西、山西的開口向東的溫度槽與2日相似，強度有所增強，范圍擴大西伸至蒙古地區(qū)；東南側(cè)的冷中心與2日相比南移；此時西南渦位于四川盆地中部，處于暖區(qū)當(dāng)中。7月4日，溫度場的東北側(cè)陜西、山西的開口向東的溫度槽加深；溫度場東南側(cè)廣西地區(qū)的冷中心消失；此時西南渦位于四川盆地中部，處于暖區(qū)當(dāng)中。

500hPa溫度場結(jié)構(gòu)與850hPa類似。

在此例當(dāng)中，西南渦在成熟以及消亡階段，在850hPa以及500hPa等壓面上，均處于溫度場的暖區(qū)當(dāng)中，暖區(qū)強度稍有減弱。在此次天氣過程中西南渦附近的暖中心在青海省與西藏交界附近有小移動，西南渦處于暖中心的東南側(cè)。

6 結(jié)論

通過典型西南渦天氣個例的分析發(fā)現(xiàn)，西南渦存在如下特征：

在典型西南渦天氣的發(fā)展、成熟和消亡階段的動力場中，西南渦在850hPa等壓面表現(xiàn)為低壓并處于氣旋性環(huán)流當(dāng)中；在500hPa等壓面處于高壓區(qū)周圍風(fēng)場呈偏西風(fēng)或西南風(fēng)，并且有部分時間西南渦處于大范圍的反氣旋性環(huán)流當(dāng)中。

在典型西南渦天氣的發(fā)展、成熟、消亡三個階段的溫度場中，西南渦在850hPa以及500hPa等壓面上均處于暖區(qū)當(dāng)中，西南渦周圍的暖區(qū)強度變化不是很大；西南渦附近的暖中心強度變化較小，位置移動也較小。