攀西地區(qū)冕寧“6.26”突發(fā)性暴雨成因分析

陳永仁 ,李躍清

（1.中國氣象局成都高原氣象研究所，成都 610072；2.四川省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，成都 610072；3.高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610072；4.川東北強(qiáng)天氣研究南充市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南充 637100）

引言

暴雨是一種復(fù)雜多樣的災(zāi)害性天氣，不同時(shí)空特征的多尺度系統(tǒng)相互作用是其主要成因。其中，西太平洋副熱帶高壓（簡稱副高）是東亞重要的大氣環(huán)流系統(tǒng)，其西伸東退，北上南下及其伴隨的位置、強(qiáng)度和形狀變化，已成為主導(dǎo)我國夏季降水時(shí)空分布的基本環(huán)流背景，大量的研究證實(shí)了副高在我國夏季暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣中的重要作用[1?4]。由于獨(dú)特的動(dòng)力和熱力特征，副高控制下盛行大范圍的下沉氣流，常常表現(xiàn)為高溫少雨[5]；但在其西北側(cè)邊緣，尤其是西風(fēng)槽逼近時(shí)，存在上升運(yùn)動(dòng)，容易引發(fā)強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣。長期以來，無論是氣候研究還是天氣分析，500hPa的588dagpm 等值線常作為副高邊界的特征線[6?7]，在其邊界外側(cè)，由于存在明顯的水汽，以及動(dòng)力、熱力不穩(wěn)定，容易產(chǎn)生對(duì)流活動(dòng)，造成暴雨天氣；而其邊界內(nèi)側(cè)，由于副高整體并非完全維持下沉氣流，局部也可產(chǎn)生上升運(yùn)動(dòng)，促使局地對(duì)流性天氣發(fā)生發(fā)展[8?9]。因此，造成了副高影響下的暴雨天氣預(yù)報(bào)產(chǎn)生諸多不確定性，尤其是其邊界附近的突發(fā)性暴雨預(yù)報(bào)，一直都是研究和預(yù)報(bào)的難點(diǎn)。

四川省位于青藏高原東側(cè)背風(fēng)坡，主要分為川西高原、四川盆地及其周邊山地，不僅是高原天氣系統(tǒng)影響的上游區(qū)和東移影響下游的過渡區(qū)，而且是西南暖濕氣流向我國東部輸送的必經(jīng)之地。夏季，受高原天氣系統(tǒng)（高原渦、西南渦等）和副高的共同作用，常出現(xiàn)系統(tǒng)性及持續(xù)性暴雨天氣[10?15]。這些暴雨天氣以西太平洋副熱帶高壓西北邊緣的西風(fēng)短波槽、高原渦、西南渦、切變線形成的“東高西低”環(huán)流形勢(shì)最為典型。實(shí)際分析預(yù)報(bào)中，也將副高邊界外側(cè)發(fā)生的區(qū)域暴雨天氣歸納為4 類[16]：高原渦東移觸發(fā)的暴雨過程；西風(fēng)短波槽觸發(fā)的盆地西部暴雨過程；西風(fēng)大槽發(fā)展的全盆地性暴雨；盆地低渦活動(dòng)的盆東暴雨過程。然而，在“東高西低”環(huán)流下，由于副高邊界復(fù)雜的動(dòng)力、熱力及對(duì)流不穩(wěn)定，加之其西北側(cè)的低值天氣系統(tǒng)發(fā)展特征多樣化，進(jìn)而造成了副高邊緣的暴雨預(yù)報(bào)難度大，尤其是一些突發(fā)性暴雨過程。近幾年有研究[2]指出：副高存在動(dòng)力、水汽-熱力及對(duì)流不穩(wěn)定三種邊界特征，并在動(dòng)力邊界的外側(cè)，水汽-熱力及對(duì)流不穩(wěn)定邊界的內(nèi)側(cè)附近，容易產(chǎn)生對(duì)流活動(dòng)，形成突發(fā)性對(duì)流降水。從發(fā)生機(jī)制看，四川暴雨多與上下層的降水天氣系統(tǒng)耦合，地形附近的重力波，次級(jí)垂直環(huán)流及其上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)等有關(guān)，如西南渦與高原渦動(dòng)力耦合引起的盆地極端暴雨[12]；盆地西部山區(qū)地形重力波對(duì)低空東南暖濕氣流的拖曳作用，促進(jìn)西部暴雨區(qū)的水平輻合與上升運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步加強(qiáng)[13]；經(jīng)向氣旋式和緯向反氣旋式的次級(jí)垂直環(huán)流調(diào)控著盆地暴雨的落區(qū)[13?15]等。這些研究促進(jìn)了對(duì)四川暴雨的認(rèn)識(shí)。

需要強(qiáng)調(diào)的是：2020 年6 月26 日19 時(shí)～27 日02時(shí)出現(xiàn)在攀西山地區(qū)域的冕寧暴雨，就是在“東高西低”環(huán)流形勢(shì)下，副高南撤過程中引發(fā)的暴雨天氣，具有強(qiáng)降水系統(tǒng)發(fā)展較為迅速、雨強(qiáng)大且持續(xù)時(shí)間較短等顯著突發(fā)性特征。根據(jù)26 日15 時(shí)～27 日04時(shí)的累計(jì)降水（圖1a）得到：這次強(qiáng)降水中心出現(xiàn)在冕寧縣靈山寺，12h 達(dá)182.1mm，達(dá)到特大暴雨量級(jí)，對(duì)于海拔2500m 左右的山地而言，發(fā)生如此強(qiáng)的短時(shí)降水實(shí)屬歷史罕見。從逐1h 的降水中心演變（圖1b）可知，靈山寺降水集中于26 日20 時(shí)～27 日02 時(shí)，1h最大雨量為69.3mm，表現(xiàn)出小時(shí)雨強(qiáng)大、降水時(shí)間短但累計(jì)雨量大等特征，在較短時(shí)間內(nèi)，強(qiáng)降水就引發(fā)了山洪、泥石流等次生災(zāi)害，并造成重大人員傷亡。除該區(qū)域外，強(qiáng)降水還發(fā)生于川西高原北部和四川盆地南部，川西高原北部12h 的累計(jì)降水普遍在10mm以上，東部達(dá)到25～50mm；盆地南部至東部，暴雨范圍最大，12h 中心雨量達(dá)150.5mm。顯然，此次暴雨天氣具有3 個(gè)強(qiáng)降水區(qū)域，但以冕寧地區(qū)降水最強(qiáng)，造成的災(zāi)害影響最為突出。為此，本文聚焦冕寧“6.26”突發(fā)性暴雨過程，通過觀測(cè)分析和診斷研究，主要從降水系統(tǒng)演變、水平和垂直分布結(jié)構(gòu)以及動(dòng)力與水汽耦合影響三方面進(jìn)行剖析，以充分認(rèn)識(shí)此次暴雨過程的基本特征、異常機(jī)理和影響因素，為山地環(huán)境下突發(fā)性暴雨的預(yù)報(bào)理論和關(guān)鍵技術(shù)提供科技支撐。

圖1 2020 年6 月26 日15 時(shí)～27 日04 時(shí)累計(jì)降水分布(a)及冕寧靈山寺逐小時(shí)降水量變化(b) (單位：mm)

1 資料和方法

1.1 資料

（1）中國氣象局氣象業(yè)務(wù)觀測(cè)網(wǎng)每天08 時(shí)、20 時(shí)（北京時(shí)，下同）的高空資料；中國氣象局成都高原氣象研究所每年實(shí)施的西南渦加密觀測(cè)大氣科學(xué)試驗(yàn)[17?19]獲取的九龍站探空資料，該站經(jīng)緯度為101.5°E、29.0°N，海拔2925m，是冕寧（102.17° E、28.55°N，海拔 1775m)暴雨臨近上游地區(qū)之一。

（2）四川省陸面逐1h 降水站點(diǎn)資料，中國氣象局氣象衛(wèi)星中心的FY-2G 衛(wèi)星云頂亮溫，水平分辨率0.1° × 0.1°，時(shí)間分辨率1h 。

（3）ECMWF 的ERA5 再分析數(shù)據(jù)，水平分辨率0.25° × 0.25°，時(shí)間分辨率1h。

1.2 方法

（1）考慮到此次暴雨過程具有明顯的對(duì)流特征，首先利用探空數(shù)據(jù)，選取具有熱力性質(zhì)的主要對(duì)流參數(shù)以反映降水的溫、濕大氣環(huán)境特征。這里，選取LI指數(shù)反映地表氣塊在抬升過程中的穩(wěn)定性，（θse500?θse700）指數(shù)反映中低層大氣的穩(wěn)定度，CAPE指數(shù)反映大氣對(duì)流所需要的不穩(wěn)定能量。根據(jù)已有研究[20?22]，LI指數(shù)的表達(dá)式為：

式中：ZLFC為自由對(duì)流高度，ZEL為平衡高度，Tv為虛溫。根據(jù)已有研究[23]，有wmax=（2CAPE）1/2（單位：m/s）。因此，對(duì)流有效位能的釋放利于強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)的建立。

（2）除對(duì)流的熱力環(huán)境外，進(jìn)一步考慮暴雨過程的水汽及其與動(dòng)力的耦合作用，選取大氣可降水量（Precipitable water :PW）與濕螺旋度H。根據(jù)已有研究[24]，整層大氣可降水量為：

式中：g 為重力加速度，P0為地面氣壓，近似為常數(shù)。顯然，大氣可降水量僅與比濕變化有關(guān)。

對(duì)于大氣螺旋度，根據(jù)已有研究[25?26]，其定義為:

式中：w、ω分別為z、P坐標(biāo)系的垂直速度，ξ為相對(duì)渦度。在暴雨天氣中，通常具備ω<0，ξ>0，? ·()<0，上升運(yùn)動(dòng)，正渦度及水汽輻合，則MVH<0。但需要指出的是，ω>0，ξ<0，?·()<0，下沉運(yùn)動(dòng)，負(fù)渦度及水汽輻散，是實(shí)際大氣中最容易滿足的大氣狀況，但其不是產(chǎn)生降水的耦合條件。因此，針對(duì)垂直上升運(yùn)動(dòng)和氣旋性渦度的大氣，討論螺旋度與水汽耦合的意義更有價(jià)值。在不考慮正常數(shù)C的情況下，MVH的單位為：kg·m?2·s?3或 1 0?1g·cm?2·s?3。

2 對(duì)流演變特征

研究表明：四川地區(qū)暴雨一般多與中尺度對(duì)流系統(tǒng)（Mesoscale Convective System，簡稱MCS）活動(dòng)相關(guān)，劇烈的對(duì)流活動(dòng)對(duì)強(qiáng)降水的形成至關(guān)重要，尤其是短歷時(shí)的大暴雨天氣[10?14,29?32]。冕寧“6.26”突發(fā)性暴雨過程同樣具有明顯的對(duì)流活動(dòng)，基于逐小時(shí)TBB分析的26 日14 時(shí)～27 日04 時(shí)云系演變（圖2）可看出，相繼生消的4 個(gè)MCS 是引發(fā)四川三個(gè)區(qū)域強(qiáng)降水的直接系統(tǒng)，其水平尺度100～300km，生命史約9～12h。暴雨開始前的26 日14 時(shí)，MCS 系統(tǒng)A（簡稱MCSA）在川西高原甘孜州北部生成，是最先出現(xiàn)的中尺度對(duì)流系統(tǒng)，隨后增強(qiáng)發(fā)展，TBB

圖2 26 日14 時(shí)(a)～27 日04 時(shí)(o)逐1h 的TBB 演變（單位：℃，圖中 A～D 分別為MCSA、MCSB、MCSC、MCSD）

3 大氣對(duì)流條件

3.1 水平環(huán)流及變化

雖然中尺度對(duì)流系統(tǒng)是此次冕寧暴雨的直接降水系統(tǒng)，但其發(fā)生仍然是大尺度環(huán)流形勢(shì)下不同系統(tǒng)相互作用的結(jié)果。長期以來，500hPa、700hPa 和850hPa是短期天氣預(yù)報(bào)的三個(gè)基本層次，也是預(yù)報(bào)四川暴雨天氣的三個(gè)關(guān)鍵層次[16]，這里，稱為“三層環(huán)流”。從08 時(shí)和20 時(shí)探空數(shù)據(jù)得到的“三層環(huán)流”（圖3）可看出：(1)暴雨開始前12h 內(nèi)，500hPa 副高與低槽構(gòu)成的“東高西低”環(huán)流形勢(shì)出現(xiàn)了明顯調(diào)整，且調(diào)整后的形勢(shì)變得不利于暴雨產(chǎn)生，體現(xiàn)了此次暴雨過程環(huán)流演變的特殊性，以及弱天氣系統(tǒng)強(qiáng)迫的背景場(chǎng)。暴雨開始前的26 日08 時(shí)，500hPa 川西高原上空存在一低槽，副高處于31°N 附近和108°E 以東，形成“東高西低”系統(tǒng)配置，這是四川暴雨最為常見的環(huán)流形勢(shì)[11?14]。但暴雨發(fā)生的26 日20 時(shí)，500hPa 副高已南退到25°N以南，川西高原上空的低槽減弱消失，轉(zhuǎn)為平直西風(fēng)氣流，且風(fēng)速由槽前12～16m/s 減弱為6～10m/s。對(duì)暴雨天氣而言，這是一種弱強(qiáng)迫下的環(huán)流特征。

對(duì)流層低層（圖3），大氣環(huán)流演變表現(xiàn)出加強(qiáng)的特征。700hPa 是一種“北渦南槽”的環(huán)流模態(tài)，即低渦位于川西高原的甘孜州，低槽位于四川攀西地區(qū)至云南上空，西昌冕寧則處于槽前的西南風(fēng)內(nèi)，如26日08 時(shí)“北渦南槽”環(huán)流下，低渦中心位勢(shì)高度為304dagpm，位于川西高原東側(cè)邊坡雅安附近，冕寧則處于槽前西南風(fēng)內(nèi)，其附近西昌探空站為12m/s 的西南風(fēng)，形成低空急流；26 日20 時(shí)，低渦加強(qiáng)向西北移動(dòng)，中心位勢(shì)高度顯著下降，達(dá) 297dagpm 且水平梯度加大，位于甘孜與西藏交界，這種變化一方面促使原有“南槽”往北移動(dòng)，進(jìn)而使冕寧地區(qū)處于更加有利的槽前西南暖濕氣流內(nèi)；另一方面，低渦區(qū)位勢(shì)高度的降低，為已生成的MCS 繼續(xù)發(fā)展提供了更加有利的背景場(chǎng)。由于冕寧海拔相對(duì)較高，850hPa 探空資料難以反映該區(qū)域的低層局部環(huán)流，但對(duì)盆地區(qū)域能很好地反映區(qū)域多尺度系統(tǒng)的演變，包括這次冕寧暴雨過程低渦向倒槽轉(zhuǎn)變的特征。26 日08 時(shí)，盆地為低渦，其后部溫江站探空為4m/s 西北風(fēng)，但26 日20 時(shí)盆地轉(zhuǎn)為倒槽影響，且倒槽后部為加強(qiáng)的東北風(fēng)。探空表明，溫江850hPa 的東北風(fēng)達(dá)12m/s，經(jīng)邊坡雅安在大涼山地形配合下，進(jìn)一步強(qiáng)迫抬升并與探空站西昌低層的西南風(fēng)對(duì)峙，形成局部切變。因此，此次冕寧暴雨過程的500hPa 天氣背景屬于弱強(qiáng)迫型，低槽和副高的配置與常見的“東高西低”環(huán)流有明顯差異，但對(duì)流層低層是增強(qiáng)的降水形勢(shì)，即700hPa“北渦南槽”、850hPa倒槽后部的東北風(fēng)與西昌上空的西南風(fēng)形成強(qiáng)切變，是此次冕寧“6.26”突發(fā)性暴雨發(fā)生的關(guān)鍵影響系統(tǒng)。

圖3 26 日08 時(shí)（a、c）、20 時(shí)（b、d）高度場(chǎng)（單位：dagpm）和風(fēng)場(chǎng)（單位：m/s）（a、b.500hPa 風(fēng)場(chǎng)；c、d.700 和850hPa 風(fēng)場(chǎng)，黑色表示700hPa，紅色表示850hPa；紅點(diǎn)表示冕寧位置；粗實(shí)線表示槽線，500hPa 藍(lán)色，700hPa 黑色，850hPa 紅色；L 表示低渦，700hPa 黑色，850hPa 紅色；H 表示500hPa 副高）

3.2 垂直狀態(tài)及變化

垂直方向上，計(jì)算了冕寧西北方的九龍和南方的西昌兩個(gè)探空站的抬升指數(shù)LI、對(duì)流有效位能CAPE、假相當(dāng)位溫垂直遞減率 ?θse/?p及大氣整層可降水量PW 等主要對(duì)流參數(shù)，以反映暴雨過程的對(duì)流環(huán)境。其中，九龍站（海拔2925m，坐標(biāo)101.5°E、29.0°N）為西南渦加密觀測(cè)科學(xué)試驗(yàn)站，每日08 時(shí)、14 時(shí)、20 時(shí)、02 時(shí)共4 次觀測(cè)；西昌站 (海拔1592.1m，坐標(biāo)102.27°E、27.9°N）為常規(guī)業(yè)務(wù)探空站，每日08 時(shí)、20 時(shí)共2 次業(yè)務(wù)觀測(cè)。圖4 為九龍、西昌兩個(gè)探空站暴雨發(fā)生前12h 內(nèi)T-log P 圖及參數(shù)變化。由此看到：首先，對(duì)流參數(shù)方面，26 日08 時(shí)九龍站（圖4a）的LI=3.48℃、CAPE=0 J/kg、θse500?θse700=?3.26℃、PW=23.0mm，西昌站（圖略）的LI=2.06℃、CAPE=113.4J/kg、θse500?θse800=?4.68℃、PW=37.4mm，表明冕寧以北和以南等周邊受抬升氣塊仍處于層結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)，且對(duì)流有效位能為0，但環(huán)境溫濕變化已處于不穩(wěn)定狀態(tài)；26 日14 時(shí)，九龍站的LI=?0.46℃，CAPE=648J/kg，θse500?θse700=?6.97℃，PW=23.3mm，表明抬升氣塊和大氣溫濕狀態(tài)均轉(zhuǎn)為不穩(wěn)定，且具有對(duì)流不穩(wěn)定能量，說明大氣的熱力環(huán)境在6h 內(nèi)發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變。與此同時(shí)，MCSA、MCSB相繼生成，表明近地面氣塊抬升的熱力不穩(wěn)定及對(duì)流不穩(wěn)定能量的增加應(yīng)是MCS 生成的關(guān)鍵條件。26日20，九龍站的LI=?1.19℃、CAPE=855.3J/kg、θse500?θse700=?7.11℃、PW=28.4mm，西昌站的LI=?2.46℃、θse500?θse800=?9.6℃、CAPE=1101.8J/kg、PW=43.7mm，大氣可降水量和對(duì)流有效位能繼續(xù)增加，不穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)一步加劇。其次，T-log P 圖的結(jié)構(gòu)上，偏西北方九龍站的濕度垂直廓線隨時(shí)間演變逐漸轉(zhuǎn)為喇叭狀的“上干下濕”結(jié)構(gòu)，即九龍站500～600hPa 濕度大，接近飽和，500hPa 以上濕度小，這與四川地區(qū)強(qiáng)降水天氣過程的探空結(jié)構(gòu)基本一致[11,29]。同時(shí)，偏南方的西昌站也出現(xiàn)“上干下濕”的喇叭狀特征，由此增強(qiáng)了冕寧附近大氣的濕不穩(wěn)定性。如14 時(shí)的九龍加密探空顯示大氣已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)流有效位能顯著增加，但喇叭狀的濕度結(jié)構(gòu)還未建立；到20 時(shí)，除不穩(wěn)定及對(duì)流有效位能增長外，并進(jìn)一步形成了“上干下濕”的濕度結(jié)構(gòu)，同時(shí)，強(qiáng)降水開始啟動(dòng)。第三，垂直風(fēng)場(chǎng)變化上，九龍和西昌兩站400hPa 以上西風(fēng)氣流隨時(shí)間變化小，但400～600 hPa 之間的風(fēng)速隨時(shí)間呈現(xiàn)出減弱變化，600hPa 以下南風(fēng)則呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì)，這種演變結(jié)構(gòu)說明中低層垂直風(fēng)切變存在持續(xù)增強(qiáng)特征?？梢?，此次強(qiáng)降水是在不穩(wěn)定層結(jié)、CAPE 持續(xù)增大、可降水量增加、“上干下濕”及中低層垂直風(fēng)切變?cè)鰪?qiáng)的環(huán)境中突發(fā)的。需要指出的是，盡管MCSB是誘發(fā)冕寧暴雨過程的直接影響系統(tǒng)，但其生成時(shí)間早于強(qiáng)降水突發(fā)時(shí)間約5h，也就是說MCSB的生成條件并不完全是此次強(qiáng)降水的啟動(dòng)條件。下面，進(jìn)一步分析此次冕寧暴雨過程的動(dòng)力作用。

圖4 九龍（a～c）和西昌（d）的T-log P 分布（a.26 日08 時(shí)，b.26 日14 時(shí)，c、d.26 日20 時(shí)）

3.3 地形環(huán)流相互作用

如前所述，涼山州西昌與成都市溫江兩站之間的風(fēng)場(chǎng)存在“切變”分布，但二者分別位于攀西山地區(qū)域、四川盆地，且相互之間地形起伏大、分布復(fù)雜，探空數(shù)據(jù)難以較細(xì)致地刻畫其變化的動(dòng)力特征。為此，基于高分辨率再分析數(shù)據(jù)，分別沿102°E 和104°E 的水平風(fēng)、垂直速度及輻合散度經(jīng)向垂直剖面開展進(jìn)一步分析，以反映西昌（102.27°E）、溫江（103.78°E）兩站之間的切變作用等動(dòng)力特征。如圖5 所示，沿102°E（圖5a～c）剖面西昌及其以北冕寧區(qū)域，西南暖濕氣流受地形迎風(fēng)坡影響，在地形強(qiáng)迫抬升作用下，水平風(fēng)在地形附近輻合并伴隨上升運(yùn)動(dòng)。暴雨發(fā)生前的26 日14 時(shí)，迎風(fēng)坡附近上升運(yùn)動(dòng)及風(fēng)場(chǎng)輻合的動(dòng)力特征已形成；暴雨開始時(shí)的26 日20 時(shí)，這種動(dòng)力特征進(jìn)一步加強(qiáng)，上升運(yùn)動(dòng)在?6 × 10?1Pa/s 以下，散度輻合達(dá)?4 × 10?5s?1；暴雨趨于結(jié)束時(shí)的27 日02 時(shí)，上升運(yùn)動(dòng)及風(fēng)場(chǎng)輻合的動(dòng)力特征減弱，但西南暖濕氣流仍然維持。而沿104°E（圖5d～f）剖面，四川盆地倒槽后部的東北風(fēng)在向南輸送的過程中，一方面盆地與涼山州北部地形過渡區(qū)的迎風(fēng)坡產(chǎn)生強(qiáng)迫抬升；另一方面西南暖濕氣流與強(qiáng)迫抬升的東北風(fēng)形成區(qū)域切變，并在地形區(qū)的冕寧附近產(chǎn)生明顯輻合垂直上升運(yùn)動(dòng)。如26 日14 時(shí)，四川盆地以南至涼山州北部的地形區(qū)已出現(xiàn)上升運(yùn)動(dòng)和水平風(fēng)輻合；26 日20 時(shí)，低層切變建立，動(dòng)力特征進(jìn)一步加強(qiáng)，垂直上升速度和散度輻合分別達(dá)?10 × 10?1Pa/s 以下、?5 × 10?5s?1；27 日02 時(shí)，區(qū)域切變和上升運(yùn)動(dòng)仍然維持，但輻合散度略有減弱。顯然，地形附近產(chǎn)生的切變具有重要作用，它是由涼山州到低緯的西南暖濕氣流與四川盆地倒槽后部的東北氣流在地形迎風(fēng)坡抬升下產(chǎn)生的，由于其附近形成的低層輻合和垂直上升運(yùn)動(dòng)正好影響冕寧地區(qū)，進(jìn)而為此次暴雨過程提供了動(dòng)力作用。因此，熱力條件在對(duì)流啟動(dòng)階段起著關(guān)鍵作用，而對(duì)流活動(dòng)的維持及其暴雨發(fā)生，則與地形相關(guān)的動(dòng)力條件建立和加強(qiáng)密切聯(lián)系。

圖5 沿102°E 和104°E 的垂直速度（填色，單位：10?1Pa/s）、風(fēng)速（單位：m/s）及散度輻合（虛線，單位：10?5s?1）經(jīng)向垂直剖面（a、d.26 日14 時(shí)，b、e.26 日20 時(shí)，c、f.27 日02 時(shí)，a、d 中紅色五角星分別表示西昌、溫江探空站位置）

4 暴雨落區(qū)耦合診斷

由于冕寧“6.26”暴雨中心出現(xiàn)在冕寧靈山寺（102.26°E，28.55°N），因此，基于（102.5°E，28.5°N）格點(diǎn)分析渦度、垂直速度及濕螺旋度的逐1h 高度?時(shí)間剖面演變，以反映突發(fā)性暴雨區(qū)的動(dòng)力?水汽耦合特征。從圖6a 看到，較大的氣旋性渦度早于強(qiáng)烈上升運(yùn)動(dòng)的形成，暴雨前的26 日15 時(shí)，氣旋性渦度中心位于400hPa 附近，最大值達(dá)15 × 10?5s?1，之后16 時(shí)垂直上升運(yùn)動(dòng)建立，但數(shù)值較小，在?4 × 10?1Pa/s 以上，這意味著深厚的垂直上升運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是在中高層氣旋性渦度的影響下建立的。暴雨發(fā)生期間，氣旋性渦度呈現(xiàn)出向低層發(fā)展特點(diǎn)，尤其是19～21 時(shí)，垂直上升運(yùn)動(dòng)發(fā)生突增且變得更加深厚，最大上升速度達(dá)?10 × 10?1Pa/s 以下，高度達(dá)200hPa 附近，垂直上升運(yùn)動(dòng)快速增強(qiáng)的特征十分顯著。而暴雨最強(qiáng)的26 日22 時(shí)～27 日00 時(shí)，低層氣旋性渦度進(jìn)一步加強(qiáng)，中心數(shù)值達(dá)?18 × 10?1Pa/s，且集中于600hPa 以下，說明暴雨期間的氣旋式影響系統(tǒng)集中于低層。從濕螺旋度及風(fēng)場(chǎng)演變(圖6b)可知，負(fù)螺旋度大值區(qū)位于低層的650～700hPa，達(dá)?20 × 10?10kg·m?2·s?3以下，且集中在26 日21 時(shí)～27 日02 時(shí)，正好對(duì)應(yīng)降水最強(qiáng)時(shí)段，也就表明暴雨是在大氣動(dòng)力與水汽耦合最有利的階段發(fā)生的。另外，此次暴雨前后風(fēng)場(chǎng)變化很小，但暴雨期間低層西南風(fēng)略有加強(qiáng)，風(fēng)速在8～10m/s，600hPa 以上則為西風(fēng)氣流。

圖6 基于(102.5°E，28.5°N)暴雨中心的（a）渦度（等值線，單位：10?5s?1）和垂直速度（填色，單位：10?1Pa/s）、（b）濕螺旋度（單位：10?10kg·m?2·s?3）和水平風(fēng)（單位：m/s）的時(shí)間-高度剖面

因此，強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)是中高層氣旋性渦度向低層發(fā)展增強(qiáng)引起的，但低層氣旋性渦度發(fā)展又伴隨強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，而暴雨則發(fā)生在螺旋度與水汽耦合的最佳時(shí)段。為進(jìn)一步說明濕螺旋度與暴雨的聯(lián)系，選取650hPa 濕螺旋度進(jìn)行分析，從圖7 可看到，暴雨期間，冕寧上空為負(fù)濕螺旋度大值中心，達(dá)?30 ×10?10kg·m?2·s?3以下。26 日21 時(shí)開始，負(fù)濕螺旋度持續(xù)增強(qiáng)，對(duì)應(yīng)降水亦增強(qiáng)，至27 日01 時(shí)，負(fù)濕螺旋度開始減弱，對(duì)應(yīng)降水亦減弱。負(fù)濕螺旋度的大小變化，不僅影響著降水的強(qiáng)度，而且其大值區(qū)與暴雨落區(qū)對(duì)應(yīng)較好。這意味著螺旋度與水汽耦合作用增強(qiáng)時(shí)，更易引起暴雨，相比于單一的垂直上升運(yùn)動(dòng)，濕螺旋度對(duì)診斷暴雨落區(qū)更有指示意義。同時(shí)，也為理解動(dòng)力?水汽耦合作用對(duì)暴雨過程發(fā)生的重要性提供了依據(jù)，其中，濕螺旋度的垂直變化反映了大氣動(dòng)力?水汽耦合的垂直分布特征，而耦合中心所處高度的濕螺旋度變化則與暴雨區(qū)基本一致，可作為診斷暴雨落區(qū)的一個(gè)重要物理量。

圖7 650hPa 垂直螺旋度（虛線，單位：10?10kg·m?2·s?3）和垂直速度（填色，單位：10?1Pa/s）分布（a～f.分別表示6 日21 時(shí)～27 日02 時(shí)的逐1h 變化，a 中紅框表示冕寧暴雨區(qū)）

5 結(jié)論

本文利用西南渦加密觀測(cè)、我國FY 氣象衛(wèi)星TBB 及ERA5 再分析資料，對(duì)2020 年6 月26 日冕寧突發(fā)性暴雨過程進(jìn)行分析，得到以下主要結(jié)論：

（1）攀西地區(qū)南部冕寧“6.26”暴雨過程是在500hPa 弱強(qiáng)迫天氣背景下，由低層增強(qiáng)的有利大氣變化引起。其中，“北渦南槽”環(huán)流、盆地倒槽后部東北風(fēng)與暴雨區(qū)上空西南風(fēng)形成的隱蔽“切變”，是此次突發(fā)性暴雨發(fā)生的關(guān)鍵天氣系統(tǒng)。在以上特定區(qū)域環(huán)流下，一個(gè)生命史約9h 的MCS 活動(dòng)直接造成了此次冕寧暴雨，且強(qiáng)降水主要發(fā)生在對(duì)流系統(tǒng)旺盛期。相比一般暴雨天氣，對(duì)流條件的快速建立是這次冕寧暴雨最突出的特征，其6～12h 的對(duì)流建立時(shí)間，可能是MCSs 突然增強(qiáng)的原因，也是強(qiáng)降水突然加強(qiáng)的條件。

（2）此次暴雨過程的MCS 活動(dòng)環(huán)境場(chǎng)，其熱力不穩(wěn)定是MCS 形成的關(guān)鍵條件，并且抬升氣塊、環(huán)境場(chǎng)處于雙重?zé)崃Σ环€(wěn)定層結(jié)，伴隨CAPE 增大、可降水量增加、“上干下濕”的特征。除熱力條件外，地形相關(guān)氣流切變及其動(dòng)力效應(yīng)對(duì)誘發(fā)強(qiáng)降水起到重要的作用，由于區(qū)域切變附近產(chǎn)生的低層輻合和垂直上升運(yùn)動(dòng)正好影響冕寧地區(qū)，進(jìn)而為此次暴雨提供了動(dòng)力條件。因此，熱力條件在對(duì)流的啟動(dòng)階段起著關(guān)鍵作用，而旺盛對(duì)流活動(dòng)的維持及突發(fā)性暴雨的發(fā)生，則與區(qū)域地形附近的動(dòng)力條件建立和加強(qiáng)密切聯(lián)系。

（3）此次暴雨過程對(duì)應(yīng)著動(dòng)力與水汽耦合的有利時(shí)段，動(dòng)力?水汽耦合對(duì)暴雨發(fā)生具有重要作用。垂直螺旋度與水汽耦合作用的增強(qiáng)更容易引起強(qiáng)降水過程，垂直耦合中心高度的濕螺旋度變化與暴雨區(qū)基本一致，對(duì)暴雨落區(qū)有很好的指示意義，是診斷暴雨落區(qū)的一個(gè)有用物理量。