西南渦概念及形成原因?中國氣象報記者 盧健，我來為大家講解一下關于西南渦概念及形成原因?跟着小編一起來看一看吧!

西南渦概念及形成原因

中國氣象報記者 盧健

11個站點，每天4次，連測41天，堅持8年。這是一種怎樣的探空觀測試驗？

為了捕捉一個叫西南渦的特殊天氣系統，每年6月和7月，成都高原氣象研究所（以下簡稱高原所）便自然地進入“試驗季”。

7月31日24時，今年的西南渦加密觀測試驗準點完成。這場試驗有哪些特殊價值？讓我們跟着今年試驗獲得的4000萬組數據，來一次科學之旅。

網：天地協同捉拿小個頭“狠角色”西南渦

一個能引來大範圍狂風暴雨的天氣系統，往往有着龐大的身軀。比如，台風。

“苗柏”是今年首個登陸我國的台風，當它還在離我國陸地300多公裡的海域時，其大個頭就已經顯露無遺：七級風圈半徑最大達到260公裡，最小的也有130公裡。兩者相加，就是将近400公裡。

但事情也有例外。

在我國青藏高原以東的川西高原、四川盆地，有一個能引起強降水的天氣系統，學名叫西南低渦，習慣上稱之為西南渦。它是個不折不扣的“ 小個頭”，胚胎剛剛發育成型時隻有幾十公裡，差不多隻有台風個頭的十分之一，厚度更是遠不及台風。但個頭小，并不妨礙它成為一個“ 狠角色”。今年7 月5 日夜間生成于四川盆地的西南渦，一天之内在四川多地“吐”出400 毫米量級的暴雨。若這隻吐水成雨的“怪獸”東移，不僅會影響到我國東部地區，甚至還能影響到日本、韓國等國家。

怎樣才能“抓”住這個“小個頭”？這可讓科學家花了不少心思。

“抓”台風可以靠氣象衛星。從風雲二号衛星投入運行到2016年底，西太平洋生成的444個台風、登陸或影響我國的168個台風無一漏網。

但是，氣象衛星用在又小又薄的西南渦身上，就不那麼靈了。

既然從天上往下看很困難，科學家便選擇從地面往上看。

在我國，以300公裡的平均間距，分布了120個探空站。它們的任務是“ 診斷”三維大氣結構。具體來說，它們能夠監測從地面到海拔兩萬多米垂直高度上的大氣風向、風速、溫度、濕度、氣壓數據。

四川有7 個業務探空站，密度比全國平均值還要高一點。但是，要更好地“ 捕捉”西南渦，這張網需要再密一些。所以在“試驗季”的41 天中，高原所布了一個“7 4”的“地網”—— 在現有業務觀測站網基礎上，新建探空站點，基本覆蓋西南渦的主要生成地和活動區。除了每天上傳8時、20時觀測資料外，站點還将補充上傳2時、14時的加密探空資料。

測：地面到空中把萬米高空的氣象數據“拽”下來

每年6月21日至7月31日，是高原所開展西南渦觀測試驗的“試驗季”。

科研人員舒建川長途跋涉兩天一夜，趕在“試驗季”之前，來到了位于海拔3000米的川西高原腹地甘孜藏族自治州九龍縣。

跟此前7年一樣，他此行的目的是與當地工作人員一起，記錄當地的探空數據。

卸設備、上房頂、裝天線、調系統，試驗開始的前一天，他們在九龍縣建起了臨時探空站。

6月21日淩晨，整個縣城已經進入夢鄉。舒建川踩着夜路，與九龍縣氣象局工程師陳政道在探空站附近的山上會合。1時15分，他們要準時施放搭載探空儀的氣球。

放球前，他們得保證氫氣安全充入氣球。這個過程有些危險，舒建川不敢含糊。有一次，同伴抱着探空球充完氣後，放到地面的鐵皮上。探空球上的砝碼與鐵皮輕輕撞了一下，擦出火花，一下子就把充氣管中殘留的氫氣點燃了。因此，為了安全，鐵皮全部接地，探空球的進氣口也接地。

這一次，他們一人擰開氫氣瓶，一人扶住氣球，配合嚴絲合縫，氫氣安全充入。

1時14分，一人守在電腦前，一人拉住氣球。

下一分鐘，舒建川卡着點兒松開了氣球。今年西南渦加密探空試驗九龍站的第一個探空球開始了它的旅行。

3000米，3001米，3002米，4000米，5000米……每升到一個高度，探空儀就向“大本營”發來一組數據。數據内容豐富，比如在11611米，探空儀記錄的一組數據：風向西北風，風速16.7米/秒，溫度-42.3℃，氣壓229.27 百帕，相對濕度53.1%。

氣球以7米/秒的平均速度上升，直到到達2.5萬米的高空，它的體積膨脹到極限，球體破裂，任務也宣告結束。全程用時1小時，獲取數據兩萬組。陳政道一路小跑，将新鮮出爐的數據通過U盤拷貝到縣氣象台業務電腦上，再及時上傳到四川省氣象探測數據中心。

所有流程完成後，已經是淩晨2時30分。兩個人在觀測記錄本上，鄭重簽下名字。

不一會兒，舒建川的微信群裡有了聲響：高原所副所長王順久在詢問大家放球的情況，其他站點也陸續發來“報喜”的信息。看來，當天淩晨，四川上空，11個探空球的探測任務已經完成。

不出意外，在當天清晨，當11個站點的觀測人員還在補覺的時候，坐在電腦前的四川省氣象台預報員就可以輕點鼠标，調用這些高空大氣探測數據了。

報：空中到地面放進“風溫壓濕”“端”出預報圖

在四川省氣象台，首席預報員實行“周班”制，3天到4天的夜班，再接上差不多同樣天數的白班。

7月4日是首席預報員肖遞祥的白班。他調出了歐洲中心細網格、西南區域模式、GRAPES 等數值預報産品，上面顯示，48小時内，四川将會有西南渦生成。

現在數值預報模式越來越準确，但預報員的作用仍很重要，原因之一就是他們能夠對預報結論進行訂正，使其更趨完美。而肖遞祥這兩天的任務，就是在西南渦真正生成之前，用臨近的實況觀測資料，進一步确定這個渦的中心位置。

7月5日早上，大氣流場正在慢慢發生改變。肖遞祥看了一眼MICAPS 業務平台：四川盆地區域，850百帕等壓面（約1500米高空）上南風增強，盆地西北部，風向轉向偏東北風；而四川盆地700百帕等壓面（約3000米高空）上有了西南風。

“ 一緻。”實況觀測資料驗證了此前的模式預報結論。

6日早上，肖遞祥調出了5日20時7個常規站的探空資料，并疊加了4個加密站的探空資料——西南渦加密觀測試驗期間，可供他參考的資料更為豐富。

兩相疊加後，渦旋的形态已經顯現：700百帕等壓面上，麗江站（雲南）——西風，西昌站——西南風，九龍站——東南風，巴塘站——東北風。西-西南-東南-東北，高空已經形成了一個閉合的環流——西南渦。它的出生時間被确定為7月5日夜間，出生地位于川西高原九龍附近。

四川是西南渦的發源地。作為一名經驗豐富的預報員，經由肖遞祥之手“診斷”出來的西南渦有數十個之多。他認為，探空資料的高時空分辨率給了他很大的幫助。

如果隻有麗江、西昌、巴塘三個探空站，一邊是西風和西南風，另一邊是與之相對的東北風，說它們是閉合環流也行，說它們是一個切變線也沒錯。

但把切變線判斷為渦，或者把渦判斷為切變線，就會對預報結論造成“ 謬以千裡”的影響。因為從統計結果來看，切變線産生的降水主要位于其南側，而西南渦産生的降水主要出現在其中心及移向的右前方，降水落區有明顯差異。但是好在九龍加密探空站的東南風數據讓天氣系統“連線成圓”。

6日淩晨，四川多地暴雨如期而至。四川省氣象台準确及時發出預報預警，全省3200餘人得到緊急轉移安置。

研：從實況到理論“試驗季”後數據深度挖掘開始

在幫助天氣預報員判斷西南渦生成的時間、地點後，加密探空資料的價值才剛剛開始顯現。

7月6日中午，肖遞祥在調取當天8時的加密探空資料後發現，與6小時之前相比，各個站點的風向發生了轉變，閉合環流中心出現在了原中心的東北方。肖遞祥立刻判斷出：西南渦在向東移動。同時，他還從這份最新資料上“解碼”出了另一個西南渦。在兩個西南渦之間，是一條長長的切變線。

這一次，通過加密探空資料，他們共成功鎖定了兩個西南渦、一條切變線，以及它們的移動路徑。

在幫助預報員分析天氣實況、訂正預報結論的同時，加密探空資料的生命也在數值預報模式中得以延續。

一位國内數值預報領域的頂級專家曾這樣定義數值天氣預報：給定一個初始時刻的大氣三維狀态，利用已知的大氣運動方程，建立數值模式，對未來進行預測。初始時刻觀測的信息越豐富、越完備，初值越準确，對預報準确率提高所起的作用就越大。

所以，從今年開始，西南渦加密觀測資料正式被納入西南區域數值預報業務模式，實時改進數值預報。

7月31日19時15分，4個加密站點完成今年最後一次探空觀測，為期41天的試驗結束。而“試驗季”的結束，正是對這些數據進行深度挖掘的開始。

高原所所長李躍清研究員曾經在今年4月中旬為中國氣象局氣象幹部培訓學院四川分院的學員講解西南渦發生發展的機制。他告訴學員，雖然西南渦的重要性在業界已經有了共識，但長期以來，西南渦及其帶來的暴雨一直是高原天氣學研究中的難點。竺可桢早在1916 年就注意到了中國夏半年降水與西南渦密切相關，一代代氣象學家為研究西南渦做出了許多貢獻，但受青藏高原及周邊地區氣象觀測布局和觀測能力的限制，對西南渦進行有效捕捉、監測與追蹤有一定的難度，現有時空分辨率的數據資料難以對西南渦進行更深入的研究。

“ 如果在幾年前，你們問我，西南渦發生發展的機制是什麼，我會回答：西南渦與高原渦的垂直耦合。但是現在，我可以告訴大家，深厚型的西南渦與高原渦也會發生橫向耦合。”這一新結論，正是李躍清團隊基于多年西南渦加密觀測試驗獲得的高分辨率過程觀測資料得出的。

在這些資料的幫助下，他們還首次發現了西南渦三個發源地并不孤立，而是相互聯系的，并且還有主次之分。之前的理論是，九龍、小金、四川盆地三個中心各自孤立。後來他們發現，川西高原上的九龍和小金，對下遊四川盆地西南渦的生成有重要影響。有時，九龍天氣系統中的一股“擾動”傳播到四川盆地，就會激發當地生成西南渦。

西南渦東移機理、基于觀測試驗的低渦暴雨預報新技術等研究成果在國際重要學術期刊發表後，被國外同行專家評價為“ 對次天氣尺度天氣學/動力氣象學的一個堅實貢獻”。

今年的西南渦加密觀測結束後，這些數據又将加入到它們“ 前輩”的數據之海中，繼續新一輪的科研創新之旅。

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