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user: 4. 西南涡东移发展的诊断分析 4.1. 动力学诊断量诊断分析 4.1.1. 湿风暴相对螺旋度(mSRH)和湿权重螺旋度散度(mMHD)诊断分析 根据前面研究，2017年6月09日00时至06月11日00时为西南涡东移并剧烈发展阶段。因而有必要对引起西南涡东移的动力热力条件进行研究。根据图3中可看出：在西南涡位于重庆大巴山区时，即将开始东移影响长江中下游地区。(1) 西南涡中心相对涡度一般较强，则SRH的大值区和最大值中心均位于西南涡东南一侧，在这一侧700 hPa上存在西南风低空急流，风垂直切变可提供充足的环境涡度。(2) 09日00时(图3(a))，西南涡在四川盆地北部与重庆陕西交界处发展成熟，此时西南涡东南侧有较大的(SRH ≥ 200 m 2 /s 2 )的区域，但强度达到强对流的条件(≥150 m 2 /s 2 )。在湖北南部和安徽与江西交界地区存在两个大值中心分别达到180 m 2 /s 2 和100 m 2 /s 2 ，这两个大值中心对应图3(e)的降水中心。随着西南涡东移发展(图7(b)(c)(d))，SRH大值区范围扩大且中心值达到最大(>280 m 2 /s 2 )，而SRH大值中心一直维持在西南涡中心稍微偏南的位置。当k = 10时，比较图3(a)、图3(c)和图3(b)，图3(d)：通过加入湿度权重，风暴相对螺旋度的大值区范围收窄，图3(c)可以看到有三个明显的中心区域这个图3(e)的三个强降水中心有很好的匹配，其产生的降水为副高低涡切边降水，位于西南涡的东南侧，且此时西南涡由于地形的作用，在下一阶段发生裂变，由于复杂的原因，将在下文详细分析两个天气系统影响的切边线降水过程的原理。图3(c)、图3(d)可以看出风暴螺旋度正值范围明显集中于强涡度中心，mSRH大值中心位于强降 图2. 2017年6月09日0000 UTC至11日0000 UTC累积降水 图3. (a)、(b)为相对风暴螺旋度(SRH) (等值线，单位：m 2 /s 2 )、700 hPa相对涡度场(填色等值线，单位：1 × 10 −5 s −1 )和风场(风羽，单位：m/s)，(c)、(d) 为k = 10时的湿权重风暴螺旋度(mSRH) (等值线，单位：m 2 /s 2 )、700 hPa相对涡度场(填色等值线，单位：s −1 )和风场(风羽，单位：m/s)分布图，(e)、(f) 为降水场(涂色，单位：mm) 水落区主要在四川东北部和重庆交界处，；这和图3(e)，图3(f)强降水中心吻合。相对于图3(a)，图3(b)其强度和预测范围和强降水中心较吻合，但是对于强水的范围有较大的误差，故我们可知引入湿度权重可以显著的提高风暴相对螺旋度(SRH)对于降水强度中心的诊断能力。 对于2017年06月10日00时至2017年06月10日06时的MHD分布(图4(a)，图4(c))，在河南东南部，安徽中北部到江苏南部与浙江交界处存在一个强正值区域。强度中心均达到300 × 10 −12 Pa/s 3 。此阶段MHD大值区即对应了图4(e)，图4(f)中强降水的该中心，但是在其他无降水区域都样存在弱正值区域，强度中心均达到100 × 10 −12 Pa/s 3 ，预测降水的误差范围较大，MHD大值区发展的高度越高，造成的降水量越大。但是其大值区位于比降水落区偏北，且落区范围误差较大。当k = 10时，MHD分布(图4(a)，图4(b))，850 hPa上在鄂、豫、皖三省交界处有一正值中心。850 hPa上很好的对应了降水的落区，且其最大正值中心很好的和降水中心相吻合，强度达到400 × 10 −12 Pa/s 3 。在2017年06月10日06时西南涡东移如海，在江苏中北部地区存在一个大值中心，这个雨带的移动很好的匹配。但是降水落区略大，比MHD时降水落区误差显著降低，说明m对于MHD的诊断降水的强度和范围能力有显著的提升。 以上分析显示在地形作用弱的情况下，可以预测整个降水中期的位置。在降水开始前，尽管它的分布可以覆盖大部分降水区域，它的分布太大，导致有误差区域。在图5(a)后，误差区域开始减少。特别的是，mMHD中心很好的降水一直。对于图5(b)，它的位置很好的降水位置一致，出了极少的误差区域。然而，mSRH中心没有很好的对应降水中心，表明他们强度上的不一致。 图4. (a)， (b) 850 hPa上2017年06月30日00 UTC的湿螺旋度散度(MHD)。(c)， (d)为k = 10时，850 hPa西南涡东移的湿权重螺旋度散度(mMHD) (涂色，单位×10 − 12 Pa/s 3 )和累积降水(等值线，单位：mm)分布图 图5. (a)为108˚E~124˚E纬向平均，mSRH (涂色，单位：m 2 /s 2 )和累积降水(等值线，单位：mm)的时间纬度剖面图，(b)为mMHD (涂色，单位：m 2 /s 2 )和累积降水(等值线，单位：mm)的时间纬度剖面图 4.2. 西南涡东移和切变线的关系 4.2.1. 西南涡、切变线过程的涡度和热带气旋的Okubo-Weiss(OW)参数特征 王静等 [ 24 ] 提出西南涡的识别方法(HVW)：西南低涡源地有700 hPa高度场有最小闭合等值线，且环线中心2个经纬度范围内，平均涡度为正，在闭合中心1个经纬度范围内，至少三个单站风场为气旋式旋转且中心风速为最小值。由此我们确定低涡中心的经纬度，低涡中心位势高度为西南低涡强度。图6中根据西南涡识别标准确定的西南涡中心位置，方便下文进行对比研究。 由图7(a)可以清楚看到，在西南涡生成阶段，四川的北部存在一个北方气流进入四川盆地，并在四川东部与重庆交界处有一个弱的OW负值中心，为 − 20 × 10 − 11 ，这是因为北方气流和来自孟加拉湾的西南气流交汇产生一个弱的切变。随着西南涡的进一步发展成熟东移，在陕西和湖北交界处存在一个OW正值大值区，代表西南涡东移发展变强，其中心强度为 20 × 10 − 11 (图7(b))，其涡度中心强度为 10 × 10 − 5 s − 1 ，说明西南涡移动的气流以旋转为主，指示西南涡在四川盆地北部发展成熟。西南涡的强度较强，由于气旋的旋转效应，在西南涡的前部和后不和来自北方的冷气流形成强的风切变区，故在四川盆地四周存在负值中心环绕。气旋的风切变形成了一片大的OW负值中心区，负值中心为 − 30 × 10 − 11 ，负值越小代表切边强度越大，江淮切变线在两个最大负值中心的连线上(图7(b))。在西南涡移出四川盆地东移至江汉平原的过程中，对比图6(a)，图6(b)，图6(c)和图7(a)，图7(b)，图7(c)由于巴陵山区的复杂地形的摩擦作用，其涡度中心强度略微减弱，西南涡中心位置的OW正值区域收缩，对应了西南涡正涡度大值去的减弱。当西南涡在移至长江中下游地区，东南暖湿气流为西南涡提供充沛的水汽，导致西南涡进一步发展。 图6. 6 h逐时700 hPa涡度场(涂色，单位：1 × 10 −5 s −1 )，位势高度场(红色等值线，单位：10 m)，u，v流线场(流线，单位：m/s)，700 hPa风场(风羽，单位：m/s)，正方形框为西南涡区域，S代表西南涡位置 图7. 沿低涡切变区域逐6 h的ow (单位：m 2 /s 2 )、和风场(风羽，单位：m/s)分布图 通过对比图7(a)，图7(b)，图7(c)和图8(a)、图8(b)、图8(c)看出：引入湿度作用后，在西南涡中心位置，mOW存在一最大正值中心，强度不断增大，说明西南涡中心的旋转效应不断的加强，其前部存在一个最大负值中心，与切变线降水区域相对应，西南涡前部的最小mOW负值区域。由于西南涡东移产生的强降水位于低涡中心或者低涡前部，因此引入湿度作用后，改进的mOW参数正值中心可以很好的指示西南涡下一个阶段的移动方向，负值区可以很好对应切变线降水区域(表1)。到当西南涡东移入海阶段，随着西南涡东移存在复杂的地形和环流系统，OW值有多个负中心，分别指示着切变性低涡气旋，中心强度均小于300，并且呈东北-西南方向带状分布，说明在这个区域以变形为主，是西南涡切变线的生成区域；通过对比图7(d)、图7(e)、图7(f)和图8(d)、图8(e)、图8(f)，我们可以得出：在切变线强降水阶段，切变线上的OW值为最大值负中心的连线，但是也存在强的正值中心，且正值中心很好的和低涡气旋对应，说明西南涡随着切变线东移。OW负值的大小也可以很好地指示西南涡的发展状况。