竹利, 蒋兴文, 卢萍, 等. 2024. 雅安地区一次暖区暴雨过程的对流触发机制分析[J]. 大气科学, 48(5): 1693−1710. ZHU Li, JIANG Xingwen, LU Ping, et al. 2024. Analysis of the Convective Triggering Mechanism of A Warm-Sector Rainstorm in the Ya’an Region [J]. Chinese Journal of Atmospheric Sciences (in Chinese), 48(5): 1693−1710.
DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2311.23074
青藏高原东侧地形陡峭，多尺度天气系统与复杂地形相互作用造成了该区域天气气候的特殊性。其中雅安地处川西高原与川渝盆地之间的过渡带，兼具“迎风坡”和“喇叭口”地形特点，使之成为我国内陆的一个降水中心，无论是平均降水量、频率、强度，还是强降水平均持续时间都是高值区。围绕“雅安天漏”开展了一系列天气、气候学分析及数值模拟研究，但对雅安及附近地区弱天气尺度强迫下的暖区暴雨过程的对流触发机制的相关研究较少。
本文利用多源高分辨率资料研究表明，此次过程属于弱天气尺度强迫下的暖区暴雨过程，500 hPa无明显影响系统。整个过程的对流活动主要分为三个阶段，其中第二阶段对流发展最为旺盛，中层的中尺度低压系统为第二阶段对流触发和发展提供了有利的动力和热力条件。另外，利用近地层不同海拔高度自动站数据替代距离较远的探空站数据后，计算出的大气环境物理量参数是有利于对流触发和发展的，其更能真实反映局地的对流触发潜势条件。在上述研究基础上本文着重对过程中的第二阶段对流触发机制进行了深入的分析，揭示了一些新的CI触发机制及其特性。主要结论如下：
（1）下坡风和地形绕流作用下形成的地面辐合线抬升力较弱，较难直接触发对流，需有边界层中上层存在“二次抬升机制”配合才容易触发对流，“二次抬升机制”包括环境大气辐合抬升、高海拔地形机械强迫抬升、移动的残余弱对流系统前侧上升气流耦合抬升机制。而冷池出流作用下形成的地面辐合线抬升力较强，容易直接触发对流。
图 2021年8月4日（a）20:46、（b）21:20、（c）21:37、（d）21:54、（e）22:44和（f）23:17雅安C波段天气雷达站1.5°仰角探测的大于35 dBZ反射率因子分布（等值线）。阴影为地形高度（单位：m），黑虚框为相应时刻所关注的初生对流系统。
（2）盆地中低层偏东气流在峨眉山地形机械强迫作用下在其东北侧绕流并形成正涡度区，该正涡度区有利于对流加强发展，当强对流发展至成熟阶段时容易在其东北侧的低层形成低压中心，从而激发对流系统外围低空急流的形成。另外，中低层偏东风在地形强迫作用下转为东南风，促使对流系统向西北方向移动，从而有利于低空急流北移与上述沿龙门山南下的冷池出流相遇后触发“高架对流”。因此，这种类型的对流触发机制与峨眉山及附近的高海拔山地有密切关系，可能为青藏高原东坡地带特有的一种对流触发机制。
（3）不同触发机制作用下，升力形成与对流启动的时差和距离有所不同。下坡风以及冷池出流与环境气流形成地面辐合线后约30分钟至1小时内触发对流，但由于冷池出流的热力作用明显且无“二次抬升机制”，对流启动位置接近地面辐合线，而下坡风作用下CI位置处于地面辐合线20 km范围内，并接近“二次抬升机制”所在位置。对流系统间接相互作用形成辐合区高度较高、强度较强且深厚，有利于快速抬升暖湿空气到达LFC从而触发对流，辐合区形成时间几乎与对流初生时间一致，且位置也较一致。
图 2021年4日（a、c）23:01和（b、d）23:23雅安雷达站（a、b）0.5°仰角的反射率因子（单位：dBZ）和（c、d）径向速度（单位：m s−1）的分布。
上述研究表明在弱天气尺度强迫下的暴雨天气过程中，预报员通过加强风廓线雷达、天气雷达以及加密自动站等高时空分辨率的探测资料的分析应用，可在一定程度上提高暖区暴雨的预警水平。另外需加强研究复杂地形区高时空分辨率观测资料的循环同化方法，使其可捕捉到中尺度低压系统，同时构建更准确的局地大气物理量参数。改进模式中的对流触发函数，一方面已有对流参数化方案（比如Kain-Fritsch对流参数方案）中的触发函数是从近地层到高层逐模式层搜索满足触发深对流条件的上升气流源层，可能没考虑多层升力共同作用触发对流的情况；另一方面使其可表征复杂地形区对流系统相互间接作用下形成的对流触发机制，从而提升中尺度数值模式在复杂地形区的暖区暴雨预报水平。本文所得结论在一定程度上是通过假设或者近似计算情况下得到的，同时上述结论是对通过有限资料对弱天气尺度强迫下的暴雨个例进行分析研究所得，是否具有普适性，还需通过对更多同类个例进行研究总结。
