西南低渦

西南低渦是在青藏高原特殊地形和一定環流條件下，發生於我國西南地區700或750hPa等壓面上的氣旋性環流或有閉合等高線的低渦，是一個尺度約為300-500km的中尺度系統，屬中尺度渦旋。

基本介紹

• 中文名：西南低渦
• 外文名：southest vortex
• 地區：西南地區
• 類型：低壓渦旋系統

定義

西南低渦是在青藏高原特殊地形和一定環流條件下，發生於我國西南地區700或750hPa等壓面上的氣旋性環流或有閉合等高線的低渦，是一個尺度約為300-500km的中尺度系統，屬中尺度渦旋。西南低渦是影響我國降水的重要天氣系統之一。最初對於西南低渦的研究可以追溯到20世紀40年代前後。

西南低渦呈近圓形而非對稱特性，西南低渦在不同發展階段其結構是不同的。初生階段的西南低渦是一個暖性淺薄天氣系統；成熟階段的強烈發展的西南低渦正渦度可伸展到100hPa以上，是一個深厚的暖濕低壓系統，渦區內動量、層結、垂直運動等呈非對稱分布；減弱階段的西南低渦是一個斜壓淺薄系統，對流層低層低渦為冷性結構。

主要特徵

（1）西南低渦的發生具有明顯的年、季、月和日變化，其中夏季出現最多，以4—9 月居多，春秋季次之， 冬季出現最少；7月出現最多，2 月出現最少；低渦在夜間生成的幾率比白天高一倍多。

（2）西南低渦主要集中出現在九龍、巴塘、德欽、康定、昌都一帶，其次為四川盆地。

（3）半數以上的西南低渦生命史低於36 h , 但個別低渦在夏季可維持6 ～ 7 天。長生命史低渦主要出現在春夏季節, 這可能與大氣層結和水汽供應有關。

（4）西南低渦生成後, 僅有三分之一(38 %)左右的低渦位勢高度降低, 12 h 平均降幅為-3 .1 g pdm ;大多數低渦在源地減弱消亡。

（5）移動類西南低渦僅占低渦總數的20 .5 %, 且主要取偏東路徑(70 .7 %), 沿長江流域東移入海;東北路徑(21 .2 %)與東南路徑(8 .1 %)不足三分之一。

（6）低渦生成後有的在源地減弱消失，有的能夠移出源地，移出源地的西南低渦以5—8月的幾率最大。

（7）移出渦源的渦以偏東路徑居多，即由源地沿長江流域東移入海。

（8）尺度約為300-500km的中尺度系統，屬中尺度渦旋。

（9）西南低渦呈近圓形而非對稱特性，西南低渦在不同發展階段其結構是不同的。

形成機制

西南低渦形成的大尺度環流背景

低渦的生成與發展有兩個重要條件，其一是高原東側要有旺盛的偏南氣流，使等壓面高度因增溫降壓而不斷降低，其二是要有促使低渦生成的引發條件，例如低槽自西北迅速東移，使南北氣流相遇發生強烈輻合。同時高原側邊界的摩擦作用也是極有利的條件，這是由於高原東南方的偏南氣流受到高原側邊界的摩擦會產生氣旋性切變，高原東北方的偏北氣流則產生反氣旋性切變，因輻合作用產生低渦。

西南低渦形成與南支氣流輸送有很大關係，印度季風槽位置偏北，有利於西南低渦生成，這不僅是印度季風槽輸送了正渦度，同時還輸送了暖濕氣流。基於角動量傾向方程，分析表明角動量平流與低渦出現頻率關係密切，角動量平流變化是導致低渦逐月出現頻率變化的原因之一。而分層流與地形的相互作用也在一定程度上解釋了初夏低渦活躍，盛夏低渦活動減弱的事實。高原東側邊界層摩擦作用普適性地解釋了西南低渦為何常出現在高原東側的西南地區大氣邊界層內。

發生髮展機制

大氣環流與地形的相互作用不僅對低渦的形成，而且對其維持都有著重要的影響。凝結潛熱釋放、低空急流的形成與維持均有利於低渦的發展。高層位渦擾動機制、傾斜渦度發展機制和大氣非平衡強迫機制都較好地解釋了西南低渦的發生髮展。

西南低渦是在特定地區生成的中尺度系統，關於地形和其他因素對西南低渦形成影響已經作了許多研究。凝結潛熱釋放與大氣的對流活動及所帶來的降水密切相關。目前關注點可能應該放在降水發生前西南低渦的發展機制研究上，以及降水發生後凝結潛熱釋放能夠多大程度加強西南低渦並使西南低渦維持多久等問題的研究上，這有助於做好對西南低渦及所帶來降水的預報。

研究歷史

最初對於西南低渦的研究可以追溯到20世紀40年代前後。我國的氣象科技工作者針對西南低渦活動及結構特徵、形成維持機制、發展東移機制等開展了一系列的研究，其研究成果對正確預報強降水，對西南地區及我國東部地區防災減災決策具有重要的指導意義。

馬振鋒、陳忠明等、劉紅武等曾分別在上世紀末和本世紀初就西南低渦研究總結了關注的不同時期、不同方面的一些研究成果，如陳忠明等總結第二次大氣科學試驗前後西南低渦研究進展，劉紅武等從研究方法上概述西南低渦研究成果。

從近50 年來對西南低渦活動的統計分析，在西南低渦的結構研究，西南低渦形成的大尺度環流背景及氣候成因研究，西南低渦發生髮展機制研究，西南低渦移動機制研究，西南低渦與高原低渦、熱帶氣旋相互作用機制研究等六個方面都取得了很大的進展。

西南低渦活動的統計分析

西南低渦活動的統計分析工作是一項基礎性工作，也是非常必要和有意義的工作。這方面的工作開展的比較早，且不定期的有新的時間序列的統計研究成果儘管統計西南低渦的範圍，樣本長度不同，低渦的標準略有差異，但得到的結論基本一致，如南低渦活動頻繁期在初夏，渦源最為集中在九龍其次是四川盆地區，移出渦源的渦以偏東路徑居多，即由源地沿長江流域東移入海。

在統計分析的基礎上，在西南低渦源地和主要移動路徑上增設觀測站點，將有助於監測西南低渦的活動。統一西南低渦活動特徵判定指標，將能夠更清楚地認識西南低渦氣候特徵。同時，在統計分析研究工作中也看到，沒有西南低渦致災的評價標準，及相應的西南低渦災害資料庫。因此，將西南低渦活動與相關的災害性天氣進行長時間序列分析，提出西南低渦強度及其災害的評價標準，建立西南低渦資料庫將是很有必要作的基礎性研究工作。

西南低渦的結構研究

西南低渦的結構研究表明，西南低渦呈近圓形而非對稱特性，西南低渦在不同發展階段其結構是不同的。

對於一個典型的西南低渦，初生階段的西南低渦是一個暖性淺薄天氣系統；成熟階段的強烈發展的西南低渦正渦度可伸展到100hPa 以上，是一個深厚的暖濕低壓系統，渦區內動量、層結、垂直運動等呈非對稱分布；減弱階段的西南低渦是一個斜壓淺薄系統，對流層低層低渦為冷性結構。西南低渦活動期的邊界層結構及其演變非常複雜，加之，西南低渦在不同階段溫濕場、動力場特徵還有待更全面地刻畫。

因此，採用更多的非常規觀測資料，如雷達、衛星資料，大氣科學試驗加密觀測資料，採用數值預報模擬技術和資料同化技術，將有助於更細緻和客觀地揭示西南低渦結構及其演變。

移動機制

冷空氣入侵、風場分布的不均勻性以及物理量場分布的不均勻性使低渦易朝著正渦度中心、輻合中心和冷暖平流中心（取決於冷暖空氣勢力強弱）移動。西南低渦是中尺度系統，可進一步加強物理量計算分析，並結合數值預報產品，探索物理量與西南低渦移動和發展關係，基於物理量變化的西南低渦移動發展機理和可預報性。

移動特徵

①西南低渦移出的年平均頻數占其總數的41%；

②西南渦的移向與相應的500百帕面上氣流方向基本一致，但略偏南些；

③移速則為500百帕面上風速的50%-70%；

④位於切變線上的西南渦，常沿切變線東移；

⑤500百帕上青藏高原低槽發展東移，有利於西南渦的東移和發展。

移動路徑

① 向東南移動經貴州、湖南、江西、福建出海，有時會影響到廣西、廣東；

② 沿長江東移入海；

③ 向東北方向移動，經陝西、華北地區出海，有時甚至可進入東北地區。

相互關係

① 東亞沿海大槽顯著發展，太平洋高壓位置偏南，低渦多向東南方向移動；

② 東部無大槽，太平洋高壓較強，低渦多向東北方向移動；

③ 太平洋高壓強度較弱或正常，低渦都向正東方向移動。

機制研究

西南低渦移動機制研究非常重要，西南低渦移出源地，將影響下游地區的天氣。

葉篤正等指出位於槽的底部或前部，離鋒區較近的低渦，小股冷空氣能在渦生成後12天內侵入，渦得以發展東移，由於渦位於槽前部的暖濕氣流中，在槽前西南氣流引導下向東北方向移動。而位於較均一暖區中的西南低渦，對應500hPa較寬的暖脊中，常伴有切變線配合，從而引導700hPa低渦東移。

陳忠明等利用兩層模式將環境場與擾動場分開，得到了環境場及其分布特徵對西南低渦移動的影響，認為西南低渦的移動受到許多因子影響，其中環境流場的引導起著較重要作用，並進一步用正壓模式討論了低渦結構的非對稱性及其與環境的相互作用是導致低渦移動偏離引導氣流的一個重要原因，經向流的存在使得低渦朝著最大風速區風向右偏一小角的方向移動，這與颱風沿最大風速區風向移動的情況類似。實際大氣中，低渦的結構常常是風場環流近圓形，風速分布非對稱，特別是在低渦發展時期，預報員發現，當低渦東北象限出現偏東南大風時，低渦常向偏北方向緩慢移動，有時甚至停止少動，造成川西發生持續性暴雨天氣，而當低渦東南象限出現西南大風時，低渦向東北方向移動較快，暴雨天氣也由川西較快地轉移到川東北，這兩種低渦暴雨的典型特徵，可能與低渦結構非對稱性使低渦產生一個偏北和偏東北方向的移速有關。

丁治英等選取的個例發生在1981—1987 年4—7 月西南渦，通過對發展東移和不發展東移的西南渦的物理量以及動能的合成診斷髮現：移出渦渦前為暖平流，渦後為冷平流，高層為暖平流控制，西南風低空急流較強，低層以輻合為主，上升運動區位於低渦的東北部；移出渦在200hPa有較弱的負渦度平流與之對應；移出渦擾動動能的製造大於消耗，低渦移出後積雲對流為維持低渦的主要因子。

丁治英等對一次西南低渦的數值模擬得到，積雲對流因子對西南低渦的移動有一定的影響。當冷暖平流較弱時，強大的積雲對流可使低渦附近的西南風分量加大，促使低渦東部負渦度加大，不利於低渦東移。高空冷暖平流強弱對低渦的移動影響很大，當低渦附近冷暖平流較強時有利於低渦東移。

盧敬華等通過對個例進行6層斜壓模式的數值計算和診斷分析，認為700hPa高度上物理量場不均勻分布，使西南渦向700hPa輻合中心、正渦度平流增大的方向及動量垂直渦旋通量的旋度中心移動；西南低渦的移動很大程度上取決於引導氣流的作用；700hPa高度附近大氣的斜壓性強度的分布不均勻，將影響低渦的移動方向。

潘暘等對1991—2004 年夏季（6—8月）西南四川盆地的低渦活動進行統計分類，分析了移動類低渦與停滯類低渦環流背景三維空間結構的差異以及氣象要素偏差分布特徵，總結出影響低渦東移的三維環流結構的氣候學特徵：東亞中緯度地區對流層中高層的冷空氣入侵造成中高層氣溫偏低，位勢高度降低，伴隨冷偏差中心南側20°30°N 由對流層頂至850hPa 都出現偏強西風，最大的西風偏差位於長江下游地區上空200hPa。一方面，高層風速差異的緯向梯度加強了長江中游地區的高空輻散，在西南低渦東部形成有利於降水和氣旋性環流發展的動力抬升機制。另一方面，對流層低層的西風偏差在青藏高原南麓至我國東部長江以南形成一條異常的水汽輸送帶，加強了低渦南側的偏西風水汽輸送作用，為低渦東部的降水潛熱反饋作用提供了充足的水汽。西南低渦在這樣有利的環流形勢和水汽條件下更容易移出盆地。

楊帥等研究梅雨暴雨中高低空急流與西南渦的活動，發現高空急流的走向與西南渦的活動關係密切，當我國東部位於西北風急流時，西南低渦穩定少動；位於西風急流時，西南渦快速東移；位於西南風急流時，西南渦加強，移速減慢。

王新敏等認為冷空氣侵入路徑是影響西南渦發展、移動的關鍵。環境場的引導氣流（高空急流、500hPa氣流）對西南低渦的移動起著重要的作用，低渦的非對稱結構與環境流場的相互作用機制可以合理地解釋低渦移動。

天氣特徵

(1) 低渦在原地時,可產生陰雨天氣；低渦移出時，95.5%有降水，雨區主要分布在低渦的中心區和低渦移向的右前方。

(2) 低渦天氣有日變化，一般夜間或清晨比白天壞些。

(3) 西南渦發展東移時，雨區也擴大東移，降水強度增加，同時引起地面鋒面氣旋的發生髮展，大風、低雲、惡劣能見度等也隨之出現。

雷雨

產生於我國西南四川盆地，雷雨多產生在西南渦的東南方，由於水氣充分，當低渦東移出川時，常引起長江中下游、黃淮流域、華北等大範圍的暴雨。

特點：不出川，沒有什麼危險天氣現象，雷雨白天、夜間都會出現，特別是晚上更壞。

相互關係

許多西南低渦引發強降水的天氣過程個例都表明，西南低渦與高原低渦和熱帶氣旋有著密切的關係。當西南渦與高原渦耦合時，西南渦與高原渦都得到發展；當熱帶氣旋登入西進北上時，一方面對西南低渦有阻擋作用，另一方面輸送水汽和能量，使低渦得以發展。但西南低渦與其他天氣系統如西風槽、切變線、副熱帶高壓、南亞高壓等不同尺度系統之間相互作用關係又如何，將是深入開展西南低渦研究的又一方面。

主要影響

西南低渦在影響我國降水的天氣系統中，占有相當重要的地位。就西南低渦所造成的暴雨天氣的強度、頻數和範圍而言，僅次於颱風，許多我國歷史上罕見的特大洪澇災害，都與西南低渦活動密切相關。

四川位於西南低渦源地，受西南低渦影響大，頻數高，如1981年7月11—15日四川盆地受強烈發展的西南低渦影響，發生了百年不遇的特大洪災；

1993 年7 月28—30 日四川盆地西南部出現了特大暴雨，峨眉山市24 小時降水量達509．5mm，打破四川40年日降水量極值；

2005年7月6—9日四川東部達州市出現了持續大暴雨天氣過程，宣漢縣累計降雨量達320．9 mm，其鄉鎮雨量累計達500mm 左右，西南低渦長時間穩定在四川盆地東北部是造成這次持續大暴雨天氣過程的重要原因。

西南低渦不僅影響源地的天氣，當它外移發展時，影響源地以東地區，如1974年5月4—7日一次西南低渦東移，在湖南、江西兩省的部分地區造成暴雨，產生“63．8”河北特大暴雨的重要影響系統之一就是東移北上的西南低渦，1998 年長江流域發生了自1954年以來的一次全流域性大洪水，與西南低渦頻繁出現及東移活動密切相關。