高原涡与西南涡相互作用暴雨天气过程的诊断分析

2016-10-20安阳市气象局河南安阳455000

地球 2016年10期

（安阳市气象局河南安阳455000）

高原涡和西南涡二者非耦合时抑制四川地区西南涡发展，二者耦合后将会引发四川浅薄系统，本文以2013年6月末至7月初的四川暴雨为例，从位势涡度角度分析高原涡和西南涡在互相作用时关系，首先介绍资料与方法，随后简单介绍暴雨概况与高原涡、西南涡二者的移动和演变，最后提出诊断分析，以期揭示二者在相互作用过程中出现的一些特征。

高原涡西南涡相互作用

高原涡，又名高原低涡，属于浅薄系统，是青藏高原动力热力二者相互作用的产物，多为暖性结构。在夏季，高原涡东移时引发下游地区暴雨，在高原涡东移至100°E时，可以与西南涡垂直叠加相互作用，加强西南涡，从而导致四川地区出现暴雨气象。

1 资料与方法

本文选取2013年四川降水量资料以及欧洲天气预报中心再分析资料。再分析资料与NCEP（即美国国家环境预报中心）再分析资料相比适用性更好。

在P坐标系中，位势涡度，即PV可以表示为（忽略大气垂直速度水平变化情况）：

在等熵面上，引入静力近似，等熵位势涡度，即IPV，可以由Ertel定义为（忽略垂直速度）：

ζ0即为等熵面上相对涡度的垂直分量；重力加速度以g表示，地转牵连涡度以f表示，由公式（2）可以得知，静力稳定度与绝对涡度二者共同决定等熵位势涡度。

2 暴雨概况

四川盆地于2013年夏季发生一次特大暴雨，自贡、绵阳、德阳、遂宁等地发生局域性性大暴雨，其中遂宁日降雨量已达20年来最大降雨量，存在强降水中心，调查表明，七月一日与六月三十日相比，其降水中心明显东移，强度减弱、范围扩大。

3 移动与演变

2013年夏季，青海西南部生成一种高原涡，其逐渐东移至四川盆地，根据其与西南涡中心强度变化及移动路径，可以将这一过程大致分为三阶段，第一阶段是高原涡自高原东移而出，第二阶段是西南涡形成并移动，第三阶段是两涡相互作用，高原涡、西南涡发生耦合，导致四川暴雨出现。两涡相互作用十分复杂，由于两者存在各自空间尺度，因此可以利用垂直剖面分析两涡相互作用以及伸展空间。

第一阶段，根据垂直剖面可以看出其在高原地区具有明显位势涡度中心，随着时间推移，高原涡出现明显东移趋势，十二小时后移入四川盆地，高原涡产生时其低涡发展加强；十八小时后低涡继续发展加强，高原涡东移正涡度加强；三十六小时后，低涡发展减弱，高原涡东移进入四川区域后其强度减弱。

第二阶段，同样分析位势涡度场、风场与高度场，高原涡产生后十二小时，四川区域出现低涡中心，其西侧低涡发展加强，即西南涡形成时，其位势涡度大值处于低涡西侧，四十二小时后该大值中心重合于流场低涡中心，表明此时低涡发展较为稳定。

第三阶段，两涡垂直耦合，合并成为一个强涡，其强度增强，形成深厚涡旋系统，与此同时，强降雨中心处于该区域。高原涡形成四天后其正涡度中心减弱，降雨量减弱，十八小时后涡旋中心减弱，暴雨趋于结束。

位势涡度剖面表明，位势涡度中心处于风场、高度场中低涡中心西侧时，涡旋处于形成阶段。高原涡、西南涡非耦合时，其东侧下沉气流抑制西南涡发展，当两涡垂直耦合时，高原涡、西南涡两者在垂直方向可以合并成为更强的涡旋。

4 诊断分析

笔者选取不同位势涡度计算方法，诊断分析高原涡、西南涡于2013年夏季的一次移动耦合引发四川区域暴雨过程。

位势涡度剖面图可以揭示高原涡、西南涡二者相互作用过程并追踪两涡异动情况，同时结合风场、高度场，可以将涡旋中心强度变化清楚反映。涡旋形成阶段，位势涡度中心位于风场、高度场上低涡中心偏西区域。在高原东部东移过程中，高原涡强度加强；在四川盆地东移过程中，高原强度减弱；在两涡垂直耦合后，其强度得以再次加强。

根据位势涡度理论得出的涡度演变时间分析表明，高原涡与西南涡在非耦合时，其东侧下沉支阻碍西南涡发展；当两涡垂直耦合时，两涡合并成上升气流加强的一个强涡。

在两涡耦合时，暴雨中心与稳定上升气流对应，其右侧出现下沉气流，形成次级环流圈，构成高低空能量与水汽交换。等熵位势涡度分布能够清楚反映两涡水平移动，同时指示强降水中心。