摘要: 为进一步研究四川地区暴雨的特点，选取四川省126个气象站从2001~2019年共19年6~8月站点降水资料以及FNL一日四时再分析资料，网格距1˚ × 1˚，通过合成分析等方法，对四川省典型暴雨的高低空环流形势进行了详细研究，结果表明：1) 6月暴雨中心出现在遂宁，南亚高压移上高原，川东位于500 hPa槽前，低空存在切变线和气旋式环流，水汽来自南海。2) 7月暴雨中心出现在万源，南亚高压东伸至四川，川东位于500 hPa槽前，四川位于副高边缘西侧，低空水汽来自孟加拉湾和南海。3) 8月暴雨中心出现在青川，南亚高压西撤，川东位于500 hPa槽前，副高继续西伸至四川，低空水汽来自孟加拉湾和南海。
Abstract:
In order to further study the characteristics of heavy rain in Sichuan, the precipitation data of 126 meteorological stations in Sichuan province from June to September in 19 years from 2001 to 2019 and the FNL reanalysis data at 4 o’clock a day were selected, and the grid distance was 1.0˚ × 1.0˚. By means of synthetic analysis and other methods, the high-low circulation situation of typical heavy rain in Sichuan province was studied in detail. The results show that: 1) The rainstorm center appeared in Suining in June, the SAH moved up to the plateau, the east Sichuan was in front of the trough, there were shear lines and cyclonic circulation at low altitude, and water vapor came from the South China Sea. 2) In July, the rainstorm center appeared in Wanyuan, the SOUTH Asian High extended eastward to Sichuan, the east of Sichuan was in front of the trough, and Sichuan was in the west of the edge of the subtropical high. Low-level water vapor came from the Bay of Bengal and the South China Sea. 3) In August, the rainstorm center appeared in Qingchuan, the SAH retreated westward, the eastern Sichuan was in front of the trough, and the subtropical high continued to extend westward to Sichuan. Low-level moisture is coming from the Bay of Bengal and the South China Sea.
1. 引言
暴雨灾害一直是对我国影响最大的气象灾害之一，而四川地区的暴雨又以突发性强、时空分布不均匀、次生灾害强度大等特点成为科研工作者研究的重点。四川盆地处于西风带的背风坡，有利于降压形成动力性涡旋，加上高原侧向边界的摩擦作用，为西南涡的形成提供了有利条件。西南涡是造成四川暴雨的一种重要天气系统，多形成于四川西部地区700 (或850) hPa上，在东移过程中不断发展，降水量增大，从而造成暴雨天气。同时，青藏高原上形成的高原低涡与高原槽配合东移也易在四川地区造成暴雨天气，若高原切变线南移也可能会引发四川地区暴雨。由于青藏高原的热力作用，夏季出现在青藏高原及邻近地区上空对流层上部的南亚高压对四川地区降水也有重要影响，当南亚高压位于高原东南边沿时，在700~850 hPa气层为低压区，对应有上升运动，为四川暴雨的形成提供了有利条件。陈栋等 [1] 研究得出当夏季西太平洋副高西伸到110˚E附近、伊朗高压偏北、青藏高原上空南亚高压偏东、高原低层有弱高压且四川北部冷槽显著偏南时，将在四川上空形成特殊的“鞍”型大尺度环流形势，在这种环流形势下十分利于暴雨的发生。肖洪郁等 [2] 对1980~1998年副高特征和四川暴雨的关系进行分析，结果表明影响四川暴雨的副高包括纬向阻塞型、中部阻塞型、纬向东移型以及北部阻塞型四种类型。陈永仁等 [3] 选取了2001年7月26~30日、2002年7月30日~8月1日、2008年9月23~26日三次四川盆地的暴雨过程，得出在副热带高压南侧有热带低压系统活动的持续性四川暴雨环流特征：西太副高西伸至四川盆地东部边缘、川西高原上空有高空短波槽扰动。肖红茹等 [4] 对2013年6~7月四川盆地3次持续性暴雨进行研究，结果表明，500 hPa贝加尔湖、鄂霍茨克海高压脊的阻塞利于巴尔喀什湖低槽分裂东移影响四川，700 hPa西南涡是直接影响暴雨的天气系统，850 hPa孟加拉湾西南暖湿气流持续向四川输送水汽与热量，三个层次天气系统均有利于暴雨形成。曾波等 [5] 通过对四川地区持续性暴雨的气候分布特征和出现暴雨期间及前后的环流场进行研究，探讨了南亚高压、副热带高压与四川暴雨的相关性。李娟 [6] 探讨了2007年7月盆东暴雨和2013年7月盆西暴雨个例发生的环流背景条件、水汽来源和冷空气等方面的差异。蒋兴文等 [7] 对1981~2000年四川盆地大暴雨过程进行研究，将四川盆地暴雨分为了盆西型、盆东型和全盆移动型，并得出近20年里盆西型暴雨最多、盆东型暴雨最少的结论。雷丽娟等 [8] 探讨了东海台风对2010年9月5日14时~6日20时发生在川东的一次暴雨的影响，结果表明，虽然台风“玛瑙”未直接向四川暴雨区输送水汽，但台风的出现使西南涡东移速度减慢，延长了西南涡在川东区域的停留时间，为该次暴雨的发生提供了有利条件。陈忠明等 [9] 将2004年9月3日2时~5日8时四川盆地东部发生的一次暴雨过程进行了合成平均，揭示了持续性强暴雨过程持续期的平均特征。Yuanchun Zhang等 [10] 筛选了四川盆地持续性暴雨个例，并分为盆西型和盆东型进行对比研究，结果表明，盆东型降水强度与南亚高压强度以及高层辐散均较盆西个例更强，且盆西型水汽来源主要为南海，盆东型水汽来源主要为南海和孟加拉湾。江玉华等 [11] 对1951~2008年四川盆地东部发生暴雨的气候特征进行了研究，结果表明四川盆地东部型暴雨主要发生在6~9月，且川东北地区是单站暴雨的高发区，引发暴雨的主要天气系统为西南涡。卿清涛 [12] 等以1985~2009年灾情普查数据库为基础，探讨了四川省暴雨洪涝损失时空分布特征，结果表明四川暴雨洪涝损失基本变化呈线性增加，邓国卫等 [13] 研究表明1999~2010年由于暴雨洪涝引起的四川受灾人数具有明显上升趋势，且四川暴雨中心受暴雨洪涝灾害影响进一步加剧，川东地区的人口脆弱性和经济脆弱性均位于全省前列。
2. 资料与方法
1) 选取四川省126个气象站从2001~2019年共19年6~8月逐日站点降水资料对暴雨日的暴雨进行逐月合成。
2) 环流合成所用到的FNL一日四时再分析资料(网格距1˚ × 1˚)来自于UCAR网站(https://rda.ucar.edu/)，主要用于对暴雨合成的风场及高度场进行分析。
3. 四川暴雨高低空环流形势
3.1. 四川省典型暴雨空间分布
(a) 
(b) 
(c)
Figure 1. Spatial distribution of typical rainstorm from June to August in Sichuan province (a) June; (b) July; (c) August
图1. 四川省夏季6~8月典型暴雨空间分布 (a) 6月；(b) 7月；(c) 8月
从6月暴雨合成空间分布图(图1(a))可以看出，最大暴雨出现在遂宁，为172.75 mm，其次是青川，为138.70 mm，共有12个站点出现了大暴雨。从7月暴雨合成空间分布图(图1(b))可以看出，7月最大暴雨出现在万源，为184.68 mm，其次是都江堰，为131.36 mm，共有22个站点出现了大暴雨，其中万源出现了大暴雨–特大暴雨，从合成图中可以看出，7月暴雨范围明显较6月有所扩大，四川南部暴雨有明显增多。从8月暴雨合成空间分布图(图1(c))可以看出，8月最大暴雨出现在青川，为128.40 mm，其次是绵竹，为127.84 mm，共有13个站点出现了大暴雨，8月暴雨范围较7月略有减小。从9月暴雨合成空间分布图(图1(d))可以看出，9月最大暴雨出现在自贡，为143.65 mm，其次是绵竹，为140.13 mm，共有17个站点出现了大暴雨，9月暴雨范围较8月有所减小，主要表现为川南地区暴雨的减少。
3.2. 四川省夏季逐月暴雨高低空环流形势
通过筛选得出2001~2019年四川10个气象站点及以上同时出现暴雨的年份及日期，并选取暴雨日前一天18时至暴雨日当天12时的FNL资料，分时次、分层次进行6~8月逐月暴雨合成，从而得出多暴雨月的暴雨环流特征。
3.2.1. 四川省6月暴雨环流形势
从6月100 hPa环流图(图2)中可以看出，暴雨日南亚高压逐渐东移至青藏高原上空。四川上空受反气旋曲率环流影响。
Figure 2. Circulation situation of 100 hPa rainstorm in Sichuan province in June (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图2. 四川省6月暴雨100 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
从500 hPa环流图(图3)可以看出，四川中部有一低槽，川西位于槽后受西北气流影响，川东位于槽前受西南气流影响，02时~20时西太平洋副高从海上逐渐西伸至我国台湾，在西太平洋副高西伸过程中四川中部槽逐渐减弱。
从700 hPa环流图(图4)可以看出，在暴雨日08时川东部上空存在一辐合型切变线，并出现一气旋型环流，此时川东主要受西南气流影响，14时切变线移至四川东北部，此时西南气流主要影响四川东北部，东部部分地区受西风影响，20时切变线移出四川，川东地区主要受东北气流影响。
从850 hPa环流图(图5)可以看出，暴雨日川东地区持续受气旋控制，有来自南海海域的水汽持续输送，同时从08时至20时在川东北部存在一低空切变线，为暴雨的发生提供了有利条件。
3.2.2. 四川省7月暴雨环流形势
从100 hPa环流图(图6)可以看出，相较于6月，7月100 hPa南亚高压范围增大并东伸，四川持续受南亚高压影响。
从500 hPa环流图(图7)可以看出，暴雨日02时云南西北部存在一短波槽，08时移至川中部，川西位于槽后受西北气流控制，川东位于槽前受西南气流控制，14时槽强度减弱，川中部地区上空由西北气流转为偏西气流影响，20时川中短波槽消失，川东持续受西南气流影响。副高较6月继续西伸，四川位于副高边缘西侧。
Figure 3. Circulation situation of rainstorm 500 hPa in Sichuan province in June (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图3. 四川省6月暴雨500 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
Figure 4. Circulation situation of rainstorm 700 hPa in Sichuan province in June (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图4. 四川省6月暴雨700 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
Figure 5. Circulation situation of rainstorm 850 hPa in Sichuan province in June (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图5. 四川省6月暴雨850 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 18时(UTC)
Figure 6. Circulation situation of rainstorm 100 hPa in Sichuan province in July (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图6. 四川省7月暴雨100 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
Figure 7. Circulation situation of rainstorm 500 hPa in Sichuan province in July (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图7. 四川省7月暴雨500 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
从700 hPa环流图(图8)可以看出，暴雨日02时川东有孟加拉湾水汽输送，08时川东有一切变线，持续受来自孟加拉湾的西南气流影响，14时切变线消失，川东地区持续受来自孟加拉湾的暖湿气流影响，20时四川上空受气旋曲率环流影响。
850 hPa环流图(图9)可以看出，02时川东受气旋型环流控制，水汽输送主要来自我国南海，08时环流形势较02时变化不大，气旋控制范围在14时增大，川东部出现一切变线，20时川东持续有来自南海的暖湿气流输送。
3.2.3. 四川省8月暴雨环流形势
从8月100 hPa环流图(图10)中可以看出，从伊朗到我国青藏高原上空持续存在着南亚高压中心，暴雨日02时主要影响青藏高原，08时、14时影响范围不断扩大至整个四川地区，南亚高压位置总体相较7月有所西退。
从500 hPa环流图(图11)可以看出，暴雨日02时川中地区有一短波槽，由于孟加拉湾气旋的持续存在，暴雨日川东水汽主要来自我国南海，14时短波槽移至川东北部，20时川西出现一脊。短波槽变得宽平。副高继续西伸至四川。
从700 hPa环流图(图12)可以看出，02~14时川东水汽主要由来自孟加拉湾的暖湿西南气流，08时四川东部受气旋曲率环流影响，20时川东转由偏东气流影响，并在川东南形成一切变线。
从850 hPa环流图(图13)可以看出，02时川东地区水汽主要由来自我国南海的暖湿东南气流，08时川南存在一切变线，川东吹偏东风，水汽来源仍为我国南海，14~20时川东吹东北风，阻碍了来自东南的暖湿气流。
Figure 8. Circulation situation of rainstorm 700 hPa in Sichuan province in July (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图8. 四川省7月暴雨700 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
Figure 9. Circulation situation of rainstorm 850 hPa in Sichuan province in July (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图9. 四川省7月暴雨850 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
Figure 10. Circulation situation of rainstorm 100 hPa in Sichuan province in August (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图10. 四川省8月暴雨100 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
Figure 11. Circulation situation of rainstorm 500 hPa in Sichuan province in August (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图11. 四川省8月暴雨500 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
Figure 12. Circulation situation of rainstorm 700 hPa in Sichuan province in August (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图12. 四川省8月暴雨700 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
Figure 13. Circulation situation of rainstorm 850 hPa in Sichuan province in August (a) 02:00; (b) 08:00; (c) 14:00; (d) 20:00 (UTC)
图13. 四川省8月暴雨850 hPa环流形势 (a) 02时；(b) 08时；(c) 14时；(d) 20时(UTC)
4. 结论
选取四川省126个气象站从2001~2019年共19年6~8月逐日站点降水资料及FNL一日四时再分析资料(网格距1˚ × 1˚)，对四川省夏季暴雨高低空环流形势进行合成分析，得出以下结论：
1) 6月暴雨大值中心出现在遂宁和青川，7月暴雨大值中心出现在万源和都江堰，7月四川暴雨范围较6月有明显扩大，四川南部暴雨明显增多。8月暴雨中心出现在青川和绵竹，8月暴雨范围较7月略有减小。
2) 6月暴雨高空100 hPa上南亚高压移上高原并稳定存在；500 hPa川中出现低槽，川东受西南气流影响，副高西伸至我国台湾；700 hPa上川东存在切变线和气旋式环流，并受西南气流携带的暖湿空气影响；850 hPa上川东存在切变线和气旋式环流，有来自南海的水汽输送。7月100 hPa上南亚高压东伸至四川并稳定存在；500 hPa上川中存在一低槽，四川位于副高边缘西侧；700 hPa上有来自孟加拉湾的水汽输送，在川东有一切变线；850 hPa上有来自南海的水汽输送，川东地区存在一切变线和气旋式环流。8月100 hPa上南亚高压较7月有所西撤；500 hPa上川中存在一短波槽，有来自南海的水汽输送，副高继续西伸至四川；700 hPa上有来自孟加拉湾的水汽输送，川东存在一切变线；850 hPa上有来自南海的水汽输送，川南存在一切变线。
本文对四川省出现区域性暴雨时的夏季环流分层次、分时次进行了统计分析，总结出夏季四川省暴雨发生的环流形势特征，但对于四川省暴雨的数值模拟等问题，本文并未进行深入分析，还需要进一步的研究和探讨。