四川盆地一次西风槽和台风共同作用暴雨过程分析

周 懿，郭云云，余 芳

(1. 四川省气象台，成都 610072；2.高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室，成都 610072；3.四川省人工影响天气办公室，成都 610072)

引言

暴雨是四川盆地的主要影响灾害之一，多年以来气象工作者们从分布特征[1-2]、影响系统[3-5]等多个角度对四川盆地的暴雨过程进行了分析。赵大军等[6-8]先后对四川盆地最常见的西南涡暴雨进行了详细分析。陈静等[9-11]着重探讨了低空急流在四川盆地暴雨过程中的作用。肖递祥等[12]分析了四川盆地二十余次极端降水个例，发现极端降水个例常见于“两高切变”和“东高西低”两种环流型下。杨舒楠等[13]研究了2013 年 7 月 3～5日四川盆地强降水过程的中尺度对流系统，发现强降水的产生和分布与冷空气的入侵有密切关系。康岚等[14]统计分析了台风对四川盆地暴雨环境场的影响，指出台风常通过副高或大陆高压间接影响、外围环流直接影响以及输送暖湿气流与中高纬系统共同作用三种途径影响四川天气。

大量研究为四川盆地几种典型背景场下的暴雨预报提供了宝贵的经验。根据《四川天气预报手册》[15]归纳，四川省的暴雨可分为六种主要类型，分别为西部阻塞型、川东-江淮切变型和西风大槽型移动性暴雨三个大类，以及两高切变型暴雨等三个小类。2019年8月2～3日发生在四川盆地的暴雨过程，整体应属于西风大槽型移动性暴雨，然而由于台风的参与，使得副高位置及低纬环流形势与典型模型有很大差异，成为这一大类中的特殊小类型。此类天气型在历史上比较少见，尚欠缺完善的天气学概念模型。尤其乐山市出现了区域性大暴雨，而主客观预报均未能报出乐山市的降水中心。因此分析本次暴雨过程，对于四川盆地暴雨预报工作具有重要的参考价值。

1 过程概况

2019年8月2日08时～3日08时，四川盆地出现区域性暴雨降水过程，累积降水量如图1(a)所示。暴雨主要发生在盆地西北部、西南部及中部，共有534站出现50～100mm降水，154站24h降水量达100～249.9mm，250mm以上的特大暴雨4站，均出现在乐山市。最大小时雨强出现在乐山市马边雪口山乡站，为166.7mm。据中国气象局气象灾害管理系统灾情直报统计，此次降水造成的灾害主要分布在乐山、广元、绵阳、宜宾，共造成46038人受灾，转移人口4441人，死亡1人，直接经济损失27014.16万元。此次过程持续时间短、降水强度大、降水落区较集中，并伴有短时强降水、闪电、大风等强对流天气出现。

从逐小时的降水实况来看，过程可分为3个阶段，各个阶段的累积降水如图1(b)～(d)所示：第1阶段2日08～17时，强降水集中在盆地西北部至盆地中部；第2阶段为2日17时～3日00时，强降水落区集中在盆地西南部的乐山市附近；第3阶段3日00～08时，强降水雨带逐渐向东向北移动，依次经过盆地中部和广元、巴中、南充3市交界地区。

2 大尺度环流形势分析

图2(b)为暴雨初始时500hPa大尺度形势。乌拉尔山附近为一冷低压，中心温度低于-17℃，乌山至里海一带长波槽加深。下游西西伯利亚脊和新疆北部的槽相继发展，蒙古国北部形成切断低压，中心温度低于-12℃，低压后部槽东移，不断分裂下滑槽，槽后冷空气比较明显，槽前有高原涡，成为产生暴雨的主要影响系统。高原涡沿槽前西南气流向东北方向移动，由于副高位置偏东偏北，除盆地东部外，形成了全川区域性暴雨。在典型西风大槽型移动性暴雨的模型中[16](图2a)，影响四川的低槽附近经向环流较明显，暖湿平流沿槽前偏南风从南海或孟加拉湾向暴雨区输送。而此次过程由于南海台风的影响，影响四川的低槽经向环流相对较弱，水汽主要由台风外围偏东气流从南海输送。在典型模型中副高位置偏东偏南，因此常造成除盆地东南边缘外的全川暴雨。而此次过程副高位置也因台风影响而更加偏北，从而影响高原涡东移路径，使盆地东北部边缘位置也较少降水。

3 主要影响系统诊断分析

3.1 南亚高压的影响

南亚高压是夏季影响四川盆地降水的重要天气系统之一[17]。2日08时，200hPa南亚高压位置偏西、偏南，从散度场可以看出，川西高原和盆地西部位于南亚高压东北侧，为明显的分流区，在盆地西北部有一个辐散中心。高层的辐散结构有利于盆地西北部一带对流的触发和维持，2日白天暴雨落区主要集中在盆地西北部(图3a)。到20时南亚高压加强东扩，脊线位于攀西地区至盆地南部，盆地中部南部一带都受到南亚高压影响，有一明显的辐散中心。高层强辐散通过抽吸作用，使近地面层气流辐合和上升加强[18]。2日晚上至3日凌晨暴雨落区位于200hPa辐散大值区内(图3b)。

3.2 西风槽的活动和环境场分析

2日08时，受新疆低槽影响，在西宁-石渠-林芝一带形成下滑槽，槽前甘肃南部有一高原涡生成。此时川西高原西北部受西风槽直接影响，500hPa有一带状辐合区，配合中层有明显上升气流(图4b)。2日20时，西风槽东移至宁夏中部-甘肃东部-川西高原东部一带，高原涡中心向东移至宁夏中部。此时500hPa川西高原西北部位于槽后为辐散区，川西高原其余地方均受低槽影响，为辐合区(图4c)。3日08时，西风槽继续东移至宝鸡-阆中-乐山一带，高原涡中心随之向东北移至陕西西北部。此时500hPa川西高原处于槽后，为大片辐散区，四川盆地受西风槽直接影响，有一东北-西南带状辐合区，辐合中心位于四川盆地中部遂宁附近。盆地西北部、中部和西南部中层均为上升气流，乐山附近为上升速度大值区(图4d)。3日20时，受偏东、偏北的副高影响，西风槽向东北移出四川境内，高原涡随之向东北移至内蒙古中部。

3.3 台风对低层水汽的输送作用

台风为此次过程输送了大量水汽，而盆地特殊的地形对水汽的聚集和辐合起到了重要的作用[15]。2日08时，由台风带来的水汽通道建立，盆地700hPa以偏南风为主，在盆地西北部有一水汽通量的大值区(图5a)，850hPa以东南风为主，可持续将低层台风外围的暖湿空气带入盆地，由于受到西侧的横断山脉和北部的秦岭山脉阻挡，西北部沿山一带风向与地形近似正交，水汽在盆地西北部汇集，形成一水汽通量辐合中心(图5c)。水汽和能量的汇集促成了第一阶段盆地西北部的强降水产生。

2日20时，台风中心略西进，盆地内东风分量加强，700hPa水汽通道加宽，盆地东部的水汽通量明显增大(图5b)；850hPa由东南风转为偏东风，暖湿空气在盆地西南部受到地形辐合和抬升作用。重庆西部有水汽辐散大值区，同时盆地西南部和东北部都是水汽通量辐合区(图5c)。良好的水汽条件和能量辐合有利于第二、三阶段盆地西南部和东北部偏西一带暴雨的产生和持续。

4 西风槽和台风的共同作用分析

4.1 变形场的建立和锋生作用影响

此次过程期间，天气尺度上，500hPa欧亚中高纬为两槽一脊型；副高稳定少动，位置异常偏北，西脊点位于华东沿海120°E附近；南压高压位置偏西、偏南；台风“韦帕”中心位于广西南部。随着西风槽的形成和东移，南北两个低值系统和东西两个高压系统逐渐形成典型变形场(图6a)。

从中尺度角度分析，08时高原低值系统位甘肃中部到西藏东南部，盆地西北部至中部处在西风槽的影响下，出现了第一阶段的强降水。在低值系统东移的过程中，由于东南部的台风中心以及东部的副高共同作用，变形场开始成型。14时(图6b)变形场的中心位置位于盆地南部至云南东北部一带，盆地北部至东南部一带的等位温线与变形场的伸展轴夹角<45°，有利于锋生[19]。在变形场的锋生作用下，强降水雨带更倾向于向盆地南部至盆地东北部一带移动。

20时随着西风槽的东移和南伸，强降水雨带南压至盆地西南部，以乐山市为中心的第二阶段强降水产生。此时变形场的结构较2日14时更加对称(图6c)，中心位置略向东南移动，盆地东部一带的等位温线与变形场的伸展轴夹角进一步缩小，锋生作用明显，将有利于强降水在盆地东部一带产生。

3日02时，西风槽控制了盆地大部地区，同时受到变形场的影响，雨带随之东移、北抬，在盆地东部偏西的区域形成第三阶段降水。此时变形场结构逐渐瓦解(图6d)。3日上午，低槽东移出省，降水过程结束。

4.2 强降水中心MCS的触发和预报误差分析

此次过程强降水中心乐山市，24小时雨量有102站达大暴雨，4站达特大暴雨，全市达到区域性大暴雨。乐山主要受到本地产生的MCS影响，对流系统原地维持的时间长达10小时以上。如图7所示，乐山市地理位置位于四川盆地西南角，西南部是西北-东南向的峨眉山脉，山顶海拔达3km以上。

从中小尺度分析，2日15时，随着西风槽后偏北冷空气的入侵，盆地西部地面风向普遍转为偏北风，同时在冷空气和降水的共同作用下出现了负变温。而盆地南部主要受台风影响，地面以偏东风为主。偏北地面冷空气在南下的过程中，遇峨眉山脉(图7)阻挡，在山前堆积；同时台风外围偏东暖湿气流从盆地东南部进入，也在峨眉山前受阻。两股气流在乐山市东北部山前位置形成了明显的风向辐合和冷暖气流交汇，非常有利于新对流单体的产生[20]。如图8(a)所示，在乐山市东北部可分析出一条明显的地面辐合线。云图显示，两小时后在这条地面辐合线上已经产生了新的对流单体，其中心云顶温度值低于210K。

2日17时，西风槽持续东移，地面冷空气进一步南压，盆地近地层以偏北风为主，在盆地西南部眉山、乐山一带出现显著降温，形成冷池(图8b)。低层台风外围的偏东暖湿空气沿冷池迅速爬升，在抬升的过程中不断凝结产生降水，并使对流单体加强。从17时实况云图(图8a)上看，乐山本地的新对流单体已经生成，在其西北侧雅安、成都附近有也有一对流单体。在偏北冷空气的引导和冷池的作用下，雅安、成都附近的对流单体将向南移动加强，乐山的对流单体则在原地继续加强。从两小时后的云图来看(图8b)，两对流单体已经合并加强为MCS，中心温度低于200K，位置与地面17时的冷池位置基本一致。

在此次降水过程中，EC模式和主观预报均存在雨带位置较实况偏西的特点(图9a、b)。这是因为通常在台风倒槽影响盆地的暴雨过程中，偏东风会在雅安西部与南北向的龙门山脉产生地形辐合，从而在雅安附近形成强降水中心。然而此次过程为西风槽和台风倒槽共同作用的结果，两者在盆地形成典型变形场结构，在锋生作用下，雨带向东移动。同时偏东风在乐山市即与槽后地面冷空气形成触发条件，在峨眉山的地形抬升作用下产生强降水。此类天气型在历史上比较少见，因此对强降水落区把握有所不足。

5 结论

分析2019年8月2日～8月3日四川盆地一次区域性暴雨过程的降水实况、环流背景和主要影响系统演变特征，得出以下结论：

(1)此次过程大致可分为3个阶段，第一阶段降水落区在绵阳、德阳、成都3市以及雅安、眉山、乐山3市交界一带；第二阶段强降水在乐山市以及雅安、眉山2市交界一带维持；第三阶段雨带经宜宾西部、内江、资阳西部、遂宁西部，最终维持在广元、巴中、南充3市交界地区。

(2)南亚高压造成高层辐散，有利于盆地西部南部暴雨的触发和维持。

(3)本次过程直接影响系统为西风槽和台风，此型过程在历史上较为少见。两者在盆地形成变形场结构，变形场中心位置乐山市产生了区域性大暴雨，盆地东部处于锋生区，致使雨带向东移动。

(4)台风外围偏东气流为此次过程贡献了大量水汽。西风槽和盆地特殊的地形作用促使雨带大致呈东北-西南带状分布。

(5)乐山主要受到本地产生的MCS影响，造成区域性大暴雨。西风槽后冷空气和台风外围偏东气流产生地面辐合线，是乐山MCS触发的重要因素。暖湿气流和地面冷池共同作用，使MCS得以维持和加强。