1916年2月，著名气象学家竺可桢在《中国之雨量及风暴说》中写道：
“中国本部之风暴，多起点于西藏或四川，所取道大多数均沿扬子江流域，然亦有循黄河流域者。行程自四川至东海或黄海二日。由此东行至日本。”
这篇文章后来被收录为《竺可桢全集》第1卷第1篇。足足有24卷浩瀚文字的《竺可桢全集》正是以此开篇，而其论述的问题对于中国气象至关重要。
百年之后，仍是如此。西南地区天气预报，依然是我国天气预报的关键难点问题之一。那么，西南天气脉动，何以难于把握？
极端
西南天气气候有多复杂？——两个词可以窥得一二：千头万绪，波谲云诡。
西南地区既耸立着青藏高原这样的庞然巨物，又混杂着四川盆地、横断山脉、云贵高原等中等大小地形，更有峨眉山等更小地形夹杂于“乱局”之中。
大小地形，高低起伏，可谓“千头万绪”。 底图审图号：GS（2016）2925号 制图/青瓦
这片区域中，有11个气候带。在中国，很难再找出其他拥有如此丰富气候类型的地方。在这里，最暖的是亚热带型，基本无冬；最冷的是终年有冰雪的永冻型；最干类型年干燥度约为最湿类型的7倍。
与起起伏伏的地形如影随形的，是极不均匀的暴雨区。
西南地区“色彩斑斓”、两极分化严重的年平均降雨日数 图/中央气象台
同样两极分化严重的年平均降雨量 图/中央气象台
比如四川——
川西高原一带暴雨频次少，有些地区基本无暴雨；四川盆地西部和北部是长江流域重要的暴雨中心，雅安、峨眉山一带暴雨日数平均每年达6天以上；
“天漏”雅安 2020年8月30日，四川雅安雨城区，受暴雨影响，青衣江水位线不断上涨。 罗映雪/人民视觉贵州省有东南、东北、西南三个多暴雨区，平均每年暴雨日数多于4天，西北和黔东则是两个少暴雨区。2015年6月3日，南方强降雨影响贵州、江西等地。图为3日一辆摩托车在贵州安顺城区冒大雨出行。图/新华社在地形如此复杂的区域，降下滂沱大雨，由此诱发的次生灾害使西南地区处于危险之中。当暴雨疯狂地从天而降，也是每年气象工作者最担忧的时候。2019年8月20日，受强降雨影响，四川省阿坝州汶川县多处发生泥石流，其中三江镇、水磨镇、银杏乡等地灾情较重，境内电力、通信中断。图为20日拍摄的汶川县板桥村泥石流灾害现场。图/新华社更揪心的是，汛期降水强度大、落区重复，极易突破历史极值，造成的影响和灾害极大。
2020年8月中旬，四川盆地出现强降雨过程（入选2020年中国十大天气气候事件），芦山、绵竹、什邡等5站日降水量突破当地历史极值。 图/中央气象台除了暴雨以外，其他气象灾害亦影响较大。比如在西藏，雪灾几乎年年发生。
藏北中东部和昌都地区北部，最大积雪深度为30厘米至40厘米；在南部边缘地区，尤其是喜马拉雅山脉南坡，最大积雪深度可达30厘米至50厘米，而聂拉木可达100厘米。
风云三号卫星西藏地区积雪卫星监测图(2013年2月21日12时20分) 监测显示，当时西藏地区积雪面积约49万平方公里，占全区面积约40%，其中日喀则市聂拉木县、阿里地区普兰县积雪面积分别占全县总面积的66.2%、96.8%，聂拉木和普兰的积雪深度分别达73厘米、46厘米。图/国家卫星气象中心 当一代代学者想要解码西南地区天气气候，他们发现，必须真正了解那座庞然高原——青藏高原。作为世界最大高原，青藏高原大地形对我国、亚洲乃至全球的大气环流都有重要影响，青藏高原及周边地区天气气候复杂多变，也备受全国乃至全球气象学者的关注。图/维基公共资源
青藏高原受到太阳辐射后温度上升，尤其是在夏天，温度较高的青藏高原便成为高空大气环流的热力源。
其热力作用表现在感热加热和潜热释放，造成高原及其邻近地区气流的上升或者下沉运动，从而影响东亚大气环流和全球气候。 底图审图号：GS（2019）1652号 制图/青瓦而动力作用主要指由于高原地形机械阻挡和摩擦引起的大气动力过程的变化，这种作用相当于汽车的引擎，即是动力的发生装置。当气流经过青藏高原时，要么从上面越过并被加热，要么从旁边绕流过去形成天气系统如西南涡等。青藏高原大地形使大气环流产生绕流、分支、汇合，加之高原特有的热力作用，导致高原下游地区的天气系统十分复杂。
东部为四川盆地及盆周山地，西部为川西高原及川西南山地，再加上北部有秦岭和大巴山脉的天然屏障，使得地形在暴雨的发生发展中起到了很重要的作用。
往南到云贵高原，地势绵延起伏，来自东北的冷空气常受云贵高原阻挡而绕流南下。
西部是著名的横断山脉，地形陡峭，潮湿的西南气流遇山后强迫抬升，使气流上升运动加剧，致使大量水汽凝结。
当来自印度洋的西南气流遇上横断山脉。 底图审图号：GS（2019）1652号 制图/青瓦再往南，在南部、西南部边境地区地势逐渐平缓，河谷开阔，并且有多个喇叭口地形，使气流辐合加强；同时，还常因河谷地形是升高的，气流产生抬升。
由于这两种原因，必然加大气流上升运动，使降水偏大，加之热带降水系统多在此滞留，雨量增多。
除了地形的影响以外，西南地区地理位置特殊，影响该地区的天气气候系统也是非常复杂且多变的——在四川181次暴雨统计中，主要天气系统为：低槽，39%；东西向切变线，30%；低涡，28%；
贵州329次暴雨统计显示，低槽切变线等占92%、而热带气旋只占6%；云南1455次暴雨普查资料表明，低槽、切变线、冷锋等西风带系统占72%，孟加拉湾低压、热带气旋、赤道辐合带等热带系统占13%。制图/青瓦在众多天气系统中，西南涡颇为特殊，四川4月至9月60%左右的降雨过程与之有关。西南涡源地主要集中在川西高原的九龙、四川盆地和小金一带三个地方，因地处青藏高原东部横断山脉和四川盆地之间，复杂的地形与大气环流相互作用而形成这一现象。其造成的暴雨天气强度、频数和范围仅次于台风，是我国位居第二的暴雨灾害系统。
西南涡主要涡源（蓝色圈：A九龙 B四川盆地 C小金）和四川盆地涡源次中心（黑色实线圈：盆地西南部；黑色短划线圈：盆地东北部；黑色点线圈：盆地西北部）的区域分布示意图。 西南涡整个系统与地面的距离在1500米至3000米之间，并逐步向东北方向移动，所到之处，大雨倾盆。） 图/成都高原所李跃清此外，西南地区雨量的分布及多寡与西太平洋副热带高压（简称“副高”）的强弱和进退也有关。副高西部的偏南气流是向我国大陆东部输送太平洋暖湿水汽的天然“传送带”，而其南侧的东风带则是热带降水系统活跃的地区。我国降水带的南北移动同副高的变化有密切的关系。底图审图号：GS（2019）1652号 制图/青瓦西南地区地形非常复杂，其动力和热力影响作用也十分复杂，尽管地形对降水发生发展起着重要作用，但具体的影响机制一直是科学研究的重点和难点问题。
尤其是受一些中小尺度地形的影响，对流系统生命周期短、影响范围小、局地性和突发性强，不管是数值模式还是预报员主观综合分析，预报难度都非常大。
2020年6月26日夜间，四川盆地中南部、攀西地区北部的部分地区出现暴雨，局地有大暴雨或特大暴雨，其中，凉山州冕宁县北部出现大暴雨量级降水，强降水诱发山洪地质灾害，并造成重大人员伤亡和经济财产损失。图/中央气象台在目前基于数值模式的现代天气预报中，数值预报模式的发展是现代预报技术的基础，主导着整个定量降水预报（QPF）业务的发展。因此提高西南地区的数值预报准确率尤为关键。但在地形复杂的西南地区，数值预报模式很难处理好陡峭、高大而又复杂的高原、山地和平原地形及其相关物理过程。
西南地区地形复杂，下垫面性质也非常复杂，包括荒漠、冻土及不同植被、城市等类型。数值模式对该地区的刻画就难上加难。同时，由于这里的常规观测资料相对我国东部稀少，非常规资料的反演也受到地形影响，数值预报准确率并不理想。
截至2020年底，全国气象观测站分布情况。 图/中国气象局综合观测司 其中浅黄色区域为西南地区
观测是预报的基础。这就需要优化观测站网布局，进一步增加观测密度，加强对新型装备或新型观测资料的应用。
此外，当下急需对青藏高原及其周边地区复杂地形影响下数值模式的预报能力进行检验评估，利用人工智能等方法对模式预报的降水、气温等要素进行订正，加强对数值模式在西南地区应用的认识，使预报员能够科学合理地运用模式预报产品，最大化发挥其优势。
同时，围绕数值模式对西南地区的灾害性天气预报，充分挖掘现有观测资料，开展雷达资料、风云卫星资料、地面观测资料等资料同化试验研究，进行模式地形构造方法研究、边界层特征分析与边界层参数化优化方案研究、复杂地形湍流水平混合及其参数化等工作，力争在数值模式预报模拟水平上有所提高，在高原气象观测资料应用上有所进步，从而提高数值模式对该地区的预报能力。
未来青藏高原冰冻圈、生态系统及相关观测站网布局 图/中国气象科学研究院
在强化预报技术支撑的同时，开展西南地区地形动力和热力条件影响机制的科学研究，可以深化对西南地区天气发生发展特征和形成机理的认识。早在1979年、1998年，我国先后开展了第一、二次青藏高原气象科学试验，获得大量的气象资料，为研究高原气象做出了重大贡献。2014年，第三次青藏高原大气科学试验启动。
第三次青藏高原大气科学试验外场综合观测示意图 图/中国气象科学研究院
随着青藏高原大气综合观测、科学试验和探测技术等的不断发展，尤其是西南涡大气观测科学试验的持续推进，西南涡及其影响的基础数据、结构特征、异常过程、演变机理和预测技术等方面已取得进展。
为了“捕捉”西南涡，每年6月和7月，成都高原气象研究所便自然地进入“试验季”。图为工作人员在施放探空气球。图/卢健
除了关注天气预报准确率的提升以及强化天气发生发展机理研究，还要进一步加强国省地县气象部门纵向联动及监测预警，积累、推广地方短临预报技术和服务经验，关注气象条件对山洪、泥石流、森林火灾等的影响，提高对相关灾害的监测预警和精细服务能力。
