一次西南渦暴雨落區(qū)探討

陳三春

摘 要：2018年7月2日700hPa西南低渦在川西高原上生成，并沿偏東路徑移動至宜賓 再向北移動，850hPa西南低渦先向南移動再向東北移動，在700hPa低渦東移和850hPa低渦南移過程中，宜賓市南部出現(xiàn)了暴雨天氣。各家數(shù)值模式、上級指導(dǎo)預(yù)報和宜賓市氣象臺均預(yù)報暴雨落區(qū)在宜賓市西北部，暴雨落區(qū)預(yù)報與實(shí)況出現(xiàn)了較大的偏差。本文利用常規(guī)觀測資料和FY4A衛(wèi)星等觀測資料以及EC數(shù)值模式來分析西南渦的環(huán)流背景、移動路徑、暴雨落區(qū)以及冷空氣對西南渦的影響，通過分析上下層系統(tǒng)配置能更好的確定暴雨落區(qū)。暴雨落區(qū)出現(xiàn)偏差的主要原因是過于依賴數(shù)值模式預(yù)報，通過對比實(shí)況資料和模式預(yù)報，能更好的訂正暴雨落區(qū)。

關(guān)鍵詞：西南渦；冷空氣；暴雨；落區(qū)

1 引言

西南低渦是在青藏高原特殊地形條件下和在一定的環(huán)流形勢下產(chǎn)生的700hPa或850hPa等壓面上的氣旋性環(huán)流或有閉合等高線的低渦，是一個中α尺度系統(tǒng)，常導(dǎo)致我國廣大地區(qū)出現(xiàn)暴雨洪澇氣象災(zāi)害。近年來，很多專家和學(xué)者對西南渦的形成背景、發(fā)展機(jī)制、移動機(jī)制、結(jié)構(gòu)特征和活動特征等都做了詳細(xì)深入的研究，建立了西南低渦的概率模型，并根據(jù)理論和經(jīng)驗(yàn)得出預(yù)報西南低渦應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的預(yù)報因子。目前大多數(shù)預(yù)報員對西南渦的移動路徑和暴雨落區(qū)的把握仍然較差，主要依賴于數(shù)值模式的預(yù)報，而數(shù)值模式不可能每次都預(yù)報得很好，所以本文主要針對西南渦暴雨的落區(qū)作進(jìn)一步的探討，通過研究西南渦的移向移速，能更準(zhǔn)確地把握西南渦暴雨的落區(qū)。

2 實(shí)況及環(huán)流背景

2.1 實(shí)況

2018年7月2日12時至3日12時，我市出現(xiàn)了一次區(qū)域性暴雨、局部大暴雨天氣過程，降雨過程中伴有短時強(qiáng)降雨、雷電、大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣，暴雨區(qū)域主要出現(xiàn)在筠連縣、珙縣、興文縣、長寧縣南部、江安縣南部和宜賓縣北部，大暴雨主要出現(xiàn)在筠連縣和興文縣。全市共出現(xiàn)中雨57個站點(diǎn)，大雨84個站點(diǎn)，暴雨62個站點(diǎn)，大暴雨27個站點(diǎn)，最大雨量出現(xiàn)在興文縣石海景區(qū)（211.5mm）。部分地方出現(xiàn)了6級以上大風(fēng)天氣，極大風(fēng)速為19.5米/秒，出現(xiàn)在筠連縣的團(tuán)林鄉(xiāng)，出現(xiàn)時間19：14。

2.2 影響系統(tǒng)分析

2日08時，200hPa南壓高壓脊線位于四川盆地，有利于盆地對流層頂?shù)妮椛⒆饔茫?00hPa西伯利亞地區(qū)為寬廣的低槽區(qū)，巴爾喀什湖分裂小槽南下，使青藏高原上低值系統(tǒng)維持，川西高原上有一高原渦存在。到20時，高原渦東移減弱變?yōu)榈筒郏ㄇ凶兙€），位于盆地東北部到攀西地區(qū)，宜賓處于槽前（切變線東側(cè)），槽（切變線）前正渦度平流有利于低層降壓，形成氣旋性環(huán)流或使氣旋性環(huán)流加強(qiáng)。

2日08時，700hPa西南渦在川西高原上生成，并向東移至宜賓東部，3日02時之后西南渦移動方向轉(zhuǎn)向北，移至遂寧南充。低渦東移過程中，2日18時開始，在興文出現(xiàn)較強(qiáng)的短時強(qiáng)降雨，至3日02時，短時強(qiáng)降雨一直在宜賓南部持續(xù)，造成宜賓南部的暴雨、局部大暴雨天氣。暴雨區(qū)出現(xiàn)在低渦移動方向的右前方。

2日白天，850百帕低渦由北向南移動，2日20時低渦位于宜賓南溪，宜賓南部處于低渦切變線右側(cè)，有很強(qiáng)的水汽輻合，之后又緩慢向東北方向移動，與700百帕向東移動的低渦位置逐漸靠近，且925hPa的低渦與850hPa低渦位置重疊，形成深厚的低渦系統(tǒng)。因此深厚的西南渦是造成本次暴雨天氣過程的主要影響系統(tǒng)。

2.3 冷空氣的侵入

2日白天，冷空氣從盆地西北部侵入，影響盆地西部，14時地面圖上，成都新津站東北風(fēng)達(dá)到18m/s，表明冷空氣14時已經(jīng)影響到成都，并從西部沿山南下，先后影響樂山和宜賓地區(qū)。而地面熱低壓中心位于宜賓南部，冷空氣正好向低壓中心方向移動，冷暖空氣的交匯必然產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣。

3 物理量診斷分析

3.1 動力機(jī)制

西南渦為動力型低渦，低層低渦風(fēng)速大，旋轉(zhuǎn)強(qiáng)，925hPa到850hPa低渦中心軸線

垂直，850hPa到700hPa中心軸線向西傾斜。從散度場上看，850hPa和700hPa在宜賓有明顯的輻合。垂直速度剖面圖上，2日晚上從地面到對流層頂均為垂直速度負(fù)值，且在900hPa、600hPa、300hPa附近分別有一負(fù)值中心，其中600hPa附近為最強(qiáng)，中心值達(dá)到-16Pa？s-1，垂直上升運(yùn)動劇烈。

3.2 熱力機(jī)制

從宜賓站的探空資料（見表1）可知，2日白天，隨著氣溫升高，大氣不穩(wěn)定能量累積，CAPE值明顯增大，K指數(shù)和SI指數(shù)也顯示宜賓上空大氣層積極不穩(wěn)定，中層有弱冷平流，且濕層深厚，有利于強(qiáng)對流和強(qiáng)降雨天氣的產(chǎn)生。

從熱力場看（圖略），K指數(shù)、假相當(dāng)位溫、對流有效位能的大值區(qū)均在宜賓南部，導(dǎo)致本次暴雨落區(qū)主要出現(xiàn)在宜賓南部。

3.3 水汽

2日白天宜賓站上空的濕層深厚，表明本地水汽條件好。850hPa和925hPa低渦東側(cè)有較強(qiáng)的偏南風(fēng)攜帶充足的水汽到本地，從宜賓水汽通量散度垂直剖面圖可知（圖略），2日晚上900hPa到700hPa為水汽輻合區(qū)，其中850hPa附近為最強(qiáng)水汽輻合中心，說明低層水汽輸送和強(qiáng)烈輻合是產(chǎn)生本次暴雨的必要條件。

4 冷空氣、云團(tuán)、天氣系統(tǒng)與暴雨落區(qū)的關(guān)系

4.1 冷空氣與西南渦

冷空氣從西南渦的西部或西北部侵入，西南渦東移發(fā)展；冷空氣從低渦的東部或東北部侵入，則使西南渦的氣旋式環(huán)流減弱，使西南渦填塞。從圖中可知，2日20時925hPa和850hPa低渦中心位于宜賓的南溪區(qū)，且位置重合，成都站從地面到500hPa均吹較強(qiáng)東北風(fēng)，在850hPa達(dá)到最強(qiáng)值20m/s，（圖略），宜賓站925hPa為14m/s的西北風(fēng)，表明冷空氣是從低渦的西北部侵入，使低渦發(fā)展加強(qiáng)，而暴雨落區(qū)則位于低渦的偏暖空氣一側(cè)。

4.2 強(qiáng)對流云團(tuán)與暴雨落區(qū)的關(guān)系

強(qiáng)對流云團(tuán)中心區(qū)（即亮溫低值區(qū)）與暴雨落區(qū)位置相對應(yīng)。（圖略），2日20時，強(qiáng)對流云團(tuán)的中心區(qū)在700hPa低渦的東部和東南部，在850hPa低渦中心附近和南側(cè)，即宜賓和瀘州地區(qū)，同時在這兩個地區(qū)出現(xiàn)了較強(qiáng)的短時強(qiáng)降雨。3日02時，兩低渦位置靠近，強(qiáng)對流云團(tuán)中心區(qū)位于兩低渦的南側(cè)和東南側(cè)，仍然在宜賓和瀘州地區(qū)有較強(qiáng)的短時強(qiáng)降雨。3日08時，700hPa低渦向北移動到資陽東部，850hPa低渦向東北方向移動到重慶，兩低渦遠(yuǎn)離宜賓，強(qiáng)對流云團(tuán)中心也移走，宜賓降雨明顯減弱。

4、天氣系統(tǒng)與暴雨落區(qū)的關(guān)系

4.3 天氣系統(tǒng)與暴雨落區(qū)的關(guān)系

東移型低渦暴雨落區(qū)位于東南象限，而西移型低渦暴雨落區(qū)則位于東北象限。此次過程700hPa低渦先東移，再北移。700hPa低渦東移過程中，暴雨落區(qū)在500hPa切變線東側(cè)（槽前）、700hPa低渦東南側(cè)、850hPa和925hPa低渦中心的南側(cè)和東南側(cè)（850hPa和925hPa低渦中心重合），即暴雨落區(qū)位于宜賓南部和瀘州中北部。3日02時之后700hPa低渦向北移動，暴雨區(qū)也隨之北移。從圖1b可以看到，700hPa、850hPa和925hPa均有明顯的閉合等值線，該低渦系統(tǒng)深厚，對于這種深厚的低渦系統(tǒng)，后有干冷空氣加入使低渦維持或發(fā)展加強(qiáng)，前有暖濕空氣不斷補(bǔ)充水汽和能量，必然會產(chǎn)生強(qiáng)對流和強(qiáng)降雨天氣，且強(qiáng)降雨落區(qū)位于低渦附近偏暖濕空氣一側(cè)。

5 暴雨落區(qū)預(yù)報偏差分析

此次降雨過程出現(xiàn)之前，EC、T639、日本、中央臺、SWC等模式均預(yù)報強(qiáng)降雨中心在宜賓西北部，所以我臺預(yù)報的強(qiáng)降雨中心也位于宜賓的西北部，而實(shí)際強(qiáng)降雨中心出現(xiàn)在宜賓南部，導(dǎo)致落區(qū)預(yù)報出現(xiàn)偏差的主要原因是過于依賴數(shù)值預(yù)報。

5.1 模式對西南渦移動路徑的預(yù)報偏差

EC模式700hPa預(yù)報2日20時低渦中心在眉山，與實(shí)際低渦在樂山南部有較大的偏差，2日23時之后低渦往北移動到自貢榮縣，3日02時至05時穩(wěn)定少動，08時以后向北移動，EC預(yù)報低渦的位置和移動路徑與實(shí)際均有較大的偏差，預(yù)報的低渦位置明顯偏西偏北，導(dǎo)致強(qiáng)降雨落區(qū)出現(xiàn)明顯偏差。

5.2 模式對冷空氣的預(yù)報路徑偏差

模式預(yù)報冷空氣從850hPa和700hPa低渦的東部或東北部侵入，使低渦填塞，而實(shí)況是冷空氣從低渦的西北部侵入，使低渦發(fā)展東移，所以模式預(yù)報的強(qiáng)降雨中心在我市的西北部，與實(shí)況出現(xiàn)了較大的偏差。

5.3 數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品的降水預(yù)報誤差

EC模式預(yù)報強(qiáng)降雨落區(qū)位于宜賓西北部，T639預(yù)報強(qiáng)降雨落區(qū)位于宜賓西部，中央臺預(yù)報的強(qiáng)降雨落區(qū)也在宜賓西北部，SWC模式2日08時預(yù)報強(qiáng)降雨落區(qū)在宜賓西北部，2日14時訂正為東部南部。各個模式降水預(yù)報均有誤差，整體來看，SWC模式2日14時起報的落區(qū)與實(shí)況較接近。

6 暴雨落區(qū)訂正

6.1 實(shí)況對照模式訂正落區(qū)

2日20時成都吹10m/s的東北風(fēng)，宜賓吹2m/s的西南風(fēng)，重慶吹2m/s的南風(fēng)，實(shí)況與預(yù)報對應(yīng)較好。由于20時之前EC預(yù)報的降雨落區(qū)在我市西北部，盡管17時到19時興文縣已經(jīng)出現(xiàn)了短時強(qiáng)降雨（當(dāng)時判斷是因熱對流產(chǎn)生），我們?nèi)詧猿謴?qiáng)降雨中心在西北部。3日02時成都吹8m/s的東北風(fēng)，重慶吹8m/s的東南風(fēng)，實(shí)況與預(yù)報對應(yīng)較好。但宜賓站吹6m/s的西北風(fēng)，與模式預(yù)報的西南風(fēng)差異大。通過對比，實(shí)況低渦比預(yù)報的低渦位置明顯偏東偏南。02時25分，我臺將暴雨藍(lán)色預(yù)警升級為暴雨黃色預(yù)警，并訂正了強(qiáng)降雨落區(qū)在宜賓的東部南部。

850hPaEC模式預(yù)報與實(shí)況基本吻合。表明EC模式對850hPa低渦的預(yù)報能力較好。

6.2 利用FY4A衛(wèi)星云圖訂正落區(qū)

2日20時，700hPa西南渦位于樂山南部，而此時強(qiáng)對流云團(tuán)位于宜賓的東部和南部、自貢的東部、瀘州大部，且低渦在繼續(xù)向東移，北方又有冷空氣的侵入，可判斷強(qiáng)對流云團(tuán)基本不會向西移動，所以對于白天預(yù)報的強(qiáng)降雨中心在宜賓西北部的結(jié)論不正確，應(yīng)該向東南方向訂正強(qiáng)降雨落區(qū)。

3日02時，700hPa西南渦移動到宜賓東北部，而此時強(qiáng)對流云團(tuán)仍在宜賓和瀘州的

南部維持，興文縣的強(qiáng)降雨也仍在持續(xù)，所以我臺及時將暴雨預(yù)警升級，并訂正強(qiáng)降雨落區(qū)。

7 小結(jié)

（1）本次暴雨天氣過程的主要影響系統(tǒng)為深厚的西南渦，500hPa槽前正渦度平流使西南渦加強(qiáng)，地面冷空氣從低渦西北方向入侵使西南渦發(fā)展加強(qiáng)，925hPa到700hPa均有閉合等值線。700hPa低渦先東移再北上，在東移過程中影響宜賓。

（2）從動力場、熱力場來看，西南渦系統(tǒng)動力條件好，上升運(yùn)動劇烈，宜賓為熱低壓中心，能量高，層結(jié)不穩(wěn)定，能量高值區(qū)在宜賓南部。本地水汽條件好，低渦東側(cè)較強(qiáng)的偏南風(fēng)攜帶充足的水汽在低渦東南部輻合，造成宜賓南部出現(xiàn)暴雨天氣。

（3）從上下層配置來看，西南渦系統(tǒng)非常深厚，且后有干冷空氣、前有暖濕空氣的加入，使低渦系統(tǒng)維持并加強(qiáng)，導(dǎo)致暴雨天氣的出現(xiàn)，從700hPa低渦的移動可知，3日02時之前低渦東移，暴雨落區(qū)位于低渦東南象限，即低渦附近偏暖空氣一側(cè)。強(qiáng)對流云團(tuán)中心區(qū)與暴雨落區(qū)相對應(yīng)。

（4）暴雨落區(qū)預(yù)報出現(xiàn)偏差的原因，主要是過于依賴數(shù)值預(yù)報，模式對冷空氣的移動路徑預(yù)報偏差大，模式對低渦系統(tǒng)的移動方向預(yù)報偏差大，模式降水落區(qū)預(yù)報偏差大。

（5）利用實(shí)況資料和衛(wèi)星云圖對暴雨落區(qū)進(jìn)行訂正，2日20時，700hPa低渦位置比預(yù)報要偏東偏南，850hPa低渦位置與預(yù)報一致，強(qiáng)對流云團(tuán)中心區(qū)位于低渦的東南側(cè)和南側(cè)，可訂正暴雨落區(qū)偏東偏南。

參考文獻(xiàn)：

[1] 鄧承之，翟丹華，劉婷婷等.一次暴雨天氣的西南低渦結(jié)構(gòu)特征分析.天氣預(yù)報技術(shù)文集（2015）.氣象出版社.75-81.

[2] 師銳，何光碧，龍柯吉.一次四川盆地低渦型特大暴雨過程分析.天氣預(yù)報技術(shù)文集（2015）.氣象出版社.171-176.

[3] 楊望月，李菁，林開平等.廣西盛夏西南渦暴雨特征及應(yīng)用數(shù)值預(yù)報產(chǎn)品作落區(qū)預(yù)報的研究.廣西氣象，2000，21（2）： 3-6.

[4] 王新敏，宋自福，張霞等.一次西南渦路徑預(yù)報偏差分析及數(shù)值模擬.氣象，2009，35（5）： 18-25.

[5] 盧萍，楊康權(quán).四川盆地三個典型落區(qū)西南渦暴雨天氣成因的對比分析.高原山地氣象研究，2017，37（3）： 16-20.