蒲學(xué)敏 白愛娟

(成都信息工程大學(xué) 大氣科學(xué)學(xué)院,成都 610225)

引 言

高原渦主要出現(xiàn)在500 hPa等壓面,當(dāng)其東移出高原,會(huì)造成我國東部地區(qū)大范圍暴雨、雷暴等災(zāi)害性天氣[1-2]。西南渦是一閉合低壓渦旋系統(tǒng),在有利的環(huán)流形勢(shì)配合下,部分西南渦會(huì)強(qiáng)烈發(fā)展、東移或者與其他天氣系統(tǒng)發(fā)生相互作用,造成大范圍強(qiáng)對(duì)流天氣。相關(guān)研究揭示了高原渦與西南渦的相互作用[3],郁淑華等[4]分析得出兩渦伴行有三種活動(dòng)形式,分別是高原渦誘發(fā)西南渦、高原渦與西南渦耦合以及同一天氣系統(tǒng)下兩渦。邱靜雅等[5]發(fā)現(xiàn)高原渦與西南渦處于非耦合狀態(tài)時(shí),高原東側(cè)的下沉氣流將抑制西南渦的發(fā)展。趙玉春等[6]研究發(fā)現(xiàn),高原渦東移誘生的低層偏東氣流釋放對(duì)流有效位能激發(fā)MCS產(chǎn)生強(qiáng)降水。許多研究揭示了高原渦與西南渦的相互作用,但還缺乏高原渦與西南渦相互作用引發(fā)中尺度對(duì)流復(fù)合體(Mesoscale Convective Complex, MCC)暴雨的一些認(rèn)識(shí)。

相關(guān)研究表明西南渦和高原渦作用時(shí),經(jīng)常伴隨強(qiáng)降水天氣,而MCC是暴雨云系在衛(wèi)星云圖上的反映。馬紅等[7]通過分析西南地區(qū)一次暴雨天氣過程,得出850 hPa盆地西南渦引發(fā)的MCC是暴雨的直接影響系統(tǒng)。MCC是一個(gè)獨(dú)特的、結(jié)構(gòu)完整的中尺度對(duì)流系統(tǒng),通常發(fā)生在對(duì)流不穩(wěn)定且高溫高濕的大氣環(huán)境中,并有充足的水汽輸送,且常造成區(qū)域性暴雨[8-9]。范俊紅等[10]對(duì)一次MCC個(gè)例研究發(fā)現(xiàn)強(qiáng)降水出現(xiàn)在TBB梯度區(qū)。趙桂香等[11]發(fā)現(xiàn)MCC的形成與不穩(wěn)定度有關(guān)。

總之,高原渦與西南渦相互作用是西南地區(qū)產(chǎn)生大暴雨天氣的典型環(huán)流形勢(shì),分析兩渦作用的環(huán)流特征,及伴隨的MCC云圖特征,討論西南地區(qū)暴雨的形成機(jī)制,對(duì)西南地區(qū)災(zāi)害性天氣的預(yù)警具有重要意義。

1 數(shù)據(jù)與個(gè)例選取

所用資料為常規(guī)觀測(cè)資料、ERA-Interim再分析資料(世界時(shí)00、06、12、18時(shí),分辨率為0.25°×0.25°)、FY-2D衛(wèi)星資料和GPM(Global Precipitation Mission,GPM)衛(wèi)星資料。

已有不少有關(guān)高原渦與西南渦相互作用的強(qiáng)降水過程的研究[12-14]。本文以2014年7月8—10日四川盆地發(fā)生的一次強(qiáng)降水過程為例,圍繞兩渦相互作用的環(huán)境場(chǎng)和物理量場(chǎng)進(jìn)行分析,8日20時(shí)(北京時(shí),下同)同一天氣系統(tǒng)下的兩渦相距較遠(yuǎn),盆地西南渦強(qiáng)烈發(fā)展引發(fā)盆地強(qiáng)降水,9日20時(shí)后東移出高原的高原渦與西南渦垂直耦合作用引發(fā)MCC,降水強(qiáng)度顯著增大,以此揭示高原渦與西南渦相互作用引發(fā)MCC暴雨的主要物理機(jī)制。

2 降水實(shí)況

2014年7月8—10日,西南地區(qū)發(fā)生區(qū)域性強(qiáng)降水。其中四川綿陽、彭州、德陽、廣安等地累積降水量均大于100 mm,達(dá)大暴雨量級(jí)。圖1為8—10日間部分時(shí)段的6 h降水量分布。8日18時(shí)(圖1a)盆中地區(qū)有一強(qiáng)降水中心,6 h累積降水量達(dá)141.4 mm。9日18時(shí)(圖1b)后盆地降水落區(qū)呈東北—西南向分布,范圍擴(kuò)大,強(qiáng)度增強(qiáng),降水中心6 h累積降水量達(dá)168.2 mm。10日(圖1c)暴雨強(qiáng)度減弱,范圍縮小,此時(shí)強(qiáng)降水中心東移至盆地東部,其6 h累積降水量為88.1 mm?？傮w分析8—10日累積降水量可知,8日(圖1a)和9日(圖1b)盆地夜雨現(xiàn)象顯著,其變化特征突出,降水量大且范圍廣,此次降水過程具有局地性強(qiáng),強(qiáng)度大的特征。

在此次過程中,綿陽站和彭州站地處高原東部、四川西北部,屬平原地區(qū),隨兩渦相互作用產(chǎn)生短時(shí)強(qiáng)降水,對(duì)強(qiáng)降水中心區(qū)域作逐小時(shí)降水量演變分析。結(jié)果表明：綿陽站(圖2a)的降水時(shí)段集中在8日22—00時(shí)和9日21—00時(shí),8日18—21時(shí)的小時(shí)降水量都在5 mm以下,而21時(shí)之后其降水量開始大幅度增長,高原渦與西南渦耦合前,西南渦發(fā)展強(qiáng)烈,到9日00時(shí)的小時(shí)降水強(qiáng)度最強(qiáng),達(dá)到72.3 mm,8日22—00時(shí)的3 h降水量達(dá)149.5 mm,隨后降水減弱。9日22時(shí)前的降水量在15 mm以下,而后兩渦耦合作用,降水量增多,9日22—00時(shí)的3 h降水量達(dá)121.3 mm,其中23時(shí)的小時(shí)降水量強(qiáng)度較強(qiáng),達(dá)到了39.2 mm,之后降水減弱,至10日04時(shí)降水基本結(jié)束,在此階段有5個(gè)時(shí)次小時(shí)降水量為超過了20 mm 的短時(shí)強(qiáng)降水。

圖1 2014年7月8—10日暴雨過程的 6 h累積降水量(單位：mm)：(a)8日18—00時(shí);(b)9日18—00時(shí);(c)10日00—06時(shí);(d)10日18—00時(shí)Fig.1 6 h accumulative precipitation during the rainstorm on July 8-10, 2014(unit:mm)： (a) 18∶00-00∶00 BST on 8; (b) 18∶00-00∶00 BST on 9; (c) 00∶00-06∶00 BST on 10; (d) 18∶00-00∶00 BST on 10

圖2 暴雨中心站點(diǎn)逐小時(shí)的降水演變(單位：mm):(a)綿陽站; (b)彭州站Fig.2 The hourly precipitation evolution of the rainstorm center site(unit:mm): (a)Mianyang station; (b)Pengzhou station

彭州站(圖2b)的降水時(shí)段集中在9日21—00時(shí),其中9日00時(shí)有一次短時(shí)強(qiáng)降水,其小時(shí)降水量為30.4 mm。9日18—21時(shí)的小時(shí)降水量都在10 mm以下,從21時(shí)開始高原渦移出高原與西南渦垂直耦合作用導(dǎo)致降水量增加,23時(shí)的降水強(qiáng)度最強(qiáng),小時(shí)降水量達(dá)97.0 mm,9日21—23時(shí)的3 h降水量達(dá)175.9 mm,隨后降水強(qiáng)度顯著減弱,至10日06時(shí)降水基本結(jié)束,在此階段有 4 個(gè)時(shí)次小時(shí)降水量為超過了20 mm的短時(shí)強(qiáng)降水。

3 環(huán)流形勢(shì)演變

分析500 hPa 環(huán)流形勢(shì),8日08時(shí)(圖3a)高原低槽發(fā)展,青海南部向南延伸的低槽內(nèi)有一低渦生成,位于高原中部。8日20時(shí)(圖3b)槽前高原渦東移南下至四川西北部,且強(qiáng)度增強(qiáng),盆地西南渦發(fā)展強(qiáng)烈,與高原渦處于同一低槽前,此時(shí)高原渦與西南渦渦心間的緯向距離較遠(yuǎn)(大于等于5經(jīng)/緯度),500 hPa高位渦空氣伸入西南渦上空,造成西南渦上空斜壓不穩(wěn)定增強(qiáng),兩渦同一天氣系統(tǒng)下相互作用引發(fā)盆地暴雨。9日08時(shí)(圖3c)高原低槽東移,30°N形成一高壓脊,西太平洋副熱帶高壓移動(dòng)過程中在其西北側(cè)形成西南急流。9日20時(shí)(圖3d)高原渦南下移至100°E附近,此時(shí)副高強(qiáng)盛,588 dagpm深入我國華南地區(qū)。此后東移出高原的高原渦東部正渦度平流與850 hPa西南低渦發(fā)生垂直耦合,高原渦強(qiáng)度相較于之前有所減弱,兩渦耦合作用后引發(fā)盆地暴雨。10日08時(shí)(圖3e)兩渦繼續(xù)發(fā)展東移。兩渦相互作用前處于同一低槽前,盆地西南渦發(fā)展強(qiáng)烈,暴雨發(fā)生時(shí),移出高原的高原渦與西南渦渦垂直耦合疊加。

圖3 2014年7月8—10日500 hPa等高線(單位:dagpm)和位渦(陰影,單位:s-1)(黃色三角形為西南渦所在位置,粗黑線為高原邊界):(a)8日08時(shí); (b)8日20時(shí)； (c)9日08時(shí)； (d)9日20時(shí)； (e)10日08時(shí)； (f)10日20時(shí)Fig.3 The 500 hPa contour line (unit: dagpm) on July 8-10, 2014 and the vortex (shadow, unit:s-1)(the yellow triangle is the location of the southwest vortex; thick black line is plateau boundary) at：(a) 08∶00 BST on 8;(b) 20∶00 BST on 8; (c) 08∶00 BST on 9; (d) 20∶00 BST on 9; (e) 08∶00 BST on 10; (f) 20∶00 BST on 10

分析850 hPa環(huán)流形勢(shì),8日08時(shí)(圖4a)盆地中部受一致偏南氣流影響,盆地西南渦發(fā)展。8日20時(shí)(圖4b)盆地處于較強(qiáng)東南氣流中,風(fēng)速顯著增大,此時(shí)不同高度上兩渦均位于同一低槽前,在同一天氣系統(tǒng)下共同作用,造成盆地暴雨。9日08時(shí)(圖4c)盆地內(nèi)西南渦強(qiáng)烈發(fā)展,風(fēng)速變大。9日20時(shí)(圖4d)盆地西南渦影響范圍擴(kuò)大,渦旋中心穩(wěn)定在盆地,具有強(qiáng)烈輻合抬升,東移出高原的高原渦與西南渦垂直耦合作用,引發(fā)盆地暴雨。10日08時(shí)(圖4e)兩渦耦合作用后,正渦度中心發(fā)展東移。10日20時(shí)(圖4f)氣旋性渦旋東移至川東,暴雨過程基本結(jié)束。此次過程中暴雨區(qū)與渦旋中心位置相對(duì)應(yīng),渦旋中心位于暴雨區(qū)右前方,暴雨區(qū)隨低渦的東移而東移,低渦的發(fā)展對(duì)本次盆地暴雨產(chǎn)生和發(fā)展起決定性作用。

圖4 2014年7月8—10日850 hPa等高線(單位:dagpm)和位渦(陰影,單位:s-1)(黃色實(shí)心圓為高原渦所在位置,粗黑線為高原邊界):(a)8日08時(shí)；(b)8日20時(shí)；(c)9日08時(shí)；(d)9日20時(shí)；(e)10日08時(shí)；(f)10日20時(shí)Fig.4 850 hPa contour line on July 8-10, 2014 (unit: dagpm) and position vortex (shadow, unit:s-1) (yellow solid circle is the position of the plateau vortex; thick black line is the plateau boundary) at：(a)08∶00 BST on 8; (b)20∶00 BST on 8; (c)08∶00 BST on 9; (d)20∶00 BST on 9; (e)08∶00 BST on 10; (f)20∶00 BST on 10

4 兩渦作用的衛(wèi)星云圖特征

從衛(wèi)星云圖(圖5)分析MCC的特征,可見,此次暴雨過程中伴隨著旺盛的中尺度對(duì)流活動(dòng)。8日12時(shí)四川及周邊區(qū)域上空分布零散云團(tuán),盆地上空沒有明顯的降水云系,17時(shí)四川西北部對(duì)流云團(tuán)迅速發(fā)展東移,云核面積增大,頂部溫度降低。20時(shí)(圖5a)，其云頂亮溫基本在-72 ℃左右,MCC呈現(xiàn)橢圓狀,長軸呈現(xiàn)東北—西南向,此時(shí)同一天氣系統(tǒng)下西南渦強(qiáng)烈發(fā)展引發(fā)盆地MCC發(fā)生發(fā)展,導(dǎo)致盆地暴雨。23時(shí)，MCC發(fā)展成熟,范圍擴(kuò)大,云頂溫度小于-72 ℃,此時(shí)盆地暴雨(圖5b)。9日01時(shí)前后，MCC進(jìn)入消亡階段,云團(tuán)尺度減小,結(jié)構(gòu)變得松散,但仍然滿足MCC標(biāo)準(zhǔn),云團(tuán)對(duì)應(yīng)區(qū)域的降水強(qiáng)度明顯減小。

圖5 2014年7月8日08時(shí)至10日00時(shí)紅外云圖空間分布(a—c、g—i)及其對(duì)應(yīng)時(shí)刻降水分布(d—f、j—l):(a、d)7月8日20時(shí);(b、e)7月8日23時(shí);(c、f)7月9日01時(shí);(g、j)7月9日19時(shí);(h、k)7月9日23時(shí); (i、l)7月10日00時(shí)Fig.5 Spatial distribution of (a-c,g-i) infrared cloud image and (d-f,j-l)its corresponding time precipitation distribution during 08∶00 BSTon 8 to 00∶00 BST on 10 in July, 2014：(a,d)20∶00 BST on July 8; (b，e)23∶00 BST on July 8; (c,f)01∶00 BST on July 9;(g,j)19∶00 BST on July 9; (h,k) 23∶00 BST on July 9； (i,l)00∶00 BST on July 10

9日18時(shí)，四川地區(qū)多個(gè)對(duì)流云團(tuán)發(fā)展,21時(shí)，多個(gè)云團(tuán)合并,其冷中心合為一體,云團(tuán)面積增大,此時(shí)東移出高原的兩渦垂直耦合作用引發(fā)MCC,造成盆地暴雨天氣。23時(shí)，MCC成熟階段,系統(tǒng)移動(dòng)較為緩慢,此時(shí)盆地暴雨,降水區(qū)域主要集中在TBB梯度大值區(qū)一側(cè),位于MCC云團(tuán)TBB冷中心附近(圖5e)。10日00時(shí)，冷云面積明顯減小,MCC特征逐漸消失(圖5i)。分析可見,兩渦耦合作用時(shí)短時(shí)強(qiáng)降水區(qū)域與MCC相對(duì)應(yīng),降水落區(qū)位于MCC云團(tuán)TBB冷云團(tuán)中心,強(qiáng)降水集中出現(xiàn)在兩渦耦合作用伴隨MCC發(fā)展至成熟階段。

5 兩渦作用引發(fā)MCC的形成機(jī)制分析

5.1 水汽條件

對(duì)此次兩渦作用的暴雨天氣分析其水汽輸送和輻合特征。兩渦耦合作用前(圖6a)來自孟加拉灣的西南急流和副熱帶高壓西側(cè)南海偏南氣流,在四川西北側(cè)匯合,形成-3.7×10-3kg·m-2·s-1·hPa-1的水汽通量輻合區(qū),有利于MCC的生成。8日20時(shí)(圖6b)，水汽通量散度輻合區(qū)強(qiáng)度加強(qiáng),范圍擴(kuò)大,渦心附近輻合中心強(qiáng)度達(dá)-4.2×10-3,西南渦南部有充沛的水汽輸送,此時(shí)西南渦強(qiáng)烈發(fā)展并引發(fā)MCC,導(dǎo)致盆地暴雨。9日08時(shí)(圖6c),強(qiáng)度為-2.2×10-3的水汽輻合區(qū)南下,強(qiáng)度減小。

9日20時(shí)(圖6d)，水汽輻合中心強(qiáng)度增強(qiáng)至-3.7×10-3,盆地有充沛的水汽輸送,此時(shí)移出高原的高原渦與西南渦耦合作用引發(fā)MCC,造成盆地暴雨。10日08時(shí)(圖6e),盆地仍處于水汽輻合散度大值區(qū),強(qiáng)度減弱,至10日20時(shí)(圖6f)減弱至2.2×10-3。分析其水汽走向可以看出,暴雨期間水汽通量大值軸線呈東西走向。

在此次相互作用過程中,同一天氣系統(tǒng)下兩渦共同作用下引發(fā)MCC,盆地暴雨區(qū)的水汽輻合中心強(qiáng)度增強(qiáng),帶來局地強(qiáng)降水。兩渦耦合作用引發(fā)MCC,盆地暴雨區(qū)的水汽輻合中心強(qiáng)度顯著增強(qiáng),導(dǎo)致盆地暴雨。

5.2 動(dòng)力抬升機(jī)制

為了揭示此次兩渦相互作用的動(dòng)力結(jié)構(gòu)特征,對(duì)各物理量的演變特征進(jìn)行了分析。兩渦耦合作用前(圖7a),綿陽市(104°E)在500 hPa以下有正渦度柱,中心在700 hPa,強(qiáng)度為6.3×10-5s-1。8日20時(shí)(圖7b)，綿陽市上空正渦度柱強(qiáng)度明顯增強(qiáng),中心仍在700 hPa,強(qiáng)度達(dá)7.6×10-5s-1,此時(shí)西南渦與高原渦在同一天氣系統(tǒng)下共同作用引發(fā)MCC,伴隨盆地暴雨。9日08時(shí)(圖7c)，在500 hPa層結(jié)上下存在明顯的正負(fù)渦度鋒區(qū),低層輻合高層輻散有利于MCC的發(fā)展。

圖7 2014年7月8—10日散度(陰影,單位:10-5s-1)、渦度(灰線,單位:10-5s-1)、垂直速度(黑線,單位:hPa·s-1)沿31°N的緯度—時(shí)間剖面:(a)8日08時(shí); (b)8日20時(shí); (c)9日08時(shí); (d)9日20時(shí); (e)10日08時(shí); (f)10日20時(shí)Fig.7 Latitude-time profile along 31°N from July 8-10, 2014 of divergence (shadow, unit:10-5s-1), vorticity (grey line, unit:10-5s-1),vertical velocity (black line, unit:hPa·s-1) at: (a) 08∶00 BST on 8; (b) 20∶00 BST on 8; (c) 08∶00 BST on 9;(d) 20∶00 BST on 9; (e)08∶00 BST on 10; (f) 20∶00 BST on 10

9日20時(shí)(圖7d)，綿陽市上空正渦度柱達(dá)到了150 hPa,正渦度柱有兩個(gè)中心,一個(gè)位于700 hPa,強(qiáng)度達(dá)6×10-5s-1,對(duì)應(yīng)此時(shí)中低層的氣旋性渦旋,在250 hPa還存在另一個(gè)正渦度中心,此時(shí)高原渦在較強(qiáng)的斜壓不穩(wěn)定情況下與西南渦耦合,合并為一個(gè)強(qiáng)渦,低空強(qiáng)烈輻合高空輻散,輻合中心與耦合區(qū)相對(duì)應(yīng),耦合區(qū)上空垂直速度為正,最大垂直速度出現(xiàn)在對(duì)流層高層,有明顯的輻散場(chǎng),對(duì)底層有明顯抽吸作用,此時(shí)上升運(yùn)動(dòng)很強(qiáng),存在短時(shí)強(qiáng)降水。10日08時(shí)(圖7e),綿陽市上空出現(xiàn)兩個(gè)正渦度中心兩個(gè)負(fù)渦度中心,此時(shí)兩渦耦合后東移。10日20時(shí)(圖7f),MCC消散,正渦度中心明顯東移至108 °E附近。此次兩渦相互作用過程中,對(duì)流層中低層正渦度與高層負(fù)渦度的垂直分布有利于MCC的發(fā)展成熟,散度渦度和垂直速度與暴雨的時(shí)段和落區(qū)有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

5.3 不穩(wěn)定條件

分析此次過程中θse水平分布,700 hPa上,若以355 K為特征線,特征線以南為θse的高值區(qū),與高溫高濕區(qū)相對(duì)應(yīng),特征線以北為低溫低濕的θse低值區(qū)。則θse等值線的密集帶就是冷暖空氣交匯區(qū)域所在。兩渦耦合前(圖8a)盆地處于θse高值區(qū),高溫高濕,有利于MCC發(fā)展。8日20時(shí)(圖8b)，暴雨區(qū)θse水平梯度增大,高值區(qū)西北側(cè)為等θse線密集帶,此時(shí)大量不穩(wěn)定能量聚積,引發(fā)MCC伴隨盆地強(qiáng)降水。9日08時(shí)(圖8c)，等θse密集帶逐漸向南發(fā)展,范圍擴(kuò)大。

圖8 2014年7月8—10日700 hPa θse 水平分布(單位:K): (a)8日08時(shí); (b)8日20時(shí); (c)9日08時(shí); (d)9日20時(shí); (e)10日08時(shí); (f)10日20時(shí)Fig.8 700 hPa θse horizontal distribution from July 8 to 10, 2014(unit: K) at: (a)08∶00 BST on 8; (b)20∶00 BST on 8; (c)08∶00 BST on 9; (d)20∶00 BST on 9; (e)08∶00 BST on 10; (f)20∶00 BST on 10

9日20時(shí)(圖8d)，暴雨區(qū)位于能量區(qū)前沿,此時(shí)兩渦耦合且引發(fā)MCC,暴雨區(qū)大氣中有較高能量釋放,伴隨盆地暴雨產(chǎn)生。此后等θse密集帶緩慢東移,至10日20時(shí)(圖8f),四川盆地東南部為θse低值區(qū),不穩(wěn)定能量逐漸消耗,降水基本結(jié)束。

圖9 2014年7月8—10日700 hPa θse 垂直分布(單位:K):(a)8日08時(shí); (b)8日20時(shí); (c)9日08時(shí); (d)9日20時(shí); (e)10日08時(shí); (f)10日20時(shí)Fig.9 θse vertical distribution of 700 hPa from July 8 to 10, 2014(unit: K) at:(a)08∶00 BST on 8；(b)20∶00 BST on 8, (c)08∶00 BST on 9; (d)20∶00 BST on 9; (e)08∶00 BST on 10; (f)20∶00 BST on 10

9日20時(shí)(圖9d)，盆地上空θse垂直梯度增大,其等值線的傾斜度越大,大氣對(duì)流顯著不穩(wěn)定,兩渦耦合作用引發(fā)MCC,導(dǎo)致盆地暴雨。直至10日20時(shí)(圖9f)，θse等值線傾斜度逐漸平緩,大氣層結(jié)穩(wěn)定,降水顯著減少。兩渦耦合作用前期,對(duì)流層低層存在弱的對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)域,耦合作用時(shí),暴雨區(qū)對(duì)流穩(wěn)定度減小,導(dǎo)致垂直上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),且滿足了MCC維持和發(fā)展需要的高能高濕需求,引發(fā)盆地暴雨。

由濕位渦的定義可知,當(dāng)MPV1>0,表示大氣對(duì)流穩(wěn)定,MPV1<0,表示大氣對(duì)流不穩(wěn)定。由于MPV2 比MPV1 要小一個(gè)量級(jí),本文只分析MPV1。兩渦耦合前(圖10a)盆地基本處于對(duì)流穩(wěn)定。8日20時(shí)(圖10b)，盆地對(duì)流層中低層呈不穩(wěn)定性,此時(shí)兩渦相互作用下西南渦強(qiáng)烈發(fā)展引發(fā)MCC,為盆地帶來暴雨。9日08時(shí)(圖10c)，MPV1負(fù)值增大,不穩(wěn)定性增強(qiáng)。

圖10 2014年7月8—10日沿31°N的MPV1垂直剖面(單位:10-6K·kg-1·m2·s-1):(a)8日08時(shí); (b)8日20時(shí); (c)9日08時(shí); (d)9日20時(shí); (e)10日08時(shí); (f)10日20時(shí)Fig.10 Vertical profile of MPV1 along 31°N from July 8-10, 2014(unit:10-6K·kg-1·m2·s-1) at:(a)08∶00 BST on 8; (b)20∶00 BST on 8; (c)08∶00 BST on 9; (d)20∶00 BST on 9; (e)08∶00 BST on 10; (f)20∶00 BST on 10

9日20時(shí)(圖10d)，MPV1負(fù)值區(qū)范圍變大,不穩(wěn)定性顯著增強(qiáng),此時(shí)兩渦垂直耦合作用引發(fā)MCC,帶來暴雨天氣。10日08時(shí)(圖10e)，MPV1負(fù)值區(qū)有所東移,暴雨區(qū)850 hPa以上層結(jié)維持對(duì)流不穩(wěn)定,850 hPa以下層結(jié)出現(xiàn)強(qiáng)度為2.5 PVU(1 PVU=10-6K·kg-1·m2·s-1)的MPV1正值中心,大氣層結(jié)穩(wěn)定。至10日20時(shí)(圖10f)落雨區(qū)東移,盆地東南部處于對(duì)流不穩(wěn)定狀態(tài)。此次兩渦相互作用過程中,低層濕位渦負(fù)值區(qū)范圍變大,大氣不穩(wěn)定性顯著增強(qiáng),為盆地暴雨提供不穩(wěn)定條件。

6 結(jié)論

本文分析了2014年7月8—10日一次由高原渦與西南渦相互作用引發(fā)MCC產(chǎn)生大暴雨的天氣過程,通過對(duì)不同活動(dòng)形式的兩渦相互作用時(shí)環(huán)境場(chǎng)特征、衛(wèi)星云圖特征以及形成機(jī)制的分析,主要結(jié)論如下:

(1) 高原渦與西南渦相互作用前期,兩渦渦心間距離較遠(yuǎn)時(shí),同一天氣系統(tǒng)下生成的兩渦,有500 hPa高位渦空氣伸入西南渦上空,西南渦上空斜壓不穩(wěn)定增強(qiáng);高原渦東移至100°E附近時(shí),低渦東部的正渦度平流與850 hPa西南低渦發(fā)生垂直疊加,盆地產(chǎn)生暴雨,暴雨區(qū)位于低渦中心。

(2) 紅外云圖明顯表征了MCC的發(fā)展成熟對(duì)暴雨的落區(qū)和移動(dòng)有較強(qiáng)的指示意義:由兩渦相互作用引發(fā)的MCC是產(chǎn)生強(qiáng)降水的重要原因,降水基本集中出現(xiàn)在MCC發(fā)展成熟階段,強(qiáng)降水位于對(duì)流云團(tuán)黑體亮溫(TBB)冷中心附近,靠近亮云核。

(3) 兩渦相互作用時(shí)高原渦與西南渦南部來自孟灣和南海的暖濕氣流強(qiáng)盛發(fā)展帶來了充沛的水汽輸送,在渦心附近形成水汽輻合區(qū),水汽輻合中心與強(qiáng)降水落區(qū)相對(duì)應(yīng)。MCC在其發(fā)展到成熟階段,均存在水汽輻合加強(qiáng)的特征。

(4) 兩渦相互作用前對(duì)流層低層存在弱的對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)域;兩渦作用時(shí)低空輻合高空輻散的散度場(chǎng)分布特征以及對(duì)流層中低層正渦度與高層負(fù)渦度的垂直分布特征有利于MCC的發(fā)展成熟,且θse水平和垂直梯度加大,隨高度遞減,大氣層結(jié)出現(xiàn)顯著的不穩(wěn)定,此時(shí)垂直上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng),滿足了MCC維持和發(fā)展需要的高能高濕需求。