劉嘉慧敏，馬曉華，黃少妮，肖貽青，戴昌明

(陜西省氣象臺，西安 710014)

近年來，眾多學者就暴雨中尺度系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展動力學問題進行了廣泛的研究和探索，取得了重要進展[1-2]。在大尺度方面，尤其在形成暴雨的大尺度條件和背景研究方面取得了新的結果，從海溫、海冰影響和高低緯大氣環(huán)流的相互作用方面研究了西北太平洋副熱帶高壓(以下簡稱“西太副高”)的活動異常以及引發(fā)長江流域暴雨的條件[3]。但就目前的研究來看，多從單一個例角度出發(fā)進行診斷分析，對于暴雨的歸類及其季節(jié)的演變研究較少。強度大、突發(fā)性強的暴雨多發(fā)生于盛夏主汛期，但初夏各地氣溫普遍升至20 ℃以上，尤其在5月底6月初，晴熱少雨，陣性天氣多發(fā)，而在此期間西太副高主體還未登上大陸，初夏暴雨雖發(fā)生頻率較低，卻常常會引發(fā)嚴重洪澇災害[4-9]，因而準確預報初夏暴雨，對做好“三夏”氣象服務意義重大。目前已有氣象工作者對初夏暴雨進行了研究，結果表明低空急流的建立、加強及地面輻合線加強鋒生是初夏暖區(qū)暴雨的預報著眼點[10]。對于西南地區(qū)突發(fā)性初夏暴雨而言，廣義濕位渦正異常區(qū)對降水分布有一定指示意義[11]。而就現(xiàn)有研究可見，其多基于南方初夏暴雨而得，針對北方初夏區(qū)域性暴雨的分析相對較少。

青藏高原東部是我國暴雨多發(fā)地區(qū)之一，暴雨具有歷史短、強度大、局地性強等特點[12]，特別是在陜西省關中和陜南地區(qū)，由于其獨特的地形地貌，常常會造成嚴重的次生災害。氣象工作者對陜西盛夏暴雨做了大量研究，胡淑蘭等[13]認為在有利的大尺度環(huán)流背景下，β中尺度系統(tǒng)是強降水形成的直接影響系統(tǒng)。特別是在中高層冷槽和低層暖脊、濕舌上下相互疊置時，極有利于對流不穩(wěn)定的建立和發(fā)展[14]。同時，陜西雖地處內陸，但受臺風遠距離影響的作用顯著，西太副高和臺風外圍持續(xù)強勁的東風低空急流是觸發(fā)暴雨的重要影響系統(tǒng)，為暴雨區(qū)輸送了源源不斷的水汽和不穩(wěn)定能量[15-16]。此外對于突發(fā)性暴雨而言，地面能量場存在的α中尺度Ω系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展，以及高能軸的位置都有一定的指示作用[17]。而對于陜西初夏暴雨，近年來預報員從不同角度對其進行分析研究。但由于其發(fā)生時正處于季節(jié)環(huán)流轉換期，暴雨發(fā)生發(fā)展過程中大氣環(huán)流形勢和物理量信號不及盛夏暴雨明顯，預報上有一定難度；因此有必要將其與盛夏暴雨進行對比分析，揭示二者的成因差異，尋找異同，總結預報著眼點，以此提高預報準確性。

利用常規(guī)觀測資料、0.75°×0.75°的歐洲中心再分析日資料、衛(wèi)星TBB資料對陜西中南部2011年8月3—4日盛夏暴雨過程(簡稱“0804”過程)和2013年5月24—25日初夏暴雨過程(簡稱“0525”過程)進行對比分析，比較二者的環(huán)流演變差異，分析總結陜西初夏暴雨的預報著眼點，以期為預報預警提供參考。

1 過程概況

2011年8月3—4日(圖1a)，陜西中南部地區(qū)出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨過程。降水從3日午后開始，8月4日傍晚減弱，強降水主要集中在3日夜間至4日早上。此次過程陜西共出現(xiàn)18縣(區(qū))站暴雨，其中1站出現(xiàn)大暴雨，即鎮(zhèn)巴縣152 mm。強降水中心主要在漢中和安康地區(qū)。從暴雨中心鎮(zhèn)巴的降水逐時演變可見(圖2)，此次過程呈“單峰”型，降水持續(xù)時間較長，小時雨強從4日凌晨開始逐漸加強，直至10時達到最大，隨后開始減弱。此次暴雨過程持續(xù)時間長，從而引發(fā)陜南漢中、安康市區(qū)多處積水，造成了巨大的經濟損失。2013年5月25—26日(圖1b)，陜西關中南部、陜南中東部出現(xiàn)了區(qū)域性暴雨過程。此次過程雖然發(fā)生在初夏，但陜西共有28個縣(區(qū))站出現(xiàn)暴雨，其中2站大暴雨，最大為武功123.9 mm。該過程主要發(fā)生在25日午后至26日凌晨，從暴雨中心降水逐小時演變分析可見(圖2)，此次過程有兩個強降水階段，呈明顯“雙峰型”。第一階段從25日08時開始加強直至午后14時達到最大，此后開始減弱；而在第二階段從25日18時又開始降水加強，直至25日22時達到最大，之后減弱，強降水結束。該初夏暴雨相較歷史同期而言實屬罕見，過程累積雨量大，突發(fā)性強，范圍廣。但總的來講，盛夏暴雨的強度大于初夏暴雨。

圖1 2011-08-03T20—04T20(a)和2013-05-25T08—26T08(b)陜西降水量分布(單位為mm)

圖2 2011-08-03—04(a)和2013-05-25—26(b)陜西中南部暴雨過程暴雨中心站降水逐時演變

2 環(huán)流背景

2013年5月24日20時(圖略)，200 hPa上急流位置偏北偏西，河套地區(qū)上空受大范圍偏西氣流控制，風速由北向南減弱，西安上空風速為38 m/s；500 hPa上高原東部多短波槽活動，陜西中南部受槽前西南氣流影響；700 hPa上陜北東部、關中西部至陜南西部一線存在一條東北—西南走向切變線，關中、陜南受切變東側4～8 m/s的偏南氣流控制。25日08時，200 hPa上急流明顯東進南壓，河套地區(qū)上空受大范圍西南氣流控制，風速顯著加強。陜西中南部風速經向梯度加大，恰好處于上空急流軸入口區(qū)的右側強輻散場中，且急流有一定分叉或分支出現(xiàn)。這與井喜分析的中國MCC時空特征與天氣學特征分析[18]有一定相似，有助于上升運動的加強(圖3a)。500 hPa上高原東部短波槽東移加深發(fā)展，在隴東地區(qū)形成中心強度為577 dagpm的低渦并配合南支槽東移。陜西中南部受槽前較明顯西南氣流影響，且槽中有明顯冷平流，大氣斜壓性加強，未來槽加深發(fā)展，即槽前正相對渦度平流也會進一步加大，有利于加強低層系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展(圖3b)。700 hPa上在四川盆地低層有西南低渦生成，并配合切變線東移北上影響陜西中部。切變東側關中、陜南中東部的東南風加強，達到8～10 m/s。隨著低渦的加深發(fā)展，其東部的西南氣流也進一步加大，形成西南急流；急流最大風速可達18 m/s，將低緯度海洋上的水汽、 能量和動量源源不斷地輸向暴雨區(qū)。同時受低渦影響，關中南部、陜南上空呈顯著輻合區(qū)，表明暴雨區(qū)上空有強上升運動(圖3c)。850 hPa上，低渦穩(wěn)定維持，暴雨區(qū)位于低渦北部的強輻合區(qū)中(圖3d)。至此西風槽所攜帶的冷空氣與低層西南暖濕氣流在陜西中南部上空交匯，引發(fā)此次暴雨和大暴雨過程。此次過程是一次典型的西南渦北上造成的暴雨過程。雖然西太副高遠離陜西，但有明顯的低值系統(tǒng)，并配合低層低渦的東移北上。另外高層輻散抽吸和低層輻合作用恰好疊加于陜西中南部之上，這種高低層耦合形勢有利于區(qū)域性暴雨的發(fā)生發(fā)展。

圖3 2013-05-25T08 200 hPa風場及散度場(陰影)(a)；500 hPa風場、位勢高度場及溫度平流(陰影)(b)；700 hPa(c)、850 hPa(d)風場、位勢高度場及散度場(陰影)(風速單位為m/s；位勢高度單位為dagpm；散度單位為s-1；溫度平流單位為℃/s)

2011年8月3日20時(圖略)，200 hPa上急流偏北且強度較弱，陜西上空受大范圍高空西北氣流控制。500 hPa上高原東側為寬廣的低槽，甘肅與青海交界處受中心強度為579 dagpm的低渦控制，之后低渦東移北上影響陜西。700 hPa上在暴雨發(fā)生前陜南西南部已形成西南急流，為此次盛夏暴雨前期提供了非常有利的動力和熱力條件。另外，在陜北南部、關中西部至陜南西部存在一條南北向切變線。4日08時，200 hPa上急流南壓但強度沒有明顯加強。值得注意的是此時南亞高壓已位于高原上，而陜西中南部恰好處于其脊線東北側的輻散區(qū)中。以往研究表明我國中東部的降水與南亞高壓脊線的位置有關，特別是強降水一般總會產生在南亞高壓脊線的東北側[19]。由圖4a可見，陜西大部上空存在輻散風場，陜南上空強度最大，通過高層輻散抽吸作用使得上升運動得以加強；同時位于500 hPa的低渦伴隨低槽顯著東移至關中、陜南西部，其上空風速亦隨之明顯加強(圖4b)。700 hPa上(圖4c)南北切變東移，切變兩側的風速顯著增大，西側有明顯的冷空氣擴散南下，加大了大氣位勢不穩(wěn)定。同時，西南低渦東側急流增強，急流軸中心風速增至20 m/s，急流左前方的輻合風場也隨之加強，為暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了強有利的動力和熱力條件。850 hPa上陜南西南側低值系統(tǒng)明顯發(fā)展，陜南南部偏東風加大，達到16 m/s。對應偏東氣流，陜南上空存在冷平流，可在低層形成冷墊，為暖濕氣流的爬坡抬升起著重要作用(圖4d)。至此冷暖空氣在陜南上空交匯，配合較好的水汽條件，引發(fā)了暴雨天氣。

圖4 2011-08-04T08 200 hPa風場及散度場(陰影)(a)；500 hPa風場及位勢高度場(b)；700 hPa風場及散度場(陰影)(c)；850 hPa風場、位勢高度場和溫度平流(陰影)(d)(風速單位為m/s；位勢高度單位為dagpm；散度單位為s-1；溫度平流單位為℃/s)

綜上對比分析可見，“0525”過程是在天氣尺度低空急流背景下，與西南渦發(fā)展有關的一次區(qū)域性暴雨過程，而“0804”過程則是700 hPa西南低渦東側切變線附近的一次中尺度對流降水造成的暴雨。二者發(fā)生時的環(huán)流系統(tǒng)也呈現(xiàn)出明顯差異，具體表現(xiàn)為：(1)“0804”過程的中低層西風帶系統(tǒng)較強。在暴雨發(fā)生前，低層西南急流就已形成并于后期強度增大。暴雨發(fā)生時700 hPa上經向切變強度突然加大，兩側風速梯度強于“0525”過程，切變西側不斷有小股冷空氣補充南下，有利于加強大氣位勢不穩(wěn)定。另外“0525”過程低層低渦移速較“0804”過程快，不利于降水的長時間積累。(2)在“0804”過程中我國東南沿海有臺風生成發(fā)展，海上臺風的西行北上會阻擋西風帶環(huán)流系統(tǒng)的移動，進一步穩(wěn)定維持了有利的降水形勢。(3)“0804”過程中南亞高壓已位于高原上，暴雨發(fā)生時，其明顯東進，且強度大，暴雨區(qū)恰好處于南亞高壓脊線東北側的強輻散區(qū)中。而“0525”過程中，南亞高壓還未上高原，對暴雨區(qū)的動力抬升貢獻不大；但高空急流的強度要明顯大于前者，對該過程的影響更為顯著。

3 物理量分析

3.1 水汽條件

由于初夏與盛夏季節(jié)熱帶、副熱帶環(huán)流系統(tǒng)差異很大，當有暴雨發(fā)生時，水汽的來源和強度演變必然不同。由于水汽主要集中在低層，在700 hPa水汽通量分布場上可見，兩次暴雨發(fā)生時，都有來自孟加拉灣的水汽越過云貴高原，伴隨低空西南急流源源不斷地向關中、陜南輸送，并在其上空形成輻合(圖5)，而“0525”過程的水汽輸送輻合區(qū)較“0804”過程偏北偏東。此外，“0804”過程還存在一條來自南海的水汽通道。結合整層水汽通量散度和比濕的緯向剖面圖可見，“0804”過程發(fā)生時比濕顯然比“0525”過程大，暴雨中心比濕最大超過14g/kg，并向上伸展形成一條濕舌；水汽通量散度隨高度增加，在700 hPa達到最大，中心值超過-8×10-7g/(cm2·hPa·s)，明顯大于“0525”過程暴雨中心水汽通量散度。通過上述分析，“0804”過程強于“0525”過程的重要原因是水汽條件好。兩次暴雨過程的水汽主要都來來自于700 hPa以下，“0804”過程水汽來源于孟加拉灣和南海兩條通道，加之臺風的阻擋對低層暖濕氣流的維持起到了關鍵作用，因此兩次過程在累積雨量上出現(xiàn)顯著差異。

黑色圓點是水汽通量輻合中心； 黑色方框為暴雨區(qū)圖5 700 hPa水汽通量場和過暴雨中心的水汽通量散度及比濕的緯向剖面分布(a、c為2013-05-25-T14；b、d為2011-08-04T08；等值線為850 hPa比濕，單位為g/kg；矢量為水汽通量，單位為g/(cm·hPa·s)；陰影區(qū)為水汽通量散度場，單位為10-7g/(cm2·hPa·s))

3.2 動力條件

由圖6a可以看到，“0525”過程暴雨中心整層垂直上升運動在25日凌晨突然增大，其中心最大速度達-0.8 Pa/s，位于400 hPa附近。14時之后隨著低層低渦的快速東移，500 hPa以下垂直速度迅速減弱至-0.2 Pa/s，暴雨中心的雨強也隨之減?。欢懈邔由仙\動仍維持至20時，表明中高層系統(tǒng)的動力抬升作用較低層更強。結合相對渦度的時間剖面來看，在整個降水過程時間段內，暴雨中心整層為一致的正渦度區(qū)，渦度中心值約為14×10-5s-1左右；垂直分布梯度較小，表明渦度的垂直變化對此次暴雨的上升運動貢獻不大。相較“0525”過程，“0804”過程暴雨中心的最大垂直速度則明顯偏強。在3日20時之后，高層垂直速度先增大，之后隨著低層上升運動突然加強，暴雨中心鎮(zhèn)巴觀音站4日05時小時雨強達到21.2 mm。此后整層垂直運動持續(xù)加強，4日14時整層垂直速度達到最大，中心值為-2.4 Pa/s，位于600 hPa附近。之后高層垂直上升運動開始減弱，但中低層上升運動依然維持，直至4日23時整層垂直運動轉為下沉后，降水趨于結束。結合相對渦度的垂直變化來看，“0804”過程中相對渦度的垂直變化遠大于前者，并且隨著相對渦度隨高度變化的加強，垂直上升運動也在加強，二者成同位相變化。4日14時左右在700 hPa上相對渦度中心值達到最大，約為20×10-5s-1以上， 表明渦度的垂直變化對此次暴雨的上升運動貢獻較前者大。另外低層低值系統(tǒng)的穩(wěn)定維持也是造成盛夏暴雨強度大的重要原因之一。

圖6 暴雨中心的垂直速度(等值線；單位為Pa/s)和相對渦度(陰影區(qū);單位為10-5 s-1)的時間-垂直剖面(a “0525”過程；b “0804”過程)

3.3 熱力條件

3.3.1 不穩(wěn)定條件 “0525”過程開始時，850 hPa上陜西位溫由北向南遞增，并未出現(xiàn)明顯的Ω型次天氣尺度系統(tǒng)，呈近中性或位勢穩(wěn)定層結。08時(圖7a)隨著西北部干冷空氣的南下，陜西中南部位溫有所下降，與500 hPa位溫之差仍為正值，約為0～8 ℃(圖7c)。而到了25日20時(圖略)，陜西全省850 hPa位溫整體增大，并且在陜西上空出現(xiàn)了較為明顯的Ω型次天氣尺度系統(tǒng)。高能舌呈南北走向，但關中、陜南上空并沒有形成較為明顯的負值區(qū)，表明大氣仍呈中性或位勢穩(wěn)定層結。另外，在暴雨剛開始時，西安08時探空圖上顯示濕層非常深厚，低層有明顯的暖平流，但是對流有效位能(CAPE)幾乎為0 J/kg(圖略)?？梢?，初夏暴雨“0525”過程大氣位勢不穩(wěn)定不明顯。而在“0804”過程發(fā)生時，在850 hPa位溫分布圖上，重慶至關中出現(xiàn)了明顯的Ω型次天氣尺度系統(tǒng)(圖7b)。高能舌呈東北—西南走向，與500 hPa的位溫差顯示陜南大部地區(qū)呈明顯的負值區(qū)(圖7d)，表明大氣為不穩(wěn)定層結。之后隨著暴雨強度的減弱，陜南地區(qū)也轉為正值區(qū)。在3日20時漢中探空圖上可以看到暴雨發(fā)生前，漢中站CAPE達346.4 J/kg，K指數(shù)達到32(圖略)，表明暴雨發(fā)生前大氣不穩(wěn)定條件較好。兩次過程比較可見，“0804”過程陜西中南部850 hPa位溫較“0525”過程位溫偏大4～6 ℃，與500 hPa的位溫差偏低5 ℃左右，表明高溫高濕和明顯的位勢不穩(wěn)定可能是前者雨強較大的原因之一。

3.3.2 濕位渦演變特征 吳國雄等[20]指出在絕熱無摩擦的飽和濕空氣中濕位渦具有守恒的特性。另外，當高層高值位渦向下伸展時，其分裂的高值擾動可促使中低層氣旋渦度發(fā)展，有利于強降水產生。濕位渦由正壓項和斜壓項組成，其大小主要由正壓項決定。正壓項為小正值或負值時，一般和對流穩(wěn)定度低或不穩(wěn)定的暖濕空氣相關，反之，正壓項越高，一般和對流穩(wěn)定的冷空氣相關。暴雨往往發(fā)生在濕位渦密集帶的負值區(qū)和“高正低負”配置型的冷暖交匯區(qū)。

從暴雨中心的濕位渦正壓項MPV1的緯向垂直分布可見(圖8)，“0525”過程開始，低層的不穩(wěn)定層相當淺薄，在高層300 hPa以上MPV1均為正值，對應平流層干冷空氣，中心達1.6 PVU(1 PVU=10-6m2·K/( s·kg))。強降水發(fā)生時，可以看到暴雨區(qū)上空300 hPa以上MPV1突然增大，出現(xiàn)明顯的等值線密集區(qū)，且高緯度對流層頂?shù)母呶粶u空氣不斷分裂弱的正位渦向南下滑至暴雨區(qū)上空，存在干侵入過程。而“0804”過程開始時，低層的不穩(wěn)定層較前者深厚，并可明顯看到在500 hPa上出現(xiàn)了1.0 PVU的正位渦中心，上下層位渦的正負差約1.6 PVU,明顯高于“0525”過程。同時，在暴雨區(qū)北部對流層高層300 hPa以上高位渦中心值達1.8 PVU，其中心呈漏斗狀向暴雨區(qū)上空斜伸至600 hPa，并在500 hPa附近形成一高位渦中心，約為1.0 PVU，即冷空氣干入侵強度大。到了強降水階段時，冷空氣干入侵過程進一步加強。暴雨區(qū)北部對流層高位渦區(qū)強度顯著加大，等值線密集，中心值達2.8 PVU，其底部分裂的高值位渦擾動顯著加強。500 hPa附近高位渦強度增至2.0 PVU，而在其南側分離出的小值正位渦舌下滑至850 hPa。暴雨區(qū)對流不穩(wěn)定高度降低,不穩(wěn)定能量徹底釋放。由傾斜位渦發(fā)展理論知，當具有高濕位渦的冷空氣沿等熵面下滑時,將要經過穩(wěn)定性逐漸減弱的環(huán)境大氣，使得其絕對渦度增大,此時垂直渦度將顯著增長,導致上升運動加強和水汽的向上輸送,有利于降水加強[21]。

黑色方框為暴雨區(qū)圖8 過暴雨中心的濕位渦正壓項MPV1的經向-垂直剖面圖(a、c分別為2013年5月25日08時、14時；b、d分別為2011年8月4日02時、08時；單位為PVU)

比較可見，兩次暴雨過程中高層位渦強度和正負位渦垂直差異都出現(xiàn)不同程度增大，存在位渦異常，且在過程開始前2～3 h都伴隨高空冷空氣干侵入過程，同時低層位渦增大，但“0804”過程要明顯強于“0525”過程。此外發(fā)現(xiàn)，“0525”過程暴雨區(qū)上空300 hPa以上正位渦的增幅強于“0804”過程；但由于高層分裂的正位渦擾動強度較弱，中低層正負位渦中心差值較后者小，因而不利于降水強度的增大。

4 中尺度對流系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展

從FY-2E氣象衛(wèi)星紅外云頂亮溫TBB演變可以看出，“0525”初夏暴雨過程和“0804”盛夏暴雨過程主要是由自西向東和自南向北激發(fā)并傳播的多個中尺度對流云團發(fā)生發(fā)展直接影響造成。

“0525”過程強降水從25日早上開始，在25日凌晨受高原槽前西南暖濕氣流和低渦東移影響，從隴南到四川北部有盾狀云系東移發(fā)展，而在安康南側西南暖濕氣流中有中β尺度對流云團迅速發(fā)展，其中心tBB<-40 ℃。隨著系統(tǒng)東移，其后部又有中尺度對流云團發(fā)生發(fā)展，并向北移入安康，正是該對流云團的發(fā)展造成04時安康旬陽張坪站小時雨強達50.7 mm。25日08時(圖9)，云系主體已移入關中、陜南，其上空tBB<-40 ℃，陜南大部tBB<-50 ℃。此時降水主要集中在商洛和安康，自動站小時雨強最大為商洛的山陽達19.9 mm。10時，槽前盾狀云系與安康南部的中尺度對流云團合并向東移動，強降水仍集中在商洛和安康。12時，云系主體有所北抬，關中上空tBB<-50 ℃，中心tBB<-55 ℃,云系北邊界趨于光滑、北凸，與高空急流南界走向一致。此時關中開始進入強降水時段，西安戶縣朱雀森林公園站小時雨強突然增加，達11.9 mm。隨后，關中、陜南境內大范圍云團向東北移動。14時，云團主體已至關中北部、陜南東部，此時強降水達到最大。由于云團東移速度較慢，商洛山陽地區(qū)的強降水仍維持；但在云團的尾部不斷有新生的對流單體合并發(fā)展移入關中中東部，從而使關中地區(qū)降水在這一階段迅速加強，其中有3站自動站小時雨強大于10 mm，最大為咸陽的武功站達14.7 mm。之后云團繼續(xù)向東北方向移動，16時主體已基本移出陜西，第一降水階段告一段落。17時在安康南部又有新的中β尺度對流團迅速生成，并快速北移至西安南部，其中心tBB<-50 ℃，從而使西安臨潼自動站16時小時雨強瞬間增大至19.0 mm。 此后該對流云團繼續(xù)向東北方向移動；但在其后部不斷有新生對流單體生成并快速發(fā)展，不斷地向關中地區(qū)移動，從而使關中地區(qū)的強降水維持，西安臨潼站18時的小時雨強仍為19.0 mm。之后新生的對流單體快速不斷地移入關中地區(qū)，使得關中強降水的范圍加大，強度激增。20時，西安地區(qū)有3站自動站小時雨強超過10 mm，達到強降水第二階段峰值。之后，對流云團向北快速移動，在26日凌晨已基本移出陜西，此次強降水過程基本結束。

圖9 2013-05-25各時刻TBB分布(單位為℃)

“0804”過程，強降水從3日夜里開始(圖10)，受西南暖濕氣流影響，22時在四川北部至陜南有帶狀云系發(fā)展，其中有多個中γ尺度對流單體生成。由于對流單體迅速發(fā)展，北上進入漢中，造成4日凌晨漢中鎮(zhèn)巴巴山站小時雨強超過10 mm。01—04時，隨著帶狀云系的東移，其尾部不斷有對流單體生成并快速移入漢中、安康，造成其境內強降水穩(wěn)定維持。05時，在四川東北部又有中γ尺度對流單體生成，之后其面積迅速擴大并向北擴展，強度明顯加強。到了06時已形成幾何中心近似圓形的中β尺度對流云團，其中心tBB<-55 ℃，此時漢中鎮(zhèn)巴觀音站小時雨強達21.2 mm。隨后該對流云團繼續(xù)迅速發(fā)展，面積急劇北擴，并與其前部對流云團合并形成中α尺度對流云團。08時隨著低層西南急流進一步加強，該云團中心tBB<-60 ℃(如圖10)，漢中南鄭法鎮(zhèn)站小時雨強達23.6 mm。之后該對流云團緩慢東移，其中心強度并未減弱，10時降水強度最大，漢中鎮(zhèn)巴自動站小時雨強已達18.2 mm。12時，對流云團主體已基本移出陜南，漢中強降水階段也告一段落。14時，雖然原中α尺度對流云團已移出陜南，但在其后部又有新生的對流云團，其中心tBB<-60 ℃，漢中的強降水又開始加強。由于云團面積小，移動快，漢中地區(qū)的自動站雨強只是略有加強。20時后，陜南測站小時雨強迅速減小到10 mm以下，對流云團移出陜西，強降水基本結束。

圖10 2011-08-04各時刻TBB分布(單位為℃)

綜上分析，兩次強降水過程中陜西中南部都出現(xiàn)了大范圍團狀云系，北邊界光滑、北凸。但對比可見，“0525”過程云系結構較為松散，位置偏北偏東，北部盾狀云系位于陜北南部，TBB中心最低達-55 ℃。中尺度對流云團產生于西南渦西南東側的暖濕氣流中，云團尺度大，由于能量較弱，云團中心強度較弱。相較“0804”過程，云團發(fā)展得不夠深厚，對應該強降水的兩個階段，云團移速也是較前者偏快。而“0804”過程，4日凌晨隨著多個對流單體的生成北上，陜南強降水開始。之后在陜南西南部了形成幾何中心近似圓形的中α尺度對流云團，這正是造成此次陜南強降水的直接原因。隨著云團冷中心tBB<-60 ℃東移，漢中強降水進入間歇。14時，在中α尺度對流云團后部又有新生對流單體形成北上，漢中再次產生強降水，但雨強不大。該過程中尺度對流云團產生于低渦東側切變線附近，配合有中尺度急流，云系結構很密實且位置偏南，TBB中心最低達-65 ℃，云體發(fā)展非常旺盛，這也是“0804”過程雨強大于前者的原因之一。兩次強降水過程中，暴雨均出現(xiàn)于TBB中心低值區(qū)或者邊緣梯度大值區(qū)。

5 結論

(1) 兩次暴雨過程在500 hPa上都受低槽影響并配合低層低渦東移影響。“0804”過程是700 hPa西南低渦東側切變線附近的一次中尺度對流降水造成的暴雨過程，我國東南沿海有臺風生成發(fā)展，中低層西風帶系統(tǒng)明顯偏強，低層西南急流強度比“0525”過程的大、維持時間長；“0525”過程是與西南渦發(fā)展有關的一次區(qū)域性暴雨過程。由于西南渦的快速發(fā)展與穩(wěn)定維持仍造成大范圍暴雨天氣。南亞高壓的東進西退對盛夏暴雨也有很好的指示意義。

(2)暴雨發(fā)生時，兩次過程在低層都有來自孟加拉灣的水汽向關中、陜南輸送，但“0804”過程還存在一條來自南海的水汽通道，使得其比濕遠大于“0525”過程，水汽條件顯著偏強。在能量方面，暴雨剛開始時，“0525”過程能量條件非常弱，大氣主要呈中性或位勢穩(wěn)定層結；而“0804”過程能量明顯偏強，大氣呈位勢不穩(wěn)定層結。

(3)兩次過程發(fā)生時高空都存在冷空氣干侵入過程。高濕位渦的冷空氣沿等熵面下滑經過穩(wěn)定性逐漸減弱的環(huán)境大氣，使其絕對渦度增大，此時垂直渦度將顯著增長，導致上升運動加強和水汽的向上輸送，有利于降水加強。因此高層濕位渦侵入下伸暴雨區(qū)，對暴雨起到增幅的作用，這也是“0525”過程西南渦快速發(fā)展的原因之一。

(4)兩次過程都出現(xiàn)了大范圍的斜壓葉狀云系?！?525”過程云系結構較松散，云體中間嵌入了多個中尺度對流云團，發(fā)展不夠深厚?！?804”過程云系密實，云體發(fā)展非常深厚，激發(fā)的中α尺度對流云團是造成“0804”過程強降水的直接原因。

(5)相較盛夏暴雨，初夏暴雨發(fā)生時的環(huán)流系統(tǒng)正處于季節(jié)轉換期，系統(tǒng)強度、不穩(wěn)定能量偏弱，但之所以能造成大范圍的暴雨天氣，主要是因為中緯度系統(tǒng)(低槽、西南渦等)的快速發(fā)展和穩(wěn)定維持，此外還需關注高空冷空氣的干侵入作用。