诱发四川冕宁“6.26”山...突发性暴雨特征及其形成机制_陈博宇.pdf

陈博宇,谌芸,孙继松,等.2023.诱发四川冕宁“6.26”山洪灾害的突发性暴雨特征及其形成机制 J.大气科学,47(1):119.CHENBoyu,CHENYun,SUNJisong,etal.2023.CharacteristicsandFormationMechanismoftheSuddenRainstormInducingthe“6.26”MountainTorrentDisaster in Mianning,Sichuan Province J.Chinese Journal of Atmospheric Sciences(in Chinese),47(1):119.doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2201.21186诱发四川冕宁“6.26”山洪灾害的突发性暴雨特征及其形成机制陈博宇1谌芸1,2,4孙继松2,5陈涛1,2,4陈朝平3胡宁11国家气象中心,北京1000812中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室,北京1000813四川省气象台,成都6100724南方海洋科学与工程广东省实验室（珠海）,珠海5190825南京气象科技创新研究院,南京210009摘要基于多源观测、再分析和对流可分辨模式预报资料，运用物理量诊断、标准化异常、相似过程比较等方法，分析了 2020 年 6 月 26 日四川冕宁突发性暴雨过程的特征和形成机制。结果表明：（1）该过程是一次伴有多条带状 中尺度对流系统、“列车效应”产生极端小时雨量的局地突发性暴雨过程，其对流回波质心较低，对流云团具有中尺度对流复合体云团特征；（2）冕宁北部的对流冷池出流与较强的谷地偏南气流相遇形成的辐合抬升构成了对流的触发机制；（3）川西南低空偏南气流具有阶段性增强特征并提供了持续的暖湿空气输送，其在过程初期与下山冷池的相互作用及后期与盆地西部南下冷空气的汇合，使对流反复在冕宁站西侧和南侧初生，并在下游形成“列车效应”；（4）对比历史相似过程，环境大气的对流有效位能等物理量具有更显著的异常和异常持续性；（5）川西南北部的高海拔地形对延缓冷空气进入安宁河谷和维持河谷内的不稳定层结有显著作用，并且该区域地形强迫抬升形成了河谷上游地区潜在的对流触发条件。最后给出了此次暴雨过程形成机制的概念模型。关键词山洪突发性暴雨列车效应冷池水汽输送带地形文章编号1006-9895(2023)01-0001-19中图分类号P458文献标识码Adoi:10.3878/j.issn.1006-9895.2201.21186Characteristics and Formation Mechanism of the Sudden RainstormInducing the“6.26”Mountain Torrent Disasterin Mianning,Sichuan ProvinceCHENBoyu1,CHENYun1,2,4,SUNJisong2,5,CHENTao1,2,4,CHENZhaoping3,andHUNing11National Meteorological Center,Beijing 100081收稿日期2021-09-26；网络预出版日期2022-02-23作者简介陈博宇，男，1985 年出生，博士，主要从事定量降水预报、集合预报研究。E-mail:通讯作者谌芸，E-mail:；孙继松，E-mail:资助项目国家自然科学基金项目 91937301、41930972，国家重点研发计划项目 2018YFC1505705、2018YFC1507200，灾害天气国家重点实验室开放课题 2021LASW-A16Funded byNationalNaturalScienceFoundationofChina(Grants91937301,41930972),NationalKeyResearchandDevelopmentProgramofChina(Grants2018YFC1505705,2018YFC1507200),OpenResearchProgramoftheStateKeyLaboratoryofSevereWeather(Grant2021LASW-A16)第47卷第1期大气科学Vol.47No.12023年1月ChineseJournalofAtmosphericSciencesJan.20232State Key Laboratory of Severe Weather,Chinese Academy of Meteorological Sciences,Beijing 1000813Sichuan Meteorological Observatory,Chengdu 6100724Southern Marine Science and Engineering Guangdong Laboratory(Zhuhai),Zhuhai 5190825Nanjing Joint Institute for Atmospheric Sciences,Nanjing 210009Abstract Based on multisource observations,reanalysis,and convection-resolving model forecast data,thecharacteristics and formation mechanism of the sudden rainstorm process on 26 June 2020 in Mianning,SichuanProvince,wereanalyzedbyemployingphysicalquantitydiagnosis,standardizedanomalyanalysis,andcomparisonwithsimilarprocesses.Theresultswereasfollows:(1)Theprocesswasalocalsuddenrainstormcharacterizedbyseveralbandedmeso-convectivesystemsandextremehourlyprecipitationgeneratedbythe“traineffect”.Theconvectivecloudclusters had the features of a mesoscale convective complex with a low center of convective echoes.(2)Surfaceconvergenceanduplift,formedbytheoutflowofaconvectivecoldpoolinthenorthernpartofMianningandastrongsoutherlywindinthevalley,triggeredconvection.(3)Thesoutherlylow-levelflowinSouthwestSichuanexhibitedphasedenhancementandprovidedcontinuouswarmandmoistairtransportation.ItsinteractionwiththedownhillcoldpoolearlyintheprocessandtheconfluencewiththesouthwardcoldairfromthewesternbasinlaterintheprocessrepeatedlytriggeredconvectivecellsonthewestandsouthsidesofMianningstation,causingthe“traineffect”indownstream areas.(4)Physical quantities,such as the convective effective potential energy of the environmentalatmosphere,hadmoresignificantanomaliesandpersistenceofanomaliescomparedwithasimilarprocessinthepast.(5)Thehigh-altitudeterraininthenorthernpartofSouthwestSichuanhasasubstantialeffectondelayingtheentryofcoldairintotheAnningRivervalleyandmaintainingunstablestratificationinthevalley.Theforcingupliftoftheterraininthisareaformedpotentialconvection-triggeringconditionsintherivervalleyupstream.Finally,theconceptualmodeloftheformationmechanismofthisrainstormprocesswaspresented.KeywordsMountaintorrent,Suddenrainstorm,Traineffect,Coldpool,Vaporconveyorbelt,Terrain 1 引 言在全球气候变暖背景下，极端暴雨天气事件频率增加（Alexanderetal.,2006）。近年来，华北、华南及西南地区等地突发性、高影响的中小尺度暴雨过程成为研究热点（徐珺等,2018;肖递祥等,2020）。突发性暴雨具有前期天气尺度征兆弱、雨强大、强降水时段集中、范围小、破坏性强等特点（Luoetal.,2016）。在四川西南部（简称川西南）凉山州地区，以突发性暴雨为主要诱因的山洪灾害对该地区人民生命财产安全影响巨大（郁淑华,2003;杜俊等,2015）。统计数据显示，在四川省所有地级行政单元中，凉山州、阿坝州、甘孜州和雅安市发生灾害最多，约占全省山洪灾害总数的 70%，其中凉山州占比高达 26%（熊俊楠等,2018）。20062011 年，凉山州以突发性暴雨为主要诱因的山洪灾害次数约占成灾总次数的 79%（钟燕川等，2018）。研究表明，夏季四川盆地（简称盆地）及边缘山谷地区常具有高能高湿的环境条件，年均降水量的最大值位于盆地西南部（邵远坤等,2005）。高原与盆地的过渡地带易出现短时强降水（小时雨量大于 20mm），而强降水持续 2h 以上的暴雨过程将造成中型以上山洪灾害风险显著增加（周长艳等,2011;李国平,2016）。四川盆地暴雨过程天气学成因分析表明，高原槽、西南低涡、低空切变线、低空及边界层急流等是引发区域性暴雨的主要影响系统（何光碧,2012;李琴等,2016;高守亭等,2018），但在弱高空环境场条件下，一些较弱的低层风场水平切变、辐合及地形作用都可能触发并形成中尺度对流系统（MCS），导致出现局地突发性暴雨（张芳丽等,2020）。针对地形影响下的局地异常强降水过程的研究，黄小彦等（2020）指出，边界层急流将暖湿空气向地形迎风坡的 MCS 发生区输送，与对流降水形成的冷池出流对峙，有利于强降水的维持和增强。另外，已有研究通过气候统计、物理量诊断及敏感性试验等方法（赵玉春等,2012;周秋雪等,2019;金妍和李国平,2021），揭示了盆地周边地区的显著地形起伏和多山地特点对周围大气环流、强降水发生、发展所产生的影响机制。谢家旭和李国平（2021）指出，西南山区的突发性暴雨是地形与天气系统共同作用的结果，通过山谷风、重力波大气科学47卷2ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.47等物理过程对局地环流产生影响，诱发局地强降水。尽管针对四川暴雨过程已开展了大量有意义的研究工作，但研究内容大多以盆地区域性暴雨和大地形作用的诊断分析为主。然而，盆地边缘起伏地形下突发性暴雨所涉及的科学问题，诸如多尺度系统协同作用下的特殊地形对暴雨的影响，以往的研究涉及甚少。目前，对川西南山地暴雨的主客观业务预报能力整体较低，主要原因在于对川西南山地中尺度暴雨形成机制的认识仍然欠缺，主流业务数值模式的预报能力显著不足。因此，对川西南地区特殊地形影响下的中尺度暴雨对流触发、对流组织机制还有待深入分析。2020 年 6 月 26 日夜间，凉山州冕宁县因突发性暴雨（简称“6.26”过程）引发了山洪灾害，造成了严重生命财产损失。欧洲中期数值预报中心（ECMWF）等全球模式降水预报明显偏弱，中国气象局的不同业务区域模式对降水强度、落区的预报存在显著分歧，造成针对此次突发性暴雨是否发生以及可能发生的时间、位置、强度的预报难度极大。本文将在分析此次暴雨过程的多尺度天气系统特征的基础上，揭示复杂地形影响下的对流触发和维持机制，以期为川西南山地暴雨业务精细化预报提供有益的参考。2 资料与方法文中采用多源观测、再分析和对流可分辨模式预报资料做综合分析。资料包括：（1）中国气象局整编的逐小时国家站和逐 5min 地面自动站观测资料；（2）风云 2 号（FY-2G）红外辐射亮温（TBB）资料；（3）西昌站多普勒天气雷达逐 6min体扫数据和雷达组网反射率因子（reflectivityfactor,REF）资料；（4）ECMWF 逐小时 0.250.25分辨率全球再分析资料（ERA5）和中国气象局陆面同化系统（CMALandDataAssimilationSystem，CLDAS）逐小时 5km 分辨率再分析资料（师春香等,2019）；（5）中国气象局中尺度天气数值预报系统 3km 分辨率预报资料（CMA-MESO-3KM;Shenetal.,2020）；（6）西南地区 1arc-min高分辨率地形资料。本文第三节介绍暴雨过程的实况与灾区地理概况，第四节分析大气环流背景与中小尺度系统的活动特征。MCS 形成机制与环境大气的异常特征将在第五节中给出，主要利用自动站分钟级观测、CLDAS 资料分析冷空气、低空偏南气流对 MCS发生发展的影响，并选取 2015 年 7 月 14 日冕宁暴雨过程（简称“7.14”过程），运用标准化异常方法进行比较，分析降水极端性成因（SunandZhang,2017）。第六节将基于 ERA5 再分析资料，结合 CMA-MESO-3KM 模式资料，分析川西南北部地形的作用，提炼关键因子，总结此次暴雨过程形成机制的概念模型。3 暴雨过程实况与灾区地理概况2020 年 6 月 26 日 08 时（北京时，下同）至27 日 08 时，盆地南部和西南部山区出现了两片相互独立的暴雨区，其中，西南部山区暴雨以上量级降水主要出现在冕宁县中部和北部（图 1a 中红框）、越西县等地，大暴雨出现在小相岭两侧长宽约 30km 的区域中，暴雨过程局地性特征明显。冕宁地处川西南山区北部，整体地势北高南低，周边地形多尺度特征明显。灾情发生地位于安宁河谷北端，其东侧为小相岭，西侧为牦牛山，均为南北向山脉，山谷高差悬殊（图 1b）。59 月为川西南山区雨季，降水量相对集中，占全年总量的90%以上。67 月是川西南山洪灾害的爆发期，约占夏半年发生总次数的 64%（吴莉娟等,2011）。根据 6 月和 7 月月平均降水量分析，凉山州的主雨带沿安宁河谷分布并在河谷南北两端出现极值中心，而其中之一位于冕宁境内，达到 460mm 以上（图 1a）。2020 年 6 月 26 日 23 时至 27 日 00 时，强降水引发山洪并形成河道洪积扇。曹古乡、灵山寺站位于冕宁站东侧与小相岭西麓的东西走向分支山谷中（图 1b），26 日 16 时至 27 日 03 时，灵山寺站降水量达 182.1mm，其周边的曹古乡、惠安镇和冕 宁 站 降 水 量 分 别 为 84.9 mm、148.5 mm 和27.6mm。26 日 22 时，灵山寺站累计雨量快速增加，山洪滞后 12h 发生。27 日 00 时，灵山寺站出现 69.3mm 小时雨量（图 1c）。惠安镇站在过程初始即出现了 30.3mm 小时雨量，之后强降水持续时间超过 5h。据 20052019 年国家站小时雨量统计，冕宁站的最大小时雨量为 55.2mm（2019年 8 月 22 日 06 时）。可见，本次暴雨过程具有水平尺度小、突发性强、累计雨量大的特点，并且出现了极端小时雨量。1期陈博宇等：诱发四川冕宁“6.26”山洪灾害的突发性暴雨特征及其形成机制No.1CHENBoyuetal.CharacteristicsandFormationMechanismoftheSuddenRainstormInducingthe.3 4 大气环流背景和中小尺度系统的活动特征 4.1 大气环流背景条件基于再分析资料的分析结果显示，6 月 26 日14 时，川西南地区受浅槽影响，西太平洋副热带高压（简称副高）西脊点位于北部湾附近。川陕交界地区前期有高原波动过境，冷空气主体位于甘陕南部，在槽后偏北风的引导下进入盆地西部。傍晚至夜间，盆地低涡开始形成，川西南整层可降水量（PWAT）达到 35mm（图 2a）。700hPa，西南暖湿气流经川西南山区北上与盆地西部偏北气流相遇，在盆地西部形成“西北东南”走向的切变线。200hPa，四川中西部处于南亚高压东北部弱分流区，其中川西高原及川西南的部分地区存在高层辐散，500700hPa 垂直风切变大值区主要分布在四川北部（图 2b）。26 日 20 时，西昌站（位于冕宁站南侧约 70km图1（a）2020 年 6 月 27 日 08 时（北京时，下同）凉山州 24h 降水量（彩色圆点，单位：mm）、气候（19812010 年）平均的 6、7 月月平均降水量之和（黄色等值线，单位：mm）及地形高度（填色，单位：m）；（b）冕宁县地形分布；（c）2020 年 26 日 16 时至 27 日03 时冕宁县、惠安镇、曹古乡和灵山寺逐小时雨量（柱形）和累计雨量（折线）。图 a 中，蓝色线表示凉山州的州界；方框区域表示本文关注区域，即冕宁县中部和北部Fig.1(a)Twenty-four-hour precipitation(color dots,units:mm)in Liangshan Prefecture at 0800 BJT(Beijing time)on 27 June 2020,theclimatological(19812010)meansumofmonthlymeanprecipitation(yellowisolines,units:mm)inJuneandJuly,andterrainheight(shadings,units:m);(b)terraindistributionofMianning;(c)hourly(bars)andaccumulative(lines)precipitationatMianning,Hui an,Caogu,andLingshantemplefrom1600BJTon26Juneto0300BJTon27June2020.InFig.a,bluelinerepresentsLiangshanPrefectureboundary;boxindicatestheareaofconcern,namelythecentralandnorthernMianning大气科学47卷4ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.47处）的探空资料显示，对流有效位能（CAPE）达1101.0Jkg1，500700hPa 空气接近饱和，700hPa比湿大于 12gkg1，沙氏指数（SI）和抬升指数（LI）表明大气具有一定的对流不稳定性。然而，对流发生前高空天气尺度强迫较弱，河谷近地面层空气较干，700hPa 以下为“干暖”的偏南风，平均风速达 8ms1，对流抑制能量（CIN）较强（111.0Jkg1），对流触发需要河谷内出现对流环境调整和较明显的抬升机制。全球业务模式对上述不稳定指数预报明显偏弱（ECMWF 模式 24h 时图22020 年 6 月 26 日 14 时（a）500hPa 位势高度（黑色等值线，单位：dagpm）、700hPa 风（箭头，单位：ms1）、整层可降水量PWAT（绿色填色，单位：mm）、200hPa 风速（蓝色填色，单位：ms1）、海平面气压场（红色等值线，单位：hPa），（b）200hPa 位势（实线，单位：m2s2）、散度（填色，单位：105s1）、500700hPa 垂直风切变（12ms1，虚线）和 700hPa 风（风向杆，单位：ms1）；（c）2020 年 26 日 20 时西昌站 Tlnp 图。图 b 中红色星表示冕宁站位置。图 c 中黑、蓝色线分别代表温度、露点温度；CAPE、CIN、SI、LI 表示对流有效位能、对流抑制能量、沙氏指数、抬升指数Fig.2(a)500-hPageopotentialheight(blackisolines,units:dagpm),700-hPawind(arrows,units:ms1),wholeprecipitablewater(PWAT,greenshadings,units:mm),200-hPawindspeed(blueshadings,units:ms1),sealevelpressure(redisolines,units:hPa),(b)200-hPageopotential(solidlines;units:m2s2),divergence(shadings,unit:105s1),500700-hPaverticalwindshear(12ms1;dashedlines),and700-hPawind(barbs,units:ms1)at1400BJTon26June2020;(c)TlnpchartofXichangstationat2000BJTon26June2020.InFig.b,redstarindicatesthelocationofMianningstation.InFig.c,black(blue)lineindicatestemperature(dewpointtemperature);CAPE,CIN,SI,LIrepresentconvectiveavailablepotentialenergy,convectiveinhibitionenergy,Showalterindex,liftingindex,respectively1期陈博宇等：诱发四川冕宁“6.26”山洪灾害的突发性暴雨特征及其形成机制No.1CHENBoyuetal.CharacteristicsandFormationMechanismoftheSuddenRainstormInducingthe.5效 CAPE 预报为 200300Jkg1）。从实时预报角度，这是一次前期征兆不显著的山地突发性暴雨过程。4.2 中小尺度对流系统的活动特征26 日午后至夜间造成冕宁山洪灾害的 MCS（图 3 中箭头所指）发生、发展过程可分为 4 个阶段：（1）对流初生与局地对流组织化阶段（26 日1517 时）；（2）MCS 形 成 与 快 速 发 展 阶 段（26 日 1720 时）；（3）MCS 成 熟 阶 段（26日 20 时 至 27 日 00 时）；（4）MCS 减 弱 阶 段（27 日 0003 时）。在图 3b 中，四川西部和南部存在 3 个云团，其中云团 A 与川西高原北部的高原波动相联系，云团 C 与盆地低涡东南部的辐合上升区相对应（图 1a），云团 B 是凉山州北部暴雨过程的直接影响系统。如图 3a 所示，第 1 阶段，甘孜州东南部九龙县（冕宁县西北侧）出现分散性对流，对流单体初生于一条“东北西南”走向的云系中，并在移动过程中组织化程度增强。第 2 阶段，凉山州北部于 26 日傍晚出现 MCS，云团 B 表现为接近圆形的中尺度云团（较大范围冷云罩），而短时强降水出现在云团中心，3 个云团的空间分布近似等距排列（图 3b）。第 3 阶段，云团 B 范围较第 2 阶段明显增大，呈现中尺度对流复合体（MCC）形态，短时强降水站点增多（图 3c）。第 4 阶段，冷云罩范围显著减小，云体开始塌陷，MCS 快速减弱（图 3d）。分析表明，本次过程对流云团具有 MCC 云团图32020 年 6 月 26 日（a）16 时、（b）19 时、（c）22 时和（d）27 日 01 时 TBB（填色，单位：C）、小时雨量（20mm，圆点）。箭头指示的为中尺度对流系统（MCS）。图 b 中，字母 A、B、C 表示云团编号Fig.3TBB(BlackBodyTemperature,shadings,units:C)andhourlyprecipitation(20mm,dots)at(a)1600BJT,(b)1900BJT,(c)2200BJTon26June,(d)0100BJTon27June2020.Thearrowindicatesamesoscaleconvectivesystem(MCS).InFig.b,lettersA,B,Cindicatethenumberofcloudclusters,respectively大气科学47卷6ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.47特征，云团 B 的快速发展和成熟阶段持续近 7 个小时。结合环流背景和对流环境场分析，川西低槽和凉山州北侧切变线是川西高原对流形成的主要影响系统，对冕宁对流（B 云团）直接触发的影响不明显。为揭示冕宁致灾对流暴雨的触发机制，须进一步分析中小尺度对流系统的活动特征。26 日 17 时，冕宁站偏西方向出现局地对流（最大 REF 达 50dBZ 以上），在西南风引导下向东北方向移动（图 4a）。傍晚，冕宁中北部局地对流迅速增多。19 时，冕宁中北部有 3 条“西南东北”向的带状 中尺度（meso-）对流系统，位于中间（冕宁站北侧惠安镇附近）的带状对流系统最大 REF 达 60dBZ 以上，3 条带状对流系统最强单体排列呈“西北东南”走向（图 4b）。此后，冕宁站南侧不断有对流新生并向东北方向移动，在灵山寺附近达到最强（55dBZ 以上），冕宁站北侧的带状对流系统强度有所减弱（图 4c）。根据 19 时 REF 剖面图分析，对流回波的质心较低（距地面约 3km），位于环境大气的 0C 层以下（图 2c），回波中心南侧边界层存在明显的弱回波区（图 4d）。对雷达组合反射率因子(compositereflectivityfactor,CREF)和自动站小时雨量资料分析，结果显示：26 日 18 时甘孜州九龙县对流发展旺盛，出现了小时雨量超过 30mm 的短时强降水，同时冕宁西部牦牛山的“缺口”处不断有对流新生并向东扩图42020 年 6 月 26 日（a）17 时、（b）19 时和（c）22 时 1.5仰角雷达反射率因子（单位：dBZ），（d）沿着图 4b 直线的反射率因子垂直剖面。图 ac 中，+和分别表示冕宁站和灵山寺站位置；图 b 中直线表示剖线Fig.4Radarreflectivityfactor(units:dBZ)of1.5elevationangleat(a)1700BJT,(b)1900BJT,and(c)2200BJTon26June2020;(d)verticalcrosssectionofreflectivityfactoralonglineinFig.4b.InFigs.ac,“+”and“”indicatethelocationofMianningandLingshantemplestations,respectively.InFig.b,thelineindicatesthecross-sectionline1期陈博宇等：诱发四川冕宁“6.26”山洪灾害的突发性暴雨特征及其形成机制No.1CHENBoyuetal.CharacteristicsandFormationMechanismoftheSuddenRainstormInducingthe.7展（图 5a）；21 时，冕宁东部对流发展旺盛，冕宁站北侧和南侧对流回波向东移动并影响小相岭西麓的曹古乡和灵山寺，冕宁站北侧多个站点出现短时强降水，河谷内带状对流回波在南北方向上移动缓慢（图 5b）；27 日 00 时，对流回波范围略有缩小，但灵山寺附近 CREF 中心值仍在增加，达到55dBZ 以上，灵山寺站出现极端小时雨量（图 5c）。中小尺度对流系统特征分析表明，冕宁站北侧和南侧的 2 条带状 meso-对流系统造成了局地强降水，对流在冕宁站西侧和南侧不断新生，存在后向传播特征，在惠安镇和灵山寺附近出现“列车效应”，并形成了持续性强降水。5 MCS 形成机制与环境大气的异常特征 5.1 上游对流冷池出流与冷空气的作用26 日午后至傍晚，进入盆地西部的次天气尺度冷空气（简称冷空气）以及前期在川西高原出现的对流系统是否与冕宁局地对流暴雨的触发存在联系？对 CLDAS 资料分析，结果显示：26 日 17 时，受甘孜州东南部对流影响，九龙县、石棉县（冕宁北侧）等地出现了较强负变温和冷池，1h 最大降温幅度超过 4C（图 6a）；与之对应的地面流场表现为中尺度反气旋（雷暴高压），地面冷池沿牦牛山西侧山谷地区向南推进，出现 1C2C 的负变温；冕宁站位于安宁河谷“暖舌”前沿，冕宁站与北部地区的温差达 10C 以上（图 6a）。相应地，冕宁县西北侧高海拔地区的对流冷池出流（简称对流出流）与河谷偏南气流形成了地面辐合线（图6b）。受盆地西部冷空气影响，冕宁东侧的越西县和甘洛县出现了较大范围的弱降温，南下冷空气被阻挡在小相岭以东的地区。基于 CLDAS 资料和自动站风场资料分析与经向平均气温的温差，结果显示：17 时冕宁站偏西方向为冷暖气流的交汇处，地面温度梯度较大，冕宁站以北地区的地面风为偏北风，而冕宁南部受偏南风控制（图 6c）；23 时，冕宁站东南侧的地面温度梯度增强（图 6d）。由此可见，在强降水过程中，河谷内边界层存在中尺度锋生，且冷暖气流的汇合区稳定出现在冕宁站附近。上述分析表明，冕宁县西北侧高海拔地区的对流出流与河谷偏南气流形成的地面辐合线对河谷对流的触发起到了关键作用，而冷空气对冕宁县对流触发的直接影响非常小。这一点可以从分布于川西南北部不同位置的站点观测得到证实。根据自动站分钟级观测分析，结果显示：受上游对流出流影响，冕宁站于 17:10 左右开始出现持续增压和降温，降温开始时间比降水提前 20 分钟左右。对比前一日（晴空日）气温和同时刻近 10d平均气温的变化，17 时以前，没有出现明显升温和降温现象（图 7a）；15:40 开始，甘洛站（冕宁东侧）出现持续降温和小幅增加压现象，这显然与盆地西部冷空气南下侵入的过程有关。17:30 开始，出现快速降温和增压，并于 10 分钟后出现明显降图52020 年 6 月 26 日（a）18 时、（b）21 时和（c）27 日 00 时雷达组合反射率因子（35dBZ，等值线）、小时雨量（彩色圆点，单位：mm）、地形高度（填色，单位：m）。三角形代表冕宁站位置Fig.5Radarcompositereflectivityfactor(35dBZ,isolines),hourlyprecipitation(colordots,units:mm),terrainheight(shadings,units:m)at(a)1800BJT,(b)2100BJTon26Juneand(c)0000BJTon27June2020.TriangleindicatesthelocationofMianningstation大气科学47卷8ChineseJournalofAtmosphericSciencesVol.47水，这一降温增压过程显然是对流冷池在地面要素上的反应，表明甘洛站出现降水之前受冷空气的影响较明显（图 7b）；石棉站（冕宁北侧）在 17 时之前的气温降幅总体高于冕宁站而低于甘洛站，这说明冷空气对石棉站的影响相对较小（图 7c）；16 时前，灵山寺站出现小幅降温，17 时后，受上游对流出流影响后，气温持续下降（图 7d）。5.2 低空偏南气流的作用基于 ERA5 和三维雷达 REF 资料分析，结果显示：26 日 18 时假相当位温大值区出现在冕宁站以南地区，达到 344K 以上；冕宁站以南河谷地区，650hPa 以下层次受偏南风控制，其中 650700hPa风速可达 12ms1；从 27N 至 29N，海拔高度提高近 2km，河谷上游地形对偏南气流有强迫抬升作用；冕宁北部及其以北地区存在系统性动力抬升，而 REF 的高值位于垂直速率大值区的南侧，这表明上游对流出流对冕宁站附近对流的触发有直接影响（图 8a）。另一方面，川西南低空偏南气流是低层水汽和能量输送的关键系统。在冕宁站风廓线图中（图 8b），16 时起，650700hPa 偏南气流的动力特征表现为风速增大、风速脉动及持续辐合，其中辐合强度分别于 19 时和 23 时两次达到峰值。在此期间，500hPa 上气温呈缓慢下降趋势，低层存在持续暖湿输送。因此，低空偏南气流对不稳定层结的发展及对流维持也发挥了关键热力作用。上述这支低空偏南气流是源自孟加拉湾（简称图62020 年 6 月 26 日 17 时 CLDAS 资料（a）地面风（风向杆，单位：ms1）、气温（填色，单位：C）、1h 变温（等值线，单位：C），（b）地面流场（流线），（c）17 时、（d）23 时温差（参考气温为经向平均气温，等值线，单位：C）、自动站观测的地面风（风向杆，单位：ms1）。图 bd 中填色表示地形高度（单位：m）Fig.6(a)Surfacewind(barbs,units:ms1),temperature(shadings,units:C),and1-htemperaturechange(isolines,units:C),(b)surfaceflows(streamlines)obtained from CLDAS data at 1700 BJT 26 June 2020,temperature differences(reference temperature is the meridional meantemperature,isolines,units:C),surfacewind(barbs,units:ms1)observedfromautomaticstationat(c)1700BJTand(d)2300BJT26June2020.InFigs.bd,shadingsrepresentterrain(units:m)1期陈博宇等：诱发四川冕宁“6.26”山洪灾害的突发性暴雨特征及其形成机制No.1CHENBoyuetal.CharacteristicsandFormationMechanismoftheSuddenRainstormInducingthe.9孟湾）的水汽输送带的一部分，该水汽输送带进入西南地区南部后表现出分岔现象，其中一支作为主体经贵州进入盆地南部，另一支经凉山州南部进入暴雨区（图 9a）。冕宁站以南的分支水汽输送带图72020 年 6 月 26 日 1422 时（a）冕宁、（b）甘洛、（c）石棉和（d）灵山寺 5 分钟降水量（P，单位：mm）、15 分钟变压（PRS_15min，单位：hPa）、地面气温（TEM，单位：C）、25 日同时刻地面气温（TEM_L，单位：C）和同时刻近 10d 地面平均气温（TEM_M，单位：C）及逐小时云量（CLO_COV）Fig.7Five-minute precipitation(P,units:mm),15-minute allobaric(PRS_15min;units:hPa),surface temperature(TEM,uni