1. 引言
我国暴雨天气较为频繁，针对暴雨个例研究，杜楠等 [1] 通过比较高原涡和西南涡影响的两次四川暴雨，发现两者在中尺度对流复合体的存在、大尺度环流背景、水汽条件等方面存在明显差异。廖文超等 [2] 利用地面实况资料和NCEP再分析资料，使用中尺度天气预报(veathr research frecast WRF)模式，对2013年7月四川境内的一次暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析，发现该暴雨为典型的低涡异常，具有锋面类斜压特征，夜雨特征明显。而在整体环流背景之中也已有很多成果 [3] [4] [5] ，结果表明，充足的水汽条件和不稳层结是暴雨产生的必要条件。陈海山等 [6] 从气候特征、环流背景、影响系统和对流环境条件等方面，分析了1981~2015年四川盆地的几个极端降水案例，发现“东高西低”和“两高一低”环流背景有利于极端暴雨的产生。张天宇 [7] 等人对于四川盆地极端暴雨进行研究发现极端暴雨大多出现于持续暴雨过程之中，同时针对“东高西低”和“两高切变”的环流形势进行了比较，得出了两种环流形势的异同。陈栋 [8] 等对2010年8月18~19日一次引发泥石流次生灾害的四川暴雨展开了观测分析和数值模拟后，发现这次暴雨发生在有利的大尺度环境下而且受四川的地形影响。借助再分析资料和雷达资料分析了2015年四川盆地东北部突发暴雨的影响系统，发现大尺度低空急流和中小尺度山地低空急流的叠加产生了动力耦合，在盆地东北部形成了强烈的垂直上升运动，引发了暴雨。陈栋，周玉淑等人 [9] [10] 研究了西南涡在暴雨过程中产生的影响，西南涡会加剧暴雨的产生。陈丹 [11] 利用1960~2012年川渝逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和Hadley海温资料，借助小波变换、合成分析和相关分析等方法，讨论了四川盆地夏季暴雨的时空变化特征。张虹等 [12] 利用常规观测资料和NCEP再分析资料，采用Barnes带通滤波器，对2010年7月14~18日以及2012年7月3~5日西南涡引发的暴雨天气过程进行了中尺度滤波分析。结果表明：选取恰当的滤波参数，Barnes带通滤波器能够选出含西南涡在内的中尺度天气系统。田莹等人 [13] 利用2008~2018年常规地面资料、探空站资料、逐小时自动站降水资料，NCEP/NCAR再分析资料及FY2E卫星TBB资料对江南暖区暴雨进行了统计分析和可能影响因子研究。将切变型、副高型、副高和切变相互作用型和西南急流型4类，进一步细分。发现东北冷涡南侧低槽对江南暖区暴雨的作用显著，高原槽的影响次之。蒲学敏 [14] 等人发现，西南涡与高原涡互相作用前期，两涡中心相对较远，但伴随高原涡的不断东移，其与西南涡的耦合作用不断增强，导致大气处于不稳定状态，从而诱发了四川盆地暴雨的产生。赵玉春 [15] 等人发现高原涡东移诱发西南涡的产生，深入研究了暴雨发生时西南涡的环流背景。
2. 资料与方法
利用1980~2020年的FNL再分析资料，网格距1˚ × 1˚，时间间隔为6 h。同期龙泉驿区本站24小时逐日降水观测资料，对1980~2020年共41年发生在龙泉驿区6~8月共93次各月典型暴雨过程的高低空大尺度环流特征进行逐月合成分析。通过不同月份的高低空环流形势分析龙泉驿区夏季降水的显著特点。
3. 龙泉驿区暴雨高低空环流形势
3.1. 龙泉驿区暴雨时间变化
由1980~2020年龙泉驿区逐年暴雨降水(图1(a))和逐月暴雨降水(图1(b))可知，41年间共出现93次暴雨过程，1984年和2018年次数最多均为5次。而在所有过程中，夜间降水普遍高于白天，8月暴雨出现次数最多，共有36次，其次为7月，共31次，9月15次，6月10次。暴雨降水量大小为8月最大，6月最小。由此可见8月暴雨次数多，强度大。在这93次暴雨过程中降水量超过100 mm的一共有4次。3次发生在2020年8月，1次发生在2019年8月。在这40年中，由逐年暴雨降水总合可知(图1(b))，年暴雨降水量较少的年份是：1983年、1986、1989年、1993年、1996年、2006年、2013年和2017年，年暴雨降水量较大的年份是：1981年、1984年、1988年、1990年、2001年、2008年、2013年、2018年、2019年、2020年。
Figure 1. Year-by-year storm rainfall (a) and month-by-month storm rainfall (b) in Longquanyi District
图1. 龙泉驿区逐年暴雨降水量(a)和逐月暴雨降水量(b)
3.2. 6月高低空环流形势
3.2.1. 100 hPa环流形势
分析合成的6月龙泉驿区暴雨过程100 hPa位势高度场和风矢量场(图2)可知，在暴雨发生阶段，高原上空南压高压强盛，西部型南压高压特征明显。平均高压脊线在30˚N左右，表现较为强势，可见6月暴雨受南亚高压的控制影响较为明显。
Figure 2. 100 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图2. 100 hPa平均环流形势((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
3.2.2. 500 hPa环流形势
从6月500 hPa平均环流场(图3)可以看出高纬度地区环流形势呈现为“两脊一槽”型，副高平均脊线位于20˚N附近并随时间南移。副热带高压西脊点最开始位于130˚E附近随时间逐渐西进，表明副热带高压较为强势，为暴雨的产生提供有利的水汽条件，位于中西伯利亚附近的低压槽向南延伸，东北上部的高压脊向北延伸，脊前冷空气与南侧的暖湿气流切断，因此在北部形成阻塞高压。四川盆地处于副高西北侧，龙泉驿区位于槽前西南气流影响区域，其输送来自于孟加拉湾的水汽，四川整体皆受低压槽的影响，有利于暴雨的产生。
Figure 3. 500 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图3. 500 hPa环流形势((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
3.2.3. 700 hPa环流形势
由6月700 hPa平均环流场(图4)可以看出，蒙古高原上存在明显的高原低涡且向南延伸，低涡随时间逐渐发展。龙泉驿区整体位于槽前区域，受到槽前西南气流的影响，风速较大。从14时(图4(c))起四川西部产生明显切变线，这样的环流条件说明来自于南海与孟加拉湾的水汽能很好的进入四川盆地内部，为暴雨的产生提供有利条件。同时低空辐合的条件也利于水汽的上升凝结。
3.2.4. 850 hPa环流形势
由6月850 hPa平均环流场(图5)可以得出，四川西部有着较强的切变线，受切变线的影响，切变线上的气流呈气旋环流，水平辐合明显，有利于上升运动，易产生云雨天气。龙泉驿区受西南气流的影响，有利于暖湿空气的输送。从系统演变来看，在02 (图5(a))时，贵州省北部–重庆市南部存在切变线，受西风影响，逐渐东移，至14时(图5(c))到达四川境内，影响龙泉驿区。
Figure 4. 700 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图4. 700 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
Figure 5. 850 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图5. 850 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
3.3. 7月高低空环流形势
3.3.1. 100 hPa环流形势
在分析合成的7月暴雨过程100 hPa位势高度场和风矢量场(图6)后，可以发现同6月一样，高原上南亚高压依旧强盛并随时间不断东移。相较6月而言南亚高压略有北移，高压脊线位于35˚N附近。南亚高压强势对应的西南地区暴雨天气多发。
Figure 6. 100 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图6. 100 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
3.3.2. 500 hPa环流形势
从7月500 hPa平均环流场(图7)中可知，高纬度地区整体呈现为多波动型，西西伯利亚地区有着较大的低槽，引导冷空气南下，中西伯利亚与蒙古相对较为稳定，南支槽强盛。较6月而言，副热带高压脊线更高，北移至30˚N附近，副高整体呈发展状态并逐渐西伸，为暴雨提供充足的水汽条件。高原上存在高原涡，随时间推移高原涡逐渐减弱为高原槽并伸展到四川盆地上空。
3.3.3. 700 hPa环流形势
从7月700 hPa平均环流场(图8)可以看出，自02时起(图8(a))水汽主要由副热带高压外围的暖空气输送，为强降水的发生提供充足的水汽条件。四川–云南之间有着较强的风切变，龙泉驿区受西南气流的影响，水汽的主要来源是来自于西南气流所带来的孟加拉湾和南海的水汽。
3.3.4. 850 hPa环流形势
从7月850 hPa平均环流场(图9)可以看出，四川东部有一低值系统。龙泉驿区受较强的切变线影响，02时(图9(a))切变线位于四川西部，08 (图9(b))时进入四川境内。龙泉驿区盛行西南气流的影响，有利于来自于南海的暖湿气流的输送。
Figure 7. 500 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图7. 500 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
Figure 8. 700 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图8. 700 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
Figure 9. 850 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图9. 850 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
3.4. 8月高低空环流形势
3.4.1. 100 hPa环流形势
从8月暴雨过程100 hPa位势高度场和风矢量场(图10)后，可以发现高原上南亚高压仍然强盛并不断东移，高压脊线位于32˚N左右，南亚高压强势，西南地区降水普遍偏多。
3.4.2. 500 hPa环流形势
从8月500 hPa平均环流场(图11)中可知高纬度地区整体呈现为“两槽一脊”型，西西伯利亚西部和亚洲东岸为低槽，中西伯利亚为高压脊。中低纬度地区四川盆地受低压槽的影响，位于槽前，受槽前西南气流的影响。副高控制西太平洋，副高脊线整体位于25˚N，西伸脊点位于120˚E附近。可以看到副高随时间西伸，表现强盛。副热带高压一方面阻挡来自高原的低涡东移，持续影响四川地区；另一方面使副高西侧的水汽源源不断地向四川输送。孟加拉湾的水汽从青藏高原东部流向云贵高原及四川西南地区，而来自于南海的水汽通过西太平洋副热带高压的流入川南、川东地区，从而形成了西南–东北方向的水汽输送带。
3.4.3. 700 hPa环流形势
分析8月700 hPa平均环流场(图12)可以看出，02时(图12(a))青海存在低涡并向南延伸出一槽。08时(图12(b))青海低涡消失。而至14时(图12(c))青海低值系统再次出现。同时四川盆地西部有着较强的风切变，龙泉驿区受西南气流的影响。
Figure 10. 100 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图10. 100 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
Figure 11. 500 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图11. 500 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
Figure 12. 700 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图12. 700 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
Figure 13. 850 hPa mean circulation situation ((a): 02 h, (b): 08 h, (c): 14 h, (d): 20 h)
图13. 850 hPa平均环流场((a)：02时，(b)：08时，(c)：14时，(d)：20时)
3.4.4. 850 hPa环流形势
从8月8500 hPa平均环流场(图13)从系统演变来看，暴雨过程的02时(图13(a))，四川–云南西部存在切变线，至08时(图13(b))进入四川，14时(图13(c))到达四川东部，影响龙泉驿区。到20时(图13(d))切变线移至贵州省北部–重庆市南部–湖北省西部。另外，由于850 hPa四川盆地整体受偏南风的影响，水汽输送更加有利。为暴雨的产生提供充足的水汽条件。
4. 结论
如今对暴雨的研究大多集中于个例分析，而本文利用龙泉驿区本站逐日降水资料和FNL全球再分析资料，对龙泉驿区1980年至2020年41年93次暴雨过程进行分月合成分析，对特定区域进行平均分析可以得到以下结论：
1) 龙泉驿区暴雨主要发生于6，7，8，9月份，8月份暴雨过程次数最多，量级最大，24小时降水量最高达到194.7 mm，而年降水量也表现出显著的差异，降水量最大的年份2020年(580.7 mm)与降水量最小的年份1981年(60.4 mm)之间相差近10倍。
2) 龙泉驿区6月暴雨的平均环流形势表现为：在南亚高压的与西太平洋副热带高压的配合下，受切变线，辐合线，影响龙泉驿区的中高纬长波分裂的低压槽的共同作用形成了6月暴雨过程的大尺度环流形势。
3) 龙泉驿区7月暴雨的平均环流形势表现为：南亚高压稳定存在且表现强势，副热带高压脊线较高稳定在30˚N附近，为暴雨提供水汽条件。高原低涡和西南低涡的共同影响为暴雨提供动力条件，且低层四川–贵阳有一条较强的切变线，这种环流特征极利于暴雨的产生。
4) 龙泉驿区8月暴雨平均环流场相较6，7月份而言南亚高压更为强盛，对于副高状况而言，近似于6月，相较于7月有所南移，在低层上空的西南低涡逐渐东移与副高作用后产生急流，从而诱发暴雨的产生。