周春花 肖遞祥 郁淑華

1 四川省氣象災害防御技術中心，成都 610072 2 四川省氣象臺，成都 610072 3 中國氣象局成都高原氣象研究所， 成都 610072 4 高原與盆地氣象災害四川省重點實驗室，成都 610072

提 要： 利用降雨實況和EAR5再分析資料，統計1981—2020年四川盆地出現的19次西南渦誘發(fā)極端暴雨個例，對其發(fā)生的環(huán)流背景和西南渦結構特征進行動態(tài)合成分析，結果表明：西南渦誘發(fā)極端暴雨過程中，西南渦生命史為48～132 h，極端暴雨一般是在西南渦生成后18 h內開始。形成西南渦的環(huán)流背景可分為東高西低型和西風波動型兩類；東高西低型南亞高壓和西太平洋副熱帶高壓(簡稱副高)均較強，500 hPa貝加爾湖低槽南端與高原低槽疊加形成深厚低槽，四川盆地位于槽前和副高西側；西風波動型副高位于140°E以東，南壓高壓較東高西低型更偏西偏南，四川盆地受青藏高原低槽東移影響；兩種類型均存在一支孟加拉灣—南海—四川盆地的水汽輸送通道，其中東高西低型水汽輸送更強。東高西低型背景下西南渦強度更強、范圍更大，在垂直方向上具有深厚暖心結構，風場不對稱分布深厚；西風波動型背景下西南渦具有“上冷-中暖-下較冷”的溫度異常分布，風場不對稱性僅維持在低層；兩種類型共同特征是低層顯著高能高濕，正渦度柱內為“低層輻合-高層輻散”動力結構。

引 言

四川盆地位于青藏高原東側，是我國暴雨多發(fā)區(qū)之一，由于特殊的地理位置和復雜的地形條件，暴雨常引發(fā)山洪和泥石流等自然災害，尤其是極端暴雨引發(fā)的災害更為嚴重，對當地生產生活甚至生命財產造成了嚴重的威脅(譚小平，2013；陳紅專，2021)。西南渦是四川盆地極端暴雨過程中的重要天氣系統之一(肖遞祥等，2017;肖紅茹等，2021)，“81·7”特大暴雨(程麟生和郭英華，1988)、2004年9月4—6日川東北持續(xù)大暴雨(于波和林永輝，2008)、2013年“6·30”(孫俊等，2014)川渝特大暴雨、2013年7月8—9日四川盆地西部特大暴雨(孫建華等，2015)等過程中，西南渦都引發(fā)了超歷史紀錄的極端暴雨。

西南渦是在特殊的地理環(huán)境與區(qū)域環(huán)流背景下，生成于青藏高原東側的川西高原和四川盆地700 hPa或850 hPa等壓面的氣旋式低壓系統(盧敬華，1986；徐裕華，1991)。西南渦大多在原地活動，少數可以移出渦源，在四川盆地和長江中下游地區(qū)引發(fā)大范圍的暴雨和強對流天氣(李躍清和徐祥德，2016；高守亭和周玉淑，2019；劉金卿和李子良，2020；何光碧，2012；李國平，2021；李超等，2018)。關于西南渦引發(fā)暴雨的結構特征，廣大氣象工作者已進行了大量的個例研究，韋統健和薛建軍(1996)認為西南渦是一個很強的斜壓系統，存在顯著的南北向溫度梯度。陳忠明等(1998)研究表明，成熟的西南渦是一個深厚的系統，正渦度可伸展至100 hPa以上，同時也是一個準圓形而非對稱的中尺度系統?？祶沟?2011)分析了4次暴雨過程的西南渦特征，認為在西南渦形成階段，整層均為正渦度，一般維持深厚的上升氣流，具有較為深厚的暖心結構。在其發(fā)展旺盛階段，正渦度呈上升趨勢，對流層中低層轉為冷心結構，中高層則以暖心結構為主。江玉華等(2012)對6次西南渦進行合成分析，指出西南渦熱力結構特征表現為200 hPa明顯增暖，對流層中低層則由暖轉冷；動力結構具有槽前正渦度加強，伸展高度達到300 hPa以上，且正渦度中心隨高度向西傾斜等特征。陳貴川等(2018)研究了一次冷性停滯型西南渦結構演變特征，認為西南渦成熟階段，高低層正渦度柱幾乎垂直耦合，水平流場上表現為近圓形。

以上研究加深了對引發(fā)暴雨的西南渦動力、熱力結構和演變特征的認識，但以往的研究大多針對單次個例，或者合成分析的個例次數較少、所使用的資料分辨率較低，且沒有專門針對極端暴雨進行合成分析。為加強對西南渦誘發(fā)極端暴雨天氣的研究，本文選取1981—2020年四川盆地出現的19次西南渦誘發(fā)的極端暴雨個例，使用高精度的EAR5再分析資料對其發(fā)生的環(huán)流背景和西南渦三維環(huán)流、動力、熱力結構特征進行動態(tài)合成分析，以期對西南渦誘發(fā)極端暴雨的基本特征得到一些新的認識。

1 資料和方法

1.1 資 料

高空分析資料利用歐洲中期天氣預報中心第五代大氣再分析資料(ERA5)，垂直方向27層，水平分辨率為0.25°×0.25°，時間間隔為1 h。地面降雨資料利用1981—2020年四川盆地103個國家站逐日和逐小時實況觀測降雨量。文章中所涉及地圖已由四川省測繪地理信息局審核，審核號為川S(2021)00009號。

1.2 方 法

極端暴雨個例統計標準：日降雨(20—20時或08—08時)有一站≥250 mm，即為一個極端暴雨個例，當20—20時和08—08時同時出現，以最大降雨時段統計為一個個例。

西南渦標準參照李躍清等(2015)西南渦年鑒統計標準:700 hPa等壓面，在青藏高原背風坡(26°～33°N、99°～109°E)出現風向呈氣旋式環(huán)流的完整低渦即為西南渦。

西南渦誘發(fā)極端暴雨個例統計標準：西南渦同時或先于極端暴雨出現，且在極端暴雨出現時段內，6 h間隔的再分析資料有連續(xù)2個以上的時次出現西南渦，并至少有一個以上≥250 mm降雨站點距離西南渦中心200 km范圍內。

西南渦發(fā)生天氣背景分型：通過普查西南渦誘發(fā)極端暴雨發(fā)生的500 hPa環(huán)流背景，可分為東高西低型和西風波動型。東高西低型是指我國東部地區(qū)為西太平洋副熱帶高壓(以下簡稱副高)控制，我國西部地區(qū)為低值系統，四川盆地受青藏高原低槽和西北槽東移的共同影響；西風波動型是指副高位置較為偏東，我國中緯度地區(qū)為西風帶波動氣流控制，四川盆地受青藏高原低槽東移影響。

文中大尺度環(huán)流形勢合成采用算數平均方法，其結構特征采用動態(tài)合成方法進行分析，具體方法(曾波等，2017)如下：

(1)

2 結果分析

1981—2020年共出現53次極端暴雨，其中28次有西南渦直接影響。有4次是極端暴雨先于西南渦出現，不符合西南渦誘發(fā)極端暴雨個例要求。3次為連續(xù)兩天出現的，為避免重復分析，僅選取降雨極值最大的一天作為代表。另有2次為高原渦與西南渦耦合共同影響的個例，這類過程本文暫不做討論。因此本文實際選取了19次由西南渦誘發(fā)的極端暴雨個例進行分析。

在19次西南渦誘發(fā)極端暴雨過程中(表1)，極端暴雨多發(fā)生在20—20時時段內，共14次，僅有5次發(fā)生在08—08時時段內。從降雨量本站歷史排位來看，27站次日雨量超過250 mm的降雨中有20站次在本站歷史排位為第一，其余7站次列第二至第四位，足以說明西南渦是誘發(fā)四川盆地極端暴雨的主要影響系統。

表1 1981—2020年西南渦誘發(fā)四川盆地極端暴雨個例Table 1 Cases of extreme rainstorm induced by southwest vortex in Sichuan Basin from 1981 to 2020

陶詩言等(2000)認為西南渦的活動與副高西北側和中緯度西風槽前的西南氣流密切相關。通過普查上述西南渦誘發(fā)極端暴雨發(fā)生的環(huán)流背景，發(fā)現500 hPa主要有兩種形勢：一種是我國東部地區(qū)為副高控制，西部地區(qū)為低值系統影響(以下簡稱“東高西低”型)，與肖遞祥等(2017)分析的極端暴雨主要環(huán)流背景類似；另一種是副高位置較為偏東，我國中緯度地區(qū)為西風帶波動氣流控制(以下簡稱“西風波動”型)。其中有15次發(fā)生在東高西低形勢下，暴雨發(fā)生在副高邊緣，且多出現在7月，占比約53%，4次發(fā)生在副高位置偏東偏南的西風波動形勢下，多發(fā)生在6月，占比約50%。西南渦誘發(fā)極端暴雨過程中，西南渦生命史在48～132 h。西南渦出現0～18 h內誘發(fā)極端暴雨發(fā)生。

圖1為兩類環(huán)流背景下的24 h雨量合成和極端暴雨落區(qū)分布，可以看到東高西低型(圖1a)暴雨中心以盆地西部的樂山—成都—綿陽一線為主，合成平均雨量50 mm以上的區(qū)域也位于盆地西部，但盆地大部的平均雨量都達到了25 mm以上，250 mm以上的極端暴雨以盆地西部最多(11站次)，其次是盆地東北部(6站次)。西風波動型的暴雨中心以及合成平均雨量50 mm以上的區(qū)域均位于盆地南部的宜賓—內江一線(圖1b)，25 mm以上的范圍比東高西低型更小，位于盆地南部和西部沿山地區(qū)。說明東高西低型暴雨影響范圍更廣，對盆地西部影響最大，西風波動型暴雨對盆地南部影響最大。

圖1 1981—2020年西南渦誘發(fā)極端暴雨的平均24 h雨量合成(填色)和極端暴雨落區(qū)(黃色三角)(單位：mm)(a)東高西低型，(b)西風波動型Fig.1 The average 24 h rainfall (colored) and the area (yellow triangle) of extreme rainstorm induced by different types of southwest vortex from 1981 to 2020 (unit: mm)(a) the east high west low type, (b) the low trough type

3 環(huán)流形勢分析

按照500 hPa環(huán)流背景，將西南渦誘發(fā)極端暴雨的環(huán)流背景分為了東高西低型(15次)和西風波動型(4次)兩種類型。東高西低型的副高588 dagpm平均脊線位于25°N、西脊點位于115°E附近，貝加爾湖低槽南端與高原低槽疊加，四川盆地位于副高西側和高空槽前(圖2a)；200 hPa南亞高壓中心位于30°N、95°E附近，高壓強度為1255 dagpm，四川盆地受完整的高壓環(huán)流控制(圖2b)。西風波動型500 hPa 副高588 dagpm位于140°E以東(圖2c)，586 dagpm位于130°E附近，我國中緯度地區(qū)為西風帶系統所控制，四川盆地受青藏高原東移的低槽影響；200 hPa南亞高壓中心位于29°N、85°E，中心強度為1255 dagpm，與東高西低型相比，南亞高壓位置更為偏西，四川盆地位于南亞高壓中心東側(圖2d)。

圖2 (a,c)500 hPa和(b,d)200 hPa平均位勢高度場(等值線，單位：dagpm)(a,b)東高西低型,(c,d)西風波動型Fig.2 The mean geopotential height field (contour, unit: dagpm) at (a, c) 500 hPa and (b, d) 200 hPa(a, b) the east high west low type, (c, d) the low trough type

分析850 hPa(圖3b和3d)和700 hPa(圖3a和3c)合成平均水汽通量及散度分布可以看出，兩類環(huán)流背景影響下水汽輸送通道類似，850 hPa水汽主要來自孟加拉灣和南海，700 hPa水汽主要來自孟加拉灣，經云貴地區(qū)向四川盆地輸送。不同的是，西風波動型在孟加拉灣—南海一帶的水汽通量值更大，850 hPa和700 hPa分別達(14～18)×10-2和(8～10)×10-2g·s-1·cm-1·hPa-1，較東高西低型大(2～4)×10-2g·s-1·cm-1·hPa-1，但850 hPa從南?！F州一帶和700 hPa從云貴地區(qū)北上向四川盆地輸送的水汽卻是東高西低型更強，分別達(10～16)×10-2和(6～10)×10-2g·s-1·cm-1·hPa-1，較西風波動型大(4～6)×10-2g·s-1·cm-1·hPa-1。水汽輸送至四川盆地形成了明顯輻合，受龍門山地形影響，兩種類型均在盆地西部沿山地區(qū)輻合最強。850 hPa水汽輻合較700 hPa更為顯著，且與圖1中暴雨中心和合成平均降雨量分布基本一致。東高西低型在盆地西部沿山地區(qū)850 hPa水汽通量散度值達到了(-12～-8)×10-7g·s-1·cm-2·hPa-1，其次在盆地東北部，也存在一個-8×10-7g·s-1·cm-2·hPa-1以上的輻合中心，兩個輻合中心分別與兩個暴雨中心相對應；西風波動型則是在盆地西部沿山地區(qū)和盆地南部出現了水汽輻合中心，強度與東高西低型的兩個中心值相當，但盆地西部沿山地區(qū)的水汽輻合帶明顯比東高西低型更窄，對應平均降雨量和暴雨中心頻次均更低，盆地南部的輻合中心與暴雨中心基本對應。

圖3 (a,c)700 hPa,(b,d)850 hPa平均水汽通量(箭矢和等值線，單位：10-2 g·s-1·cm-1·hPa-1)和水汽通量散度(填色，僅顯示負值，單位：10-7 g·s-1·cm-2·hPa-1)(a,b)東高西低型,(c,d)西風波動型(灰色陰影為青藏高原地形)Fig.3 The mean water vapor flux (arrow vector and contour, unit: 10-2 g·s-1·cm-1·hPa-1) and water vapor flux divergence (colored, negative values only, unit: 10-7 g·s-1·cm-2·hPa-1) at (a, c) 700 hPa, (b, d) 850 hPa(a, b) the east high west low type, (c, d) the low trough type(gray shadow: Tibetan Plateau)

4 西南渦空間結構特征

4.1 水平特征

圖4為兩種背景下700 hPa風場和高度場的動態(tài)合成(緯向相對坐標從左向右表示自西向東，經向相對坐標從下到上表示從南向北,下同)。東高西低型背景下的西南渦高度場中心強度更強(圖4a)，環(huán)流結構更完整，700 hPa中心強度為307 dagpm，最外圍閉合等高線為308.5 dagpm，具有東北—西南向的長軸特征，按最外圍閉合等高線來看，長軸約8個緯度，短軸約6個經度，長軸方向上兩側有明顯的不對稱性，這與盧敬華和雷小途(1996)的研究一致，西南渦是一個呈近圓形而非對稱的中尺度系統。風場上結構不對稱顯著，其東南象限風速顯著強于西北象限，東南象限的風速普遍在6～11 m·s-1，最大風速為11 m·s-1，而西北象限的風速普遍僅為2～4 m·s-1，兩者風速的最大值差為9 m·s-1。

圖4 平均700 hPa風場(箭矢，彩色陰影為≥6 m·s-1的風速)和位勢高度場(等值線，單位：dagpm)(a)東高西低型,(b)西風波動型(黑色圓點為合成西南渦中心，下同)Fig.4 Average 700 hPa wind field (arrow vector, colored: ≥6 m·s-1) and geopotential height field (contour, unit: dagpm)(a) the east high west low type, (b) the low trough type(Black dot is the center of the southwest vortex, the same below)

西風波動型背景下的西南渦高度場中心強度較東高西低型略弱(圖4b)，尺度更小，中心強度為307.5 dagpm，最外圍閉合等高線為308.5 dagpm，在高度場上具有東北—西南向的長軸特征，長軸約6個緯度，短軸約4個經度。風場上結構也呈不對稱分布，但不對稱性強度小于東高西低型，其東南象限最大風速僅為6～9 m·s-1，且范圍較小，西北象限風速為2～4 m·s-1，兩者風速差的最大值為7 m·s-1。

兩種背景下的西南渦均具有東北—西南向的長軸特征特征，與劉沖和趙平(2020)的研究結果類似，與江玉華等(2012)對四川盆地西南渦暴雨過程合成分析結果不同的是，引發(fā)極端性暴雨的西南渦右側偏南風風速明顯更強。

4.2 垂直結構特征

4.2.1 位勢高度、溫度、風場結構特征

進一步分析西南渦中心高度、溫度異常垂直剖面，異常值為等壓面上西南渦合成區(qū)域內每個格點溫度或位勢高度值減去該合成區(qū)域的平均值(屈頂和李躍清，2021)，合成區(qū)域以西南渦為圓心，半徑10個經緯距，即緯向相對坐標[-10°,10°]、經向相對坐標[-10°,10°]區(qū)域內。

圖5為動態(tài)合成的高度和溫度異常分布(圖中緯向相對坐標從左到右表示自西向東，經向相對坐標從左到右表示從南向北，下同)。東高西低型背景下的西南渦在溫度場上是一個深厚的暖性低渦(圖5a，5b)，暖層高度達到了150 hPa，暖中心位于低渦正上方的400～300 hPa，暖中心溫度偏暖達3.5 K。暖層之上的對流層頂是冷層，并有-2.5 K的冷中心。這與屈頂和李躍清(2021)的研究一致，但東高西低型暖層強度略強，暖層高度更高。西南渦北側對流層中低層為冷區(qū)，冷區(qū)前沿位于西南渦中心北側2個緯距。高度場上，西南渦區(qū)域內500 hPa 以下為負異常區(qū)，并有-4 dagpm異常中心配合，500 hPa以上為正異常區(qū)，200～150 hPa有6 dagpm異常中心。西風波動型背景下的西南渦溫度場暖層厚度較東高西低型偏弱(圖5c，5d)，從低層至高層呈“較冷-暖-冷”的異常分布，700 hPa以下受西北側的冷空氣影響，為冷區(qū)，700～200 hPa為暖區(qū)，并在300 hPa有2.5～3 K的暖中心，暖中心位于低渦中心西南方向上空，再向上轉為冷區(qū)。高度場600 hPa以下為負異常區(qū)，并有-2 dagpm異常中心配合，負異常區(qū)較東高西低型偏弱，其上為正異常區(qū)，200～150 hPa有6 dagpm異常中心。

圖5 西南渦位勢高度(等值線，單位：dagpm)和溫度(填色)異常的垂直剖面(a，b)東高西低型；(c,d)西風波動型Fig.5 Vertical profile of southwest vortex geopotential height (contour, unit: dagpm) and temperature (colored) anomalies(a, b) the east high west low type, (c, d) the low trough type

對比兩種背景下西南渦的溫度、高度異常值三維結構，東高西低型的暖層較西風波動型更為深厚，東高西低型是一個深厚的暖性低渦，有“上冷-中下暖”結構，西風波動型呈“下較冷-中暖-上冷”結構，同時中低層高度場的負異常值也顯著大于西風波動型。

西南渦的垂直速度在整個對流層都表現為上升氣流，最大上升氣流中心位于低渦區(qū)附近(劉紅武等，2016)。圖6為西南渦風場動態(tài)合成緯向(經向)垂直剖面，在緯向相對坐標圖上，東高西低型背景下的西南渦東側850～300 hPa為南風(圖6a)，最大風速位于700 hPa，達9 m·s-1。對流層高層為強北風，150 hPa有北風中心，風速為16 m·s-1。西南渦西側從低層到高層有弱北風。西南渦南北風不對稱分布較為深厚,從850 hPa維持至400 hPa。上升速度最大為1.8 hPa·s-1，上升運動高度達到了150 hPa，最大上升速度位于低渦中心東側和北側1個經緯距范圍內。西風波動型東側的南風風速強度和達到的高度均弱于東高西低型(圖6c)，其東側南風最大風速為8 m·s-1，400 hPa以上為北風，北風中心也位于150 hPa，風速僅為12 m·s-1。但其西側的北風強度強于東高西低型，西南渦南北風分布僅在850～600 hPa呈不對稱分布。上升速度的強度和高度均弱于東高西低型，其上升運動高度只達到300 hPa附近。

圖6 西南渦(a，c)南北風，(b，d)東西風(等值線，單位：m·s-1)和上升速度(填色)的垂直剖面(a，b)東高西低型，(c,d)西風波動型Fig.6 (a, c) The south-north wind， (b, d) the east-west wind (contour, unit: m·s-1) and vertical profile of rising velocity (colored)(a, b) the east high west low type， (c, d) the low trough type

經向相對坐標上，東高西低型的西南渦中心600 hPa以下北側為弱的東風(圖6b)，最大風速僅為2 m·s-1，南側有較強西風，風速為6 m·s-1，氣流在低層呈氣旋式環(huán)流特征。北側上空有強西風帶，中心風速為40 m·s-1，南部上空有較強的東風，中心風速為22 m·s-1，氣流在高層呈反氣旋環(huán)流特征，上升運動高度達到150 hPa。西風波動型的西南渦中心600 hPa以下北側低層東風強于東高西低型(圖6d)，達到了6 m·s-1，低層氣流分布不利于氣旋式環(huán)流的發(fā)展。高空風速均弱于東高西低型，北側西風帶中心風速為26 m·s-1，南部東風帶中心風速約14 m·s-1，氣流在高層頁呈反氣旋環(huán)流特征，上升運動的高度在300 hPa。

對比兩類環(huán)流背景下西南渦的風場三維結構，上升速度相當，最大垂直速度位于700～400 hPa，達到-1.8～-1.4 hPa·s-1，與江玉華等(2012)對四川盆地暴雨過程統計結果一致，但上升運動高度東高西低型強于西風波動型。東高西低型風場不對稱分布更為深厚，同時低槽南側西風強于北側東風，有利于氣旋性環(huán)流的發(fā)展，西風波動型風場僅在低層呈不對稱分布。

4.2.2 動力結構特征

東高西低型背景下的西南渦動力結構特征如圖7a,7b，正渦度大值區(qū)主要位于西南渦中心及偏東、偏南2個經緯度范圍內，正渦度隨高度上升略向北偏。正渦度中心值為14×10-5s-1，高度發(fā)展至200 hPa。在正渦度柱內有“低層輻合-高層輻散”的散度分布特征，無輻散層在550 hPa，其下層的輻合值為(-12～-8)×10-5s-1。西風波動型背景下的西南渦正渦度大值區(qū)位于其中心及偏西、偏南2個經緯度范圍內(圖7c,7d)，正渦度強度顯著強于東高西低型，正渦度中心達18×10-5s-1以上，但發(fā)展高度弱于東高西低型，高度僅達300 hPa。正渦度柱內也有“低層輻合-高層輻散”的散度分布特征，但其無輻散層高度低于東高西低型，無輻散層位于600 hPa，其下的輻合強度弱于東高西低型，輻合值在(-8～-6)×10-5s-1。

圖7 西南渦散度場(等值線，單位：10-5 s-1)、正渦度(填色)的垂直剖面(a，b)東高西低型，(c,d)西風波動型Fig.7 Vertical cross-sections of divergence field (contour, unit: 10-5 s-1) and positive vorticity (colored)(a, b) the east high west low type, (c, d) the low trough type

兩類環(huán)流背景下西南渦的動力特征表現為正渦度位于其中心及周圍2個經緯度范圍內，正渦度發(fā)展旺盛，東高西低型的正渦度發(fā)展高度強于西風波動型，但強度弱于西風波動型。西風波動型的無輻散層高度、低層輻合強度低于東高西低型。劉沖和趙平(2020)對1979—2016年夏季長生命史西南渦動力垂直結構合成分析發(fā)現，在低渦成熟期，東移型、東北移型、西移型低渦中心正渦度最高可伸展至200 hPa，而東南移型和少動型只能發(fā)展到 400 hPa，各種類型正渦度中心位于800～700 hPa層，最大值接近20×10-5s-1；各種類型在850 hPa存在一個輻合中心，在500 hPa存在一個輻散中心。與劉沖和趙平(2020)研究的長生命史西南渦相比，造成極端性暴雨的西南渦的正渦度發(fā)展高度相當或更高，正渦度中心出現高度和強度基本一致，其中西風波動型的正渦度中心高度略高；低層輻合中心層次基本一致，但高層輻散高度更高。

4.2.3 熱力結構特征

東高西低型背景下的西南渦中心及東、南側對流層低層假相當位溫最大值為359 K(圖8a，8b)，假相當位溫高值由850 hPa向上伸至600 hPa，200 hPa附近假相當位溫高值下伸至500 hPa附近，同時600 hPa以下假相當位溫隨高度的上升而減小，θse850-θse600為5 K。西南渦中心及東、南側有濕舌發(fā)展，低層比濕達到了15 g·kg-1。西風波動型背景下西南渦區(qū)域低層假相當位溫較東高西低型略低(圖8c，8d)，西南渦東側低層最大值僅為353 K，南側最大值為356 K，且700 hPa以下假相當位溫隨高度上升而減小，θse850-θse600為6 K，低層濕舌發(fā)展，低層比濕達到了17 g·kg-1。兩種類型低層暖濕特征均十分明顯，850 hPa假相當位溫較江玉華等(2012)對四川盆地暴雨過程統計結果高3～7 K，850 hPa平均比濕也接近或高于四川盆地極端暴雨指標(肖遞祥等，2017)。

圖8 西南渦假相當位溫(等值線，單位：K)、比濕(填色)的垂直剖面(a，b)東高西低型，(c,d)西風波動型Fig.8 Verticle cross-sections of equivalent potential temperature (contour, unit: K) and specific humidity (colored) (a,b) the east high west low type, (c, d) the low trough type

5 結論與討論

本文利用1981—2020四川盆地國家站降雨資料和ERA5再分析資料，選取西南渦誘發(fā)日最大降雨量超過250 mm的19次極端暴雨個例進行動態(tài)合成，著重分析了兩類西南渦發(fā)生的環(huán)流背景和低渦系統的結構特征，得到以下結論：

(1)西南渦是誘發(fā)四川盆地極端暴雨的重要天氣系統，19次暴雨過程中共出現了26站次日雨量超過250 mm的極端暴雨，其中20站次為建站以來日最大降雨量紀錄，出現暴雨中心最多的是成都和宜賓，西南渦生命史在48～132 h，西南渦誘發(fā)極端暴雨一般是在西南渦生成后0～18 h內發(fā)生。

(2)西南渦誘發(fā)極端暴雨的環(huán)流背景可分為東高西低型和西風波動型兩類，東高西低型南亞高壓和副高均發(fā)展強盛，500 hPa貝加爾湖低槽南端與高原低槽疊加形成深厚低槽，四川盆地位于槽前和副高西側；西風波動型的副高位置偏東，四川盆地受東移青藏高原低槽影響，200 hPa南亞高壓脊線較東高西低型更偏南和偏西；孟加拉灣—南?！拇ㄅ璧厥菑娝斔偷闹饕ǖ?，其中東高西低型水汽輸送強度更強，低層水汽輻合區(qū)域和暴雨發(fā)生區(qū)域基本一致。

(3)西南渦在水平方向的高度場上表現為東北—西南向的長軸特征，是一個近乎橢圓的中尺度系統，長軸兩側的風場有明顯的不對稱性。東高西低型背景下的西南渦強度更強、范圍更大，兩側風場的不對稱性更強。西風波動型背景下的西南渦強度略弱，范圍較小。西南渦在垂直方向上的位勢高度場特征是負異常高度伸展至500 hPa，以上為反位相分布，位勢高度正異常中心位于溫度正異常中心上方。

(4)東高西低型背景下的西南渦具有深厚的暖心結構，西南渦上空的溫度呈“中下暖-上冷”分布，正渦度伸展高度更高，同時整層風速更強，風場的不對稱分布更為深厚。西風波動型背景下西南渦溫度場呈“下較冷-中暖-上冷”的異常分布，正渦度強度更強，但伸展高度略低，同時整層風速相對較弱，風場的不對稱分布也較為淺薄。兩種類型共同特征是低層顯著高能高濕，正渦度柱內為“低層輻合-高層輻散”動力結構。

以上結論僅針對500 hPa環(huán)流背景進行分類得到的結果，其中西風波動型僅有4例，合成結果的代表性可能存在一定的不確定性。今后還需要對更多類似個例進行對比與合成分析，以完善對不同環(huán)流背景下誘發(fā)四川盆地極端暴雨的西南渦結構特征的認識。