一次孟加拉灣風(fēng)暴Akash (0701) 對我國西南地區(qū)強降水過程的影響分析

呂愛民 文永仁 李英

1 中國氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國家重點實驗室，北京 100081

2 云南省氣象服務(wù)中心，昆明 650034

一次孟加拉灣風(fēng)暴Akash (0701) 對我國西南地區(qū)強降水過程的影響分析

呂愛民1文永仁2李英1

1 中國氣象科學(xué)研究院災(zāi)害天氣國家重點實驗室，北京 100081

2 云南省氣象服務(wù)中心，昆明 650034

孟加拉灣地區(qū)是全球熱帶氣旋頻繁活動的海域之一，孟加拉灣風(fēng)暴常對我國青藏高原和西南地區(qū)造成嚴(yán)重影響。孟加拉灣風(fēng)暴Akash (0701) 于2007年5月15～17日引發(fā)了云南、廣西等地一次持續(xù)性強降水過程。本文利用地面降水資料、NCEP（the National Centers for Atmospheric Prediction）/NCAR（the National Center for Atmospheric Research）再分析資料和JMA（Japan Meteorological agency）衛(wèi)星TBB（Black Body Temperature）資料，研究Akash對我國西南地區(qū)這次強降水過程的影響。結(jié)果表明：這次強降水過程發(fā)生在Akash與青藏高原低槽密切配合的形勢下。Akash登陸減弱期間其對流云團移上青藏高原，加強槽前云系引發(fā)強降水。受孟加拉灣風(fēng)暴高層輻散影響，南亞高壓加強并北上控制我國西南地區(qū)，這增強了降水區(qū)的高空輻散，有利于上升運動發(fā)展。同時孟加拉灣風(fēng)暴為降水區(qū)提供了充足的水汽輸送。降水區(qū)的水汽凈流入、濕斜壓性增長以及強烈條件性對稱不穩(wěn)定是這次強降水產(chǎn)生的有利條件。研究還發(fā)現(xiàn)，低緯高原地形對孟加拉灣風(fēng)暴偏南風(fēng)的強迫抬升加劇了降水區(qū)的上升運動，有助于強降水的產(chǎn)生。

孟加拉灣 風(fēng)暴 強降水 西南地區(qū)

1 引言

印度洋孟加拉灣地區(qū)是全球熱帶氣旋頻繁活動的海域之一。孟加拉灣熱帶風(fēng)暴（簡稱孟灣風(fēng)暴，下同），常對周圍臨近國家或地區(qū)造成嚴(yán)重影響。如其偏北移動，可使孟加拉國出現(xiàn)大海潮，青藏高原產(chǎn)生暴風(fēng)雪；偏東移動，常對緬甸、中南半島和我國西南地區(qū)有較大影響；偏西移動則可對印度、斯里蘭卡等國造成重大影響（段旭等，2009）。近年來帶來嚴(yán)重災(zāi)害的孟灣風(fēng)暴并不少，如：1991年4月29日，孟灣風(fēng)暴（9102）登陸，致使孟加拉國的四分之一淪為汪洋，近 1000萬人受災(zāi)（施國強，1995）。2007年11月15日孟灣風(fēng)暴“錫德”（SIDR）橫掃孟加拉國南部海岸，給當(dāng)?shù)貛肀┯旰秃樗?，云南香格里拉縣普降暴雪。2008年5月2日，孟灣風(fēng)暴“納爾吉斯”（NARGIS）在緬甸的伊洛瓦底江口登陸，造成了自1991年4月以來孟灣風(fēng)暴最慘重災(zāi)害。還有2010年5月，孟灣風(fēng)暴“萊拉”（LAILA）在印度東部安得拉邦的巴帕特拉市登陸，引發(fā)了洪水，同時我國西藏東南部出現(xiàn)強降水?？梢娒蠟筹L(fēng)暴的影響十分嚴(yán)重。

關(guān)于孟灣風(fēng)暴的活動和影響有不少研究。北京大學(xué)地球物理系熱帶天氣研究組和國家海洋局預(yù)報總臺熱帶天氣預(yù)報研究組（1974）初步統(tǒng)計了孟加拉灣風(fēng)暴活動特征及其對我國天氣的影響；李玉柱（1981）統(tǒng)計分析了初夏孟灣風(fēng)暴的若干特征；王友恒和王素賢（1988，1989）發(fā)現(xiàn)孟灣風(fēng)暴主要出現(xiàn)在春秋兩季的雙峰型特征，分析了北印度洋熱帶風(fēng)暴與我國西藏地區(qū)降水的關(guān)系；王允寬等（1996）研究了青藏高原地形對孟灣風(fēng)暴降水的影響。楊祖芳等（2000）對比分析兩個孟灣風(fēng)暴對我國降水的影響，發(fā)現(xiàn)降水落區(qū)和強度的差別主要決定于中緯度冷空氣活動及中低緯系統(tǒng)的相互作用。我國西南地區(qū)降水與孟灣風(fēng)暴活動關(guān)系十分密切。陳于湘和朱抱真（1985）指出云南早雨季開始與孟加拉灣風(fēng)暴首次出現(xiàn)時間有關(guān)。韋革寧和廖勝石（2000）研究了孟灣風(fēng)暴對廣西降水影響。李英等（2003a, 2003b）對初夏孟加拉灣對流云團北上低緯高原的動力學(xué)條件及其影響下高原強降水的發(fā)生機制進行了分析。段旭等（2004）分析了6 個影響低緯高原的孟灣風(fēng)暴，認(rèn)為孟灣風(fēng)暴、副熱帶高壓和南支槽的位置和強度對低緯高原的降水影響很大；張騰飛等（2006）、魯亞斌等（2006）發(fā)現(xiàn)孟灣風(fēng)暴以分裂中尺度對流云團、外圍云系以及本身減弱云系沿孟灣槽前和副熱帶高壓外圍的西南氣流北上影響云南。近年中尺度數(shù)值模式被廣泛應(yīng)用于孟灣風(fēng)暴的研究。Mohanty 等（2004）用 MM5模式模擬了奧里薩邦超級風(fēng)暴（1999）。Pattanayak和Mohanty（2008）發(fā)現(xiàn)WRF比MM5對印度洋熱帶風(fēng)暴的模擬效果更好。許美玲等（2007）、王曼等（2009）分別對登陸孟灣風(fēng)暴結(jié)構(gòu)的演變特征進行數(shù)值模擬，并與西太平洋登陸臺風(fēng)的結(jié)構(gòu)變化做了比較；董海萍等（2007）、王曼等（2011）針對低緯高原地形對孟灣風(fēng)暴及其強降水影響進行了數(shù)值試驗。

盡管關(guān)于孟灣風(fēng)暴活動特征及其影響機理已取得一定認(rèn)識，但對孟灣風(fēng)暴影響低緯高原的物理過程及其強降水的產(chǎn)生機制仍不十分清楚。本文以2007年孟灣風(fēng)暴Akash（0701）影響下云南、廣西等地發(fā)生的持續(xù)性強降水過程為例，研究孟灣風(fēng)暴對我國西南地區(qū)的影響方式、與中緯度系統(tǒng)的相互作用以及強降水發(fā)生機理。采用NCEP (the National Centers for Atmospheric Prediction)/NCAR (the National Center for Atmospheric Research) 每 6 h一次1°×1°的再分析格點資料、全球降水觀測資料、以及日本氣象廳（Japan Meteorological Agency, JMA）云頂亮溫（Black Body Temperature, TBB）資料進行分析。

2 Akash活動、環(huán)流背景和云圖特征

2.1 風(fēng)暴活動和降水

2007年第一個孟灣風(fēng)暴Akash于5月13日00時（協(xié)調(diào)世界時 UTC，下同）在孟加拉灣北部（14.4°N，91.2°E）附近海面上生成（圖1），近中心最大風(fēng)速25 m s?1，近中心海平面最低氣壓1000 hPa，并偏北緩慢移動。13日18時，北移到16.30°N附近，最大風(fēng)速增強至35 m s?1，最低氣壓減小至997 hPa，加強為熱帶風(fēng)暴。14日18時，最大風(fēng)速加強為65 m s?1，最低氣壓減小為976 hPa，進一步加強為強熱帶風(fēng)暴。此后繼續(xù)偏北移動，強度減弱。于14日20時在孟加拉國東南部吉大港區(qū)科克斯巴扎爾附近登陸，最大風(fēng)速30 m s?1。登陸后北移減弱，于16日向北并入青藏高原南側(cè)西風(fēng)槽。

圖1 孟灣風(fēng)暴Akash移動路徑 (a)（陰影表示地形，單位：m）以及孟灣風(fēng)暴Akash近中心海平面最低氣壓（pmin，單位：hPa）和近中心最大風(fēng)速（Vmax，單位：m s–1）(b) 的時間演變圖（5月13日00時～15日00時）Fig.1(a) Track of Akash over the Bay of Bengal at 6-h interval (shading: elevation, units: m) and (b) Akash minimum sea level pressure and maximum wind speed curves from 0000 UTC 13 May to 0000 UTC 15 May 2007

圖2 2007年5月（a）14日00時～18日00時累計降水量以及（b）16日、（c）17日、（d）18日逐日24 h累計降水分布 (單位：mm)。：風(fēng)暴中心位置Fig.2 Distributions of(a) accumulated precipitation (units: mm) from 0000 UTC 14 May to 0000 UTC 18 May and daily precipitation on (b) 16 May, (c) 17 May, and (d) 18 May in 2007.denotes the position of Akash center

Akash活動過程中，我國西南地區(qū)發(fā)生一次長時間大范圍強降水過程。圖2a給出Akash影響期間2007年5 月14日00時～18日00時累計降水分布，可見此間強降水主要出現(xiàn)在中南半島、孟灣北部至青藏高原南部、我國西南和華南地區(qū)。逐日24 h累計降水分布（圖2b–d）顯示，風(fēng)暴生成和發(fā)展期間，我國西南地區(qū)的降水不明顯，僅出現(xiàn)在云南西北部（圖略）。西南地區(qū)降水主要發(fā)生在15日00時以后，對應(yīng)風(fēng)暴登陸后減弱階段，圖2b顯示。15日00時到16日00時，云南大部分地區(qū)以及周圍西藏東南部、四川南部、貴州西部為一強降水區(qū)，最大日降水量超過60 mm（圖2b）。16日00時到17日（圖2c），風(fēng)暴并入西風(fēng)槽，強降水區(qū)域向東南移動，呈東西向帶狀，降水中心分別位于云南南部和廣西北部，強日降水量仍達60 mm。18日00時，風(fēng)暴消失，降水帶南壓斷裂，范圍和強度明顯減小（圖2d）。此后西南地區(qū)降水消失。由此可見，孟灣風(fēng)暴登陸之后及并入西風(fēng)槽期間，從15日00時至18日00時，我國西南地區(qū)自北向南出現(xiàn)一次強降水過程。

2.2 環(huán)流背景和云圖特征

500 hPa高度場顯示（圖 3a–c），孟灣風(fēng)暴 Akash活動期間中高緯西風(fēng)槽活動頻繁。13日00時（圖略），孟灣風(fēng)暴 Akash在阿拉伯副熱帶高壓和西北太平洋副熱帶高壓（下簡稱副高）之間生成，并沿副高西側(cè)偏南氣流向北移動。同時在其北方青藏高原上也有一閉合低壓活動。14日00時（圖3a），青藏高原上的低壓東移至100°E附近，其余留的槽區(qū)與北上的風(fēng)暴趨于合并。孟灣風(fēng)暴外圍西南氣流與副高外圍的西南氣流疊加后加強，控制云南上空。15日00時（圖3b），風(fēng)暴登陸北上至25°N附近，500 hPa上低壓環(huán)流與副高之間形成的西南氣流控制云南，而高原槽繼續(xù)東移，冷空氣和西南暖濕氣流交匯于川滇之間，而地面冷鋒已經(jīng)進入云南（圖略），冷空氣侵入暖濕氣流內(nèi)，形成了有利的降水形勢。16日00時（圖3c），風(fēng)暴明顯減弱，我國西南地區(qū)仍為其低壓環(huán)流與副高之間形成的西南氣流控制，地面冷鋒快速向南推進至滇西南。

圖3 （a、b、c）500 hPa風(fēng)場與位勢高度（等值線，單位：dagpm）和（d、e、f）500 hPa風(fēng)場與TBB（陰影，單位：℃）合成圖：（a、d）14日00時；（b、e）15日00 時；（c、f）16 日 00 時。：風(fēng)暴中心位置Fig.3 Distributions of (a, b, c) wind vectors and geopotential height (contour, units: dagpm) at 500 hPa, (d, e, f) TBB (shaded) and wind vectors at 500 hPa:(a, d) 0000 UTC 14 May; (b, e) 0000 UTC 15 May; (c, f) 0000 UTC 16 May.denotes the position of Akash center

從衛(wèi)星TBB分布看（圖3d–f）。13日開始（圖略），孟加拉灣就有低壓云團發(fā)展，風(fēng)暴初生時云系結(jié)構(gòu)不對稱，南側(cè)云系發(fā)展旺盛，而北側(cè)較弱，云團分散，有中尺度對流云團沿副高外圍向東北移動，但除滇西邊緣地區(qū)出現(xiàn)降水外，西南地區(qū)無降水。此時青藏高原上對應(yīng)低壓系統(tǒng)也有云系發(fā)展。14日00時（圖3d），風(fēng)暴加強，氣旋性環(huán)流半徑約500 km，其對流云團緊湊，趨于對稱，其北側(cè)也有云帶發(fā)展，但未影響到云南。而受高原低槽東移影響，在西藏東部與四川一帶可見東北—西南向帶狀槽前云系。風(fēng)暴登陸后（圖 3e），云系減弱，結(jié)構(gòu)松散，其對流云團在強偏南氣流引導(dǎo)下北上并入低槽云帶，并得到強烈發(fā)展加強。這一混合云帶位于川滇之間，隨后南壓進入云南。16日（圖3f），孟灣風(fēng)暴主體的云系減弱消失，但其殘留對流云團與高原云系形成的混合云帶仍然維持在云貴高原上空，并南壓影響西南地區(qū)。

由此可見，我國西南這次強降水過程與孟灣風(fēng)暴Akash的活動密切相關(guān)，發(fā)生在孟灣風(fēng)暴與青藏高原低壓系統(tǒng)相互配合的形勢下。孟灣風(fēng)暴減弱期間其對流云團移上低緯高原，使低槽云系得到強烈發(fā)展加強，引發(fā)西南地區(qū)強降水。

3 孟灣風(fēng)暴對低緯高原的影響

3.1 孟灣風(fēng)暴對高原地區(qū)高低空流場的影響

200 hPa高空環(huán)流和風(fēng)速場顯示（4a、b），風(fēng)暴生成之前南亞高壓環(huán)流中心位于中南半島上空。13日（圖略），孟灣風(fēng)暴在14.4°N，91.2°E附近生成，高空有較強輻散。南亞高壓中心位于其東北側(cè)18°N，99°E 附近。14日00時（圖 4a），南亞高壓范圍有所擴大，中南半島至孟加拉灣北部均為反氣旋環(huán)流區(qū)，中心位于20°N，100°E附近（圖中G所示），其西側(cè)由于孟灣風(fēng)暴發(fā)展，高層強輻散，中心值達到7×10?5s?1，這有利于南壓高壓的加強。15日00時（圖4b），隨著孟灣風(fēng)暴北移，南亞高壓環(huán)流主體也東北移，中心位于云南南部，強度有所加強，24 h位勢高度升高了20 gpm。17日之后，高壓減弱西退至孟加拉灣地區(qū)?？梢?，隨著孟灣風(fēng)暴的發(fā)展，南壓高壓有所加強，并北上控制我國西南上空，這增強了強降水區(qū)的高空輻散，有利于低層輻合加強，上升運動發(fā)展。

從700 hPa風(fēng)場分布來看（圖4c、d），14日（圖4c），強風(fēng)速區(qū)位于風(fēng)暴附近以及副高外圍。副高外圍的強東南氣流從南中國海經(jīng)過越南、泰國到達我國云南地區(qū)，與風(fēng)暴東側(cè)的較強偏南氣流在云南與緬甸交界地區(qū)匯合。隨著風(fēng)暴北上影響，15 日00 時（圖 4d），滇西南風(fēng)速明顯加強，風(fēng)速達到20 m s?1以上。風(fēng)暴與副高之間形成強偏南氣流，并與南下偏北氣流交匯，在滇西北形成了東西向輻合帶，16日之后輻合帶南壓影響西南地區(qū)（圖略）。

3.2 孟灣風(fēng)暴對高原地區(qū)的水汽輸送

從13日00時至16日00時700 hPa水汽通量場可以看出（圖5），與低層強風(fēng)速分布對應(yīng)，強降水區(qū)水汽來源有兩個，一是副高西南側(cè)的水汽通道，將南海等地的水汽輸送至降水區(qū)；二是來自風(fēng)暴環(huán)流從孟加拉灣海面卷入的水汽，其強度比副高外圍東南氣流帶來的明顯大。13日到14日（圖5a），降水區(qū)的水汽輸送以副高邊緣的東南氣流為主，此時降水并不明顯。隨著孟灣風(fēng)暴登陸，副高東退，以孟灣風(fēng)暴輸送的水汽占主導(dǎo)。15日至16日（圖5b），強水汽通量值中心位于云南，值均過24×10?3g cm?1hPa s?1，出現(xiàn)持續(xù)性強降水。說明孟灣風(fēng)暴為這次低緯高原強降水提供了主要水汽供應(yīng)。

上述分析表明，孟灣風(fēng)暴一方面增強了我國西南地區(qū)上空的上升運動條件，另一方面提供了充足的水汽輸送，這均有利于強降水的發(fā)生。

4 孟灣風(fēng)暴對強降水條件的貢獻

4.1 孟灣風(fēng)暴對暴雨區(qū)水汽收支的影響

源源不斷的水汽供應(yīng)是持續(xù)性強降水的一個重要條件，取暴雨區(qū)域為（圖4c–d中方框所示）：22°N～28°N，98°E～105°E，計算四個方向截面的水汽收支。計算公式如下（東、南、西、北四個方向分別用FE、FS、FW、FN表示，總的用F表示）：

圖4 200 hPa（a、b）和700 hPa（c、d）風(fēng)場、散度（單位：10-5s-1）和位勢高度（單位：dagpm）分布圖（陰影表示散度，200 hPa僅給出正值，700 hPa僅給出負(fù)值）：（a、c）14日00時，“G”表示高壓環(huán)流中心；（b、d）15日00時，方框表示主要暴雨區(qū)；：風(fēng)暴中心位置Fig.4(a, b) 200-hPa wind vectors, geopotential height (solid lines, units: dagpm), and divergence (shaded, only positive values shown); (c，d) 700-hPa wind vectors, geopotential height, and divergence (shaded, only negative values shown): (a, c) 0000 UTC 14 May, ‘G’ indicates high pressure circulation center; (b,d) 0000 UTC 15 May, the small box indicates the main heavy rainfall area.denotes the position of Akash center

圖5 700 hPa風(fēng)場（矢量）和水汽通量（陰影）（單位：10?3g cm?1 hPa s?1）分布圖：（a）14日00時；（b）15日00時。：風(fēng)暴中心位置Fig.5 700-hPa wind vectors and vapor fluxes (shaded, units: 10?3g cm?1 hPa s?1): (a) 0000 UTC 14 May; (b) 0000 UTC 15 May.denotes the position of Akash center

其中，ps為表面氣壓，p0為100 hPa，λ為經(jīng)度，φ為緯度，q為比濕，u為緯向風(fēng)速，v為經(jīng)向風(fēng)速，g為重力加速度；總的水汽通量公式為：

正值表示水汽流入暴雨區(qū)，負(fù)值表示水汽從暴雨區(qū)流出。

圖6顯示強降水區(qū)四個邊界的水汽水平通量及其總和。從四個方向的水汽收支來看，降水區(qū)南邊界（點虛線）主要為水汽流入，從13日到16日均為較強正值，3個峰值分別在14日、15日、16日。北邊界（長虛線）13～14日18時為負(fù)值，之后變?yōu)檎?，這與北風(fēng)進入暴雨區(qū)有關(guān)。降水區(qū)水汽的流出主要在西邊界（長短虛線），13～18日均為較強負(fù)值，東邊界（短虛線）次之，降水過程中以負(fù)值為主。從四個邊界水汽通量總和（實線）來看，15日以前，降水區(qū)總的水汽收支為負(fù)，有水汽凈流出，15～17日迅速增大轉(zhuǎn)為正值，說明有水汽凈流入，15日、16日有兩個明顯的峰值，與強降水發(fā)生時間對應(yīng)，17日之后又減弱。可見降水區(qū)水汽凈流入對強降水發(fā)生非常重要，而其主要來自南方的水汽流入，與孟灣風(fēng)暴北上帶來的水汽供應(yīng)密切相關(guān)。

圖6 2007年5月13日00時～18日00時強降水區(qū)四個邊界的水汽水平通量及其總和（從地表積分到100 hPa）（單位: 104 g cm?1 hPa?1 s?1）Fig.6 Vapor fluxes （integrated from surface to 100 hPa）（units: 104 g cm?1 hPa?1 s?1）for the heavy rainfall area from east, west, north, and south boundaries,and the total during 13–18 May 2007

4.2 孟灣風(fēng)暴對暴雨區(qū)鋒生的影響

上述分析表明，這次降水過程發(fā)生在孟灣風(fēng)暴與高原西風(fēng)槽相互作用下。孟灣風(fēng)暴暖濕氣流與槽后冷空氣相交匯，有強烈的鋒生。分析強降水區(qū)域700 hPa相 當(dāng) 位 溫 θe（equivalent potential temperature）分布圖可以發(fā)現(xiàn)（圖7a–b）。13日（圖略），青藏高原小槽后部的冷空氣與副高暖空氣相遇，在云南北部形成弱鋒區(qū)。雖然已經(jīng)存在鋒區(qū)，但是高原上還沒有降水出現(xiàn)。14日00時（圖7a），鋒區(qū)相當(dāng)位溫經(jīng)向梯度（陰影區(qū)）為－2～－4 K/100 km，此時暖濕中心位于孟灣風(fēng)暴西側(cè)，西南地區(qū)降水不明顯。15日00時（圖7b），隨孟灣風(fēng)暴登陸，暖濕氣流主體到達云南，同時北方冷空氣侵入云南，冷暖空氣的交匯有利于鋒區(qū)加強，之后開始出現(xiàn)降水。16日00時，強鋒區(qū)移至滇中地區(qū)（圖略），鋒區(qū)明顯加強，相當(dāng)位溫經(jīng)向梯度增強為－8～－10 K/100 km，高原上的降水范圍擴大，強度加強。17日之后，鋒面減弱并南移至云南南部（圖略），降水帶也隨之南移，降水強度減弱。15 日～16日的強烈鋒生，為到達的暖濕空氣提供了抬升條件，是孟灣風(fēng)暴與冷空氣相互作用的一個表現(xiàn)。

沿強降水區(qū)的經(jīng)向流場（用緯向風(fēng)u與－100×w制作）和相當(dāng)位溫垂直剖圖可以進一步分析冷空氣與孟灣風(fēng)暴輸送暖濕空氣的相互作用，圖7c、d顯示，強降水發(fā)生前（圖 7c），24°N～27°N 就存在上升氣流，但沒有強降水發(fā)生，這與低層仍然被冷空氣占據(jù)，層結(jié)呈垂直對流穩(wěn)定有關(guān)。15日00時（圖 7d），孟灣風(fēng)暴輸送的暖濕空氣到達云南，同時冷空氣南下侵入加強，冷暖空氣對峙處（26°N～28°N）等相當(dāng)位溫線密集區(qū)趨于陡立。說明冷、暖空氣交匯激烈，大氣對流穩(wěn)定度降低。15～16日在23°N～28°N區(qū)域暴雨發(fā)生。17日之后，孟灣風(fēng)暴減弱消失，西南地區(qū)上空被北方冷空氣的下沉運動占據(jù)（圖略），降水分散、減弱。可見孟灣風(fēng)暴輸送的暖濕氣流對加強鋒面觸發(fā)降水十分關(guān)鍵。

盡管暖濕氣流的交匯使大氣垂直對流穩(wěn)定度減弱，但受冷鋒影響，大部分降水區(qū)仍以對流穩(wěn)定層結(jié)為主。下面對斜壓不穩(wěn)定性進行分析。Bennetts和 Hoskins（1979）的研究指出，濕位渦（moist potential vorticity, MPV）小于零是大氣發(fā)生條件性對稱不穩(wěn)定的充分必要條件。圖8顯示過強降水中心（102°E）的濕位渦經(jīng)向—垂直剖面圖，13日00時（圖略），22°N～26°N 云南省大部分區(qū)域主要為MPV正值，說明大氣層結(jié)以穩(wěn)定為主，且斜壓性很弱（濕位渦的第二分量，即濕斜壓項MPV2較?。瑫r在北方34°N以北中高層有MPV2的強負(fù)值中心。14日00時（圖8a）28°N～32°N區(qū)域出現(xiàn)MPV強負(fù)值。15日00時（圖8b），MPV負(fù)值向南伸展至26°N。16日00時（圖略）MPV負(fù)值進一步南下，24°N～30°N都為強的MPV負(fù)值。而此間25°N以北低層大氣是垂直對流穩(wěn)定的，說明條件性對稱不穩(wěn)定得到發(fā)展。從MPV2的分布（等值線）看出，MPV 負(fù)值的增強伴隨著MPV2負(fù)值增強，說明強烈的斜壓不穩(wěn)定與濕斜壓性顯著增強有關(guān)。15～16日的強MPV負(fù)值對應(yīng)強降水。此后，低緯高原MPV強負(fù)值帶減弱消失，強降水也隨之減弱消失。

圖7(a、b) 700 hPa θe（等值線，單位: K) 及經(jīng)向梯度（陰影，單位: K/100 km），（c、d）沿102°E垂直環(huán)流和θe垂直剖面圖（經(jīng)向風(fēng)速單位：m s?1；垂直速度單位：0.01 m s?1）（黑色陰影表示地形）：（a、c）14日00時；（b、d）15日00時Fig.7(a, b) Distributions of equivalent potential temperature (contour, units: K) and its meridional gradient (shaded) at 700 hPa, (c, d) meridional-vertical sections of equivalent potential temperature (contour, units: K) and vertical wind vectors (u,－100w) (u units: m s?1; w units: 0.01 m s?1) along 102°E (shaded area shows terrain): (a, c) 0000 UTC 14 May; (b, d) 0000 UTC 16 May

圖8 過102°E MPV及MPV2（單位：PVU，1 PVU＝10?6m2 k s?1 kg?1）經(jīng)向—垂直剖面圖：（a）14日00時;（b）15日00時。陰影表示MPV負(fù)值，等值線表示MPV2，箭頭表示風(fēng)矢量Fig.8 Meridional-vertical sections of moist potential vorticity (MPV) (shaded: MPV≤0) and MPV2 (the second component of MPV, contour) along 102°E(units: PVU) (vectors show wind, units: m s?1): (a) 0000 UTC 14 May; (b) 0000 UTC 15 May

由此可見，這次強降水主要與條件性對稱不穩(wěn)定有關(guān)，濕斜壓性的發(fā)展起重要作用。而孟灣風(fēng)暴暖濕氣流的貢獻在于加強鋒生、使斜壓性發(fā)展。王子謙等（2010）利用濕位渦診斷分析和傾斜渦度發(fā)展理論，研究了孟灣風(fēng)暴 SIDR（0704）北上造成的青藏高原暴雪天氣，發(fā)現(xiàn)條件性對稱不穩(wěn)定是暴雪發(fā)生、發(fā)展的一種重要機制。

圖9 2007年5月13日00時～17日18時強降水區(qū)區(qū)域平均的地形強迫垂直運動wf和總垂直運動w（a）以及經(jīng)向風(fēng)（b）時間演變（單位：m s?1）Fig.9 Temporal evolutions of (a) wf, vertical velocity w and (b) meridional wind averaged over heavy rainfall area from 0000 UTC 13 May to 1800 UTC 17 May 2007

4.3 孟灣風(fēng)暴影響下地形對偏南氣流的強迫

強降水與地形有著密切的關(guān)系，氣流越過山脈時會引起波動，迎風(fēng)坡上升，背風(fēng)坡下沉。一些模擬試驗（高坤等，1994；貝耐芳和趙思維，2005；韓志偉等，1999；王鵬云等，1998）也證實了山脈迎風(fēng)坡的強迫抬升作用，喇叭口地形的輻合作用，以及地形通過影響某些物理過程對降水產(chǎn)生增幅作用等，從而對強降水的落區(qū)及降水量產(chǎn)生影響。那么，孟灣風(fēng)暴偏南氣流在地形影響下對強降水的產(chǎn)生有何作用呢？

孟加拉國大部分是沖積平原，其西為印度的東高止山脈，東為緬甸的阿拉干山脈，北為喜馬拉雅山脈。孟加拉陸地僅高出海平面1.5 m，而我國云貴高原平均海拔在1000 m以上。因此，從孟加拉灣到我國低緯高原海拔高度不斷升高，存在明顯的海拔梯度。大地形對氣流有一定的強迫抬升作用，地形強迫垂直運動wf的計算公式為

其中，Vs是地表風(fēng)速矢量，h是地形高度。參考Wu et al（2002）做法，將Vs取為σ＝0.995的風(fēng)矢量來計算wf。圖9a和b顯示了強降水區(qū)域平均的地形強迫垂直運動和總垂直運動以及經(jīng)向風(fēng)的時間演變，可以看出地形強迫作用與風(fēng)向有密切關(guān)系，孟灣風(fēng)暴影響期間，經(jīng)向風(fēng)由北風(fēng)（13～14日00時）轉(zhuǎn)為南風(fēng)（15～16日），地形強迫由下沉運動變?yōu)樯仙\動。wf在 0.10～0.50 m s?1之間變化，均超過相應(yīng)時刻的總垂直運動 w，最強 wf出現(xiàn)在15日18時，數(shù)值約為0.50 m s?1，而w僅為0.20 m s?1。16日 00時～17日 00時，由于北風(fēng)南下，降水區(qū)區(qū)域平均經(jīng)向風(fēng)轉(zhuǎn)為北風(fēng)，wf為負(fù)值，地形強迫出下沉運動，此時強降水出現(xiàn)在云南南部。

由此可見孟灣風(fēng)暴偏南暖濕氣流在低緯高原地形的強迫下，上升運動加強，有利于產(chǎn)生強降水。董美瑩等（2011）研究發(fā)現(xiàn)臺風(fēng)“Talim”（0513）強降水期間大別山區(qū)地形強迫垂直運動速度所占比重在 50%左右，Wu et al.（2002）研究得到臺風(fēng)“Herb”（9608）造成強降水時臺灣島中央山脈地形強迫垂直速度約占60%比重。

5 結(jié)論與討論

通過對2007年5月15～17日孟灣風(fēng)暴Akash（0701）影響下我國西南地區(qū)一次強降水天氣過程的分析，得到以下認(rèn)識：

（1）這次強降水過程發(fā)生在孟灣風(fēng)暴與青藏高原低槽密切配合的形勢下。Akash登陸減弱期間其對流云團移上青藏高原，與南下冷空氣相互作用，加強槽前云系引發(fā)強降水。

（2）受北上孟灣風(fēng)暴高層輻散影響，南亞高壓加強北上控制我國西南地區(qū)，從而增強了降水區(qū)的高空輻散，有利于上升運動發(fā)展。同時孟灣風(fēng)暴為降水區(qū)提供了充足的水汽輸送。

（3）源源不斷的水汽輸送、濕斜壓性增長以及強烈條件性對稱不穩(wěn)定，是次強降水的產(chǎn)生的有利條件。而孟灣風(fēng)暴在水汽供應(yīng)、激發(fā)斜壓不穩(wěn)定中起著重要作用。

（4）低緯高原地形對孟灣風(fēng)暴影響下出現(xiàn)的偏南風(fēng)強迫抬升加劇了降水區(qū)暖濕氣流的上升運動，有助于這次強降水的產(chǎn)生。

本文工作主要討論了孟灣風(fēng)暴Akash（0701）在這次西南強地區(qū)強降水中的作用及其影響下強降水的發(fā)生機制，對于孟灣風(fēng)暴云團移上高原的動力機制，低緯高原的復(fù)雜地形對降水的影響等還需要進一步探討。

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Study of the Impact of Tropical Cyclone Akash (0701) over the Bay of Bengal on a Heavy Rainfall Event in Southwest China

Lü Aimin1, WEN Yongren2, and LI Ying1

1 State Key Laboratory of Severe Weather, Chinese Academy of Meteorological Sciences, Beijing 100081
2 Yunnan Meteorological Serve Center, Kunming 650034

The Bay of Bengal is known as a breeding ground for tropical cyclones.The storm activities in the Bay of Bengal have considerable impact on the weather over the Qinghai–Xizang Plateau and southwestern China.In 2007,cyclone Akash (0701) resulted in a continuous precipitation event over southwestern China during May 15–17.In this study, the mechanism of heavy rainfall induced by Akash is investigated based on precipitation data from NOAA,NCEP/NCAR reanalysis data, and satellite TBB data from JMA (Japan Meteorological Agency).We found that heavy rainfall occurred when Akash interacted with a westerly trough over the Tibetan Plateau.The cloud clusters that separated from the Akash cloud system ascended in a northwardly direction to the lower latitude plateau strengthening the troughclouds and causing extremely heavy rainfall.Influenced by the strong divergence at the upper levels of Akash during its northward movement, the South Asia high strengthened, moved northward dominating the area over southwestern China,which enhanced the upper troposphere divergence, and in turn, strengthened Akash’s ascending motion.The storm transported large amounts of water vapor to the heavy rainfall area.The net inflow of water vapor, the growth of moist baroclinicity, and the strong conditional symmetric instability were all favorable for the development of this heavy rainfall event.We also found that the low-altitude plateau topography increased the ascending motion by forcing an uplifting southerly flow, which enhanced the heavy rainfall.

Bay of Bengal, Tropical cyclone, Heavy rainfall, Southwest China

1006-9895(2013)01-0160-11

P445

A

10.3878/j.issn.1006-9895.2012.12040

2012–03–07 2012–09–05 收修定稿

國家公益性行業(yè)（氣象）科研專項GYHY201106005，國家自然科學(xué)基金項目41275066、40975032

呂愛民，1987年出生，碩士研究生，主要從事熱帶氣旋研究。E-mail：lvaimin0424@126.com

李英，E-mail：liying@cams.cma.gov.cn

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