前不久四川遭遇暴雨輪番襲擊 原來是西南渦在“搞事”

11年來，中國氣象局成都高原氣象研究所在四川持續(xù)開展西南渦加密觀測科學實驗，揭示出許多不為人知的秘密……

7月以來，四川盆地遭遇暴雨車輪戰(zhàn)。覆蓋范圍廣、降水強度大、持續(xù)時間長的罕見大暴雨在頻頻制造麻煩的同時，也把在它背后“興風作浪”的“西南渦”再度推到世人面前。而西南渦“搞事情”最活躍的季節(jié)，也是中國氣象局成都高原氣象研究所西南渦加密觀測科學實驗研究團隊最忙碌的時期。6月21日到7月31日整整41天里，高原與盆地暴雨旱澇災害四川省重點實驗室主任、二級研究員李躍清及其科研團隊，從高原到盆地，一路不停地“追捕”西南渦。

到今年7月31日為止，西南渦加密觀測科學實驗已持續(xù)進行11年。如此長時間跨度的觀測科學實驗，在國內(nèi)外氣象學界都是少見的。

“對于西南渦這個神出鬼沒的‘小妖’，我們已經(jīng)有一些了解和認識，但還遠遠不夠?！?月21日，剛剛“捉妖”返回成都的李躍清在接受本報記者專訪時表示，今后應該以西南渦及其影響的綜合觀測與科學試驗為起點，進一步開展深入研究，由此發(fā)展中國西南渦系統(tǒng)及其天氣影響的基礎理論與關鍵技術。

□本報記者陳婷

人物名片

李躍清

理學博士，博士生導師?，F(xiàn)任中國氣象局成都高原氣象研究所二級研究員，國家自然科學基金重大研究計劃“青藏高原地-氣耦合系統(tǒng)變化及其全球氣候效應”天氣集成項目首席科學家，高原與盆地暴雨旱澇災害四川省重點實驗室主任。兼任第三次青藏高原大氣科學試驗實施組副組長，中國氣象學會理事，中國氣象學會高原氣象學委員會主任委員，享受國務院政府特殊津貼。

什么是西南渦

●在青藏高原大地形背景下，由于特殊地形和區(qū)域大氣環(huán)流共同作用生成的一種中尺度氣旋式低壓系統(tǒng)

●西南渦平時藏在深山溝谷，大多數(shù)情況下，會在數(shù)小時至一兩天內(nèi)，在生成的源地附近自行減弱消亡。只有約20%的西南渦生成以后，能伺機從源地東移出去并生長發(fā)育

血緣關系

“父親”是大氣系統(tǒng)“哥哥”臺風的“母親”是海洋

“妹妹”西南渦的“母親”是內(nèi)陸深山溝谷

降生地

川西高原及其東側(cè)相鄰的四川盆地

性格

羞澀、內(nèi)向、外柔內(nèi)剛又神秘，行蹤變化多端，令人難以捉摸

標簽

只要在世人跟前一露面，就定然搞出大事情，其影響范圍、造成的暴雨強度和頻數(shù)一點也不亞于臺風，有時甚至超過臺風

探起源

血緣近：臺風的“異母妹妹”

生于深山和盆地的西南渦是個身材小巧的“小妖精”

在我國氣象學界有一種說法：東有臺風，西有低渦。這個“低渦”之一指的就是西南渦。

能夠直接引起暴雨洪澇的西南渦，是我國主要災害性天氣系統(tǒng)之一。雖在國內(nèi)外氣象學界名氣很大，但跟家喻戶曉的臺風比起來，西南渦在普通老百姓心中基本上是“陌生人”。

“臺風和西南渦是一對同父異母‘兄妹’。他們的‘父親’都是大氣系統(tǒng)，‘哥哥’臺風的‘母親’是海洋，‘妹妹’西南渦的‘母親’則是內(nèi)陸的深山溝谷。”李躍清這樣解釋。

如果一定要把兄妹倆作個比較，在李躍清看來：來自洋面的臺風是“大妖怪”，個頭大，性格大方、外向、強悍、單純，行蹤比較單一，容易監(jiān)測和預報；生于深山和盆地的西南渦則是個身材小巧的“小妖精”，性格羞澀、內(nèi)向、外柔內(nèi)剛又神秘，行蹤變化多端，令人難以捉摸。與哥哥相比，妹妹更表現(xiàn)出一種山里人的野性。

性格暴：一露面定然搞出大事情

不僅直接影響到中國西南地區(qū)，還會東移影響到中國整個東部地區(qū)，甚至影響到日本、韓國

西南渦主要降生在川西高原及其東側(cè)相鄰的四川盆地，是在青藏高原大地形背景下，由于特殊地形和區(qū)域大氣環(huán)流共同作用生成的一種中尺度氣旋式低壓系統(tǒng)。初生的西南渦，只是水平直徑約幾十公里、高度不足2公里的“小不點兒”。

西南渦平時藏在深山溝谷，大多數(shù)情況下，會在數(shù)小時至一兩天內(nèi)，在生成的源地附近自行減弱消亡。只有約20%的西南渦生成以后，能伺機從源地東移出去并生長發(fā)育，長成直徑300-500公里、高3-4公里，最高可達10公里以上的“龐然大物”。

別看“她”小，只要在世人跟前一露面，西南渦就定然搞出大事情，其影響范圍、造成的暴雨強度和頻數(shù)一點也不亞于臺風，有時甚至超過臺風。

臺風很難直接影響到中國西部，而西南渦不僅直接影響到中國西南地區(qū)，還會東移影響到中國整個東部地區(qū)，甚至影響到日本、韓國等東亞沿海地區(qū)。1998年我國歷史上罕見的包括長江、嫩江、松花江等江河全流域特大洪澇災害，就是西南渦頻繁生成且高比例東移發(fā)展引發(fā)暴雨直接導致的。今年8月，四川遭遇罕見持續(xù)強降水過程，罪魁禍首也是西南渦。

看追捕

克服條件限制加密“漁網(wǎng)”

難度大：極易受大氣變化影響，忽強忽弱，時隱時現(xiàn)，行蹤詭秘，很難被及時發(fā)現(xiàn)、捕捉

發(fā)現(xiàn)西南渦，最重要的方法是氣象探空觀測——在氫氣球底部吊一個探空儀，在氣球升空過程中，探空儀連續(xù)探測大氣在不同高度上的氣壓、溫度、濕度、風向與風速等要素資料，并實時傳送回地面。分析這些資料，預報員就可以對西南渦的出生、成長和活動路徑作出科學判別。

然而，行蹤飄忽的西南渦，一直是短期天氣預報中的大難題。

假設把氣象觀測網(wǎng)看作一張漁網(wǎng)，觀測站點的分布是漁網(wǎng)的孔徑，由于地形復雜、環(huán)境惡劣，現(xiàn)有的西南地區(qū)氣象業(yè)務觀測站網(wǎng)只是一張孔距較大、分布不勻的粗網(wǎng)，而初生不久的西南渦如同一條小魚，往往成為“漏網(wǎng)之魚”。而且，與相對穩(wěn)定的臺風不同，身材小巧的西南渦降生后極易受大氣變化影響，忽強忽弱，時隱時現(xiàn)，行蹤詭秘，很難被及時發(fā)現(xiàn)、捕捉。

“進行加密觀測，就是為了便于捕捉這條‘小魚’?！崩钴S清說。

空間加密——目前，四川的業(yè)務探空觀測站平均間距為400-600公里。實驗期間，分別在西南渦生成的三個主要源地附近，即川西高原南部的九龍縣、川西高原中部的金川縣和四川盆地（包括廣元劍閣、雅安名山）各增加1個探空站，使源地的“漁網(wǎng)”孔徑縮小一多半。

時間加密——正常情況下，業(yè)務站點每天早8點、晚8點各放一次探空氣球，這就導致在這兩個時間空檔生成的西南渦“漏網(wǎng)”。實驗期間，7個業(yè)務站和4個加密站同時把觀測時間增加到一天4次：早8點、午2點、晚8點、次日凌晨2點，從時間上提高了捕捉西南渦的概率。

為何花大成本加密觀測

意義重：提高西南地區(qū)對暴雨洪澇等災害性天氣的監(jiān)測預報能力，同時也提高我國災害性天氣監(jiān)測預報能力

加密探空觀測是很要花些人力、物力和財力的，每放一次氣球大約需要4000元。花這么大成本開展西南渦加密觀測的意義何在？

“為了提高西南地區(qū)對暴雨洪澇等災害性天氣的監(jiān)測預報能力，同時也提高我國災害性天氣監(jiān)測預報能力。”李躍清說，這些探空觀測大氣資料對于天氣預報的價值，如同體重、體溫、脈搏、心電圖、血壓等對于人體健康檢查的意義一樣，是不可缺少的基礎資料。

研究表明，西南地區(qū)位于不同大氣環(huán)流系統(tǒng)上下左右交匯的特殊地區(qū)，是影響我國天氣的高原渦、西南渦、切變線等中小尺度對流系統(tǒng)孕育的“溫床”和“家園”，也是我國災害性天氣氣候預測的強信號區(qū)。由于中小尺度天氣系統(tǒng)往往造成大風、暴雨、冰雹等劇烈災害性天氣，四川成為中國內(nèi)陸的降水中心，也是全國發(fā)生泥石流、滑坡等山地災害最嚴重的地方之一。

多年來的研究與實踐證明，把西南渦關鍵地區(qū)的探空觀測資料輸入到數(shù)值預報模式和天氣預報業(yè)務平臺，有效提高了我國對暴雨等災害性天氣的監(jiān)測預報能力。

進一步發(fā)揮西南渦加密觀測科學實驗的基礎支撐作用，已成為我國第二次青藏高原綜合科學考察研究和第三次青藏高原大氣科學實驗的重要組成部分，觀測實驗數(shù)據(jù)資料在大氣科學研究、業(yè)務預報、氣象服務中發(fā)揮了獨特的重要作用。為期41天的連續(xù)加密探空數(shù)據(jù)實時進入四川省氣象臺業(yè)務平臺、同化到西南區(qū)域數(shù)值預報業(yè)務系統(tǒng)，顯著提升了區(qū)域災害性天氣預報業(yè)務能力。

“西南渦加密觀測科學實驗開展11年來，通過觀測分析、診斷研究和數(shù)值模式等方法，在高原天氣系統(tǒng)影響天氣異常的研究上取得了許多新進展，大大豐富了西南渦系統(tǒng)影響災害性天氣的理論與技術，并取得了不少在國內(nèi)外有重要意義的創(chuàng)新性理論研究和技術研發(fā)成果?！崩钴S清告訴記者，接下來，科研團隊還將利用風廓線雷達等在金沙江流域開展大氣邊界層結構觀測，進一步提高對青藏高原東南緣深切峽谷風場演變特征和機理的認識。

回憶

2013年6月末7月初，四川盆地東部發(fā)生一次特大暴雨天氣過程，共有39個站點降雨量超過100毫米，其中遂寧72小時累計降雨量達到519.5毫米，創(chuàng)雨量歷史極值。

這次災害性天氣事件中，西南渦東移加強帶來暴雨的整個過程，都被西南渦加密觀測實驗科研團隊及時捕捉到了。

李躍清回憶說：“當時正在開展觀測實驗，加密觀測大氣資料被實時傳送回預報業(yè)務平臺，在這個西南渦從九龍向盆地移動的過程中，預報員從天氣圖上發(fā)現(xiàn)了‘她’。特別是7月30日14時，‘她’在盆地與高原渦耦合加強，被加密觀測逮個正著。觀測資料一出來，預報員就發(fā)現(xiàn)這個渦非常強烈，及時作出了未來降水將超過200毫米的判斷。這么大的降水量，預報員以前還是難以預報的?！?/p>

秘密

神秘的“產(chǎn)房”和奇異的東移路徑

11年來，通過分析西南渦加密觀測實驗資料，西南渦的一些重大秘密逐漸被揭示出來：

一是發(fā)現(xiàn)西南渦生成源地之間的相互聯(lián)系。人們原來認為，西南渦的三個源地是孤立的。通過分析實驗資料，科研人員發(fā)現(xiàn)，位于上游的源地對下游盆地的源地有作用，其擾動能夠激發(fā)四川盆地的渦源。這說明，三個源地是有主次之分的，上游渦源的大氣波動能傳播并影響到下游渦源，因此位于上游的九龍源地對西南渦的生成非常重要。

二是提出了西南渦與其他渦旋的橫向耦合機制?；诩用苡^測資料應用，科研人員發(fā)現(xiàn)，西南渦不僅能與高原渦垂直耦合，發(fā)展深厚的西南渦還能與高原渦在橫向上耦合，并且橫向合并、疊加以后的西南渦相對更加劇烈。

最重要的是，科研人員提出了西南渦東移發(fā)展的新機制，認為西南渦的移動，跟前后冷暖平流的協(xié)同作用密切相關。這一科研成果被評為國家973計劃項目重大成果。

隨著研究深入，科研人員又有了重要發(fā)現(xiàn)——西南渦的三個源地具有多尺度性。

科研人員對九龍源地的實驗資料進行了精細化分析，發(fā)現(xiàn)里面還存在幾個更小的源地?！耙郧拔覀冎恢牢髂蠝u居住在九龍這個‘大院子’里，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，院子里原來還有很多‘小產(chǎn)房’。而且，從不同房間出來的西南渦具有不同的性格特點，東移的概率不一樣，日變化也不一樣，造成的影響也不一樣。不過，雖然研究上提出了這樣的理論，但實際上還不能精細到及時分辨并合理解釋它從哪個房間出來，有待進一步研究發(fā)現(xiàn)。”李躍清說。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。