1 引言
高原低涡（以下简称高原涡）是产生于青藏高原主体边界层中， 水平尺度为400~500 km， 它主要活动于500 hPa等压面， 而高原切变线指生成于高原地区， 500 hPa等压面上水平风向或风速的不连续线， 是风向或风速发生急剧改变而呈气旋式旋转的狭长气流带， 长度大于5个经/纬距（彭广等， 2017）。高原低涡切变是夏季青藏高原上主要的降雨天气系统， 在有利的环流形势和水汽输送条件配合下， 部分高原低涡切变能够东移出高原并强烈发展， 往往会引发高原以东广大地区产生暴雨、 大暴雨天气过程， 并造成严重洪涝灾害。如： 在1998年６ -８月中国长江流域特大洪涝灾害中， 长江上游８次洪峰相对应的13次较强降雨过程， 均是由低涡切变线引起（杨克明等， 2001）。对高原低涡切变的研究许多专家做了大量的工作（叶笃正和高由禧， 1979； Taoand， 1981； 陈忠明等， 2004； 钱正安等， 1984； 乔全明等， 1987； 宋敏红和钱正安， 2002； 姚秀萍等， 2014； 张芳丽等， 2020； 马婷等， 2020； 周玉淑等， 2019； 全思航等， 2019； 刘新伟等， 2020； 金妍和李国平， 2021）等等。而近些年来， 在高原低涡研究方面更加关注东移出高原的高原低涡切变及其影响（Takahashi， 2003； 郁淑华和高文良， 2008； 何光碧等， 2009； 林志强， 2015； 宋雯雯等， 2012； 肖递祥等， 2016； 刘金卿等， 2021； 魏栋等， 2021）。罗四维（1992）指出高原及其以东地区强降水通常是高原低涡与切变线共同作用的结果。郁淑华和高文良（2006）研究东移出高原的低涡移动路径主要向东移， 其次是向东北和东南移， 黄楚惠等（2015）统计1981 -2010年的高原低涡移动路径表明， 每年有9个高原低涡能移出高原发展， 其移动路径分为东移、 东北移和东南移， 并以东移的高原低涡最多， 其次是东北移和东南移路径。王鑫等（2009）分析了移出高原的低涡切变的特征及其活动时间， 认为夏半年生命史为24 h、 36 h和48 h的高原低涡可在高原上及四川盆地造成大雨以上的降水。夏半年活动时间在36 h以上的高原竖切变线大多数为移出高原的切变线， 可造成高原暴雨以上的降水， 云南大雨以上的降水； 夏半年12 h和24 h以上活动时间高原横切变线， 半数造成云南小雨和中雨以上的降水（郁淑华等， 2013）。高原低涡与高原切变线之间具有密切联系， 两者的协同作用是西南地区强降水天气的一种基本形式（林厚博等， 2016）。低涡移出通常呈现低涡、 切变线伴随东移的形态（李国平， 2007）。高文良和郁淑华（2007）分析表明， 当200 hPa南亚高压东伸明显， 高原东部为南亚高压脊前西北气流控制时， 有利于高原涡东移出高原。高原低涡与高原切变线往往伴随出现并且协同产生重要天气影响， 但两者间关系的理论观点分歧较大（李国平和张万诚， 2019）， 两者既是独立的天气系统， 又是相互影响、 相互作用、 相伴相随的系统。
以上分析说明高原低涡切线移出高原地区不仅影响长江流域中上游、 黄河流域及江淮地区的降雨， 而且其东南移路径对高原东南侧及长江流域均会产生影响。气象工作者对云南强降水的研究做了许多工作（张万诚等， 2006； 周建琴和晏红明， 2021； 张琪和李跃清， 2014； 郑建萌等， 2017， 2021； 马涛等， 2020； 苏锦兰等， 2021）。胡垚和华维（2019）对高原低涡东移过程中造成盆地西部暴雨天气过程进行研究， 但高原低涡减弱为切变继续东南移产生强降雨的研究较少。许美玲等（2011）对造成云南大到暴雨的传统天气系统进行了总结， 认为西南涡是夏季云南降水的影响系统， 但针对移出高原的低涡切变线对云南降水的影响并没有关注， 对移出高原的低涡或切变线影响云南降水的分布特征、 环流形势演变及发生机制研究甚少， 几乎还是空白。云南位于青藏高原东南部， 对高原低涡切变影响云南的大雨暴雨进行统计分析， 研究云南大雨暴雨的分布特征是非常必要和有意义的基础性工作。本文统计分析1991 -2018年云南受高原低涡切变影响产生大雨暴雨的天气过程， 并选取高原低涡切变影响云南的典型天气个例进行分析， 为认识和理解高原低涡切变影响云南的强降水过程提供预报思路。
2 资料来源与标准方法
所用资料为1991 -2018年中国气象局MICAPS系统历史天气图、 云南125个站点逐日雨量资料、 欧洲中心ERA Interim逐日地面气压场、 风场、 比湿场等再分析资料， 分辨率为0.5×0.5。云南降水分布图为基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为云S（2019）033 号的云南省地图， 底图无修改。主要考虑影响云南的高原低值天气系统， 本文仅统计80°E以东、 35°N以南的高原低涡、 高原切变线东移或东南移影响云南的天气过程。
2.1 降水量级的定义
降水量级按日雨量定义为： （1）大雨为25.0~49.９ mm， 暴雨为50.0~99.9 mm， 大暴雨为100.0~199.9 mm； （2）定义全省1日或连续几日日雨量≥25 mm， 出现≥1个站点为1次大雨过程； （3）全省1日或连续几日日雨量≥50 mm， 出现≥1个站点为1次暴雨过程， 其中， 日雨量≥25 mm， 出现≥22个站点为全省性大雨过程； 日雨量≥50 mm， 出现≥12个站点为全省性暴雨过程。
按照以上标准， 统计分析1991 -2018年移出高原的高原低涡切变系统影响云南的天气过程， 并对产生的全省性大雨暴雨过程的天气原因进行统计分析。
2.2 螺旋度
螺旋度是天气分析预报中的一个重要物理量， 它的大小反应大气旋转与沿旋转轴方向运动的强弱程度（章国材等， 2007）， 在上升运动ω>0的情况下， Z坐标系下螺旋度计算公式为：
式中： h为螺旋度； ω为垂直速度； ξ为涡度； 为空气密度， =1.29 km·m-3； g为重力加速度， g=9.8 m·s-2。
当有上升运动（ω>0）， ξ>0为正涡度时， 螺旋度为正值； 反之ξ<0为负涡度， 螺旋度为负值。
加进水汽因子的湿螺旋度， 对降水的强弱分布和时空演变有较好的指示， 采用文献（雷正翠， 2006）中湿螺旋度的计算公式为：
式中： F为湿螺旋度； ω为垂直速度； ξ为涡度； q为比湿。
只考虑有上升运动ω>和正涡度ξ>0时的情况下， 当水汽通量散度▽· <0为辐合时， 湿螺旋度为负值； 反之， 当水汽通量散度▽· >0为辐散时， 湿螺旋度为正值。
取章国材等（2007）E指数的公式进行计算：
K/17 W/8△ξ/9▽·QV/6
式中： K=T 850 T 500 +Td 850 （T Td ）700； W为700 hPa面上的垂直速度； △ξ是指300 hPa减去850 hPa的涡度差值； ▽·QV为850 hPa层上水气通量散度， 一般说来E指数愈大， 愈有利于降水产生。
3 结果分析
3.1 高原低涡切变影响云南大雨暴雨的气候特征
自1991年以来， 云南夏季受高原低涡（含切变线， 下同）影响， 造成大雨暴雨过程次数整体呈减少趋势， 气候倾向率是每10年减少2.43次， 标准差为4.7次， 具有明显的年际变化特征。对28年的统计表明， 云南受高原低涡（含切变线）影响， 造成大雨暴雨过程平均每年有12次， 1998年出现最多达25次， 2010年最少， 为10次。
从趋势演变看， 可分为3个时段， 1992 -1995年、 2004 -2018年为高原低涡切变影响偏少时段， 1996 -2003年为偏多时段［图1 （a）］。云南受高原低涡切变影响6 -8月出现最多的是6月， 平均为5次， 其次是7月有4次， 8月为3次。
3.2 各月变化特征
6月影响云南的高原低涡与夏季基本一致， 均呈减少趋势［图1 （b）］， 每年平均有5次大雨暴雨过程出现， 1991年出现最多为10次， 2009年和2010年出现最少仅有1次， 这与云南发生初夏极端干旱是一致的（郑建萌等， 2017）。7月变化趋势与6月基本一致， 呈减少趋势， 每年有4次大雨暴雨过程发生， 总体上1993 -1999年为偏多时段， 2000 - 2018年为偏少时期， 其中有15年在平均值以下［图1 （c）］， 1998年出现最多有10次， 2010年出现最少为1次。8月变化趋势呈减少， 平均有3次大雨暴雨过程， 大致在1995 -2003年为偏多时段， 2004 - 2018年为偏少时段， 其中有15年在平均值以下［图1 （d）］， 2000年出现最多有7次， 2016年最少， 未出现过高原低涡造成云南大雨暴雨过程。
3.3 降雨极值分布
通过统计分析发现， 受高原低涡切变影响， 1991 -2018年云南同一天出现大暴雨数最多有4个站点， 发生在2002年6月29日； 发生暴雨站数最多有22个站点， 出现在2007年7月19日； 出现大雨站数最多是49个站点， 发生在1995年6月7日。2008年6月30日出现日最大降雨量172.0 mm， 发生在镇雄县。
3.4 空间分布
对1991 -2018年高原低涡切变影响云南时， 各站出现大雨以上的降水次数进行统计。从各站大雨以上次数的地域分布看（图2 ）， 发生次数多的区域主要分布在滇西北的东部、 滇中及以东地区， 这些地区为高原低涡切变影响云南的主要区域， 全省出现次数最多的是与四川攀枝花市相接的华坪县， 达到40次， 是高原低涡切变影响造成大雨暴雨的典型站点； 滇南、 滇西日数多的中心为金平（38次）、 绿春（36次）、 西盟（35次）、 盈江（24次）， 但高原低涡切变很少影响到这些地区， 这些地区是云南受夏季风暖湿气流和西太平洋副高外围气流影响的重点区域， 也是云南大雨、 暴雨的频发区。
4 高原低涡切变影响云南的典型流场及水汽输送特征
4.1 典型降水分布特征
2002年8月9日08:00（北京时， 下同）至11日08:00受高原切变影响， 云南大雨以上的降水主要分布在滇西北、 滇中至滇东南， 2天内全省出现大暴雨3个站、 暴雨25个站、 大雨43个站， 日降水分布为大暴雨落区位于哀牢山附近的墨江（127.6 mm）、 景东（115.8 mm）和西南边缘的镇康， 暴雨主要集中在滇西北东部的宁蒗、 华坪、 元谋和大理、 红河州、 文山州， 以及普洱市、 临沧市， 大雨主要分布在滇西北、 滇西和滇中等［图3 （a）］。2007年8月1日08:00至3日08:00受高原切变影响， 2天内云南出现大暴雨2个站、 暴雨14个站、 大雨48个站， 日降水分布是大暴雨落区在滇西北弥渡（105.1 mm）、 滇中昆明太华山（104 mm）及滇东曲靖（126.7 mm）， 暴雨主要分布在滇中及其以东， 大雨位于滇中、 滇西北东部、 滇东北、 滇西南和滇东南西部［图3 （b）］。2005年7月18日08:00至20日08:00受高原涡影响， 2天内全省出现大暴雨1个站、 暴雨13个站、 大雨31个站， 大暴雨落区在滇中通海（107.3 mm）， 暴雨落区主要位于滇西北东部华坪、 滇东北、 滇中及以东， 大雨主要分布在丽江、 滇东北、 滇中及以东的曲靖、 红河北部［图3 （c）］； 2007年7月19日08:00至21日08:00受高原涡影响， 2天内全省出现暴雨27个站、 大雨78个站， 暴雨落区主要位于滇中、 滇西南普洱、 临沧， 中心分布在滇西南云县（97.3 mm）、 滇中嵩明（87.2 mm）， 滇西北永胜（65.8 mm）， 大雨主要分布在滇中及其以西包括大理、 保山、 德宏， 滇西北丽江大部和迪庆， 红河和曲靖大部， 以及昭通南部［图3 （d）］。
图3 高原低涡切变造成云南4个典型降水及其雨量分布（单位： mm）Fig.3 Four typical precipitation processes in Yunnan affected by Plateau vortex shear and its distribution characteristics （unit： mm）.from 08:00 on 9 to 08:00 on 11 August 2002 （a）， from 08:00 on 1 to 08:00 on 3 August 2007 （b）， from 08:00 on 18 to 08:00 on 20 July 2005 （c）， from 08:00 on 19 to 08:00 on 21 July 2007 （d） |
可见， 高原低涡切变天气过程造成云南大雨以上的分布区域大致位于滇西北、 滇中、 滇东北、 滇西、 哀牢山附近等地， 有时也会影响到滇西南， 但出现大暴雨的落区并不一致。受南部季风系统的影响， 南部地区同时也出现了较强降水， 在这两种系统（即南北系统）共同影响下云南中部弥渡、 通海、 景东、 云县、 墨江为降水中心。下面选取2002年8月9 -11日、 2007年8月1 -3日、 2005年7月18 -20日、 2007年7月19 -21日这4次过程作环流形势合成分析。
4.2 500 hPa流场
从4次高原低涡切变影响云南的500 hPa流场合成图（图4 ）可知， 过程开始前24 h［图4 （a）］， 在33.5°N、 100°E附近有气旋性环流， 表明高原东南部有高原涡， 高原涡南部至云南有低槽。西太副高强度较弱， 在83°E附近有季风槽， 孟加拉湾北部滇缅之间为弱脊区， 使得季风槽前暖湿气流从90°E以西进入高原南部。到过程前12 h［图4 （b）］， 季风槽向南加深发展， 东移到85°E， 滇缅脊向北发展东移， 使季风槽前的西南气流在90°E以东进入高原到达30°N， 并与高原上的偏北气流交汇， 在100°E以东、 36°N以南形成渐进式的辐合线， 高原涡中心东南移到30°N、 101°E附近， 云南切变线更明显。同时西太平洋副高在北部湾、 中南半岛东部增强西伸， 其外围气流影响到云南。
图4 过程开始前24 h（a， c）和12 h（b， d）500 hPa流场（a， b， 流线）、 775 hPa水汽通量矢量场（c， d， 矢量和彩色区， 单位： kg·m-1·s-1）Fig.4 The diagram of 24 h （a， c） and 12h （b， d） before the beginning of the process， 500 hPa flow field （a， b， stremline） and 775 hPa Vapor vector flux （c， d， vector and color area， unit： kg·m-1·s-1） |
4.3 水汽输送特征
通过对4次全省性暴雨过程700 hPa比湿合成图分析发现（图略）， 暴雨过程出现前24 h， 高原到云南为比湿大值区覆盖， 云南上空比湿10~13 g·kg-1， 高原上空13~16 g·kg-1， 孟加拉湾北部上空8~10 g·kg-1。到过程前12 h高原到云南及孟加拉湾比湿维持少变。
从775 hPa水汽通量矢量可见， 过程前24 h［图4 （c）］， 西南季风总体偏强， 孟加拉湾（以下简称孟湾）北部有80 kg·m-1·s-1以上的水汽通量大值区， 最大中心分布贵州境内为110 kg·m-1·s-1以上， 云南的水汽通量大值区位于滇东为80 kg·m-1·s-1以下， 除滇西北水汽通量小于20 kg·m-1·s-1外， 云南大部为西南向的水汽输送， 水汽通量在60 kg·m-1·s-1以下。孟湾北部到缅甸有西南-东北向的水汽输送带， 将水汽向云南及以东地区输送。来自孟湾向东北输送的水汽和季风槽前暖湿气流在高原东南侧相汇合， 在西偏南气流的引导下向云南地区输送。到过程前12 h［图4 （d）］， 西南季风水汽输送范围大， 孟湾的水汽输送带向北输送的范围扩大， 大值区范围也增强， 云南处于水汽输送带上空， 大部地区水汽通量增大为80 kg·m-1·s-1以上， 滇中及以东达100 kg·m-1·s-1以上。另外， 在500 hPa水汽通量上显示（图略）， 24 h前27°N -35°N、 95°E -100°E有西北向的水汽通量输送， 滇西北有西北向的水汽通量， 20~30 kg·m-1·s-1位于高原到滇西北北部， 12 h前从高原到滇西北为偏西北的水汽通量， 中心最大为30 kg·m-1·s-1以上， 说明高原上有明显的水汽向东南输送。可见， 高原低涡切变影响云南产生暴雨过程的水汽， 大部分来源于孟湾向东北输送到云南的水汽， 还有一部分来自高原向东南输送到云南北部地区， 为暴雨的产生提供充足水汽。
5 典型个例分析
2014年8月1 -2日， 受高原低涡切变影响， 云南出现大范围强降雨天气过程， 其中， 7月31日20:00至8月1日20:00出现6个站暴雨、 12个站大雨， 暴雨分布在滇东北昭通市和滇西北东部的华坪、 元谋， 大雨主要位于滇中昆明、 楚雄及滇东北［图5 （a）］， 强降雨落区集中在滇东北， 最大降雨中心在昭通彝良， 日降雨量94.2 mm， 最大小时雨强45.3 mm， 出现在1日00:00 -01:00［图5 （c）］。1日20:00至2日20:00降水南移， 强降雨落区分布在滇西南、 滇东南、 滇西等全省大部地区， 出现2个站大暴雨， 9个站暴雨， 18个站大雨， 强降雨落区分布在除滇西北外的普洱、 滇东南、 滇西等全省大部地区［图5 （b）］， 最大降雨中心在元江， 日降雨量133.5 mm， 达到大暴雨量级， 最大小时雨强42.1 mm发生在2日06:00 -07:00［图5 （d）］。此次过程是由高原低涡东移出高原， 减弱为切变线东南移影响造成的。以下从高原低涡切变线的演变、 200 hPa环境场特征及物理量诊断等方面， 对其东南移造成云南强水过程进行分析， 全面认识和理解高原低涡切变影响云南产生强降水的原因， 更准确地作好此类天气的预报预测工作。
图5 2014年7月31日20:00至8月1日20:00（a）、 8月1日20:00至2日20:00（b）云南省降水量分布（单位： mm）及8月1日暴雨中心彝良（c）和2日大暴雨元江（d）逐小时降水量Fig.5 The cumulative Precipitation （unit： mm） distribution in Yunnan province from 20:00 on 31 July to 20:00 on 1 August （a） and from 20:00 on 1 to 20:00 on 2 August 2014 （b）， the hourly precipitation distribution of the center of heavy rainfall over Yiliang on 1August （c） and over Yuanjiang on 2 August （d） 2014 |
5.1 高原低涡切变的环流形势
500 hPa天气图上（图略）， 2014年7月29日20:00， 584 dagpm的高原涡在青藏高原东北侧的那曲、 沱沱河、 玉树生成， 并向偏东方向移动。欧亚中高纬为两槽一脊形势， 槽区分别位于巴尔喀什湖西侧和我国河北、 河南到湖北一线。新疆东部到内蒙古自治区、 甘肃为脊区。高原涡东移出高原前， 在台湾东南洋面上有热带低压活动， 并于30日08:00加强为台风“娜基莉”。西太平洋副热带高压（以下简称西太副高）脊线位于25°N附近， 随着台风的形成和缓慢北移， 西伸脊点由29日20:00的113°E， 西伸至30日20:00的104°E附近。高原低涡30日20:00东移至达日、 红原、 合作附近， 强度有所减弱（已分析不出584 dagpm线）， 高度增加为585~586 dagpm， 在其中东北侧， 内蒙古自治区和陕西交界处有588 dagpm的高压生成并维持少动。31日08:00， 随着台风北移， 西太副高强度减弱， 并分裂为两个高压单体， 东部单体稳定位于日本及其东南部洋面上。西部单体位于广东西部、 广西、 贵州大部、 湖南南部和云南的东部边缘一线， 并处于减弱态势。高原低涡移出高原， 位于合作、 武都、 红原， 强度少变。20:00高原低涡减弱为切变线， 呈东北西南向， 位于成都与巴塘、 西昌与丽江之间， 但在合作、 武都、 红原仍有气旋性环流。同时， 在缅甸至云南西部维持弱高压环流（简称滇缅高压）， 受高原切变线影响， 云南东北部开始出现强降雨。8月1日08:00， 西太副高仍较弱， 台风向北偏西方向移动， 高原切变线东南移至成都与宜宾、 西昌与威宁、 昆明与丽江之间。1日08:20切变位置少动， 仍位于川滇之间。随着高原切变线的东南移， 云南强降雨落区向南扩大。2日08:00， 高原切变线南移至云南中部一线， 2日20:00（图略）减弱西南移至云南西南部边缘地区， 降水趋于结束。
根据高原低涡的移动路径［图6 （a）］和对应涡度场上低涡中心强度变化［图6 （b）］， 可将低涡东移及变化分为两个阶段， 第一阶段（29日20:00至31日08:00）随着台风生成偏北移， 西太副高西伸后再减弱东退， 高原涡东移出高原。在对应时次500 hPa涡度场上， 高原低涡生成时， 低涡中心正涡度值为6.3×10-5 s-1， 30日08:00高原涡东移， 低涡中心值增大为8.9×10-5 s-1， 20:00随着高原涡继续东移， 强度略减弱， 中心强度值减小为7.4×10-5 s-1。31日08:00随着台风偏北移， 西太副高强度减弱， 高原涡东移出高原， 强度不变， 中心值仍为7.4×10-5 s-1。
第二阶段（7月31日20:00至8月2日20:00）高原涡减弱为切变线， 东南移影响云南。31日20:00低涡东移出高原后， 减弱为切变线。涡度场上， 切变线所在位置有东北西南向高值带， 并有两个大值中心， 北部气旋性环流所在位置， 中心值为5.4×10-5 s-1， 南部在四川西南部和云南北部交界处的中心值为4.2×10-5s-1。8月1日08:00， 涡度场上高原切变线的位置在四川南部及云南中部以北， 均为大值区， 中心值为5.1×10-5 s-1。20:00切变线位置少动， 涡度场上大值区略南移， 中心值增大为6.7×10-5 s-1。2日08:00云南为切变线控制， 涡度场上中心值略有减小， 为6.0×10-5 s-1。2日20:00切变线减弱， 涡度场上的正涡度值也明显减小。
700 hPa天气图上（图略）， 过程开始前， 7月31日08:00， 内蒙西部到甘肃东南部为高压脊区， 在河北南部、 山东、 河南南部有低压环流， 西太副高位置偏东， 在125°E以东地区， 台风“娜基莉”位于台湾岛东北部洋面上， 向偏北方向移动。青海东南部到四川北部有切变线， 高原南部滇缅间维持高压脊， 云南大部为西偏南气流控制。20:00切变线位置少变， 滇缅间有弱高压环流， 在云南的腾冲与昆明， 普洱与蒙自中间有弱的风向辐合。8月1日08:00切变线南移过巴塘、 成都， 在巴塘、 西昌、 丽江有气旋性环流生成， 在其东南部的西昌与丽江、 威宁与昆明之间有切变线生成， 与500 hPa高原切变线共同影响云南， 同时滇缅间维持弱高压环流。1日20:00原位于巴塘、 成都的切变线减弱消失， 气旋性环流东南侧的切变线北段西南移过丽江， 南段位置少变。2日08:00滇缅高压维持， 切变线西南移过昆明， 位于云南中部一线。20:00切变线减弱， 过程基本结束。
综上， 高原切变线在南移过程中， 造成云南东北部8月1日强降雨， 随着它的进一步南移， 与700 hPa切变线共同影响， 8月2日云南出现大范围强降雨过程， 之后， 随着影响系统减弱， 强降雨也趋于减弱并结束。云南此次全省性强降雨过程是500 hPa高原涡东移， 减弱为切变线与700 hPa切变线共同影响造成的， 而滇缅弱高压维持为高原涡东移提供了有利的环境条件。
5.2 200 hPa环流场特征
在7月29日到8月2日， 高原涡生成及向东移动并减弱成切变线， 造成四川盆地西部及云南暴雨过程期间， 南亚高压总体较强， 呈东西向带状分布， 并经历了一次北抬东伸过程。当高原涡生成时， 南亚高压脊线位于30°N附近， ≥1256 dagpm的区域伸到 105°E， 低涡上空处于南亚高压北侧的西北气流中。30日20:00 1260 dagpm范围加大， 1256 dagpm线东移到109°E， 移了4个经距， 31日南亚高压维持少动， 高原涡缓慢东移。1日08:00南亚高压略北抬2个纬距， 到30°N附近， 1256 dagpm线东移到111°E， 强度增强， 1260 dagpm线范围进一步增大， 此时高原低涡减弱为切变。可见， 高原低涡切变东南移影响云南期间， 南亚高压在加强， 这与“移出高原的低涡， 对流层中层影响低涡移动的天气系统在加强”（郁淑华和高文良， 2008）的结论相一致。
5.3 物理量诊断分析
主要取高原低涡减弱为切变线影响云南， 降水范围开始加强， 强度加大时刻1日08:00［对应图3 （b）中涡度值开始加强时］和切变线减弱南移时刻2日08:00 ［对应图3 （b）中涡度值开始减弱时］的物理量进行分析。
5.3.1 水汽条件
大量的水汽和源源不断的水汽输送是产生强降水的重要条件。在暴雨发生前， 云南中低层水汽有明显增加， 7月31日20:00 700 hPa比湿图上［图7 （a）］， 云南大部地区处于比湿≥11 g·kg-1的湿舌区， 14 g·kg-1的大值中心位于云南北部， 在强降水发生和持续期间， 云南大部地区处于比湿10~13 g·kg-1的高湿区。
图7 2014年7月31日20:00 700 hPa比湿（a， 单位： g·kg-1）、 8月2日08:00水汽通量矢量图（b， 矢量和彩色区， 单位： kg·m-1·s-1）、 8月1日08:00水汽通量散度（c， 单位： ×10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1）及其沿102°E的垂直剖面图（d， 单位： ×10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1）Fig.7 700 hPa specific humidity at 20:00 on 31 July （a， unit： g·kg-1）、 vapor vector fluxat 08:00 on 2 August （b， vector and color area， unit： kg·m-1·s-1）， divergence diagram of moisture flux at 08:00 on 1 August （c， unit： ×10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1） in 2014 and its vertical section along 102°E （d， unit： ×10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1） |
8月1日08:00 700 hPa水汽通量矢量图上（图略）， 云南大部为40 kg·（m·s）-1以下的水汽通量， 60 kg·（m·s）-1的大值中心位于云南西部， 孟湾的季风水汽输送较强。2日08:00［图7 （b）］， 孟湾的西南季风气流风速增大， 云南北部和东部均有60 kg·（m·s）-1水汽通量大值区。可见， 西南季风水汽输送是此次降水过程的主要水汽来源。
有水汽的来源和输送， 还必须有水汽的辐合， 才能产生大的降水， 表示水汽集中程度的物理量就是水汽通量散度。在8月1日08:00 700 hPa的水汽通量散度图上［图7 （c）］， 在四川南部到云南东部有西北东南向的水汽辐合带， -36×10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1的辐合中心位于云南北部， 与1日08:00 -20:00的强降雨落区较为一致。云南西南部边缘和缅甸之间也有一个大值区， 水汽通量散度的中心值为-26×10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1。2日08:00（图略）， 云南大部仍处于水汽辐合大值区内， -36×10-8 g·cm-2·hPa-1·s-1的辐合中心位于云南中北部。从水汽通量散度经向剖面图可知， 8月1日08:00［图7 （d）］， 21°N -29°N区域水汽辐合区从地面一直延伸400 hPa附近， 越往低层辐合越强。2日08:00（图略）从地面一直延伸500 hPa附近仍为水汽辐合区。
以上分析表明， 在此次强降雨过程中， 不仅强降雨区内有充足的水汽， 还有源源不断大量来自孟湾的西南水汽输送， 以及部分来自印度北部的偏东水汽输送， 并在大雨区域内形成明显的辐合， 为这次暴雨、 大暴雨的发生提供了充分的水汽条件。
5.3.2 能量及稳定度条件
在昆明探空站的T-logP图上（图略）， 31日20:00 SI指数为-0.24， 到1日08:00减小为-2.24； 对流有效位能从31日20:00的660 J·kg-1增加到1日08:00的823 J·kg-1， 说明大气处于不稳定状态。
假相当位温（θ se）是一个重要的温湿特征参数， 在700 hPa上的θ se图上（图略）， 8月1日08:00， 84 ℃的大值区域位于西藏东南部及云南北部， 85 ℃的大值中心在那曲附近。20:00高能区增强并向东移， 大值中心由85 ℃加大到95 ℃， 位于巴塘附近， 云南处于81~85 ℃的区域。由θ se经向剖面图可知， 8月1日08:00［图8 （a）］暴雨中心区400 hPa高度以上θ se随高度增大， 即∂θ se/∂p>0 ℃， 大气层结为稳定或中性状态， 500 hPa以下为高能舌， θ se随高度升高而减小， ∂θ se/∂p<0℃， 而且Δθ se（500~700）-10~ -9 ℃的负值区与θ se700的80 ℃高值区重合， 表明大气极不稳定。2日08:00［图8 （b）］高能舌向南移， ∂θ se/∂p<0 ℃的不稳定层结高度降低， 600 hPa以下高度仍为不稳定状态。可见， 在强降水发生前及持续过程中， 大气处于不稳定状态。
5.3.3 螺旋度分析
由螺旋度的经向剖面图可知， 8月1日08:00暴雨中心区从低层到300 hPa都为正值螺旋度， 190×10-6 m·s-2大值中心在500 hPa附近［图9 （a）］。300~100 hPa为负螺旋度区， -70×10-6 m·s-2的大值中心位于200 hPa， 并与中低层正值区相对应， 中低层的正值螺旋度远大于高层的负值螺旋度。中下层螺旋度为正值， 上层为负值中心的垂直结构， 这样的分布有利于暴雨的产生和维持。8月2日08:00 ［图9 （b）］随着切变线南移， 暴雨中心所在区域正值螺旋度区略向西南方向移， 高度有所降低， 从低层到400 hPa都为正值螺旋度， 并分裂为两个高中心， 数值也明显减小， 70×10-6 m·s-2大值中心分别位于700 hPa和500 hPa附近。随着螺旋度的进一步减小， 降水过程趋于结束。
图9 2014年8月1日08:00（a）和2日08:00（b）螺旋度沿102°E的垂直剖面、 8月1日08:00 700 hPa湿螺旋度水平分布（c）及沿101°E， 25°N的时间-高度剖面（d）（单位： m·s-2）Fig.9 Helicity vertical profiles along 102°E at 08:00 on 1 （a） and 2 （b） August 2014， 700 hPa moist helicity horizontal distribution at 08:00 on 1 August （c） and the time-height profile along 101°E， 25°N （d）.Unit： m·s-2 |
1日08:00 700 hPa湿螺旋度水平分布图上［图9 （c）］， 大值区域位于四川南部和云南中部以北地区， -200×10-11 m·s-2的强中心在云南华坪北部， 湿螺旋度强区域的分布和1日08:00 -20:00的强降雨区分布基本一致。其他时次， 随着湿螺旋度强区域的移动， 降水落区也相应移动， 两者的分布基本接近。可见， 700 hPa湿螺旋度水平分布对高原低涡切变影响造成的降水落区和雨强中心有指示意义。
从强降雨中心附近（25°N， 101°E）湿螺旋度的时间-高度剖面［图9 （d）］中可以看出， 低层湿螺旋度负值区在1日08:00开始发展， 并逐步增强， 在降水区有正涡度上升运动和水汽的辐合， 1日20:00后发展到最强盛， 并持续至2日08:00， 低层850~500 hPa均为负值湿螺旋度， ≤-160×10-11 m·s-2的大值中心在700 hPa附近， 表明1日20:00至2日08:00水汽的正涡度辐合上升运动极为强烈， 同时也是降水强度最大、 最集中的时段。2日08:00 后螺旋度逐渐减弱， 降水也随着减弱。
以上分析表明， 中低层的正值螺旋度远大于高层的负螺旋度， 即中低层正涡度辐合上升运动高于高层负涡度辐散， 为强降雨的产生提供了强大的动力条件。中低层湿螺旋度负值区分布与对应时刻后的降水落区分布基本一致， 强降水中心与负值湿螺旋度中心也较为接近。这说明湿螺旋度对高原低涡切变影响造成的降水落区及中心强度具有指示作用。
5.3.4 E指数分析
从E指数分布图上可以看出， 8月1日08:00 ［图10 （a）］， E指数大值区在重庆、 贵州到云南一带， 大于12以上的E指数最大中心分别位于云南的楚雄（达14）和重庆的叙永（达12）附近， 大值中心和8月1日08:00 -20:00的强降雨中心区基本重合。20:00（图略）E指数大值区略向东移， 数值增大， 中心最大值为20， 位于云南曲靖， 1日20:00至2日08:00的强降雨中心区略偏西。2日08:00 ［图10 （b）］大值区覆盖云南大部， 大于12以上的E指数大值中心位于云南元江附近为12， 与降雨落区分布基本一致。可见， E指数分布对高原低涡切变影响的降雨落区具有预报指示意义。
6 结论
（1） 从1991 -2018年， 云南受高原低涡切变影响造成大雨暴雨过程次数呈减少趋势， 气候倾向率是每10年-2.43次， 具有明显的年际变化特征。
（2） 高原低涡切变影响云南， 造成大雨暴雨过程平均每年有12次， 1998年出现最多达25次， 2010年最少。高原低涡切变影响云南最多的是6月， 平均为5次， 其次是7月。
（3） 高原低涡切变可以造成云南全省性的大雨以上降水， 从影响区域来看， 云南受高原低涡切变影响的地域主要分布在滇西北的东部、 滇中及以东地区， 以及哀牢山附近区域， 这些地区为高原低涡切变影响云南的主要区域， 次数最多的是与四川攀枝花市相接的华坪县， 达到40次， 是高原低涡切变影响造成大雨暴雨的典型站点。
（4） 全省性暴雨过程的合成特征主要是西太副高强度较弱， 滇缅之间维持为弱脊区， 高原低涡切变容易从四川西北部边缘南移影响云南， 云南受高原低涡切变影响出现暴雨的水汽主要来自孟加拉湾， 部分来自高原向东南的水汽输送， 两支水汽在云南汇合， 为暴雨的产生提供充足水汽。
（5） 2014年8月初的全省性大雨暴雨的天气系统主要是高原低涡切变与700 hPa切变线共同影响造成， 另外， 滇缅高压维持为高原低涡切变南移提供了条件。总体上伴随着高原低涡演变为切变， 南亚高压经历了一次北抬东伸过程且总体较强， 呈东西带状分布。
（6） 来自孟湾的大量西南水汽输送和部分来自印度北部的偏东水汽输送在暴雨区内形成明显的辐合， 为2014年8月初全省性大雨暴雨的发生提供了充足的水汽条件。中低层的正值螺旋度远大于高层的负螺旋度， 即中低层正涡度辐合上升运动高于高层负涡度辐散， 为强降雨的产生提供了强大的动力条件。
高原低涡切变移出高原影响云南， 可以引发云南大部地区出现大雨甚至暴雨， 之前没有引起预报员重视， 本文的分析表明高原低涡或高原低涡在移动过程中减弱为切变线影响云南时， 往往从影响滇西北或滇东北开始， 会给云南产生大范围的大雨暴雨， 引发洪涝造成灾害。本文仅对高原低涡切变造成云南强降水的分布特征、 影响形势等作了分析， 得出700 hPa湿螺旋度负值区分布， 大于12以上的E指数分布对降水落区及强度具有指示意义。对高原低涡切变与地形作用对云南强降水的影响是作者下一步的工作。