李國(guó)平 孫建華 王曉芳

（1 成都信息工程大學(xué)大氣科學(xué)學(xué)院，成都 610225；2 氣象災(zāi)害預(yù)報(bào)預(yù)警與評(píng)估省部共建協(xié)同創(chuàng)新中心，南京信息工程大學(xué)，南京 210044；3 中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所，北京 100029；4 中國(guó)氣象局武漢暴雨研究所，武漢 430205）

0 引言

山地是海拔高度500 m以上且起伏大、多呈脈狀分布的高地。山地地形對(duì)大氣的影響主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1）熱力作用。同緯度地區(qū)，地勢(shì)越高，氣溫越低。2）動(dòng)力作用（機(jī)械阻擋或屏障作用）。地形是氣流運(yùn)行的主要障礙，可形成阻擋、爬坡、繞流和狹管等四種地形效應(yīng)，也可以改變季風(fēng)或寒潮的強(qiáng)度和方向。地形能夠顯著改變邊界層的氣流，如強(qiáng)風(fēng)通過(guò)山脈時(shí)，在下風(fēng)方向可形成一系列諸如背風(fēng)槽、背風(fēng)波、背風(fēng)渦等背風(fēng)天氣系統(tǒng)。3）對(duì)降水的影響。山脈可使?jié)駶?rùn)氣團(tuán)的水分在迎風(fēng)坡由于地形抬升形成大量降水（地形雨），背風(fēng)坡則由于氣流下沉導(dǎo)致少雨而變得干燥，則山脈兩側(cè)的氣候可以出現(xiàn)極大差異而成為氣候分界線，如秦嶺。4）山地氣候的形成。受海拔高度和山脈地形的影響，在山地地區(qū)形成的一種地方性氣候。

我國(guó)西部多山地，其中西南地區(qū)地形更為復(fù)雜。山地突發(fā)性暴雨是我國(guó)重大自然災(zāi)害之一，山地突發(fā)性暴雨及其引發(fā)的次生災(zāi)害（如山洪、泥石流、滑坡、崩塌等）會(huì)造成嚴(yán)重的生命財(cái)產(chǎn)損失，其預(yù)警與防范是國(guó)家防災(zāi)減災(zāi)重大而迫切的戰(zhàn)略需求，也是汛期重點(diǎn)防范的自然災(zāi)害。山地突發(fā)性暴雨預(yù)報(bào)預(yù)警難點(diǎn)是提升暴雨發(fā)生時(shí)間、區(qū)域和強(qiáng)度預(yù)報(bào)預(yù)警的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。當(dāng)前我國(guó)西南山地突發(fā)性暴雨預(yù)報(bào)水平不高、能力不足的一個(gè)重要原因就是未能有效考慮山地對(duì)暴雨及其突發(fā)性的影響，缺乏山地突發(fā)性暴雨形成與發(fā)展的理論指導(dǎo)，亟需在綜合觀測(cè)的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究西南山地突發(fā)性暴雨的多尺度特征和動(dòng)力學(xué)機(jī)理這一關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。希望通過(guò)對(duì)山地突發(fā)性暴雨觸發(fā)機(jī)理、發(fā)展條件、中尺度對(duì)流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征的研究，提出可指導(dǎo)建立山地突發(fā)暴雨的定量診斷技術(shù)與預(yù)報(bào)物理模型，發(fā)展西南山地突發(fā)性暴雨的預(yù)報(bào)理論和方法，豐富山地突發(fā)性暴雨的科學(xué)認(rèn)識(shí)，為提高西南山地突發(fā)性暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率和山洪地質(zhì)災(zāi)害防御能力提供科技支撐。

歐洲和美國(guó)已經(jīng)開(kāi)展山脈的動(dòng)力、熱力過(guò)程對(duì)局地環(huán)流形成的觀測(cè)和理論研究，揭示了地形作用形成的上坡風(fēng)、下坡風(fēng)和山谷風(fēng)的形成機(jī)制及其對(duì)局地天氣的影響，以及中尺度地形的動(dòng)力作用等。相較于長(zhǎng)江下游江淮平原上以大別山等為代表的第三級(jí)階梯地形，國(guó)內(nèi)針對(duì)中國(guó)西南山地和對(duì)流發(fā)生環(huán)境的復(fù)雜性，開(kāi)展了以青藏高原為代表的第一級(jí)階梯地形和以四川盆地周邊、云貴高原、秦嶺—大巴山、巫山—三峽、武陵山—雪峰山等為代表的第二級(jí)階梯地形背景下對(duì)流系統(tǒng)發(fā)生的環(huán)境條件、觸發(fā)機(jī)制、結(jié)構(gòu)特征等的分析，并利用新的觀測(cè)手段得到的高分辨率資料，開(kāi)展理論分析和數(shù)值模式試驗(yàn)，揭示了局地地形、山地邊界層、地形重力波等過(guò)程對(duì)山地對(duì)流、降水系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的作用。當(dāng)前，在山地突發(fā)性暴雨的特征與機(jī)理研究方面，急需基于綜合觀測(cè)數(shù)據(jù)集獲取多尺度信息，揭示山地突發(fā)性暴雨發(fā)生發(fā)展的條件、中尺度對(duì)流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與分布，闡明突發(fā)性暴雨發(fā)生發(fā)展的多尺度特征與動(dòng)力學(xué)機(jī)制。下面本文將以中國(guó)西南山區(qū)為例，對(duì)山地突發(fā)性暴雨事件的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)、影響系統(tǒng)與有利環(huán)境條件、高原中尺度對(duì)流系統(tǒng)的影響、地形繞流和爬流的作用、地形重力波的觸發(fā)機(jī)理、雙低空急流的綜合效應(yīng)、地形影響的數(shù)值研究等方面近5年以來(lái)的研究進(jìn)展進(jìn)行梳理、總結(jié)及展望。

1 西南山地突發(fā)性暴雨事件的識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)

中國(guó)西部山地是暴雨及其次生災(zāi)害的多發(fā)區(qū)（高頻區(qū)），這里的西部區(qū)主要涉及四川、重慶、貴州、湖北、湖南、陜西、甘肅、云南、廣西，其中四川、重慶、貴州所代表的西南山地是本文關(guān)注的重點(diǎn)。

本文所指的西南山地突發(fā)性暴雨事件定義為：發(fā)生在西南山地（海拔高度介于500～3000 m）、降水區(qū)域直徑小于200 km、1小時(shí)累計(jì)雨量≥20 mm 且3小時(shí)累計(jì)雨量≥50 mm的強(qiáng)降水。

2 近十年四川山地暴雨的演變特征

黃楚惠等利用近十年（2010—2019年）國(guó)家氣象基本站與加密氣象自動(dòng)站降水資料從氣候態(tài)探究了四川省山地暴雨事件的空間分型與時(shí)間變化特征。在將四川山地暴雨事件劃分為川西暴雨（SC-A）、川東北暴雨（SC-B）和川西、川東北兩地并發(fā)型暴雨（SC-C）這三種類(lèi)型的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)分析得到以下結(jié)果：1）近十年四川山地暴雨的頻次略有減少，但累計(jì)降雨量和地質(zhì)災(zāi)害卻有所增加。SC-A近十年發(fā)生的頻次和強(qiáng)度呈增加趨勢(shì)，而SC-B表現(xiàn)出不規(guī)則的振蕩趨勢(shì)。在三類(lèi)暴雨事件中，SC-A在發(fā)生頻次和強(qiáng)度上均為四川山地暴雨中最高的一類(lèi)（圖1）。2）暴雨峰值逐年變化中，SC-A暴雨峰值雨量總體大于另兩類(lèi)暴雨，近十年中，峰值雨量除在8月呈上升趨勢(shì)外，其余月份山地暴雨強(qiáng)度無(wú)明顯的線性增減趨勢(shì)。3）三種類(lèi)型的山地暴雨事件累計(jì)雨量和頻次變化趨勢(shì)比較一致，5—7月逐漸增加，7月達(dá)到最高，8—9月逐漸下降。5月和9月發(fā)生的暴雨事件主要為SC-B山地暴雨，6—8月則為SC-A山地暴雨為主。4）四川山地暴雨事件夜間出現(xiàn)暴雨峰值的頻次遠(yuǎn)高于白天，主要集中在后半夜（北京時(shí)00—06時(shí)），在研究的三種類(lèi)型山地暴雨事件中，SC-A的夜間暴雨峰值出現(xiàn)次數(shù)最多。

圖1 變化趨勢(shì)（灰色虛線：三次多項(xiàng)式擬合曲線）：（a）四川山地年暴雨頻次、（b）年累計(jì)暴雨量（c）區(qū)域占比：暴雨頻次、（d）年累計(jì)暴雨量[11]Fig.1 Variation trend of (a) annual frequency,(b) annual cumulative rainstorm over Sichuan mountains (grey dashed line:cubic polynomial fitting curve),(c) regional ratio of the frequency of rainstorms and (d) annual cumulative rainstorm[11]

3 山地突發(fā)性暴雨的多尺度影響系統(tǒng)

根據(jù)現(xiàn)有研究成果，可以概括出山地突發(fā)性暴雨的影響系統(tǒng)主要有以下幾類(lèi)：1）高層系統(tǒng)（200 hPa），如高空急流、（慣性）重力波、南亞高壓；2）中層系統(tǒng)（500 hPa），如高空槽、高原低渦（簡(jiǎn)稱(chēng)高原渦）、高原切變線、西北太平洋副熱帶高壓（簡(jiǎn)稱(chēng)西太副高）；3）中低層系統(tǒng)（700 hPa），如低空急流、低層切變線、西南低渦（簡(jiǎn)稱(chēng)西南渦）、冷侵入（冷空氣）；4）低層系統(tǒng)（850 hPa）：邊界層地形輻合線、西南β中尺度低渦、山區(qū)低空急流、暖濕輸送（暖濕氣流）；5）（近）地面系統(tǒng)，如地面輻合線、地形準(zhǔn)靜止鋒、東南沿海臺(tái)風(fēng)、中尺度對(duì)流系統(tǒng)（Mesoscale Convective System，MCS），其中MCS包括局地（如四川盆地的丘陵地帶）生成的或上游地區(qū)（如青藏高原）東移而來(lái)的。

張芳麗等利用最新ERA5再分析資料、新一代雷達(dá)拼圖資料，對(duì)2017年5月初四川盆地東北部一次突發(fā)性暴雨事件的影響系統(tǒng)、動(dòng)力和熱力影響因子以及地形作用的分析表明：此次暴雨事件的主要影響系統(tǒng)有中緯500 hPa東移低槽、西伸的西太副高、對(duì)流層中低層的西南低空急流以及低層切變線（圖2）。

圖2 四川盆地東北部突發(fā)性暴雨的影響系統(tǒng)示意圖[12]（a）空中影響系統(tǒng)（紅色矩形框代表研究區(qū)域）；（b）近地面影響系統(tǒng)Fig.2 Diagram of influence systems on the sudden rainstorm in Northeast Sichuan Basin[12](a) influence systems above 850 hPa (the red rectangle represents the interesting area),(b) influence systems near the surface

利用高時(shí)空分辨率的相當(dāng)黑體溫度（TBB）數(shù)據(jù)，基于模式匹配的自動(dòng)識(shí)別追蹤方法，對(duì)2000—2016年暖季（5—8 月）長(zhǎng)江中游第二級(jí)階梯地形區(qū)附近（106°—113°E，28°—35°N）的MCS進(jìn)行識(shí)別、追蹤和分類(lèi)，發(fā)現(xiàn)東移個(gè)例主要集中生成在研究區(qū)域的東部地區(qū)，而準(zhǔn)靜止個(gè)例則主要生成在研究區(qū)域的西部。東移個(gè)例比準(zhǔn)靜止個(gè)例生命史更長(zhǎng)，移動(dòng)距離更遠(yuǎn)（圖3），成熟時(shí)刻云團(tuán)面積更大，對(duì)流發(fā)展更為旺盛，對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)的降水系統(tǒng)影響更大。得出有利于MCS東移的大尺度環(huán)流背景條件；青藏高原以東對(duì)流層中層淺槽和西太副高的配合為第二級(jí)階梯地形東部對(duì)流的生成和東移提供了有利的環(huán)境條件；低層正相對(duì)渦度和較強(qiáng)的風(fēng)垂直切變?yōu)閷?duì)流的組織和發(fā)展提供了動(dòng)力條件；強(qiáng)盛的低空急流不斷向第二級(jí)階梯地形東部和以東地區(qū)輸送暖濕氣流，大量水汽的輻合有利于對(duì)流的發(fā)展和長(zhǎng)時(shí)間維持。

圖3 長(zhǎng)江中游第二級(jí)階梯地形區(qū)移出和準(zhǔn)靜止MCSs個(gè)例路徑圖[13]（陰影為地形高度，單位：m；紫色方框代表研究區(qū)域，紅色實(shí)線代表移出個(gè)例的路徑，紅色圓點(diǎn)代表移出個(gè)例各時(shí)刻的中心位置，藍(lán)色實(shí)線代表準(zhǔn)靜止個(gè)例的路徑，藍(lán)色圓點(diǎn)代表準(zhǔn)靜止個(gè)例各時(shí)刻的中心位置）Fig.3 Tracks of all MCSs[13](Colored shading denotes elevations higher than 500 m,units:m;the purple box denotes the study area,the red solid lines mark trajectories of MCSs propagating out of the study region,with their central locations at each recording time represented by red dots.the blue lines mark trajectories of quasi-stationary MCSs,with their central locations at each recording time represented by blue dots)

4 高原中尺度對(duì)流系統(tǒng)的影響

青藏高原高聳入云端，平均海拔在4000 m以上，是山地的極端情形。這使得它在暖季（5—9月）比同緯度地區(qū)能夠接收更多的太陽(yáng)短波輻射，在太陽(yáng)的炙烤下，青藏高原成為一個(gè)巨大的熱源。在暖季充沛的水汽供應(yīng)下，青藏高原上對(duì)流活動(dòng)異常旺盛，平均每1萬(wàn) km的面積上約有20～50個(gè)成熟的對(duì)流云生成。對(duì)流云在西風(fēng)帶短波槽、切變線、高原渦等系統(tǒng)的影響下，趨于組織化從而形成更大尺度的高原MCS。

基于逐小時(shí)的衛(wèi)星TBB資料對(duì)近16個(gè)暖季的高原MCS進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，共得到了9754個(gè)高原MCS個(gè)例，平均每天4個(gè)。分片位渦收支的結(jié)果表明，在高原MCS未移出高原以前，它就開(kāi)始了對(duì)下游地區(qū)的影響，它的影響主要通過(guò)降壓與增加氣旋式風(fēng)場(chǎng)擾動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)（這有利于青藏高原東側(cè)西南渦的形成）；當(dāng)高原MCS移出高原后，這兩種影響達(dá)到最強(qiáng)。數(shù)值模式敏感性試驗(yàn)表明，對(duì)流凝結(jié)潛熱釋放是高原MCS形成的必要條件，高原MCS除了通過(guò)產(chǎn)生降水直接影響高原東部與高原下游地區(qū)外，還可以通過(guò)調(diào)整高原及其周邊地區(qū)的大尺度環(huán)流形勢(shì)，以及與下游天氣系統(tǒng)的相互作用從而對(duì)更廣闊范圍的降水包括山地突發(fā)性暴雨產(chǎn)生一定的間接影響。

5 地形引起的繞流和爬流對(duì)山地性突發(fā)暴雨的不同作用

通過(guò)繞流和爬流方程，將低層流場(chǎng)分解為繞流和爬流分量，探討地形對(duì)于過(guò)山氣流的影響及其對(duì)四川盆地西南部山區(qū)強(qiáng)降水的影響，揭示地形引起的爬流和繞流對(duì)于山地突發(fā)性暴雨的不同作用。由于地形的阻擋作用，使得來(lái)自東北方向的氣流發(fā)生旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生繞流運(yùn)動(dòng)，在盆地內(nèi)形成局地渦旋。同時(shí)盆地和盆周山地之間的地形高度差強(qiáng)迫過(guò)山氣流產(chǎn)生爬流運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致系統(tǒng)性垂直上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)。在繞流與爬流的共同作用下，為此次突發(fā)性暴雨的發(fā)生發(fā)展提供了有利的流場(chǎng)條件。

將繞流和爬流矢量模的大小進(jìn)行比較，得到如圖4所示的比值分布圖。圖中暴雨區(qū)（102°—104°E，29°—30°N）內(nèi)基本是爬流分量略大于繞流分量，說(shuō)明爬流運(yùn)動(dòng)要強(qiáng)于繞流運(yùn)動(dòng)，爬流作用占主導(dǎo)地位。由此可見(jiàn)，2018年5月21—22日發(fā)生在四川盆地西南部的山地突發(fā)性暴雨天氣過(guò)程中，過(guò)山氣流由于地形海拔高度的變化而產(chǎn)生的地形適應(yīng)運(yùn)動(dòng)，主要是以爬流運(yùn)動(dòng)為主，繞流運(yùn)動(dòng)次之，并且爬流產(chǎn)生的地形垂直上升運(yùn)動(dòng)與雨帶分布的相關(guān)性比系統(tǒng)性垂直上升運(yùn)動(dòng)更為密切。

圖4 平均繞流矢量模與爬流矢量模之比（經(jīng)過(guò)九點(diǎn)平滑），填色為地形高度（單位：m）[14]Fig.4 Ratio (9-point smoothing) between mean vector modes of flow around and flow over,fill with terrain height(unit:m) [14]

6 地形重力波與對(duì)流耦合作用觸發(fā)山地突發(fā)性暴雨的一種可能機(jī)理

謝家旭和李國(guó)平以四川盆地西南部2018年5月21日山地突發(fā)性暴雨事件為例，通過(guò)天氣動(dòng)力學(xué)診斷與小波交叉譜能量分析，得出該山地突發(fā)性暴雨過(guò)程中存在波長(zhǎng)為150 km、周期為5 h的中尺度慣性重力內(nèi)波（簡(jiǎn)稱(chēng)重力波）。山地重力波是在地形、切變不穩(wěn)定以及非地轉(zhuǎn)平衡三者的共同作用下形成，其中切變不穩(wěn)定是主導(dǎo)機(jī)制；切變不穩(wěn)定先于重力波的傳播出現(xiàn)在下游降水區(qū)域，可表征切變不穩(wěn)定的理查孫數(shù)對(duì)重力波傳播方向及降水落區(qū)有很好指示作用。

就整個(gè)物理過(guò)程而言（圖5），由于重力波的波動(dòng)結(jié)構(gòu)建立了低層輻合—高層輻散的流型，使得低層水汽輻合上升，輸送到高空形成有組織的對(duì)流云。與此同時(shí)，波動(dòng)的下沉支氣流促使低層不穩(wěn)定能量累積；低空急流產(chǎn)生的臨界層效應(yīng)導(dǎo)致波動(dòng)擾動(dòng)能量下傳，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)流，最終引起突發(fā)性暴雨。因此可認(rèn)為地形重力波與對(duì)流的耦合作用是山地對(duì)流發(fā)展并引發(fā)暴雨的一種可能機(jī)制。

圖5 地形重力波與對(duì)流耦合作用觸發(fā)山地突發(fā)性暴雨機(jī)制示意圖Fig.5 Mechanism of sudden rainstorm in mountainous area triggered by coupling of topographic gravity wave and convection

7 雙低空急流對(duì)山地突發(fā)性暴雨的協(xié)同效應(yīng)

對(duì)2017年5月初四川盆地東北部一次突發(fā)性暴雨事件的診斷分析發(fā)現(xiàn)（圖2a）：大尺度的西南低空急流和中尺度的山區(qū)低空急流在暴雨前8小時(shí)建立，低空急流的增強(qiáng)（減弱）超前于暴雨發(fā)生（結(jié)束）。大尺度的低空急流與中尺度的山區(qū)低空急流的疊加使四川盆地東北部形成正渦度柱和低層強(qiáng)輻合柱的動(dòng)力耦合，低空急流最大風(fēng)速出口輻合上升區(qū)與地形的輻合抬升作用疊加形成盆地東北部強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng)，成為山地暴雨突發(fā)的動(dòng)力觸發(fā)條件，因低空急流建立的位勢(shì)不穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)成了暴雨的熱力條件。

進(jìn)一步通過(guò)天氣動(dòng)力學(xué)診斷分析與歐拉—拉格朗日方法相結(jié)合的水汽計(jì)算技術(shù)，闡明了雙（兩類(lèi)）低空急流對(duì)山地突發(fā)性暴雨的綜合作用。山地突發(fā)性暴雨爆發(fā)時(shí)，850 hPa的山區(qū)中尺度低空急流強(qiáng)度首先達(dá)最強(qiáng)，即山區(qū)邊界層低空急流與暴雨的發(fā)生同步；而700 hPa的大尺度、偏南風(fēng)低空急流隨后達(dá)最強(qiáng)。因此雙低空急流對(duì)暴雨有重要的綜合效應(yīng)，不僅將暖濕空氣輸送到四川盆地，促使對(duì)流層低層大氣的不穩(wěn)定性增加，為暴雨的發(fā)生創(chuàng)造必要的熱力、動(dòng)力觸發(fā)條件。

此外，大尺度低空急流對(duì)暴雨必需的水汽供應(yīng)提供了載體，并且在有利地形配合下形成水汽輻合匯聚。Zhang等明確了四川山地突發(fā)性暴雨的水汽源地和水汽輸送路徑，定量化確定出不同水汽源對(duì)暴雨的貢獻(xiàn)。研究認(rèn)為四川盆地東北部突發(fā)性暴雨事件的水汽主要來(lái)自孟加拉灣—中國(guó)南海和印度半島—孟加拉灣，對(duì)暴雨的水汽輸送貢獻(xiàn)率分別為66%和31%，其中孟加拉灣—中國(guó)南海的水汽輸送主要位于850 hPa以下的對(duì)流層低層，印度半島—孟加拉灣的輸送主要來(lái)自600 hPa以下對(duì)流層的中低層（圖6），850 hPa山區(qū)邊界層低空急流與700 hPa西南低空急流并發(fā)時(shí)其對(duì)水汽的匯聚作用更為顯著。與西北暴雨不同的是，由于青藏高原和秦巴山脈的地形阻擋，源自中東經(jīng)西風(fēng)氣流輸送的水汽不僅量少而且主要位于中高層，并非四川山地暴雨的主要來(lái)源。

圖6 氣塊在3天（a）、5天（b）、7天（c）和9天（d）前的平均軌跡及其對(duì)應(yīng)的水汽貢獻(xiàn)率[16]Fig.6 The average trajectory (bold lines) and the corresponding percentage on the 3rd day (-3 d,a),5th day (-5 d,b),7th day (-7 d,c),9th day (-9 d,d) before reaching the target area[16]

8 地形對(duì)西南渦大暴雨影響的數(shù)值試驗(yàn)

在中尺度數(shù)值模式WRF成功模擬的基礎(chǔ)上，通過(guò)敏感性試驗(yàn)研究了西南渦移出盆地的東北路徑上的秦巴山區(qū)地形對(duì)一次西南渦大暴雨過(guò)程的影響，得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：1）地形通過(guò)對(duì)低渦本身的摩擦阻擋以及對(duì)山脈兩側(cè)南北氣流的阻擋從而影響西南渦移動(dòng)，地形高度降低有利于低渦向東、向北移動(dòng)。2）地形對(duì)西南渦降水的增幅作用明顯，并且隨著地形高度的升高，降水強(qiáng)度增大，雨帶位置向西偏移。3）地形主要通過(guò)影響水汽輸送、輻合匯聚和垂直上升運(yùn)動(dòng)來(lái)影響降水強(qiáng)度和分布。雨帶位置和強(qiáng)度與迎風(fēng)坡水汽通量輻合區(qū)一致。地形強(qiáng)迫作用包括地形抬升與邊界層摩擦輻合，其中地形抬升起主要作用，但在迎風(fēng)坡邊界層摩擦輻合也有重要貢獻(xiàn)。地形強(qiáng)迫出的垂直上升速度以及6 h累計(jì)雨量在迎風(fēng)坡隨地形升高而增大，降水大值位于垂直上升運(yùn)動(dòng)大值的南側(cè)。降水區(qū)外圍的弱下沉運(yùn)動(dòng)和其北部的強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)在迎風(fēng)坡形成一個(gè)局地垂直環(huán)流圈（次級(jí)環(huán)流），從而影響西南渦與地形輻合線的相互作用以及山地暴雨的演變。

地形高度的變化對(duì)山地突發(fā)性暴雨的強(qiáng)度與落區(qū)有重要影響。山脈高度上升能增強(qiáng)其對(duì)于氣流的阻擋作用從而加強(qiáng)氣流的低空輻合和高空輻散，疊加迎風(fēng)坡的地形抬升作用形成強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)大氣層結(jié)不穩(wěn)定性，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，配合充足的水汽最終促成暴雨發(fā)生。即地形通過(guò)改變山地動(dòng)力、水汽等物理量場(chǎng)從而影響暴雨的落區(qū)和強(qiáng)度。地形的抬升作用造成水汽與不穩(wěn)定能量在迎風(fēng)坡堆積，使層結(jié)不穩(wěn)定性增強(qiáng)，在強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)作用下觸發(fā)對(duì)流不穩(wěn)定發(fā)展。

9 結(jié)論

深入認(rèn)識(shí)中國(guó)不同氣候區(qū)和地理位置極端強(qiáng)降水的演變特征及其發(fā)生機(jī)理、天氣尺度強(qiáng)迫、中尺度過(guò)程、云微物理過(guò)程、氣溶膠影響、城市和地形等復(fù)雜下墊面的獨(dú)立影響和相互作用等問(wèn)題，應(yīng)是暴雨科學(xué)和預(yù)報(bào)未來(lái)需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究的重要方面。我國(guó)是一個(gè)多山地國(guó)家，西南地區(qū)的山地尤其復(fù)雜。因而針對(duì)西南山地突發(fā)性暴雨特征與機(jī)理的研究有助于從機(jī)理上深化對(duì)西南山地突發(fā)性暴雨的科學(xué)認(rèn)識(shí)，對(duì)山地突發(fā)性暴雨的準(zhǔn)確預(yù)報(bào)具有重要意義，在山地突發(fā)性暴雨的形成發(fā)展機(jī)理這一核心科學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)理論創(chuàng)新、關(guān)鍵技術(shù)方法突破及未來(lái)的成果推廣應(yīng)用等方面均具有重要價(jià)值。

展望地形暴雨特別是山地突發(fā)性暴雨特征與機(jī)理方面的未來(lái)研究，以下幾個(gè)方向值得重點(diǎn)關(guān)注：

1）西南山地突發(fā)性暴雨事件長(zhǎng)序列的時(shí)空統(tǒng)計(jì)特征、發(fā)生發(fā)展的環(huán)境條件以及變化趨勢(shì)的合成研究。

2）與西南山地突發(fā)性暴雨密切相關(guān)的中尺度對(duì)流系統(tǒng)大樣本的統(tǒng)計(jì)特征、三維結(jié)構(gòu)特征和影響機(jī)制的深入研究。

3）西南山地突發(fā)性暴雨過(guò)程中的地形與降水系統(tǒng)相互作用機(jī)理的細(xì)化研究，地形影響的高分辨率模式數(shù)值模擬研究，與非山地突發(fā)性暴雨的對(duì)比研究，分類(lèi)的山地突發(fā)性暴雨物理概念模型的研究，以及山地暴雨夜發(fā)性（山地夜間暴雨）的成因分析與數(shù)值模擬。

4）地形激發(fā)的重力波對(duì)西南山地突發(fā)性暴雨影響機(jī)理的系統(tǒng)性研究，重力波提取方法與診斷量的業(yè)務(wù)化應(yīng)用研究。

5）山區(qū)低空急流的時(shí)空分布特征及其與西南山地突發(fā)性暴雨關(guān)系的氣候統(tǒng)計(jì)研究，與山地突發(fā)性暴雨有關(guān)的低空急流分型、判據(jù)與前兆信號(hào)的研究，以及低空急流對(duì)山地突發(fā)性暴雨作用機(jī)制的研究。