双核西南低涡——一个关于暴雨预报的“新线索”

受气象资料空间分辨率限制，过去通常认为西南低涡仅仅是一个单一尺度约300公里至500公里的α中尺度涡旋。而随着再分析资料的空间分辨率提高以及中尺度数值模式的迅速发展，专家通过个例研究，首次发现了一个西南低涡中包含两个更小尺度涡旋的现象，即双核西南低涡。

与常规西南低涡不同，双核西南低涡有两个明显的低值中心和两个垂直上升运动区，在其他条件（如水汽条件）配合下，可能带来更严重的灾害性天气。2018年7月19日至20日发生在华北的大暴雨，就是北上的双核西南低涡巧遇华北冷涡导致的，这次强降水过程给京津冀地区及北方多个省份造成了重大灾害。

“目前，虽然还不能确认所有双核西南低涡的两个低值中心位置附近都会有暴雨天气出现，但如果出现了双核西南低涡，可以对暴雨中心落区预报有一定的提醒作用，就像在大的天气系统上架一个放大镜，可以重点关注‘双核’区域的对流发展，增强对局地天气的把握。”刘海文说。

暴雨预报是世界性难题，关于西南低涡双核结构的研究，对高原大地形的背风坡气旋的研究，也有重要的参考价值。

西南低涡不仅能造成我国西南地区的暴雨灾害，在其加强东移过程中，还会对我国东部地区包括华南、长江中下游地区、华北以及东北地区带来暴雨等灾害性天气。

双核西南低涡结构意味着在西南涡区域内存在着更强烈的中尺度涡旋，可能会造成较强的极端降水及其次生灾害，对提高暴雨等极端天气的精细化预报具有重要意义。

潜热和地形如何影响双核西南低涡？

以往的研究已证实潜热和地形因素对传统意义上的西南低涡的生成和发展有较大影响，但具体机理尚未形成共识。这次新发现，对两个因素带来的具体影响有了更明确的阐释。

研究团队对2010年7月16日发生在四川盆地的双核西南低涡现象分析发现，这次双核西南低涡事件的两个“核”，一个靠近阆中市，一个靠近乐山市，这种结构类似于“双黄蛋”，即一个较大尺度的涡旋中包含有两个较小尺度的涡旋。

研究发现，在这次西南低涡演化过程中，大量来自海上的水汽汇聚到低涡的关键区域，水汽辐合引起了显著的上升运动，强对流导致水蒸气凝结、潜热释放，进而产生了有利于双核西南低涡出现的大气物理条件。另一个影响双核西南低涡的因素是地形，青藏高原和其东麓形成的独特地形是形成背风坡低值涡旋西南低涡的重要原因之一。印度季风从云贵高原爬升形成的西南气流在青藏高原东侧独特的地形条件作用下，形成气旋性环流。通过数值模拟研究表明，高原地形的作用对双核西南低涡“双黄蛋”具体的位置和强弱有着重要影响。

通常来说，双核西南低涡的“生命史”会经历五个阶段，即母体西南低涡的出现，然后双核西南低涡在母体低涡中形成，然后进一步发展、加强、减弱直至消散，潜热释放对整个演变过程都起着重要作用，尤其对双核西南低涡系统的生成功不可没。

总结来说，大气的潜热释放会对双核西南低涡系统的生成和维持起主导作用，而青藏高原和云贵高原的高原大地形则会影响双核西南低涡的形成位置、移动方向。这对于双核西南低涡的后续研究有着重要意义。

双核西南低涡未来有可能被捕捉吗？

张文龙认为，以往由于对双核西南低涡现象缺乏观测事实，因此对其形成机理的研究可能被忽视。在实际观测中，在西南低涡中心区域如果出现两个更小尺度的暴雨云团，就有可能伴随着西南低涡的双核结构特征，但双核西南低涡本身空间和时间尺度较小，就目前常规密度的探空观测网，尚难以“捕捉”到这种流场上的双核结构。“如果通过加密探空观测或者加密垂直风廓线仪或许可以观测到它，3公里左右的高分辨率数值预报模式资料也可能预报出这种流场的双核结构。”张文龙说。

刘海文表示，西南低涡作为导致中国最强烈的暴雨系统之一，在研究深度和广度上均较台风研究有较大差距。尽管西南低涡一年四季均可出现，其出现的频数远大于热带气旋和台风的频数。后续，研究团队将对双核西南低涡的形成机制、东移的双核西南低涡对下游地区天气气候的影响等进行深度研究，针对双核西南低涡可能导致的次生灾害建立相应的预报模型，进一步发挥暴雨研究对防灾减灾工作的科学支撑作用。

来源 | 中国气象局气象宣传与科普中心（中国气象报社）

作者丨张娟 王美丽

编辑 | 中国气象局气象宣传与科普中心（中国气象报社）全媒体记者 文科