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user: 3. 研究结果 3.1. 降水实况 图1给出了6月30日12时~7月1日12时由西南涡暴雨逐12 h累计降水分布。由图中可以发现，受西南地东移路径影响，本次降水过程主要分布于长江中下游地区。6月30日12时(图1(a))，低值系统东移至重庆上空，低涡开始向高层发展，强度随之增大，与之同时降水也伴随增强，雨区范围增大。由图1(a)可进一步发现，12 h累计降水量范围覆盖整个重庆与川东接壤处，其中渝北(重庆云阳、万州、奉节等地)、渝南和川东边界均出现大暴雨中心，暴雨中心值高达70 mm以上，暴雨雨区主要位于西南涡的偏东侧。7月1日12时(图1(b))，西南涡移动至鄂皖交界地区，暴雨中心主要位于低涡中心以西和以东地区，雨带整体呈东西走向，湖北东部和安徽中部出现特大暴雨区。西南涡东移过程中，重庆北、鄂中、鄂东、皖中也相继出现大暴雨中心，其中鄂东、皖中一带暴雨持续时间长，强度大，影响范围广，天气状况较为恶劣。 图1. 6月30日12时~7月1日12时12 h累计降水量(阴影) (色标代表累积降水) 3.2. 假相当位温 假相当位温是表征大气温度、湿度与压力的综合性物理量，其值分布可反应大气湿静力能量的分布。场等值线密集区为能量锋区，即暴雨的发生条件。因此，对2016年6月29日~7月1日西南涡发生发展过程中假相当位温变化特征进行分析(图2)。6月29日18时(图2(a))，西南涡初生阶段，低涡附近无较强上升活动，四川东部上空550 hPa上有低值中心，强度为330 K，中低层等值线密集，表明其梯度较大，存在大量不稳定能量，为川东和重庆一带的暴雨发生提供了有利条件。6月30日06时(图2(b))，西南涡迅速东移发展，重庆上空出现较为明显的上升运动，垂直速度负值中心附近的假相当位温为342 K，表明此时大气层结极其不稳定。6月30日18时(图2(c))，西南涡持续东移发展并进入强盛阶段，垂直速度中心可达400 hPa，表明存在强烈上升运动。由7月1日06时假相当位温垂直剖面图(图2(d))上可见，西南涡在鄂皖接壤处稳定少动，垂直速度中心柱所处位置基本不变，但影响范围扩大，对流运动仍旧剧烈发展，低涡强度并无减弱趋势。116˚E附近低空存在明显能量锋区，与暴雨落区相对应。 对6月30日~7月1日逐6小时假相当位温垂直剖面图(图略)可知，6月30日18时~7月1日12时为西南涡发展强盛阶段，该时段内低涡系统在湖北和安徽省交界处停滞少动，同时受高空两槽合并和西南急流强烈发展影响，水汽输送增强，上升运动剧烈，使暴雨天气得以持续发展。7月1日18时，西南涡已东移至江苏地区，之后逐渐消失。 3.3. 湿Q矢量散度 湿Q矢量锋生函数对暴雨强度及落区预报有一定指示作用，尤其对于700 hPa高度上的暴雨，利用湿Q矢量锋生函数进行诊断分析具有较大优势 [ 16 ]。进一步对比各时刻的700 hPa风场和非地转湿Q矢量散度分布以严谨非地转湿Q矢量散度负值区的移动、流场辐合区的强度变化与未来12 h强降水落区及降水强度的对应关系(图3)。2016年6月30日00时(图3(a))，四川东部地区表现有明显的湿Q辐合特征，辐合带呈东北–西南走向，四川与重庆交界区为未来12小时累计降水主要区域(阴影处)，位于辐合带偏东北侧，暴雨中心与辐合中心相距约两个经度，暴雨区面积广，表明后期西南涡发展较为剧烈。6月30日12时(图3(b))，湿Q辐合区位于湖北地区，其右侧有同等强度的湿Q辐散区，未来12小时降水落区处于湿Q辐合区以东地区，暴雨带的东西走向与散度正负值中心分布基本一致。7月1日00时(图3(c))，鄂中和皖中地区各存在一个较强的辐合中心，其中皖中地区辐合强度较大，湿Q矢量散度负值中心值可达，辐合带近乎呈现偏东西走向，东西两侧和北侧存在较弱辐散区，暴雨中心位置基本处于辐合带较强一侧，即辐合中心的偏东侧。7月1日12时(图3(d))，安徽东西部各有一个辐合中心，湿Q辐合区位置基本不变，辐合带仍呈偏东北–西南走向，其北侧和南侧的辐散强度较前一时段明显增强，降水强度有所减弱。 图2. (a) 6月29日18时，(b) 6月30日06时，(c) 6月30日18时和 (d) 7月1日06时沿纬线32˚N垂直速度(阴影)和假相当位温(等值线)剖面图(纵坐标代表位势高度，色标代表垂直速度) 图3. (a) 6月30日00时，(b) 6月30日12时，(c) 7月1日00时和(d) 7月1日12时700 hPa非地转湿Q矢量散度(等值线)和风场(矢量)和未来12 h累积降水(阴影)分布(色标代表累积降水) 非地转湿Q矢量散度表示产生垂直运动的强迫机制的强弱，对流层中低层(800~600 hPa)湿Q矢量散度辐合区通常是上升运动激发区，强烈的上升运动有利于暴雨的发展。由于降水主要发生在低涡附近，且湿Q矢量散度与低涡有较好的对应关系，进一步对6月30日~7月1日涡度和非地转湿Q矢量散度垂直分布(图4)进行分析。 由图4(a)可见，6月30日00时低涡东移至四川东部并进入重庆地区时，其上空400 hPa以下主要为湿Q辐合区，且在105˚E以西湿Q辐合呈条状分布明显，相邻湿Q正值区小，辐散强度弱。6月30日06时(图4(b))，西南涡明显东移发展，强度增强，在108˚E以东800~200 hPa之间存在湿Q负值区，即湿Q辐合区，108˚E以西和111˚E以东有较弱的湿Q辐散，12 h降水落区与湿Q辐合区相对应，降水强度较强。7月1日00时(图4(c))，西南涡东移至湖北中部，与此同时，湖北东部上空550 hPa有较强涡旋存在，117˚E附近存在一个强辐合中心，辐合区以西中层600 hPa存在弱的湿Q辐散，此时暴雨区上空(800~300 hPa)辐合剧烈，存在强烈上升运动，结合12 h累计降水图可知，低层800 hPa湿Q辐合区与未来12 h暴雨中心(117˚E)有较好的对应关系。7月1日06时(图4(d))，西南涡强度达到最强，湿Q矢量散度负值区位于114˚E到117˚E之间，负值区整体呈带状分布，负值高度柱可达200 hPa，115˚E附近上空垂直上升运动较强，有利于暴雨的产生，负值区东西两侧均存在湿Q辐散，且辐散强度相较前一时段增强，结合降水实况可知，未来12 h降水强度有减弱趋势。 图4. (a) 6月30日00时，(b) 6月30日06时，(c) 7月1日00时和(d) 7月1日06时低涡中心强度(阴影)和非地转湿Q矢量散度(等值线)垂直剖面(色标代表低涡强度) 图5. (a) 6月30日18时和(b) 7月1日06时沿30˚N相对涡度(阴影)和z-螺旋度(等值线)以及(c) 6月30日18时和(d) 7月1日06时850 hPa上z-螺旋度(等值线)和12 h累积降水(阴影)分布(色标代表低涡强度) 3.4. z-螺旋度 相对涡度和垂直速度而言，z-螺旋度可更为准确的强天气过程进行诊断和分析。图5为6月30日18时和7月1日6时850 hPa相对涡度沿30˚N的垂直剖面和z-螺旋度空间分布。6月30日18时，109附近低空正z-螺旋度向上伸展到400 hPa左右，且存在两个中心值，700 hPa附近螺旋度等值线相当密集，中心值最大可达到(图5(a))。7月1日06时(图5(b))，z-螺旋度正值柱主要处于1000~700 hPa的中低高度层，正值z-螺旋度中心明显下移至850 hPa高度附近，强度变化不大。z-螺旋度正值区与西南涡正涡度垂直区基本重合，表明该区域内存在较强的上升运动，为暴雨发生发展提供了有利条件。分析6月30日18时850 hPa z-螺旋度分布(图5(c))可知，降水区域主要位于z-螺旋度正值中心以东约五个经距地区，这可能与西南涡移速过快有关，西南涡在12小时之内由重庆向东快速以东至湖北东部地区，且低涡强度进一步增强。7月1日06时(图5(d))，z-螺旋度中心强度偏强，降水区域与正值区基本重合，西南涡在湖北与江苏交界处滞留发展。可见，z-螺旋度对未来12小时降水落区和强度有较好的指导意义，当西南涡移速过快，降水落区一般位于正螺旋度中心偏东一侧。