四川盆地西部连续两次特大暴雨过程的西南涡特征分析_周春花.pdf

文章编号：1674 2184(2023)01 0026 08四川盆地西部连续两次特大暴雨过程的西南涡特征分析周春花1,肖递祥2,陈朝平2*（1.四川省气象灾害防御技术中心,成都610072；2.四川省气象台,成都610072）摘要：针对两次四川盆地西部特大暴雨过程中西南涡发展与演变特征，利用欧洲中心 ERA5 逐小时再分析资料和 FY4A 卫星云顶相当黑体温度资料进行诊断分析。结果表明：两次过程的西南涡均生成于低槽东移和副高西伸的有利环流背景下。过程一的西南涡在高能高湿的环境下生成和发展，低层的感热和潜热加热作用更为显著，正涡度随高度向西倾斜发展且高度达到 400 hPa，涡度拉伸项和扭转项对西南涡的发展起主要作用。过程二的偏南气流更为强盛，对流层高层的辐散抽吸作用更强，热力条件弱于过程一，西南涡范围内为高湿状态，对流层高层强的感热和凝结潜热加热使得高层增温，从而增强西南涡的发展，其正涡度发展至对流层顶，正涡度柱随高度垂直延伸，动力作用强于过程一，涡度拉伸项、扭转项和垂直输送项对西南涡的发展起主要作用。关键词：西南涡；正涡度；特大暴雨；视热源；视水汽汇中图分类号：P426.6;P447文献标识码：Adoi：10.3969/j.issn.1674-2184.2023.01.004 引言引言西南低涡（简称西南涡）是产生于我国西南地区的低值天气系统，它的停滞、移动往往会带来严重的暴雨灾害，它所造成暴雨天气的强度和范围仅次于台风及其残余低压1 3。不同西南低涡以及同一西南低涡的不同阶段，动力和热力作用对西南低涡发展的影响也均不同4。对于西南涡的发展，许多学者认为成熟阶段的西南涡具有“高层辐散、低层辐合”的动力特征，并且认为西南涡的正涡度可发展至对流层顶5 15。康岚等16对引发暴雨的 4 次西南涡结构特征进行分析，认为成熟西南涡正涡度发展，低层转为冷心结构，高层维持暖心结构。屠妮妮等17利用涡度收支方程对一次西南涡的特征分析，认为西南涡发生发展过程中，对低涡起直接作用的是水平散度项和水平平流项。翟丹华等18统计分析了引发重庆中西部暴雨的西南涡特征，认为西南涡高层以散度辐散为主，700 hPa 附近为气旋性旋转，800 hPa 及以下以辐合为主，低层辐合、高层辐散抽吸的共同作用在 700 hPa 正涡度中心南侧造成了更显著的上升运动，这一区域恰恰对应暴雨落区。于波等19通过个例分析，发现在西南低涡的发展过程中，中层 400500 hPa 附近一直伴有涡旋的存在，且此涡旋的发展演变过程与低层涡旋明显不同。顾清源等20对一次西南涡暴雨进行分析，认为西南涡是一个深厚且向西倾斜的中尺度涡旋。一直以来，西南涡研究大多以典型个例分析为主，对其发生发展规律和物理机制的认识仍不够清晰，甚至存在争议。随着实测数据和再分析资料时空分辨率的提高，对持续时间短，在源地发生、发展并带来强降雨的个例研究亟待加强。2020 年 8 月 1013 日和 1518 日，四川盆地西部发生了持续性特大暴雨，暴雨落区多次重叠，受持续强降雨的影响，该区域 8天累计雨量普遍达到了 500900 mm，特别是安县迎新乡累计降雨 1267 mm，与当地常年年均雨量相当，持续强降雨也导致四川盆地西部出现了 50 年一遇的洪涝天气。1013 日过程的主要强降雨时段集中在10 日 20 时11 日 09 时（过程一，下同），1518 日过程的主要强降雨时段在 15 日 20 时16 日 12 时（过程二，下同），造成强降雨的中尺度系统均为西南涡。本文针对造成两次持续大暴雨过程的西南涡系统，利用实测降水数据、ERA5 再分析资料和 FY4A 相当黑体温度资料，重点分析两次过程中西南涡的动力、热力结构特征，以期为提升西南涡引发持续性强降水的预报预警水平提供科技支撑。收稿日期：2022 03 08资助项目：四川省气象局“四川智能网格预报”创新团队项目；气象预报业务关键技术发展专项（YBGJXM（2020）2A-14）；高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室重大专项（SCQXKJZD202101）作者简介：周春花，高级工程师，主要从事灾害评估和天气预报研究。E-mail:通讯作者：陈朝平，正研级高级工程师，主要从事灾害性天气预报和集合数值预报释用研究。E-mail: 第 43 卷 第 1 期高原山地气象研究Vol.43 No.12023 年 3 月Plateau and Mountain Meteorology ResearchMar.202311资料与方法资料与方法1.1资料高空分析资料选取欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料（ERA5，https:/cds.climate.coperni-cus.eu/），垂直方向 27 层，水平分辨率 0.250.25，时间间隔 1 h。地面降雨资料选取国家和区域自动站逐小时降雨量，以及中国气象局下发的 CMPAS 0.010.01逐小时降水实时融合实况分析产品，均由四川省气象局数据中心提供。卫星资料来源于中国气象局下发的 FY4A 云顶相当黑体温度（Black Body Temper-ature，TBB）资料。文中所用地图由四川省测绘地理信息局审核，审核号为川 S【2021】00009 号。1.2方法采用涡度收支方程来分析西南涡发展的动力因子9，即：t=(ux+vy)vfyp+(yupxvp)(f+)(ux+vy)（1）u vpf(ux+vy)vfypyupxvp(f+)(ux+vy)式中：、分别为纬向、经向水平风速；为垂直速度；为气压；为相对涡度；为柯氏参数；为涡度平流项；为涡度垂直输送项；为涡度扭转项；为水平散度项。采用视热源和视水汽汇来分析西南涡过程的热力、水汽特征，具体公式9如下：Q1=Cp|Tt+V T+(PP0)kp|（2）Q2=L(qt+V q+qp)（3）TVq式中：为温度，为风场，为位温，为相对涡度，为CpLQ1/CpQ2/Cp比湿，为定压比热容，为潜热。和分别代表降水过程中的视热源和视水汽汇（单位：Kh1）。22环流背景环流背景11 日 02 时（图 1a，北京时，下同），500 hPa 中高纬地区为两槽一脊形势，巴尔喀什湖和贝加尔湖为低槽区，两湖之间为弱脊。巴湖低槽底部分裂小槽东移叠加青藏高原小槽发展东移，四川盆地受高原东部低槽控制，副高 588 dagpm 线的西脊点位于 118E；200 hPa四川盆地位于南亚高压中心东侧，受西北气流控制，盆地西部上空有 10105s1的辐散中心。16 日 03 时（图 1b），500 hPa 中高纬度转为两脊一槽的形势，巴湖和贝湖为弱脊控制，两湖之间为宽广低槽区，低槽分裂短波槽南压影响四川，副高加强西伸控制我国东部地区，588 dagpm 线西伸至 115E，形成阻挡形势；四川盆地西部对流层高层的辐散强度增大至 40105s1，高层的抽吸作用显著加强。33西南涡的发展及对降雨的影响西南涡的发展及对降雨的影响两次过程中西南涡均在盆地西部稳定少动，为了进一步分析西南涡特征及对降雨的影响，表 1 给出了过程中 700 hPa 和 850 hPa 流场、对流云团及降雨的逐时演变，图 2 给出了其中代表时次的 FY-4A 高分辨率 TBB 图像和 850 hPa 风场。下文结合表 1 和图 2，对西南涡的演变过程进行分析。过程一的西南涡及降雨演变特征（表 1），10 日2023 时，为弱扰动形势下的对流初生阶段。以 10日 22 时为例（图 2a），850 hPa 流场上中尺度辐合中心逐渐发展为西南涡，环流中心东南侧与季风环流结合的偏南暖湿气流十分清楚。盆地西南部在 850 hPa 中尺度辐合流场影响下，有对流云团生成，尺度约为100 km。这一阶段对流云团呈逐渐增强合并的趋势，共造成 20 mm 以上的短时强降雨 56 站次，此时对流 50N40302050N4030208090100110120E8090100110120E4035302520151056050(a)(b)图 1 2020 年 8 月 11 日 02 时（a）和 16 日 03 时（b）500 hPa 位势高度（等值线，单位：dagpm）、200 hPa 风场（风矢，单位：m/s）和辐散场（阴影，单位：105s1）第 1 期周春花，等：四川盆地西部连续两次特大暴雨过程的西南涡特征分析27云系发展旺盛，降雨强度大，小时雨强50 mm 达到了23 站次，100 mm 以上达到了3 站次。11 日0005 时，为西南涡快速发展阶段，850 hPa 和 700 hPa 西南涡生成并原地快速发展，低空偏南急流建立。以 11 日 02时为例（图2b），西南涡进一步发展，高度场上有140 dagpm等压线配合，西南涡环流更加完整，与西南涡连接的偏南风最大风速加大至急流强度。同时对流云团持续发展壮大，MCS 逐渐发展为近乎圆形，尺度增大至 200 km，中心最低温度低于82。这一时段降雨强度和范围显著增大，共造成 20 mm 以上的短时强降雨 252 站次，50 mm 以上的 79 站次，100 mm 以上的 9站次，11 日 01 时出现了本次过程最大小时雨强，高达 156.8 mm。11 日 0610 时，为西南涡环流减弱阶段。以 11 日 09 时为例（图 2c），低空急流进一步增强，西南涡环流逐渐减弱，西南涡西北侧的东北气流加强，对流云团北抬，位于西南涡北部上空。此时，西南涡环流和对流云团位置不匹配，对流云团在西南涡北部的偏东北气流中发展，由于地形抬升作用，对流云团在四川盆地西部持续发展。该时段共造成 20 mm以上的短时强降雨 411 站次，占本次过程的 15.1%，其中小时雨强50 mm 的 91 站次，100 mm 以上的 5 站次，最大值为 131.5 mm。过程二的西南涡及降雨演变特征（表 1），15 日2023 时，为西南涡形成阶段，850 hPa、700 hPa 西南涡形成，低空偏南风急流建立。以15 日23 时为例（图2d），850 hPa 西南涡环流发展，有 142 dagpm 的闭合等压线配合，与西南涡连接的偏南风增加至 1216 m/s，西南涡区域内有对流云团发展，同时造成了 20 mm 以上的短时强降雨 148 站次，50 mm 以上的 5 站次。16 日0007 时，为西南涡快速发展并加强的阶段。以 16表 1 西南涡及降雨特征 时段10日2023时11日0005时11日0610时15日2023时16日0007时16日0816时西南涡活动特征850 hPa中尺度辐合流场，700hPa偏南气流850 hPa、700 hPa西南涡生成并原地快速发展，低空偏南急流建立850 hPa西南涡环流逐渐减弱，低空偏南风急流增强850 hPa、700 hPa西南涡形成，低空偏南风急流建立850 hPa、700 hPa西南涡环流进一步加强，低空偏南风急流加强850 hPa、700 hPa西南涡环流减弱，低空东北气流加强，偏南气流减弱MCS活动特征对流单体合并加强发展为圆形低涡云团对流云团北抬对流单体发展发展为圆形低涡云团对流云团北抬小时雨量20 mm累计站次及占比562.1%2529.3%41115.1%1485.4%106939.2%33712.4%小时雨量50 mm累计站次23799157816小时雨量100mm累计站次395010 36N322824100105110115E(a)36N322824100105110115E(b)36N322824100105110115E(c)36N322824100827262524232105110115E(d)36N322824100105110115E(e)36N322824100105110115E(f)图 2 850 hPa 风场（风向杆）、位势高度（等值线，单位：dagpm）及红外亮温（填色，单位：）空间分布（a.10 日 22 时，b.11 日02 时，c.11 日 09 时，d.15 日 23 时，e.16 日 03 时，f.16 日 12 时，白色阴影表示地形高度1500 m 区域）28高原山地气象研究第 43 卷日 03 时为例（图 2e），西南涡快速发展，有 140 dagpm的等压线配合，与西南涡环流相连的偏南气流进一步加强至 1618 m/s。对流云团发展为椭圆形，尺度增大至 250 km。低涡前部的暖式切变线非常清晰，切变线南侧的对流云系发展，与西南涡的 MCS合并继续发展。该时段内造成 20 mm 以上的短时强降雨 1068站次，50 mm 以上的 78 站次。16 日 0816 时，为西南涡环流减弱阶段。以 16 日 12 时为例（图 2f），由于西南涡西北侧的西北风加强且南侧风速减弱，使得西南涡减弱，对流云团强度也减弱，同时降雨的强度和范围也减弱，20 mm 以上的短时强降雨 337 站次，50 mm以上的仅有 16 站次。44西南涡的结构特征西南涡的结构特征针对上节分析，根据西南涡环流形势的发展，分别以过程一中 10 日 22 时、11 日 02 时、11 日 09 时和过程二中 15 日 23 时、16 日 03 时、16 日 12 时代表西南涡发展的不同阶段。对两次过程 3 个时刻的物理量进行分析，找出两次强降雨过程中西南涡发展的动力、热力结构特征，加强对西南涡的认识。4.1动力结构特征过程一中 10 日 22 时（图 3a），西南涡区域内正涡度柱随高度的上升向西倾斜，正涡度发展至 400 hPa，最大正涡度强度达 18105s1，正涡度柱内低层辐合强度达12105s1，上升运动发展至对流层顶，对流层顶辐散强盛，高层辐散抽吸使得低层辐合运动发展。11 日 02 时（图 3b），18105s1以上正涡度范围扩大，正涡度柱内具有“低层辐合-高层辐散”的动力结构，辐合和辐散相当，上升运动发展至对流层顶，但对流层顶的辐散略有减弱。11 日 09 时（图 3c），西南涡区域内正涡度柱强度减弱，发展高度仅到 700 hPa，同时“低层辐合、中层辐散”的动力结构消失，不利于西南涡的发展，上升运动也显著减小，西南涡环流减弱。过程二中 15 日 23 时（图 3d），西南涡区域内正涡度柱垂直发展至 300 hPa，最大值达 24105s1，正涡度柱内“低层辐合-高层辐散”的动力结构特征显著，500 hPa 为无辐散层，此时低层辐合运动强于高层辐散，低层辐合中心值为20105s1，高层辐散中心值为 16105s1。上升运动发展至对流层顶，对流层顶有辐散中心，辐散值达到了24105s1。16 日03 时（图3e），正涡度柱强度显著加强，涡度值达到了 42105s1，高度上升至对流层顶，无辐散层位于 500 hPa，正涡度柱内 500 hPa 以下为辐合层而以上为辐散层，“低层辐合-高层辐散”的结构特征也更加明显，低层辐合运动强度达16105s1，高层辐散运动发展至对流层顶，辐散中心值达 52105s1，高层的强抽吸作用促使低层西南涡的进一步发展。16 日 12 时（图 3f），西南涡区域内正涡度发展至对流层顶，但强度显著减弱，正涡度柱内“低层辐合-高层辐散”的动力机制仅维持在700 hPa以下，不利于西南涡的继续发展。061218243036421001002003004005007008501000等压面(hPa)10210310110410530106E(a)1001002003004005007008501000等压面(hPa)10210310110410530106E(b)1001002003004005007008501000等压面(hPa)10210310110410530106E(c)1001002003004005007008501000等压面(hPa)10210310110410580106E(d)1001002003004005007008501000等压面(hPa)102103101104105100106E(e)1001002003004005007008501000等压面(hPa)10210310110410520106E(f)图 3 西南涡发展的不同阶段沿涡心的散度（等值线，单位：105s1）、正涡度（灰度阴影，单位：105s1）和风场（风矢表示纬向风和垂直速度的合成，垂直速度10）经度-高度剖面（a.10 日 22 时沿 30N，b.11 日 02 时沿 30N，c.11 日 09 时沿 28.7N，d.15 日 23时沿 30N，e.16 日 03 时沿 30.15N，f.16 日 12 时沿 30N，黑色小框表示西南涡几何中心位置，黑色阴影为地形）第 1 期周春花，等：四川盆地西部连续两次特大暴雨过程的西南涡特征分析29通过分析两次过程中的西南涡动力特征可知：过程一的西南涡较为浅薄，正涡度柱均在 400 hPa 以下，正涡度柱随高度向西倾斜，在正涡度柱内有“低层辐合-中层辐散”的动力结构特征，无辐散层位于 600 hPa；过程二的西南涡发展深厚，正涡度柱发展至对流层顶，正涡度柱随高度垂直发展，使得“低层辐合-高层辐散”的动力特征垂直耦合，加强西南涡的发展，无辐散层位于 500 hPa，其动力特征强于过程一。4.2涡度收支特征在西南涡的发展过程中，涡度能很好地表征西南涡的强度特征。本节分别对相应时次西南涡活动范围进行区域平均，利用涡度收支方程来探讨西南涡发展的物理机制。西南涡区域平均范围如下：10 日 22时为 102104E，28.530.5N；11 日 02 时为 102.25104.25E，28.530.5N；11 日 09 时 为 103.5105.5E，2830N；15 日 23 时 为 103105E，2931N；16 日03 时为 103105E，28.730.7N；16 日 12 时为 103105E，28.830.8N。过程一中 10 日 22 时（图 4a），涡度平流项的垂直分布几乎为负值，使得低层正涡度减少，该项对西南涡发展负贡献；垂直输送项几乎为正（除 750650 hPa），正涡度平流由低层向中高层输送，有利于正涡度向高层发展，使得西南涡发展；扭转项在 750600 hPa 为正值（其余层次为负值），有利于低层气旋性涡度、高层反气旋性涡度发展；同时结合 600 hPa 以下的拉伸项为正，中层为负值的分布，有利于低层辐合增加，气旋性涡度增长，中层辐散加强，反气旋性涡度的增加。11 日 02 时（图 4b），涡度平流项的垂直分布变化不大，整层几乎为负，涡度垂直输送中层为正值，其余层次为负值，中层向上输送正涡度值；750500 hPa 的涡度扭转项均为正值，且正值的强度增大，说明此时西南涡正涡度发展主要由涡度扭转项贡献；同时由于扭转项强度的增大使得西南涡的正涡度加大。拉伸项在近地面层为大的正值，有利于近地面层辐合运动加强。11 日 09 时（图 4c），涡度平流项在 500 hPa 以下为正，有利于低层西南涡正涡度的增长，垂直输送项从低层至 500 hPa 为正，该项将低层的正涡度向上输送，但此时低层涡度扭转项强度显著减小，拉升项转为负值，不有利于西南涡的发展，西南涡趋于减弱。过程二中 15 日 23 时（图 4d），涡度平流项的整层几乎为负值，该项不利于西南涡的发展，垂直输送项从 750 hPa 开始向上为强的正输送，特别是在 600 hPa达到了 5.5109s2，有利于正涡度向高层输送；涡度扭转项的垂直分布几乎为负（仅在 750 hPa 附近为正），该项不利于气旋性环流的发展；涡度拉伸项为强的正值，并且在 300 hPa 以下为正，有利于强辐合运动的发展，该项和垂直输送项的贡献使得西南涡发展加强。16 日 03 时（图 4e），涡度方程各项的值均显著增大，涡度平流项的整层也几乎为负值；垂直输送项显著增大，从 600 hPa 向上为正的输送，特别是在 250 hPa，正涡度输送达到了 14109s2，正涡度由低层向高层输送，使得西南涡的正涡度进一步向高层发展；涡度扭转项(a)1502003004005007008505 4 3 2 1 012345等压面(hPa)区域平均值(b)1502003004005007008505 4 3 2 1 012345等压面(hPa)区域平均值(c)1502003004005007008505 4 3 2 1 012345等压面(hPa)区域平均值(d)1502003004005007008505 4 3 2 1 012345等压面(hPa)区域平均值(e)1502003004005007008505 4 3 2 1 012345等压面(hPa)区域平均值(f)1502003004005007008505 4 3 2 1 012345等压面(hPa)区域平均值涡度平流项涡度垂直输送项涡度扭转项涡度拉伸项 图 4 西南涡发展的不同阶段涡度收支各项区域平均值的垂直分布（a.10 日 22 时，b.11 日 02 时，c.11 日 09 时，d.15 日 23 时，e.16 日03 时，f.16 日 12 时，单位：109s2）30高原山地气象研究第 43 卷在近地面层低层为正、中高层为负，该项不利于西南涡的发展；拉伸项在 300 hPa 以下为正值，高层为负值，低层辐合气旋性运动强烈发展。16 日 12 时（图 4e），涡度收支方程各项的值均显著减小，涡度平流项不利于西南涡正涡度发展；涡度的垂直输送项值在中高层有利于正涡度的输送，低层向上输送负涡度；低层涡度拉伸项和扭转项为正，维持西南涡的结构，但由于涡度平流项和垂直输送项的不利配合，使得西南涡趋于减弱。分析可知，两次过程的低层正涡度收支主要由拉伸项和扭转项贡献，当两项低层为正时西南涡发展，当拉伸项低层转为负值时，西南涡趋于减弱。过程一中涡度平流项和垂直输送项均不利于西南涡的发展，由于拉伸项和扭转项的正输送仅在 650 hPa 以下发展，因此使得西南涡的发展高度仅至 400 hPa。过程二中涡度拉伸项和扭转项有利于西南涡发展，同时垂直输送项的强正涡度输送至对流层中高层，使得西南涡发展高度达到对流层顶。4.3温湿场特征sepsesesepsesep进一步分析西南涡温湿场特征，10 日 22 时（图 5a），西南涡区域内有湿舌发展，低层比湿达到 18 g/kg，西南涡区域内 500 hPa 以下 0，西南涡中心近地面层为 372 K，近地面层与 500 hPa 差值达到了 18 K，暖湿气流随上升气流将暖湿水汽向上输送，使得西南涡区域内为高能高湿的状态。11 日 02 时（图 5b），西南涡区域内的湿舌维持，500 hPa 以下0，近地面层与 500 hPa 差值减小至 6 K。11 日 09 时（图 5c），西南涡内低层比湿增大至 20 g/kg，0，近地面层se与 500 hPa 差值达 14 K。sesesese15 日23 时（图5d），西南涡区域内低层比湿达20 g/kg，西南涡区域内仅为 360 K，随高度的发展没有显著变化。16 日 03 时（图 5e），西南涡区域内维持高湿状态，几乎没有变化。16 日 12 时（图 5f），西南涡区域内比湿下降，也下降至 350 K。综上可知，过程一中西南涡对流层中低层维持高能高湿状态，过程二中对流层中低层的湿度大，但假相当位温值明显小于过程一。4.4视热源和视水汽汇特征Q1/CpQ2/Cp热量和水汽收支是西南涡发展及其诱发降雨的重要因素，感热对西南涡的形成有重大作用，而潜热加热在西南涡的发展和维持中具有重要作用。通过分析视热源和视水汽汇的大气热源结构以及热量、水汽的垂直输送，可以定性分析大气热源的结构及其动力、热量过程。和分别表示降水过程中所需的视热源和视水汽汇（区域平均位置同涡度收支分析）。8 月 10 日 22 时（图 6a），西南涡区域内整层均为上升运动，最大上升速度出现在300 hPa，达4101 Pas1，视热源和视水汽汇整层为正值，极值分别出现在500 hPa和 600 hPa，暖湿空气对西南涡的加热率达到了 2 Kh1，凝结潜热释放对西南涡的加热率达到了 2.8 Kh1。11 日 03 时（图 6b），西南涡区域内平均上升速度最大为 2.2101 Pas1，视热源在 700100 hPa 高度内有感热加热，加热率为 01.8 Kh1，并在 700 hPa 达到最大，视水汽汇在600 hPa 达到了最大，加热率为1.5 Kh1。这一时段，500 hPa以下至近地面层视水汽汇显著大于视热源，西南涡区域内低层的加热主要由水汽凝结潜热 1002003004005007008501000等压面(hPa)100101102103104105 106E(a)1002003004005007008501000等压面(hPa)100101102103104105 106E(b)1002003004005007008501000等压面(hPa)100101102103104105 106E(c)1002003004005007008501000等压面(hPa)100101102103104105 106E(d)1002003004005007008501000等压面(hPa)100101102103104105 106E(e)1002003004005007008501000等压面(hPa)100101102103104105 106E(f)图 5 同图 3，但为假相当位温（实线，单位：K）和比湿（虚线，单位：g/kg）第 1 期周春花，等：四川盆地西部连续两次特大暴雨过程的西南涡特征分析31加热造成，凝结潜热使空气增温，从而使地面减压，有利于西南涡的发展和维持。11 日 09 时（图 6c），500 hPa以下上升速度随高度的上升而减小，再向上又逐渐增大，视热源的加热作用很小，视水汽汇的加热作用在600 hPa 达到最大值（2.1 Kh1）。15 日 23 时（图 6d），西南涡区域内上升运动达到了 10101 Pas1，视热源和视水汽汇整层均为正值，两者加热率和变化趋势相当，最大加热率出现在 500 hPa，达到了 7 Kh1。16 日 03 时（图 6e），上升运动进一步加强，极值出现在 300 hPa，上升速度达到 14101 Pas1，感热和潜热的作用相当，加热率极值也位于 300 hPa，加热率为 68 Kh1。16 日 12 时（图 6f），上升运动减弱，最大上升速度位于 250 hPa，速度为 5101 Pas1，感热和潜热的加热作用也明显减弱，感热加热作用在 300 hPa 最大，加热率为 3 Kh1。综上可知，过程一中上升速度、感热、潜热的加热作用明显小于过程二，过程一中西南涡区域内低层的感热和凝结潜热加热使空气增温，从而使地面减压，有利于西南涡的发展和维持。过程二中对流层高层感热和凝结潜热加热使得高层增温，高层增温加强了高空质量的外流，高层出流的加强，使得地面减压，进一步增强西南涡的发展。55结论结论本文利用实测降水数据、ERA5 再分析资料和FY4A 相当黑体温度资料，对比分析了 2020 年 8 月连续两次盆地西部特大暴雨过程中西南涡的动力、热力结构特征，得到以下主要结论：（1）过程一中西南涡生成于高原低槽东移、副高西伸的有利环流背景下，经历了中尺度系统辐合发展、偏南急流建立到西南涡发展的过程，西南涡范围内为高能高湿状态，热力作用更为显著，低层的感热和潜热加热使得空气增温，从而使地面减压，有利于西南涡的发展。西南涡正涡度柱随高度向西倾斜延伸，高度达 400 hPa，正涡度强度以及正涡度柱内“低层辐合-高层辐散”的动力机制略小，西南涡正涡度发展主要由拉伸项和扭转项贡献。（2）过程二中副高进一步西伸，对流层高层辐散抽吸作用更强，偏南暖湿急流更盛，西南涡范围内仍为高湿状态，对流层高层强的感热和凝结潜热加热使得高层增温，加强了高空质量的外流，高层出流的加强，使得地面减压，进一步增强西南涡的发展。西南涡正涡度发展旺盛，正涡度强度大，高度发展至对流层顶，正涡度柱随高度垂直延伸，正涡度柱内“低层辐合-高层辐散”的动力机制强，西南涡正涡度发展主要由拉伸项、扭转项和垂直输送项贡献。参考文献 卢敬华,雷小途.西南低涡移动的初步分析J.成都气象学院学报,1996，11（1）：40 49 1 徐裕华.西南气候M.北京:气象出版社,1991:56 60 2 李跃清,徐祥德.西南涡研究和观测试验回顾及进展J.气象科技进展,2016，6（3）：134 140 3 陈忠明,闵文彬,崔春光.西南低涡研究的一些新进展J.高原气 4 等压面(hPa)150(a)(b)(c)(d)(e)(f)20030040050070085086420246820 15 10 50510152010 8 6 4 20246810视热源视水汽汇垂直速度区域平均值等压面(hPa)150200300400500700850864202468区域平均值等压面(hPa)150200300400500700850864202468区域平均值等压面(hPa)150200300400500700850区域平均值等压面(hPa)150200300400500700850864202468区域平均值等压面(hPa)150200300400500700850区域平均值 图 6 同图 4，但为视热源、视水汽汇（单位：Kh1）和垂直速度（单位：101 Pas1）32高原山地气象研究第 43 卷象,2004，23（增刊）：1 5 王新敏,张霞,孙景兰,等.2008年7月黄淮暴雨过程中西南涡结构特征分析J.暴雨灾害,2015，34（1）：54 63 5 王作述,汪迎辉,梁益国.一次西南低涡暴雨的数值试验研究G.暴雨科学、业务试验和天气动力学理论的研究M.北京:气象出版社,1996:257 267 6 刘金卿,李子良.一次西南涡诱生气旋引发的湖南大暴雨个例分析J.高原气象,2020，39（2）：311 320 7 曾波,何光碧,余莲.川渝地区两类西南涡物理量场诊断分析J.成都信息工程大学学报,2017，32（2）：157 164 8 胡祖恒,李国平,官昌贵,等.中尺度对流系统影响西南低涡持续性暴雨的诊断分析J.高原气象,2014，33（1）：116 129 9 潘旸,李建,宇如聪.东移西南低涡空间结构的气候学特征J.气候与环境研究,2011，16（1）：60 70 10 毕宝贵,鲍媛媛,李泽椿.“02.6”陕南大暴雨的结构及成因分析J.高原气象,2006，25（1）：34 44 11 邓承之,赵宇,牟容,等.一次西南涡特大暴雨过程中MCS的演变 12 特征J.气象科技,2018，46（1）：121 128 陈贵川,谌芸,王晓芳,等.一次冷性停滞型西南低涡结构的演变特征J.高原气象,2018，37（6）：1628 1642 13 宋娜,冯鑫媛.移动型与源地生消型西南涡的气候特征J.高原山地气象研究,2021，41（1）：59 67 14 周春花,张驹.热带气旋远距离对西南涡加强作用的个例研究J.高原山地气象研究,2020，40（1）：30 35 15 康岚,郝丽萍,牛俊丽.引发暴雨的西南低涡特征分析J.高原气象,2011，30（6）：1435 1443 16 屠妮妮,何光碧.两次高原切变线诱发低涡活动的个例分析J.高原气象,2010，29（1）：90 98 17 翟丹华,刘德,李强,等.引发重庆中西部暴雨的西南低涡特征分析J.高原气象,2014，33（1）：140 147 18 于波,林永辉.引发川东暴雨的西南低涡演变特征个例分析J.大气科学,2008，32（1）：141 154 19 顾清源,周春花,青泉,等.一次西南低涡特大暴雨过程的中尺度特征分析J.气象,2008，34（4）：39 47 20 CharacteristicsofSouthwestVortexduringTwoConsecutiveHeavyRainsinWesternSichuanBasinZHOU Chunhua1,XIAO Dixiang2,CHEN Zhaoping2*(1.Sichuan Meteorological Disaster Prevention Technology Centre,Chengdu 610072,China;2.Sichuan Provincial Meteorological Observatory,Chengdu 610072,China)Abstract：Aiming at the development and evolution of the southwest vortex during two heavy rainstorms in western Sichuan Basin,the hourly reanalysis data of ERA5 data from the European Centre and the TBB data of FY4A were used for diagnostic analysis.The fol-lowing conclusions are obtained:The southwest vortex of the two processes was generated under the favorable circulation background ofthe eastward movement of the Trough and westward extension of the subtropical high.In the first process,the southwest vortex was gener-ated and developed in a high-energy and high-humidity environment,and the sensible and latent heat heating effects in the lower layerswere more significant.The positive vorticity developed westwards with height and reached 400 hPa.The vorticity extension and torsionterms played a major role in the development of the southwest vortex.In process 2,the southerly airflow was stronger,and the divergentpumping effect in the upper troposphere was stronger.The thermal condition was weaker than that in process 1,and the southwest vortexwas in a high humidity state,The strong sensible heat and latent heat of condensation heating in the upper troposphere warmed the upperlayer,thereby enhancing the development of the southwest vortex.The positive vorticity of the southwest vortex developed to the tropo-pause,and the positive vorticity column developed vertically with height,The dynamic effect was stronger than that of process 1,and thevorticity stretching term,torsion term and vertical transport ter