1 引言
西南低涡又称西南涡， 是在特殊的地理环境与区域环流背景下， 生成于青藏高原东部川西高原和东侧川渝盆地（原四川盆地）700 hPa或850 hPa等压面的水平尺度300~500 km的气旋式低压系统（卢敬华， 1986； 徐裕华， 1991； 李跃清等， 2016a）， 并分为九龙低涡（简称九龙涡）、 盆地低涡（简称盆地涡）、 小金低涡（简称小金涡）（卢敬华， 1986）， 其发展与移动， 伴随明显的对流活动， 结合有利的水汽条件， 可以产生强烈的降水天气。西南涡是中国重要的灾害性天气系统， 西南涡暴雨是富有特色的降水现象（李跃清等， 2016a）。研究表明： 西南涡造成的中国暴雨灾害仅次于台风及其残余低压（王作述等， 1996）， 是造成西南及周边地区暴雨、 持续性暴雨的主要原因（矫梅燕等， 2005； 于波和林永辉， 2008； 陈涛等， 2011； 何光碧等， 2016）； 在一定的环流形势下， 西南涡发展东移可成为江淮梅雨等下游地区强降水的一种外强迫因素（刘建勇等， 2011， 2012； 刘金卿等， 2020）， 如2013年夏季湖南大暴雨、 2010年川陕地区7月15日汛期最强降水天气、 1998 年长江全流域的暴雨洪水过程等都与西南涡的活动密切相关。
关于西南涡及其影响的研究， 其基本定义是一个首要的基础问题。已有的共性认识主要有： 西南涡限定于700 hPa或850 hPa等压面， 一般根据风场和高度场判定， 并具有川西高原南部九龙、 四川盆地（现川渝盆地）、 川西高原中部小金三个主要大尺度源地。但也存在一些争议， 如定义范围、 复杂地形下的约束条件等。在已有的研究中， 针对以上问题不断优化改善西南涡的定义（包澄澜和李生辰， 1985； 黄福均， 1986； 陈启智等， 2007）， 尤其是慕丹等（2018）首次指出传统西南涡之九龙涡定义的一个主要问题： 其定义地理范围内川西高原的海拔高度不少地方已超过4000 m， 与其发生于700 hPa（3000 m左右）或850 hPa（1500 m左右）等压面相矛盾； 由此修正了西南涡川西高原区域九龙涡的定义， 并进一步研究了九龙涡的气候特征， 得到一些新的认识。
关于西南涡分布的统计表明， 九龙涡出现的频率最高， 其次为盆地涡， 小金涡最低； 西南涡的活动具有明显的季节特征， 夏季生成频率最高、 发展最强烈（卢敬华， 1986； 陈忠明等， 2004； 陈启智等， 2007； Fu et al， 2014； 李跃清等， 2013， 2015， 2016b， 2017a， 2017b， 2019， 2020）， 并且， 正的角动量输送能够促进西南涡的生成， 水汽的输送更是西南涡发展产生降水的重要条件， 由于热带暖湿气流北上、 季风活动等因素， 夏季是西南涡的高影响时期（王赛西， 1992； 朱禾等， 2002； 傅慎明等， 2010）。虽然西南涡的移出率不高， 但影响大并集中在夏季； 其移动路径主要分为三条： 偏东路径、 东北路径和东南路径， 其中偏东路径最多（卢敬华， 1986）。对于西南涡三个不同源地的研究， 由于地形影响及资料问题， 涉及盆地涡的相对较多（潘旸等， 2011； 李超等， 2015， 2017； 李强等， 2020）， 而对生成频率最高的九龙涡则深入研究较少。
关于西南涡结构的研究， 多为个例分析。Wang et al（1993）和陈忠明（1998）认识到西南涡成熟时可发展为一个深厚型系统， 表现为贯穿对流层的中尺度气旋低压， 但不是整体的上升运动， 且低涡内湿度大， 中心风速很小。矫梅燕等（2005）和王晓芳等（2007）还指出： 西南涡区域并不是一致的低层辐合、 高层辐散， 辐合上升易发生在其移动方向前部的暖区内； 康岚等（2011）的研究表明： 引发暴雨的西南涡相对于环境场是湿涡， 南边界是主要水汽输送方向； 黄福均（1986）、 骆红和郁淑华（1991）的合成分析也指出： 西南涡的强对流易发生在低涡的东部， 强盛时为一斜压系统； 丁治英和吕君宁（1991）则指出了东移西南涡的上升运动在其东部， 不动涡则位于其西部， 不动涡的涡度值较小等特征。
以上研究加深了对西南涡动力结构的认识， 但还存在一些需要进一步关注的问题。如已有研究局限于少数个例， 不能反映西南涡结构的气候特征； 使用资料分辨率较低， 难以揭示西南涡的中尺度特征； 大多涉及川渝盆地的西南涡， 针对川西高原九龙涡和小金涡相对较少； 缺少对不同类型西南涡的深入、 细致比较研究。因此， 在已有成果的基础上， 深入研究西南涡之九龙涡的基本结构与异常机制是非常必要的。本文利用ERA-Interim再分析资料（Hodges et al， 2011）， 结合第三次青藏高原大气科学试验和西南涡加密观测科学试验等资料（赵平等， 2018； 李跃清等， 2010， 2011， 2012）， 合理地修正西南涡之九龙涡的传统定义， 研究不同高度地形区九龙涡的局地特征、 分布结构和演变过程， 加深了对西南涡演变及其机理的科学认识， 为西南涡及其影响的业务预报提供了理论基础。
2 资料来源与方法介绍
选取1989 -2018年30年6 -8月、 逐日4个时次［00:00（世界时， 下同）， 06:00， 12:00， 18:00］、 多精度的ERA-interim欧洲中期天气预报中心再分析资料： 0.75°×0.75°分辨率再分析资料用于九龙涡统计判别， 0.25°×0.25°分辨率再分析资料用于九龙涡合成分析； 采用同时期中国国家级地面气象站基本气象要素数据集20:00至次日08:00和08:00 -20:00的降水数据， 用于验证九龙涡分析的合理性。
九龙涡涡源区位于川西高原南部， 部分地区海拔高度接近或超过4000 m， 东接川渝盆地， 其地形陡降至1000 m以下， 地形复杂、 起伏非常大， 数据的代表性、 互补性较差， 对九龙涡的判别造成较大困难， 这也是对其研究甚少的原因之一。为此， 在2012 -2018年《西南低涡年鉴》（李跃清等， 2013， 2015， 2016b， 2017a， 2017b， 2019， 2020）的基础上， 本文针对九龙涡重新建立如下基本定义： （1）26°N -30.5°N， 99°E -104°E生成区， 700 hPa或600 hPa等压面具有闭合等高线， 至少持续两个时次， 且风场具有明显的气旋式环流； （2）26°N -29°N、 99°E -104°E和29°N -30.5°N、 102°E -104°E范围700 hPa等压面为九龙涡生成子区域1， 29°N -30.5°N、 99°E -102°E范围600 hPa等压面为九龙涡生成子区域2［子区域分界线见图1（b）］； （3）生成区内具有涡度的大值中心。需要指出的是： 川西高原山脉起伏， 切割强烈， 一些气象观测站点位于低谷处， 如雅江地面站（海拔2598.7 m）、 九龙地面站（海拔2925 m）等， 传统九龙涡定义采用这些站点700 hPa的数据是基本合理的， 但生成子区域2整体地形在4000 m以上， 已超过700 hPa高度， 数据位于地面以下， 已没有实际意义。所以， 本文的九龙涡定义第（2）点， 是对传统西南涡之九龙涡定义的必要、 合理修正。
在以上九龙涡新定义的基础上， 统计了1989 -2018年30年夏季6 -8月的九龙涡活动， 划分为未移动型（源地型）、 移动型， 并根据移出路径与正北方向的夹角θ， 对移动型九龙涡进一步分为： 东北型（0≤θ<60°）、 偏东型（60°≤θ≤120°）、 偏南型（120°<θ≤240°）； 由此得到源地型、 偏东型、 东北型和偏南型4类九龙涡。另外， 九龙涡在生成区内也存在小范围的移动， 为了避免一般合成分析方法对九龙涡结构特征的弱化， 故采用“动态合成分析方法”（Li et al， 2014）。具体思路为： 以九龙涡的中心为坐标原点（0， 0）， 坐标随九龙涡移动， 在移动坐标系中对每个点进行合成， 每个个例都有相同的限定范围， 坐标上的距离代表相对涡旋中心的距离， 其表达公式为：
式中：
表示t时次某物理量的合成结果； N表示个例数；
是第n个个例t时次的物理量； x、 y表示经、 纬度， 且随不同的个例变化。采用此方法对生成区内不同区域初生时次和结束时次（特指源地型消失前的最后时次、 移动型离开涡源生成区前的最后时次）的各类九龙涡进行分析研究。
3 时空分布特征
表1 《西南低涡年鉴》存在但未纳入本文统计的部分九龙涡个例Table 1 |
| 日期 | 位置 |
|---|---|
| 2017年6月 8日 | 29.34°N， 101.02°E |
| 2017年8月13日 | 29.07°N， 101.29°E |
| 2016年6月 8日 | 29.72°N， 100.78°E |
| 2016年7月21日 | 30.07°N， 101.01°E |
由图1（a）可知： 1989 -2018年逐年夏季， 九龙涡个数随时间呈明显的震荡变化， 总体为上升趋势， 且1999年最多、 2006年最少； 夏季6月最多、 8月最少， 夏季月变化与慕丹等（2018）的结果相似。夏季未移出九龙涡占总数的75.5%， 而移出九龙涡占总数的24.5%， 略低于年鉴30%的移出率， 其原因可能是本文将一些移出到边界附近消失的九龙涡归为源地型， 如2017年6月5日20:00初生于木里附近， 西南移出至云南省永平县附近消失的九龙涡； 移出的九龙涡以偏东型最多， 占总数的13.7%， 东北型次之， 占7.2%， 偏南型最少， 占3.6%； 而子区域1和子区域2的4类九龙涡具体情况如表2所示。虽然子区域1的面积、 九龙涡总数显著大于子区域2， 但子区域2的源地型占比高于子区域1， 两子区域的偏东型占比基本相同， 子区域2的东北型占比远低于子区域1， 且子区域2不存在偏南型。图1（b）表明： 九龙-木里一带是九龙涡出现频次最高中心， 川西高原理塘、 雅安-汉源附近各对应一高频中心， 这些高频区对应夏季降水的多发区； 源地型［图2（a）］与九龙涡总数的空间分布特征相似， 偏东型［图2（b）］也具有类似特征， 但雅安-汉源附近为均匀分布； 东北型［图2（c）］主要分布在生成区的东北部， 28°N以北偏多， 以南仅两例； 偏南型［图2（d）］则主要分布在28°N以南， 便于其从偏南方向移出。
表2 1989 -2018年6 -8月子区域1、 子区域2的4类九龙涡的频数Table 2 |
| 类型 | 子区域1（700 hPa） | 子区域2（600 hPa） | ||
|---|---|---|---|---|
| 频数/次 | 百分比 | 频数/次 | 百分比 | |
| 源地型 | 126 | 72.83% | 62 | 81.58% |
| 偏东型 | 23 | 13.30% | 11 | 14.47% |
| 东北型 | 15 | 8.67% | 3 | 3.95% |
| 偏南型 | 9 | 5.20% | 0 | 0.00% |
4 环境场特征
不同类型九龙涡初生时次的大尺度环流场表明： 源地型［图3（a）］西太副高主体、 脊点最偏东、 位于135°E， 脊线较为偏南， 中纬度西风带青藏高原东北侧为一弱槽， 青藏高原以南的南支槽较强， 生成区位于其顶部东侧， 盛行偏西气流。偏东型［图3（b）］生成区东北方的西风带低槽略强于源地型， 但西太副高主体偏强、 脊线偏南， 脊点偏西、 接近120°E， 南支槽和源地型相似， 但顶部略微收缩， 生成区附近以偏西风气流为主， 且风速大于源地型， 有利于九龙涡的偏东移动。东北型［图3（c）］生成区东北方的西风带低槽由于槽前高脊发展而东移转横， 西太副高主体减弱、 收缩， 并有所东退， 脊点位于125°E以东， 但脊线较偏北， 南支槽发展， 形成闭合低压中心， 生成区以东从南支槽东部到西太副高西北部盛行一致的西南气流， 有利于九龙涡的东北移。偏南型［图3（d）］西太副高位置偏北、 强度较强， 脊线北跳至25°N以北； 中国东南沿海地区多有热带气旋登陆， 这与范娇和陈科艺（2019）指出的台风存在时有利于东南型西南涡生成的结论基本吻合； 南支槽宽广、 强度增加， 但整体有所倾斜西退； 生成区东北方的西风带低槽北段东移， 南段明显南压加深、 位于青藏高原以东， 生成区受槽后的西北气流控制， 有利于九龙涡的偏南移。结束时次， 源地型［图4（a）］的南支槽顶部东扩至生成区东南方， 西太副高基本维持并有所西伸， 生成区附近以西风气流为主， 西南气流为辅。偏东型［图4（b）］的南支槽底部有所南压， 西太副高有所加强并西伸， 脊点位于120°E， 生成区附近偏西风气流基本保持。东北型［图4（c）］生成区东北方的西风带高脊与横槽减弱， 西太副高、 南支槽等无明显变化。偏南型［图4（d）］的热带气旋环流减弱， 与南压西风槽联通， 其他环流形势基本维持。
以上环流形势表明： 不同类型九龙涡与500 hPa生成区及其附近， 尤其是以东的主导气流方向、 大小有密切联系， 一般九龙涡沿主要流场方向移动； 青藏高原以北的西风带低压槽、 以东下游的西太副高、 以南的孟加拉湾南支槽， 甚至中国东南沿海登陆热带气旋等的不同耦合作用改变着环境流场的配置， 对九龙涡的发展、 移动变化至关重要； 这些大气环境场的特征在九龙涡初生时次就有所表现， 结束时次一些还有所加强。因此， 可根据对流层中层大尺度环流场对九龙涡的移动变化做出一定的预判。
5 九龙涡空间结构
5.1 基本水平垂直特征
根据九龙涡的新定义， 分析子区域1、 子区域2的不同类型九龙涡的空间结构。从700 hPa（图5）和600 hPa（图6）九龙涡合成场可知： 九龙涡环流区具有明显的长短轴特征， 子区域1九龙涡的长轴主要呈东-西向或东北-西南向， 约10个经度， 而短轴3~5个纬度； 子区域2九龙涡的长轴均呈东-西向， 4~5个经度， 短轴2~4个纬度； 子区域1的九龙涡水平尺度大于子区域2。从图5看出， 子区域1的九龙涡初生时次， 源地型［图5（a）］高度低值中心为3084 gpm， 强度最弱； 偏东型［图5（b）］高度低值中心强度最强， 达3076 gpm， 南侧盛行偏西风， 风速明显强于源地型； 东北型［图5（c）］高度低值中心为3080 gpm， 强度较强， 其南侧西南风较为明显； 偏南型［图5（d）］高度低值中心强度与源地型基本相同， 南侧以略偏北的西风为主。子区域1的九龙涡结束时次， 源地型［图5（e）］、 东北型［图5（g）］和偏南型［图5（h）］高度低值中心强度减弱， 偏东型［图5（f）］保持， 其中心仍然最强； 九龙涡南侧与移动方向对应的风场特征更为明显， 尤其是偏南型， 风场调整后， 其南侧西北风更为明显。从图6可知， 子区域2的九龙涡初生时次， 闭合低值中心位势高度为源地型［图6（a）］和偏东型［图6（b）］最强， 东北型［图6（c）］次之， 九龙涡的南侧均对应偏西气流。子区域2的九龙涡结束时次， 源地型（图6（d）］和偏东型［图6（e）］高度低值中心强度减弱， 东北型［图6（f）］高度低值中心强度增强， 但三类九龙涡的闭合中心强度基本相同， 其移动方向与主导风场和高度场对应， 源地型的风速最小。
从九龙涡中心垂直剖面（图7， 图8）可知： 九龙涡为暖性低涡， 暖层深厚， 可达200 hPa以上， 高层为冷区； 其高度场为上下反相异常分布， 低层为浅薄的负异常区， 最高仅达500 hPa左右， 高层为正异常区， 低涡北侧整层为明显的负异常分布； 500~300 hPa有温度正异常中心， 高度正异常中心位于其上方， 经向上表现清楚。子区域1的九龙涡初生时次（图7）， 温度正异常区强度由大到小依次为偏东型［图7（b）， （f）］、 东北型［图7（c）， （g）］、 源地型［图7（a）， （e）］、 偏南型［图7（d）， （h）］； 相对于偏南型， 偏东型、 东北型和源地型上空对流层 “下暖上冷”异常分布更显著， 对流层顶温度负异常也更明显［图7（a）~（d）］， 另4类九龙涡以北对流层都为突出的“下冷上暖”异常分布［图7（e）~（h）］。偏南型的高度负异常区伸展最高， 达到500 hPa左右， 源地型、 偏东型、 东北型有较强的温度正异常区及中心， 而低层高度负异常区仅延伸至600 hPa左右［图7（a）~（d）］； 4类九龙涡上空对流层高度正异常区从下至上向北倾斜［图7（e）~（h）］。子区域1的九龙涡结束时次（图略）分布特征与初生时次相似， 但九龙涡暖中心强度或范围有所减弱。子区域2的九龙涡初生时次（图8）近地面也存在温度正异常中心， 其范围虽小， 但强度和高层中心基本相同。温度正异常区强度由大到小依次为偏东型［图8（b）， （e）］、 源地型［图8（a）， （d）］、 东北型［图8（c）， （f）］； 偏东型、 源地型和东北型上空对流层顶均为冷异常区， 其以东对流层中低层也均为冷异常区［图8（a）~（c）］， 且3类九龙涡上空对流层为明显的“下暖上冷” 异常分布， 其以北对流层为显著的“下冷上暖”异常分布［图8（d）~（f）］。东北型高度负异常区可伸展至500 hPa以上， 偏东型、 源地型高层高度正异常强度较强， 低层负异常区仅伸展至550 hPa附近［图8（a）~（c）］； 3类九龙涡上空对流层高度正异常区从下至上向北倾斜不明显， 但其温度正异常区及中心强度较强、 范围较大， 并随高度向南倾斜［图8（d）~（f）］。子区域2的九龙涡结束时次（图略）， 所有类型的低层温度正异常中心消失， 且上空温度正异常区强度减弱、 中心范围缩小。
图7 子区域1的4类九龙涡初生时次温度（彩色区， 单位： K）、 高度（等值线， 单位： gpm）异常的合成垂直剖面等压面上九龙涡合成区域（图5）内每个格点温度或位势高度值减去该合成区域的平均值为异常值， 灰色阴影为地形， 黑色圆点为九龙涡合成中心［坐标： （0， 700）］ |
综上所述， 子区域1的九龙涡水平尺度（300~500 km）比子区域2（200~400 km）大； 两子区域九龙涡高度负异常区的垂直伸展高度差距不大， 其上空对流层温度都为“下暖上冷”异常分布， 但子区域1的高度正异常区从下至上向北倾斜， 子区域2的九龙涡上空温度正异常区强度更强、 范围更大， 且温度正异常区及中心从下至上向南倾斜， 这表明由于海拔高度及其相关的影响， 两个子区域九龙涡的结构、 演变等特征存在明显的差异。并且， 两子区域九龙涡的移动均与其流场结构有密切关系， 移动型九龙涡涡区风场较大， 且南边的风场、 高度场配置与移动方向相关， 结束时次表现更为明显。子区域1、 子区域2的九龙涡暖异常越强， 上升运动就越强， 大气垂直输送也更强烈， 因此， 低层高度低值中心、 高层高度正异常强度越强； 偏东型的温度、 高度正异常区及中心强度最强， 其他型较弱。由此可知： 温度、 高度正异常强度与九龙涡是否移动关系不密切。另外， 九龙涡的温度正异常初生时次表现更为强烈， 结束时次强度、 范围有所减弱， 这可能因其在初生时次更依赖于大气的热力不稳定， 而发展之后， 对流水汽凝结可为九龙涡提供持续增强所需的能量， 因此， 热力不稳定变弱对其影响不明显。
5.2 垂直流场结构特征
从九龙涡中心流场结构垂直剖面（图9， 图10）可知， 九龙涡中心附近对应对流的大值区， 但涡区内不是统一的上升运动， 存在小范围的下沉运动， 上升运动随高度向东北倾斜， 九龙涡中心水平风速较小。子区域1的九龙涡初生时次（图9）， 源地型［图9（a）， （e）］、 偏东型［图9（b）， （f）］、 东北型［图9（c）， （g）］的对流大值区多分布在九龙涡的中心及偏东、 偏北侧， 偏南型［图9（d）， （h）］则多分布在九龙涡中心附近； 东北型和偏南型的强对流发展深厚， 分别到达200 hPa、 250 hPa， 源地型和偏东型相对较弱， 强对流到不了500 hPa。需要指出的是， 4类九龙涡其西部600~900 km都伴随显著的上升运动区。纬向剖面 ［图9（a）~（d）］ 上， 对流层中低层为南风， 大值中心位于九龙涡东部， 其上空为较深厚的北风区， 150 hPa有一强北风中心， 西部高层有偏北风向低层侵入， 中心上空风向变化明显， 这种南北风切变配置有利于斜压不稳定增强， 利于九龙涡的发展； 经向剖面［图9（e）~（h）］上， 九龙涡近地层北部为弱东风， 南部为西风， 呈气旋式环流特征， 但垂直伸展高度浅薄， 且北部上空为深厚的西风区， 200 hPa有一强西风中心。子区域1的九龙涡结束时次（图略）， 源地型保持弱对流， 但偏东型、 东北型对流发展， 大值区的范围东扩、 强度增强； 偏南型对流减弱， 且对流大值区分布在九龙涡中心及偏东、 偏北侧， 气旋式环流垂直伸展变强， 其西部对流大值区东移至距九龙涡中心300~500 km处， 且有与其合并的趋势， 这可能是偏南型发展南移的外强迫因素之一。
图9 子区域1的4类九龙涡初生时次南北风（a）~（d）、 东西风（e）~（h）（等值线， 单位： m·s-1）、 垂直运动（阴影区， 单位： Pa·s-1）的合成垂直剖面矢量为垂直运动 |
子区域2的九龙涡初生时次（图10）， 对流大值区一般伸展至300 hPa以上， 偏东型对流大值区分布更广， 3类九龙涡的对流强度基本相同； 源地型［图10（a）， （d）］的对流大值区多分布在中心及偏东侧， 偏东型［图10（b）， （e）］、 东北型［图10（c）， （f）］多分布在中心及偏北侧， 且东北型其西部800~1000 km伴随一显著的上升运动区。纬向剖面［图10（a）~（c）］上， 对流层高层为北风， 低层为南风， 偏东型、 东北型南风深厚， 偏东型［图10（b）］的南风伸展至150 hPa， 东北型［图10（c）］的伸展至300 hPa， 南风大值中心位于九龙涡东部， 九龙涡的西部有偏北风向低层侵入， 有利于斜压不稳定增强、 九龙涡发展； 经向剖面［图10（d）~（f）］上， 九龙涡近地层北部为弱东风， 南部为西风， 也呈气旋式环流特征， 但垂直伸展高度浅薄， 且北部上空也为深厚的西风区， 200 hPa有一强西风中心。子区域2的九龙涡结束时次（图略）， 源地型对流大值区多分布在中心及偏东侧， 偏东型、 东北型对流大值区多分布在中心及偏东、 偏北侧； 东北型发展较为强烈， 近地层北风侵入， 东部南风范围扩展、 向上伸展， 对流、 环流发展； 3类九龙涡西部500~1000 km都伴随显著的上升运动区。
综上所述， 子区域1的源地型、 偏东型九龙涡的对流发展（范围、 强度、 高度）弱于子区域2， 这可能与子区域1受凹型沟谷地形限制、 子区域2处于高台平地， 且暖中心更强易于发展有关。子区域1偏南型和东北型的对流发展比其它类型更显著； 子区域2源地型、 偏东型、 东北型的对流发展强度基本相同， 但不存在偏南型九龙涡， 可能与该区域位置更偏北， 主要受西风带影响密切相关。4类九龙涡的强对流区一般过九龙涡中心呈不对称分布， 偏东、 偏北侧分布较多。流场均呈现超过3/4圆周的气旋式环流， 偏南型闭合流场最为完整、 伸展高度最高， 源地型的气旋式环流最弱。
5.3 涡度与散度场结构特征
子区域1的700 hPa、 子区域2的600 hPa九龙涡水平涡度和散度场（图略）表明： 九龙涡中心对应正涡度中心和辐合中心， 但涡区内也存在小范围辐散， 受地形影响， 正涡度大值区主要分布在九龙涡的偏东和偏南侧； 子区域2的九龙涡低层辐合比子区域1强， 但其涡度中心弱于子区域1； 移动型九龙涡的正涡度中心强度、 范围比源地型的大。
从九龙涡中心涡度和散度场纬向垂直剖面［图11（a）~（d）， 图12（a）~（c）］与经向垂直剖面［图11（e）~（h）， 图12（d）~（f）］可知： 九龙涡涡区对应正涡度并均可倾斜伸展至500 hPa以上， 低层主要为辐合、 高层为辐散， 辐合中心随高度向北倾斜， 在地形影响下， 表现为北部辐合、 南部辐散的特征。子区域1的九龙涡初生时次（图11）， 源地型的正涡度伸展高度最低， 而移动型均可达400 hPa以上； 4类九龙涡的辐合垂直伸展高度均不高， 源地型［图11（a）， （e）］的低层辐合最弱， 主要分布在600 hPa以下， 辐散极值中心在600~500 hPa； 偏东型［图11（b）， （f）］的低层辐合不超过500 hPa， 辐散极值中心位于600~500 hPa， 辐散强度比源地型更大； 东北型［图11（c）， （g）］的辐合与偏东型相似， 但高层辐散贯穿整个对流层， 且辐散强度较大， 最大辐散中心位于600~500 hPa， 200~150 hPa为一次辐散中心； 偏南型［图11（d）， （h）］的低层辐合最强， 辐合向上伸展至400 hPa以上， 辐合区厚度大， 高层辐散直至对流层顶， 且强度较大， 辐散极值中心位于500~400 hPa， 次中心位于200 hPa左右。子区域1的九龙涡结束时次（图略）， 移动型的正涡度均向上伸展接近300 hPa， 源地型则保持较弱的涡度和辐合辐散强度， 不利于九龙涡的发展； 偏东型的低层辐合稍有加强且向东扩展； 东北型的高层辐散中心向东扩展， 低层东部的辐合加强； 偏南型的低层辐合加强， 纬向剖面上， 高层辐散减弱， 但经向剖面上， 高层辐散强度保持， 且次中心向上向南伸展。
子区域2的九龙涡初生时次（图12）， 源地型［图12（a）， （d）］的正涡度、 辐合辐散强度最弱， 正涡度仅伸展至400 hPa左右， 辐合伸展至500 hPa左右， 但高层辐散分布较子区域1的深厚； 偏东型［图12（b）， （e）］的正涡度伸展最高， 接近300 hPa， 辐合较为强烈， 伸展至400 hPa以上， 高层辐散贯穿对流层， 辐散中心位于300~200 hPa； 东北型［图12（c）， （f）］的正涡度伸展至400 hPa， 辐合辐散中心最强， 高层辐散贯穿对流层且中心位于300~150 hPa， 次中心位于500~400 hPa； 3类九龙涡的低层辐合、 高层辐散结构明显。子区域2的九龙涡结束时次（图略）， 源地型的正涡度虽然有所发展， 辐合辐散场也增强， 但两者始终是最弱的； 偏东型的正涡度向上伸展降低， 低层辐合基本维持， 高层辐散中心强度增强， 但高度降低至500~400 hPa， 高层辐散有所东倾； 东北型的正涡度明显增强， 伸展至350 hPa以上， 低层辐合范围扩展， 高层有多个辐散中心。
综上所述， 九龙涡的正涡度伸展较为深厚， 具有明显的低层辐合、 高层辐散结构特征， 辐合范围不大， 集中于九龙涡中心附近， 辐合由下至上随地形向北倾斜分布； 一般移动型九龙涡的辐合辐散强于源地型， 这种特征在结束时次更为明显， 且移动型的正涡度伸展高度均高于源地型， 其中， 偏南型和东北型在结束时次正涡度垂直伸展最高， 4类九龙涡低层正涡度都有向东扩展特征， 对应其长轴水平分布特征； 九龙涡结束时次， 移出方向对应侧多有高层辐散中心延伸或低层辐合增强， 利于九龙涡的发展移动。需要指出的是， 各类九龙涡在子区域2的辐合辐散强度和厚度更大， 这可能是区域地形和环流的共同影响所致， 源地型和偏东型的这种特征更为明显。
6 结论与讨论
利用ERA-interim再分析资料， 基于不同海拔高度及其地形变化的影响， 修正细化传统九龙涡定义， 提出了一种科学、 合理的九龙涡新定义， 避免了传统定义整体都在700 hPa等压面， 造成其西北部数据资料、 九龙涡都位于地面之下的谬误； 由此统计1989 -2018年30年夏季（6 -8月）九龙涡个例， 进一步划分为源地型、 偏东型、 东北型和偏南型4类九龙涡， 分析了九龙涡的时空分布特征， 研究了九龙涡的环流、 动力特征， 得出以下主要结论：
（1） 1989 -2018年夏季（6 -8月）共产生249例九龙涡， 九龙涡个数随时间呈明显震荡式上升变化， 夏季未移出的源地型九龙涡占总数的75.5%， 而移出的偏东型占13.7%， 东北型占7.2%， 偏南型占3.6%。九龙涡空间分布高频中心明显， 源地型有九龙-木里、 川西高原理塘、 雅安-汉源三个高频大值中心； 偏东型与源地型分布相似， 但雅安一带为均匀分布； 而东北（偏南）型主要分布在生成区东北（偏南）处； 子区域2九龙涡个数显著少于子区域1， 且不存在偏南型， 其东北型占总数的比例也显著少于子区域1， 这可能与该区域位置更偏北， 受西太副高等系统影响较小有关。
（2） 九龙涡的移动变化受多尺度环流及其系统的共同制约， 未移动型（源地型）、 移动型（东北型、 偏东型、 偏南型）九龙涡的出现及其后续演变与青藏高原北部西风带、 东部副热带、 南部热带等大气环流的不同耦合作用密切联系， 尤其是西风带低压槽、 下游西太副高、 以南孟加拉湾南支槽， 以及中国东南沿海登陆热带气旋等相互配置的环境场。九龙涡生成区附近， 尤其是以东上空主导气流的方向、 大小基本决定了其是否移动、 如何移动， 一般九龙涡主要沿其生成区及附近上空500 hPa主导风场的方向移动， 大气环境场对九龙涡的演变具有基础作用。
（3） 九龙涡具有明显的水平涡旋特征， 其环流区和涡区分布具有明显的长短轴特征， 也表现出生成区内部的局地差异性； 九龙涡的水平尺度子区域1为300~500 km， 而子区域2为200~400 km， 子区域1水平尺度大于子区域2； 子区域1九龙涡的环流区长轴呈东-西向或东北-西南向， 达到10个经度， 短轴达3~5个纬度， 而子区域2的九龙涡长轴呈东-西向分布， 其为4~5个经度， 短轴为2~4个纬度。九龙涡的移动路径与其南侧的风场、 位势高度场基本对应， 且移动型南边的风速更大， 这种特征在结束时次更明显； 九龙涡的中心强度随区域地形、 运动路径、 发展阶段不同而变化， 子区域1、 子区域2各类九龙涡的高度中心强度表现不同， 总体上结束时次强度有所变化， 偏东型的高度中心最强， 偏南型较弱。
（4） 九龙涡具有明显的垂直分布特征， 表现为暖性低涡， 暖层一般较为深厚， 可达到200 hPa以上， 正异常中心在对流层中高层， 对流层顶为冷异常区， 其上空对流层温度为“下暖上冷”异常分布， 而以北为“下冷上暖”异常分布； 位势高度负异常区相对浅薄， 最高仅伸展至500 hPa， 高层为反相分布， 高度正异常中心位于温度正异常中心上方。偏东型的温度正异常区强度最大， 偏南型的相对较小， 但高度负异常区垂直伸展最高； 总体上， 子区域1的九龙涡位势高度负异常区垂直伸展厚度略大于子区域2， 其上空对流层高度正异常区从下至上向北倾斜， 而子区域2不明显， 但其温度正异常区强度更强、 范围更大且从下至上向南倾斜， 这表明不同海拔高度的两子区域九龙涡结构及其演变具有明显的差异性。九龙涡的温度正异常区强度影响其高度低层负异常区、 高层正异常区强度， 但较少表征九龙涡的未来移动变化。
（5） 九龙涡中心附近对流结构明显， 是上升运动大值区， 并随高度向东北倾斜， 强对流区一般沿中心呈不对称的偏东和偏北分布。偏南型的气旋式环流最完整， 延伸高度最高， 源地型的气旋式环流最弱； 子区域1的东北型、 偏南型对流发展最显著， 可分别到200 hPa、 250 hPa， 4类九龙涡以西600~900 km都伴随上升运动区， 且结束时次位置东移； 子区域2的九龙涡对流发展基本相同， 东北型以西800~1000 km伴随上升运动区， 结束时次3类九龙涡以西500~1000 km都伴随上升运动区； 源地型、 偏东型的对流发展（范围、 强度、 高度）在不同子区域有不同的表现， 在子区域1两者对流发展较弱， 在子区域2则较强， 这可能是子区域1凹型沟谷地形限制、 子区域2高台平地且暖中心较强易于其发展的结果。
（6） 九龙涡的正涡度伸展较为深厚， 移动型伸展高度均至400~300 hPa， 且强度较大， 源地型则有所降低， 偏南型和东北型发展后伸展高度最高， 4类九龙涡低层的正涡度都有向东扩展的特征。九龙涡表现为低层辐合、 高层辐散的垂直结构， 辐合范围不大， 主要集中于中心附近， 辐合由下至上随地形向北倾斜。结束时次， 九龙涡移出方向多有高层辐散中心扩展或低层辐合增强， 有利于九龙涡在其对应一侧的发展移动。一般移动型九龙涡的低层辐合、 高层辐散要强于源地型， 这种特征结束时次更明显； 子区域1、 子区域2九龙涡的正涡度伸展高度基本相同； 而子区域2的源地型、 偏东型九龙涡的辐合辐散垂直结构均比子区域1的深厚。
最后需强调的是， 不能简单的依据环流和动力结构特征， 将九龙涡确定为强或弱、 浅薄或深厚的系统， 在不同的区域、 不同的要素、 不同的演变、 不同的阶段， 其具有不同的结构特征； 九龙涡的大小、 强度、 性质等特征分布和结构具有复杂性、 多样性， 这种特征与西风带、 副热带、 热带大气环流系统的不同耦合影响下， 多尺度地形与环流的协同作用密切联系。另外， 以上分析表明九龙涡对流强度和暖异常中心强度不存在线性的对应关系， 因此， 关于九龙涡的对流发展还需要结合热源做进一步的分析研究。