周 懿，郭云云，余 芳

(1. 四川省氣象臺，成都 610072；2.高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點實驗室，成都 610072；3.四川省人工影響天氣辦公室，成都 610072)

引言

暴雨是四川盆地的主要影響災(zāi)害之一，多年以來氣象工作者們從分布特征[1-2]、影響系統(tǒng)[3-5]等多個角度對四川盆地的暴雨過程進行了分析。趙大軍等[6-8]先后對四川盆地最常見的西南渦暴雨進行了詳細分析。陳靜等[9-11]著重探討了低空急流在四川盆地暴雨過程中的作用。肖遞祥等[12]分析了四川盆地二十余次極端降水個例，發(fā)現(xiàn)極端降水個例常見于“兩高切變”和“東高西低”兩種環(huán)流型下。楊舒楠等[13]研究了2013 年 7 月 3～5日四川盆地強降水過程的中尺度對流系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)強降水的產(chǎn)生和分布與冷空氣的入侵有密切關(guān)系?？祶沟萚14]統(tǒng)計分析了臺風(fēng)對四川盆地暴雨環(huán)境場的影響，指出臺風(fēng)常通過副高或大陸高壓間接影響、外圍環(huán)流直接影響以及輸送暖濕氣流與中高緯系統(tǒng)共同作用三種途徑影響四川天氣。

大量研究為四川盆地幾種典型背景場下的暴雨預(yù)報提供了寶貴的經(jīng)驗。根據(jù)《四川天氣預(yù)報手冊》[15]歸納，四川省的暴雨可分為六種主要類型，分別為西部阻塞型、川東-江淮切變型和西風(fēng)大槽型移動性暴雨三個大類，以及兩高切變型暴雨等三個小類。2019年8月2～3日發(fā)生在四川盆地的暴雨過程，整體應(yīng)屬于西風(fēng)大槽型移動性暴雨，然而由于臺風(fēng)的參與，使得副高位置及低緯環(huán)流形勢與典型模型有很大差異，成為這一大類中的特殊小類型。此類天氣型在歷史上比較少見，尚欠缺完善的天氣學(xué)概念模型。尤其樂山市出現(xiàn)了區(qū)域性大暴雨，而主客觀預(yù)報均未能報出樂山市的降水中心。因此分析本次暴雨過程，對于四川盆地暴雨預(yù)報工作具有重要的參考價值。

1 過程概況

2019年8月2日08時～3日08時，四川盆地出現(xiàn)區(qū)域性暴雨降水過程，累積降水量如圖1(a)所示。暴雨主要發(fā)生在盆地西北部、西南部及中部，共有534站出現(xiàn)50～100mm降水，154站24h降水量達100～249.9mm，250mm以上的特大暴雨4站，均出現(xiàn)在樂山市。最大小時雨強出現(xiàn)在樂山市馬邊雪口山鄉(xiāng)站，為166.7mm。據(jù)中國氣象局氣象災(zāi)害管理系統(tǒng)災(zāi)情直報統(tǒng)計，此次降水造成的災(zāi)害主要分布在樂山、廣元、綿陽、宜賓，共造成46038人受災(zāi)，轉(zhuǎn)移人口4441人，死亡1人，直接經(jīng)濟損失27014.16萬元。此次過程持續(xù)時間短、降水強度大、降水落區(qū)較集中，并伴有短時強降水、閃電、大風(fēng)等強對流天氣出現(xiàn)。

從逐小時的降水實況來看，過程可分為3個階段，各個階段的累積降水如圖1(b)～(d)所示：第1階段2日08～17時，強降水集中在盆地西北部至盆地中部；第2階段為2日17時～3日00時，強降水落區(qū)集中在盆地西南部的樂山市附近；第3階段3日00～08時，強降水雨帶逐漸向東向北移動，依次經(jīng)過盆地中部和廣元、巴中、南充3市交界地區(qū)。

2 大尺度環(huán)流形勢分析

圖2(b)為暴雨初始時500hPa大尺度形勢。烏拉爾山附近為一冷低壓，中心溫度低于-17℃，烏山至里海一帶長波槽加深。下游西西伯利亞脊和新疆北部的槽相繼發(fā)展，蒙古國北部形成切斷低壓，中心溫度低于-12℃，低壓后部槽東移，不斷分裂下滑槽，槽后冷空氣比較明顯，槽前有高原渦，成為產(chǎn)生暴雨的主要影響系統(tǒng)。高原渦沿槽前西南氣流向東北方向移動，由于副高位置偏東偏北，除盆地東部外，形成了全川區(qū)域性暴雨。在典型西風(fēng)大槽型移動性暴雨的模型中[16](圖2a)，影響四川的低槽附近經(jīng)向環(huán)流較明顯，暖濕平流沿槽前偏南風(fēng)從南海或孟加拉灣向暴雨區(qū)輸送。而此次過程由于南海臺風(fēng)的影響，影響四川的低槽經(jīng)向環(huán)流相對較弱，水汽主要由臺風(fēng)外圍偏東氣流從南海輸送。在典型模型中副高位置偏東偏南，因此常造成除盆地東南邊緣外的全川暴雨。而此次過程副高位置也因臺風(fēng)影響而更加偏北，從而影響高原渦東移路徑，使盆地東北部邊緣位置也較少降水。

3 主要影響系統(tǒng)診斷分析

3.1 南亞高壓的影響

南亞高壓是夏季影響四川盆地降水的重要天氣系統(tǒng)之一[17]。2日08時，200hPa南亞高壓位置偏西、偏南，從散度場可以看出，川西高原和盆地西部位于南亞高壓東北側(cè)，為明顯的分流區(qū)，在盆地西北部有一個輻散中心。高層的輻散結(jié)構(gòu)有利于盆地西北部一帶對流的觸發(fā)和維持，2日白天暴雨落區(qū)主要集中在盆地西北部(圖3a)。到20時南亞高壓加強東擴，脊線位于攀西地區(qū)至盆地南部，盆地中部南部一帶都受到南亞高壓影響，有一明顯的輻散中心。高層強輻散通過抽吸作用，使近地面層氣流輻合和上升加強[18]。2日晚上至3日凌晨暴雨落區(qū)位于200hPa輻散大值區(qū)內(nèi)(圖3b)。

3.2 西風(fēng)槽的活動和環(huán)境場分析

2日08時，受新疆低槽影響，在西寧-石渠-林芝一帶形成下滑槽，槽前甘肅南部有一高原渦生成。此時川西高原西北部受西風(fēng)槽直接影響，500hPa有一帶狀輻合區(qū)，配合中層有明顯上升氣流(圖4b)。2日20時，西風(fēng)槽東移至寧夏中部-甘肅東部-川西高原東部一帶，高原渦中心向東移至寧夏中部。此時500hPa川西高原西北部位于槽后為輻散區(qū)，川西高原其余地方均受低槽影響，為輻合區(qū)(圖4c)。3日08時，西風(fēng)槽繼續(xù)東移至寶雞-閬中-樂山一帶，高原渦中心隨之向東北移至陜西西北部。此時500hPa川西高原處于槽后，為大片輻散區(qū)，四川盆地受西風(fēng)槽直接影響，有一東北-西南帶狀輻合區(qū)，輻合中心位于四川盆地中部遂寧附近。盆地西北部、中部和西南部中層均為上升氣流，樂山附近為上升速度大值區(qū)(圖4d)。3日20時，受偏東、偏北的副高影響，西風(fēng)槽向東北移出四川境內(nèi)，高原渦隨之向東北移至內(nèi)蒙古中部。

3.3 臺風(fēng)對低層水汽的輸送作用

臺風(fēng)為此次過程輸送了大量水汽，而盆地特殊的地形對水汽的聚集和輻合起到了重要的作用[15]。2日08時，由臺風(fēng)帶來的水汽通道建立，盆地700hPa以偏南風(fēng)為主，在盆地西北部有一水汽通量的大值區(qū)(圖5a)，850hPa以東南風(fēng)為主，可持續(xù)將低層臺風(fēng)外圍的暖濕空氣帶入盆地，由于受到西側(cè)的橫斷山脈和北部的秦嶺山脈阻擋，西北部沿山一帶風(fēng)向與地形近似正交，水汽在盆地西北部匯集，形成一水汽通量輻合中心(圖5c)。水汽和能量的匯集促成了第一階段盆地西北部的強降水產(chǎn)生。

2日20時，臺風(fēng)中心略西進，盆地內(nèi)東風(fēng)分量加強，700hPa水汽通道加寬，盆地東部的水汽通量明顯增大(圖5b)；850hPa由東南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏東風(fēng)，暖濕空氣在盆地西南部受到地形輻合和抬升作用。重慶西部有水汽輻散大值區(qū)，同時盆地西南部和東北部都是水汽通量輻合區(qū)(圖5c)。良好的水汽條件和能量輻合有利于第二、三階段盆地西南部和東北部偏西一帶暴雨的產(chǎn)生和持續(xù)。

4 西風(fēng)槽和臺風(fēng)的共同作用分析

4.1 變形場的建立和鋒生作用影響

此次過程期間，天氣尺度上，500hPa歐亞中高緯為兩槽一脊型；副高穩(wěn)定少動，位置異常偏北，西脊點位于華東沿海120°E附近；南壓高壓位置偏西、偏南；臺風(fēng)“韋帕”中心位于廣西南部。隨著西風(fēng)槽的形成和東移，南北兩個低值系統(tǒng)和東西兩個高壓系統(tǒng)逐漸形成典型變形場(圖6a)。

從中尺度角度分析，08時高原低值系統(tǒng)位甘肅中部到西藏東南部，盆地西北部至中部處在西風(fēng)槽的影響下，出現(xiàn)了第一階段的強降水。在低值系統(tǒng)東移的過程中，由于東南部的臺風(fēng)中心以及東部的副高共同作用，變形場開始成型。14時(圖6b)變形場的中心位置位于盆地南部至云南東北部一帶，盆地北部至東南部一帶的等位溫線與變形場的伸展軸夾角<45°，有利于鋒生[19]。在變形場的鋒生作用下，強降水雨帶更傾向于向盆地南部至盆地東北部一帶移動。

20時隨著西風(fēng)槽的東移和南伸，強降水雨帶南壓至盆地西南部，以樂山市為中心的第二階段強降水產(chǎn)生。此時變形場的結(jié)構(gòu)較2日14時更加對稱(圖6c)，中心位置略向東南移動，盆地東部一帶的等位溫線與變形場的伸展軸夾角進一步縮小，鋒生作用明顯，將有利于強降水在盆地東部一帶產(chǎn)生。

3日02時，西風(fēng)槽控制了盆地大部地區(qū)，同時受到變形場的影響，雨帶隨之東移、北抬，在盆地東部偏西的區(qū)域形成第三階段降水。此時變形場結(jié)構(gòu)逐漸瓦解(圖6d)。3日上午，低槽東移出省，降水過程結(jié)束。

4.2 強降水中心MCS的觸發(fā)和預(yù)報誤差分析

此次過程強降水中心樂山市，24小時雨量有102站達大暴雨，4站達特大暴雨，全市達到區(qū)域性大暴雨。樂山主要受到本地產(chǎn)生的MCS影響，對流系統(tǒng)原地維持的時間長達10小時以上。如圖7所示，樂山市地理位置位于四川盆地西南角，西南部是西北-東南向的峨眉山脈，山頂海拔達3km以上。

從中小尺度分析，2日15時，隨著西風(fēng)槽后偏北冷空氣的入侵，盆地西部地面風(fēng)向普遍轉(zhuǎn)為偏北風(fēng)，同時在冷空氣和降水的共同作用下出現(xiàn)了負變溫。而盆地南部主要受臺風(fēng)影響，地面以偏東風(fēng)為主。偏北地面冷空氣在南下的過程中，遇峨眉山脈(圖7)阻擋，在山前堆積；同時臺風(fēng)外圍偏東暖濕氣流從盆地東南部進入，也在峨眉山前受阻。兩股氣流在樂山市東北部山前位置形成了明顯的風(fēng)向輻合和冷暖氣流交匯，非常有利于新對流單體的產(chǎn)生[20]。如圖8(a)所示，在樂山市東北部可分析出一條明顯的地面輻合線。云圖顯示，兩小時后在這條地面輻合線上已經(jīng)產(chǎn)生了新的對流單體，其中心云頂溫度值低于210K。

2日17時，西風(fēng)槽持續(xù)東移，地面冷空氣進一步南壓，盆地近地層以偏北風(fēng)為主，在盆地西南部眉山、樂山一帶出現(xiàn)顯著降溫，形成冷池(圖8b)。低層臺風(fēng)外圍的偏東暖濕空氣沿冷池迅速爬升，在抬升的過程中不斷凝結(jié)產(chǎn)生降水，并使對流單體加強。從17時實況云圖(圖8a)上看，樂山本地的新對流單體已經(jīng)生成，在其西北側(cè)雅安、成都附近有也有一對流單體。在偏北冷空氣的引導(dǎo)和冷池的作用下，雅安、成都附近的對流單體將向南移動加強，樂山的對流單體則在原地繼續(xù)加強。從兩小時后的云圖來看(圖8b)，兩對流單體已經(jīng)合并加強為MCS，中心溫度低于200K，位置與地面17時的冷池位置基本一致。

在此次降水過程中，EC模式和主觀預(yù)報均存在雨帶位置較實況偏西的特點(圖9a、b)。這是因為通常在臺風(fēng)倒槽影響盆地的暴雨過程中，偏東風(fēng)會在雅安西部與南北向的龍門山脈產(chǎn)生地形輻合，從而在雅安附近形成強降水中心。然而此次過程為西風(fēng)槽和臺風(fēng)倒槽共同作用的結(jié)果，兩者在盆地形成典型變形場結(jié)構(gòu)，在鋒生作用下，雨帶向東移動。同時偏東風(fēng)在樂山市即與槽后地面冷空氣形成觸發(fā)條件，在峨眉山的地形抬升作用下產(chǎn)生強降水。此類天氣型在歷史上比較少見，因此對強降水落區(qū)把握有所不足。

5 結(jié)論

分析2019年8月2日～8月3日四川盆地一次區(qū)域性暴雨過程的降水實況、環(huán)流背景和主要影響系統(tǒng)演變特征，得出以下結(jié)論：

(1)此次過程大致可分為3個階段，第一階段降水落區(qū)在綿陽、德陽、成都3市以及雅安、眉山、樂山3市交界一帶；第二階段強降水在樂山市以及雅安、眉山2市交界一帶維持；第三階段雨帶經(jīng)宜賓西部、內(nèi)江、資陽西部、遂寧西部，最終維持在廣元、巴中、南充3市交界地區(qū)。

(2)南亞高壓造成高層輻散，有利于盆地西部南部暴雨的觸發(fā)和維持。

(3)本次過程直接影響系統(tǒng)為西風(fēng)槽和臺風(fēng)，此型過程在歷史上較為少見。兩者在盆地形成變形場結(jié)構(gòu)，變形場中心位置樂山市產(chǎn)生了區(qū)域性大暴雨，盆地東部處于鋒生區(qū)，致使雨帶向東移動。

(4)臺風(fēng)外圍偏東氣流為此次過程貢獻了大量水汽。西風(fēng)槽和盆地特殊的地形作用促使雨帶大致呈東北-西南帶狀分布。

(5)樂山主要受到本地產(chǎn)生的MCS影響，造成區(qū)域性大暴雨。西風(fēng)槽后冷空氣和臺風(fēng)外圍偏東氣流產(chǎn)生地面輻合線，是樂山MCS觸發(fā)的重要因素。暖濕氣流和地面冷池共同作用，使MCS得以維持和加強。