一次西南渦暴雨落區探討

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，宜賓市南部出現了暴雨天氣。各家數值模式、上級指導預報和宜賓市氣象臺均預報暴雨落區在宜賓市西北部，暴雨落區預報與實況出現了較大的偏差。本文利用常規觀測資料和FY4A衛星等觀測資料以及EC數值模式來分析西南渦的環流背景、移動路徑、暴雨落區以及冷空氣對西南渦的影響，通過分析上下層系統配置能更好的確定暴雨落區。暴雨落區出現偏差的主要原因是過于依賴數值模式預報，通過對比實況資料和模式預報，能更好的訂正暴雨落區。

關鍵詞：西南渦；冷空氣；暴雨；落區

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流形勢下產生的700hPa或850hPa等壓面上的氣旋性環流或有閉合等高線的低渦，是一個中α尺度系統，常導致我國廣大地區出現暴雨洪澇氣象災害。近年來，很多專家和學者對西南渦的形成背景、發展機制、移動機制、結構特征和活動特征等都做了詳細深入的研究，建立了西南低渦的概率模型，并根據理論和經驗得出預報西南低渦應該重點關注的預報因子。目前大多數預報員對西南渦的移動路徑和暴雨落區的把握仍然較差，主要依賴于數值模式的預報，而數值模式不可能每次都預報得很好，所以本文主要針對西南渦暴雨的落區作進一步的探討，通過研究西南渦的移向移速，能更準確地把握西南渦暴雨的落區。

2 實況及環流背景

2.1 實況

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

2.2 影響系統分析

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的輻散作用，500hPa西伯利亞地區為寬廣的低槽區，巴爾喀什湖分裂小槽南下，使青藏高原上低值系統維持，川西高原上有一高原渦存在。到20時，高原渦東移減弱變為低槽（切變線），位于盆地東北部到攀西地區，宜賓處于槽前（切變線東側），槽（切變線）前正渦度平流有利于低層降壓，形成氣旋性環流或使氣旋性環流加強。

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，在興文出現較強的短時強降雨，至3日02時，短時強降雨一直在宜賓南部持續，造成宜賓南部的暴雨、局部大暴雨天氣。暴雨區出現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，有很強的水汽輻合，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。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。

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，成都新津站東北風達到18m/s，表明冷空氣14時已經影響到成都，并從西部沿山南下，先后影響樂山和宜賓地區。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生強對流天氣。

3 物理量診斷分析

3.1 動力機制

西南渦為動力型低渦，低層低渦風速大，旋轉強，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值，且在900hPa、600hPa、300hPa附近分別有一負值中心，其中600hPa附近為最強，中心值達到-16Pa？s-1，垂直上升運動劇烈。

3.2 熱力機制

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

從熱力場看（圖略），K指數、假相當位溫、對流有效位能的大值區均在宜賓南部，導致本次暴雨落區主要出現在宜賓南部。

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低渦東側有較強的偏南風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，其中850hPa附近為最強水汽輻合中心，說明低層水汽輸送和強烈輻合是產生本次暴雨的必要條件。

4 冷空氣、云團、天氣系統與暴雨落區的關系

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，且位置重合，成都站從地面到500hPa均吹較強東北風，在850hPa達到最強值20m/s，（圖略），宜賓站925hPa為14m/s的西北風，表明冷空氣是從低渦的西北部侵入，使低渦發展加強，而暴雨落區則位于低渦的偏暖空氣一側。

4.2 強對流云團與暴雨落區的關系

強對流云團中心區（即亮溫低值區）與暴雨落區位置相對應。（圖略），2日20時，強對流云團的中心區在700hPa低渦的東部和東南部，在850hPa低渦中心附近和南側，即宜賓和瀘州地區，同時在這兩個地區出現了較強的短時強降雨。3日02時，兩低渦位置靠近，強對流云團中心區位于兩低渦的南側和東南側，仍然在宜賓和瀘州地區有較強的短時強降雨。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，兩低渦遠離宜賓，強對流云團中心也移走，宜賓降雨明顯減弱。

4、天氣系統與暴雨落區的關系

4.3 天氣系統與暴雨落區的關系

東移型低渦暴雨落區位于東南象限，而西移型低渦暴雨落區則位于東北象限。此次過程700hPa低渦先東移，再北移。700hPa低渦東移過程中，暴雨落區在500hPa切變線東側（槽前）、700hPa低渦東南側、850hPa和925hPa低渦中心的南側和東南側（850hPa和925hPa低渦中心重合），即暴雨落區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，該低渦系統深厚，對于這種深厚的低渦系統，后有干冷空氣加入使低渦維持或發展加強，前有暖濕空氣不斷補充水汽和能量，必然會產生強對流和強降雨天氣，且強降雨落區位于低渦附近偏暖濕空氣一側。

5 暴雨落區預報偏差分析

此次降雨過程出現之前，EC、T639、日本、中央臺、SWC等模式均預報強降雨中心在宜賓西北部，所以我臺預報的強降雨中心也位于宜賓的西北部，而實際強降雨中心出現在宜賓南部，導致落區預報出現偏差的主要原因是過于依賴數值預報。

5.1 模式對西南渦移動路徑的預報偏差

EC模式700hPa預報2日20時低渦中心在眉山，與實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時穩定少動，08時以后向北移動，EC預報低渦的位置和移動路徑與實際均有較大的偏差，預報的低渦位置明顯偏西偏北，導致強降雨落區出現明顯偏差。

5.2 模式對冷空氣的預報路徑偏差

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

5.3 數值預報產品的降水預報誤差

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

6 暴雨落區訂正

6.1 實況對照模式訂正落區

2日20時成都吹10m/s的東北風，宜賓吹2m/s的西南風，重慶吹2m/s的南風，實況與預報對應較好。由于20時之前EC預報的降雨落區在我市西北部，盡管17時到19時興文縣已經出現了短時強降雨（當時判斷是因熱對流產生），我們仍堅持強降雨中心在西北部。3日02時成都吹8m/s的東北風，重慶吹8m/s的東南風，實況與預報對應較好。但宜賓站吹6m/s的西北風，與模式預報的西南風差異大。通過對比，實況低渦比預報的低渦位置明顯偏東偏南。02時25分，我臺將暴雨藍色預警升級為暴雨黃色預警，并訂正了強降雨落區在宜賓的東部南部。

850hPaEC模式預報與實況基本吻合。表明EC模式對850hPa低渦的預報能力較好。

6.2 利用FY4A衛星云圖訂正落區

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

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

南部維持，興文縣的強降雨也仍在持續，所以我臺及時將暴雨預警升級，并訂正強降雨落區。

7 小結

（1）本次暴雨天氣過程的主要影響系統為深厚的西南渦，500hPa槽前正渦度平流使西南渦加強，地面冷空氣從低渦西北方向入侵使西南渦發展加強，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，西南渦系統動力條件好，上升運動劇烈，宜賓為熱低壓中心，能量高，層結不穩定，能量高值區在宜賓南部。本地水汽條件好，低渦東側較強的偏南風攜帶充足的水汽在低渦東南部輻合，造成宜賓南部出現暴雨天氣。

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

（4）暴雨落區預報出現偏差的原因，主要是過于依賴數值預報，模式對冷空氣的移動路徑預報偏差大，模式對低渦系統的移動方向預報偏差大，模式降水落區預報偏差大。

（5）利用實況資料和衛星云圖對暴雨落區進行訂正，2日20時，700hPa低渦位置比預報要偏東偏南，850hPa低渦位置與預報一致，強對流云團中心區位于低渦的東南側和南側，可訂正暴雨落區偏東偏南。

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