1 引言
西南低涡（下称西南涡）是影响我国降水天气的重要系统（卢敬华， 1986）， 其造成的暴雨强度、 频次和范围仅次于台风及残留低压， 是我国位居第二的暴雨天气系统（王作述等， 1996）。作为主要的灾害性天气系统之一， 西南涡暴雨也是中国十分复杂、 富有特色的典型暴雨现象（陶诗言等， 1980； 李跃清和徐祥德， 2016）。因此， 西南涡及其暴雨问题一直是天气学理论和预报关注的重点和难点。
竺可桢（1916）指出中国内陆之风暴， 多起源于西藏或四川， 所经路径大多数均沿长江流域（也有沿黄河流域）， 两日可从四川到东海或黄海， 并由此东行至日本。首次注意到了西南涡、 高原涡等低值系统的移动及其对下游地区的影响。目前， 关于西南涡系统的分布特征、 基本结构、 演变过程、 天气影响、 物理机制、 预警预报等都取得了许多重要的成果（陈忠明等， 2004a， 2004b； 刘红武和李国平， 2008； 何光碧， 2012； 李跃清和徐祥德， 2016； 慕丹和李跃清， 2017； 王革丽和陈万隆， 1997； 潘旸等， 2011； Zhong et al， 2014； Fu et al， 2015； Chen et al， 2015； Cheng et al， 2016； Feng et al， 2016； Zhou et al， 2017； Fu et al， 2019； 王毅等， 2017； 李强等， 2020； 邓承之等， 2021）。已经认识到： 西南涡是在青藏高原特殊地形与大气环流相互作用下， 发生于我国西南地区700或850 hPa等压面水平尺度300~500 km的α中尺度气旋式低压系统。全年各月都会出现， 以4 -9月居多， 生成初期为一浅薄系统， 生命史一般低于48 h， 但少数发展东移后可达7天， 往往引起下游我国广大地区的强降水及其暴雨洪涝灾害（成都中心气象台和云南大学物理系气象专业， 1975； 陶诗言， 1980； 卢敬华， 1986； 徐裕华， 1991； 李国平， 2002； 张顺利等， 2002； 赵思雄和傅慎明， 2007）。但是， 西南涡及其影响还存在一些需要进一步深入、 系统分析研究的方面， 而关于西南涡涡源（指低涡初生时中心相对集中区）及其形成机制则是一个重要的基础问题（成都中心气象台和云南大学物理系气象专业， 1975； 卢敬华， 1986； 王其伟， 2006）。
因此， 在已有相关成果的基础上， 本文针对西南涡涡源及机理问题， 从前期研究回顾、 主要研究进展两个方面， 重点总结了近10年西南涡涡源研究的新成果， 并分析了存在的有关问题， 指出了未来应加强的几个重点方向。文中涉及的地图是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［图川审（2018） 77号］的标准地图制作， 底图无修改。
2 前期研究回顾
关于西南涡涡源位置分布， 竺可桢（1916）很早就关注到西南涡起源与四川地区的初步对应关系。之后， 大量的个例分析发现： 雅布（雅鲁藏布江及布拉马普特拉河谷）-九龙地区（占64%）、 黑河地区（占19%）和四川盆地（现为川渝盆地）（占11%）是西南涡集中发生的三个主要涡源（成都中心气象台和云南大学物理系气象专业， 1975； 陶诗言， 1980）。卢敬华（1986）区分出高原涡之后得到： 西南涡涡源主要集中于九龙、 巴塘、 康定和德钦一带， 以及四川盆地两个地区。徐裕华（1991）指出西南涡的两个主要涡源是： 九龙、 巴塘、 德钦、 康定和昌都一带（97°E -102°E， 28°N -34°N）， 通常称为“九龙涡”， 占西南涡总数的82%； 四川盆地， 称为“盆地涡”， 占12%； 另外6%分散在西南其他地区。陈忠明和闵文彬（2000）将原九龙涡源细分为九龙和小金两个涡源， 得到九龙（100°E -103°E， 27°N -30°N）、 四川盆地（105°E -108°E， 30°N -33°N）和小金（100°E -104°E， 30°N -32°N）三个西南涡涡源； 1983 -1992年共有673个西南涡， 九龙涡源301个占44.7%， 四川盆地涡源195个占29.0%， 小金涡源134个占19.9%。陈启智等（2007）指出： 西南涡存在青藏高原东南缘（100°E -103°E， 27°N -32°N）（包括九龙和小金）和四川盆地（104°E -107°E， 30°N -33°N）两个主要的集中生成区， 其中， 高原东南缘是最主要的涡源， 四川盆地的东南侧（105°E -107°E， 27°N -29°N）和西北侧（101.5°E -102.5°E， 32.5°N -33.5°N）是两个次高频区。谌贵珣和何光碧（2008）的分析表明： 西南涡初生源地具有明显的地域特征， 尤其是稻城、 九龙、 木里和北川等地最为突出， 占西南涡总数超过50%。并且， 西南涡可细分为5个源地： 九龙地区（凉山州西部、 甘孜州南部， 主要在稻城、 九龙、 木里、 盐源）； 四川盆地西南部（乐山、 眉山一带）； 盆地西北部（绵阳、 广元一带）； 盆地中部到东北部（自贡、 内江、 资阳、 遂宁、 南充、 巴中）； 其他地区。其中， 九龙涡源占40%~50%， 四川盆地西北部涡源占20%~22%， 西南部涡源占8%~12%， 盆地中部到东北部涡源占11%~15%， 其他地区约占10%。
关于西南涡涡源形成机制， 刘富明和杜文杰（1987）指出： 当高原涡与西南涡处于耦合时， 会激发背风坡系统发展， 上空东移高原涡有利于西南涡的发展加强， 表明高原涡对西南涡发生发展的激发作用。高守亭（1987）采用定常二层模式讨论了分层流场与地形相互作用的动力效应， 认为西南涡的形成是与盆地、 河谷以及其上气流分层有关的一种定常态。吴国雄和刘还珠（1999）认为由于地形作用引起等熵面倾斜， 西南季风气流北上与青藏高原地形相互作用形成较强的南风垂直切变， 两者结合导致倾斜涡度发生， 垂直涡度快速增长， 由此提出了西南涡形成的倾斜涡度发展（SVD）机制。王其伟（2006）的模拟研究表明， 西南涡生成区的分布与动力因素有关系， 地形对西南涡涡源的形成具有重要的动力作用。三个主要涡源是： 四川盆地与青藏高原和横断山脉相连接的陡峭地形附近， 由于涡管的伸展增强而形成； 横断山脉背风侧的涡度带， 主要由于气流绕横断山脉所导致； 沿青藏高原东北侧南移背风槽所携带的涡度带， 主要是西风气流过高原大地形所产生。并且， 青藏高原东移对流系统可在四川盆地触发西南涡生成， 由此沿梅雨锋东移造成持续时间长， 波及范围广的降水（傅慎明等， 2011）。
综上可知， 西南涡主要存在三个涡源： 青藏高原东部川西高原南部的九龙涡源， 川西高原中部的小金涡源和青藏高原东侧的四川盆地涡源， 以及四川盆地涡源内部的盆地西南部、 东北部和西北部（该生成次中心较弱）三个次中心（图1）。并且， 西南涡涡源是不同地形和环流共同作用的结果， 青藏高原、 横断山脉、 四川盆地等具有特殊的重要作用。这些成果主要集中在西南涡涡源的大尺度特征、 大地形及环流对涡源的重要影响等方面， 为深入研究西南涡涡源及影响奠定了坚实的基础。
3 主要研究进展
21世纪以来， 青藏高原气象学由传统的以高原热力、 动力作用为核心进入到气候系统多圈层相互作用的新阶段（李跃清， 2011）。由于青藏高原大气综合观测、 科学试验和探测技术的不断发展， 尤其是西南涡大气观测科学试验（李跃清等， 2010， 2011， 2012a）的推进， 在西南涡及其影响的基础数据、 结构特征、 异常过程、 演变机理和预测技术等方面都取得了不少有意义的新成果（李跃清和徐祥德， 2016）。
下面， 集中围绕西南涡涡源问题， 重点从多尺度特征、 相互关系和形成机制三个方面， 综述最近10年西南涡涡源的研究进展及主要问题， 展望西南涡涡源的精细结构、 不同涡源的相互作用、 大气内部过程对涡源的作用等未来研究方向。
3.1 涡源的多尺度特征
关于西南涡的涡源分布， 过去都是基于天气尺度的研判识别和统计分析， 虽然采用的定义方式、 资料类型、 时间长短和具体方法不尽相同， 但也取得了一些基本共识： 揭示出九龙、 小金和四川盆地三个西南涡的主要涡源， 定义九龙涡为生成于99°E以东至<104°E、 26°N以北至≤30.5°N范围内的低涡； 小金涡为生成于99°E以东至<104°E、 30.5°N以北至≤33°N范围内的低涡； 四川盆地涡为生成于104°E以东至109°E、 26°N以北至33°N范围内的低涡（李跃清等， 2013， 2015， 2016， 2017a， 2017b， 2019， 2020）， 明确四川盆地内部西南部、 东北部两个低涡生成中心， 西北部一个弱小的低涡生成中心（李超等， 2015， 2017）。随着认识的深入， 慕丹和李跃清（2018）应用1986 -2015年逐日4个时次、 水平分辨率0.25°×0.25°的ERA-interim再分析资料， 统计分析了30年不同生命史西南涡之九龙涡的时空分布和活动特征。发现九龙涡涡源不是单一的， 内部还存在3个次涡源， 其九龙涡表现出不同的特征。
研究（慕丹和李跃清， 2018）表明： 小于30 h短生命史的九龙涡易生成于次涡源1， 30 h及以上且小于42 h的九龙涡集中于次涡源2， 42 h及以上长生命史的九龙涡主要生成于次涡源3， 将持续时间1~2个时次的九龙涡简写为T1-2JLV， 持续时间3~4个时次的简写为T3-4JLV， 以此类推（图2~5）。次涡源1九龙涡的年际变化呈增加趋势， 但月际变化呈减少趋势。次涡源2的年际变化趋势不明显， 但月际变化呈增加趋势。次涡源3的年际变化为平缓增加， 而月际变化也呈增加趋势； 次涡源1的九龙涡主要生成于午后至前半夜， 夜发性相对不突出， 次涡源2和次涡源3的夜发性都非常显著（图6）； 次涡源1的九龙涡移出率14.84%， 移向以偏东和东北路径为主， 偶有东南路径。次涡源2的移出率90%， 移向主要为偏东， 也有东北路径。次涡源3的移出率100%， 移向以偏东为主， 其次为东北， 东南很少。因此， 三个次涡源的九龙涡表现出不同的基本特征和变化规律。
图2 持续时间1~2 个时次的九龙涡（T1-2 JLV， 生命史<18 h）生成频数（等值线， 单位： 次）的区域分布（引自慕丹和李跃清， 2018）Fig.2 |
图3 持续时间3~4个时次的九龙涡（T3-4 JLV， 生命史<30 h）生成频数（等值线， 单位： 次）的区域分布（引自慕丹和李跃清， 2018）Fig.3 |
图4 持续时间5~6个时次的九龙涡（T5-6 JLV， 生命史<42 h）生成频数（等值线， 单位： 次）的区域分布（引自慕丹和李跃清， 2018）Fig.4 |
图5 持续时间≥7个时次的九龙涡（T≥7 JLV， 生命史≥42 h）生成频数（等值线， 单位： 次）的区域分布（引自慕丹和李跃清， 2018）Fig.5 |
图6 四类九龙涡的日变化特征（引自慕丹和李跃清， 2018）Fig.6 |
该研究在观测事实上， 揭示了西南涡大尺度涡源的多重涡源精细结构， 不同次涡源西南涡的结构特征、 时间变化、 活动方式和天气影响等的差异性， 由此反映了西南涡涡源及其变化和影响的多尺度特征， 以及这种“涡源套涡源”多重结构的物理基础。
3.2 涡源的相互关系
虽然在西南涡九龙、 小金和四川盆地三个涡源的基础上， 通过天气学、 统计学方法开展了一系列的分析研究， 也取得了不少重要的成果（卢敬华， 1986； 徐裕华， 1991； 陈忠明等， 2004b； 刘红武等， 2008； 何光碧， 2012； 李跃清和徐祥德， 2016）， 但都是孤立地分析西南涡的各个涡源， 没有涉及九龙、 小金和四川盆地三个涡源的相互关系。而李超等（2015）应用ERA-interim 再分析资料和全国气象站日降水资料， 统计分析了1983 -2012年四川盆地的西南涡天气过程及其降水特征， 发现四川盆地涡源的西南涡变化与川西高原九龙、 小金涡源的大气扰动移出有密切的联系， 首次揭示了西南涡上游涡源对下游涡源的重要影响， 反映了西南涡不同涡源的内在相互联系这一重要事实。
以上研究在观测事实上， 首次揭示了不同西南涡大尺度涡源的相互联系。其中， 从低涡活跃与影响上， 九龙涡涡源是西南涡最重要的涡源， 其次是小金涡涡源， 以及盆地涡涡源。由此反映了西南涡上游川西高原涡源对下游四川盆地涡源的重要影响， 以及上游涡源可通过下游涡源对下游降水天气起调制作用， 深化了对西南涡演变及其降水影响的认识。
3.3 涡源的形成机制
关于西南涡涡源的机制， 通过观测分析、 诊断研究和数值模拟， 提出了青藏高原地形、 大气角动量、 高原加热、 冷暖平流、 环流扰动、 倾斜涡度、 涡度变率、 非平衡动力强迫、 其他低涡激发、 低空急流切变、 气旋涡度非均匀性等有关形成机制（杨洋等， 1988； 郑庆林和刑久星， 1990； 李国平等， 1991； 赵平和孙淑清， 1991； 王赛西， 1992； 吴国雄和刘还珠， 1999； 高守亭和陈辉， 2000； 邹波和陈忠明， 2000； 朱禾等， 2002； 何光碧等， 2005； 卢萍等， 2014； 李雪松等， 2014； Wang et al， 2014； 叶瑶和李国平， 2016； 郁淑华和高文良， 2017； 高文良和郁淑华， 2018； 肖玉华等， 2018； Zhang et al， 2019）， 以及青藏高原东移对流活动有助于东移高原涡的形成， 也对西南涡的形成时间、 位置和生消有调制作用（Fu et al， 2019）。这些研究从不同侧面加深了对西南涡成因的认识。但由于西南涡的形成过程及其影响因素复杂多样， 既涉及大气外源强迫作用， 也涉及大气内部变化过程， 目前， 对西南涡涡源问题又取得了一些有意义的研究进展（图8）。
李超等（2015）的研究进一步表明， 西南涡上游涡源的大气扰动能够激发下游涡源西南涡的发生发展， 这种“上游涡源效应”也应是西南涡形成的一种可能机制。事实上， 在青藏高原东部川西高原与四川盆地的特殊地理环境下， 位置上， 上游为川西高原， 九龙涡源位于川西高原南部， 小金涡源位于川西高原中部， 而下游为四川盆地； 气候上， 四川主要受中高纬西风带、 中低纬副热带和热带环流影响， 一般北部多受偏西偏北风、 南部多受偏南风影响。在这种环流背景下， 九龙涡涡源的扰动可以同时影响到盆地涡源西南部和东北部的次涡源， 而小金涡源只能影响到盆地涡源东北部的次涡源， 这是地形与环流相互作用下， 大气内部动力过程影响的结果。但关于这种“上游涡源效应”的影响方式、 过程、 本质等物理机制还需深入探讨。
以上研究在统计分析上， 首次揭示了西南涡上游涡源对下游涡源的重要影响， 反映了西南涡不同涡源的相互关系不是平等的， 而是有主次的， 从大气内部扰动作用反映了西南涡涡源的形成原因。
陈炜和李跃清（2019）应用2012 -2015年西南涡观测试验加密探空资料， 分析了青藏高原东部重力波过程与西南涡活动的关系。得到川西高原南部九龙涡涡源的重力波源主要来自对流层上层， 波能传播方向向上， 不同于川西高原中部金川（紧邻小金）、 西部盆周山地边坡剑阁和名山， 其重力波源主要来自对流层下层， 波能传播方向向下； 西南涡九龙涡涡源的波动能量上传最突出（超过50%）， 其次是紧邻金川的小金涡涡源（接近50%）； 移出型（源地型）西南涡， 重力波水平传播方向主要为东北和北（西北和东南）， 上传概率远大于（相当于）下传概率， 波动的动能和潜能较大（较小）且变化剧烈（平缓）（图9）。发现不同类型西南涡活动大气重力波过程有明显的差异， 两者的夜发性具有密切关系， 重力波水平传播方向对西南涡的演变有指示意义。因此， 与区域地形密切联系的大气重力波也可能是西南涡涡源形成的一种机制， 但还有待于深入系统的分析。
图9 源地型和移出型西南涡初期重力波能量向上、 向下传播频率（a）以及剑阁、 金川、 九龙和名山4站重力波能量向上传播频率（b）（引自陈炜和李跃清， 2019）Fig.9 |
以上研究在统计诊断上， 揭示了与西南涡主要涡源相关的大气重力波活动特征， 尤其是重力波与西南涡演变的密切关系， 反映了大气重力波能量传播影响西南涡发生发展的科学问题， 从大气内部波动等表明了西南涡涡源的形成原因。
Chen et al（2019）基于地面观测、 卫星探测资料， 分析了川渝盆地东北倒槽和低涡共同演变下的对流发展特征及其暴雨天气， 揭示了西南涡受盆地倒槽与降水影响而形成的新事实， 阐明了其演变过程与机制。图10为暴雨发生的天气系统配置， 显示了500 hPa西太平洋副高WPSH， 584 dagpm和588 dagpm等值线， 150 hPa≥30 m·s-1气流， 850 hPa≥10 m·s-1气流和500 hPa西风槽WT， 四川盆地倒槽BIT和西南涡之盆地涡BLV。Chen et al（2019）发现西南涡可以由其他大气表现形式（系统、 降水）等转化形成， 这是其形成的一种新机制， 也表明了西南涡发生发展及其影响的复杂性。由于高空急流与低空急流交叠区气流倾斜上升， 促进对流发展， 利于盆地形成MCSs， 在850 hPa倒槽环境下增强， 导致暴雨过程， 但西南涡形成时， 由于高空急流中断， 其下方出现下沉气流与低层垂直环流上升支叠加， 抑制对流发展， 最终形成了“有涡无云”（西南涡形成但没有降水）的天气现象。虽然大多数情况下， 都是先形成低涡、 再产生降水（低涡降水）， 但也存在先有降水、 之后才形成低涡的现象。实际上， 长期以来就存在“先有涡还是先有雨”的天气预报争论。因此， 这种由于强降水伴随的热力动力效应激发的低涡系统， 也是一种特殊的西南涡形成机制， 值得深入研究。
图10 四川盆地暴雨发生的天气系统配置（引自Chen et al， 2019）D为西南涡之盆地涡BLV， 红色虚线框为暴雨落区 |
以上研究在观测诊断上， 揭示了西南涡由川渝盆地倒槽及降水影响演变而来的观测事实， 初步解释了盆地西南涡演变的过程及其机制， 反映了降水相关的大气物理过程也是西南涡形成的一种机制， 表明了降水天气与影响系统关系的复杂性， 二者可相互影响和相互激发， 一定条件下可以是互为因果的关系。
另外， 李超等（2015， 2017）研究还表明， 西南涡三大涡源之一的四川盆地涡源具有盆地西南部、 东北部和西北部三个次涡源， 但西南部、 东北部次涡源具有稳定突出的气候态， 而西北部次涡源则已减弱、 不突出， 有一定季节性。需要指出的是， 四川盆地西南部、 东北部、 西北部是四川省的3个强降水中心， 正好对应西南涡四川盆地涡源的盆地西南部、 东北部、 西北部3个次涡源， 其中， 盆地西北部曾被预报员称为四川省“暴雨窝子”， 但其降水呈减少的气候趋势。那么， 导致盆地西北部降水这种变化的原因是什么呢？周长艳等（2006a， 2006b， 2009）指出， 四川盆地和其西部降水与水资源总体呈减少气候趋势， 而夏季风水汽输送向北、 向西扩展强度的减弱是这种变化的重要原因（图11~12）。由于东亚夏季风在青藏高原东侧及邻近地区扩展强度的减弱， 导致了该区域， 尤其是盆地西部水汽收入和大气可降水量的减少［图12（a）］。事实上， 在地形与环流的相互作用中， 地形固定不变， 环流变化居于主动地位， 且影响四川盆地次涡源的关键大气环流分布有显著的差异性（李超等， 2017）， 正是由于近几十年气候变化下， 东亚季风及其系统的减弱， 导致其向北向西推进的影响范围不断收缩、 变小（黄荣辉等， 2008）， 改变了地形与环流相互作用的原有格局， 引起四川大气环流及盆地降水产生了明显区域性不同增减变化， 其中， 盆地西北部西南涡次涡源变弱与盆地西北部降水中心的显著减弱变化是一致的。因此， 这种气候变化下大气环流及系统区域响应的影响也可能是西南涡涡源的形成机制， 应予以关注。
图11 1968 -2000年7月27.5°N -32.5°N纬度带整层水汽输送（等值线和阴影， 单位： kg·m-1·s-1）的时间-经度剖面（引自周长艳等， 2006a）Fig.11 |
图12 1958 -2002年夏季平均经向水汽输送（等值线和阴影， 单位： kg·m-1·s-1）的时间-纬度剖面（引自周长艳等， 2009）Fig.12 |
以上研究在气候尺度上， 得到了东亚季风环流及其水汽输送减弱的观测事实， 揭示了四川盆地（尤其是西北部）降水减少的主要原因， 反映了环流的异常气候变化影响也是西南涡形成的一种机制， 表明区域气候响应通过影响地形与环流的相互作用， 尤其是改变两者相互作用的方式、 强度， 从而引起区域环流、 天气系统及降水过程的显著变化。
4 主要问题与展望
4.1 主要问题
从上述研究回顾和主要进展可知： 西南涡涡源这一科学问题， 虽然已取得一些重要成果， 尤其是发现了一些新的事实（李超等， 2015； 慕丹和李跃清， 2018； 陈炜和李跃清， 2019； Chen et al， 2019； Fu et al， 2019； 卢萍和李跃清， 2020）， 但还需开展系统、 全面、 深入的分析研究。对于西南涡涡源及其影响， 主要是统计分析、 诊断研究和物理合成等， 缺乏精细观测、 动力分析、 数值模拟和理论研究， 制约了对西南涡涡源及其影响的认识。当前， 存在以下几个方面的主要问题：
（1） 西南涡涡源的精细观测与基础数据较薄弱： 由于川西高原地势东倾， 切割剧烈， 山谷相间， 四川盆地西接高原， 山地环绕， 丘陵纵横， 位于川西高原和四川盆地的九龙、 小金和盆地3个主要涡源区及周边地区气象站网较稀疏， 观测数据代表性较差， 缺乏高时空分辨率的基础数据， 制约了对西南涡涡源形成及分布的精细化研究。虽然西南涡大气科学观测试验（李跃清等， 2010， 2012a）针对其涡源和路径的加密观测部分解决了这一问题（卢萍等， 2016； Cheng et al， 2016； 高笃鸣等， 2018）， 但其布局的时空密度还不够， 尤其是针对西南涡涡源、 次涡源的精细化观测资料仍然缺乏。
（2） 西南涡涡源及演变的多尺度结构不清楚： 虽然已揭示西南涡九龙、 小金和四川盆地3个大尺度涡源， 但缺乏高时空分辨率的基础数据资料， 限制了对西南涡多重涡源分布特征的认识， 尤其是受不同局地地形和环流影响的次涡源的内部结构， 包括动力、 热力、 微物理等水平、 垂直分布特征， 以及与低涡演变（尤其是移动）的不同关系等。由于没有与多尺度地形和多尺度涡源相匹配的高分辨率三维数据资料， 难以有效揭示西南涡“涡源套涡源”的多尺度结构及其演变特征， 因此， 对于西南涡涡源及其演变精细化结构的认识非常薄弱。
（3） 西南涡不同涡源的形成原因认识不深入： 由于特殊地形与不同环流的相互作用， 西南涡涡源的形成、 演变和影响表现出明显的地域性、 多样性和变化性。针对西南涡涡源这一难点问题， 一是高分辨率精细数据资料的缺乏， 二是高原山地区域数值模式能力的限制， 三是简化近似动力分析方法的局限， 往往难以做到系统、 全面、 准确的精细认识， 其结果的真实性、 普遍性有待检验证实。并且， 西南涡涡源既涉及地形等大气外源强迫作用， 又涉及波动等大气内部变化过程， 以及两者的协同影响， 因此， 关于西南涡涡源的形成、 演变和影响是一个困难的问题。
（4） 不同涡源西南涡演变及其影响分析不系统： 不同涡源西南涡的形成有差异， 其演变和影响也不相同， 如年际变化、 日变化、 活动规律、 东移过程、 天气影响等， 都表现出不同的涡源特色。这既与西南涡演变成因相联系， 又与西南涡及其天气影响预报有关联。但是， 由于观测数据稀少， 分析研究不深入， 还缺乏对西南涡不同涡源形成、 演变和影响的共性和个性的全面认识， 包括对上游和下游不同涡源西南涡的结构、 强度、 活动， 以及天气影响范围、 时段、 程度等了解不多， 没有建立起不同涡源西南涡及其灾害天气影响的综合物理模型。
4.2 展望
在高原山地气象学未来发展的基础上， 结合西南涡涡源研究的主要成果及其面临的基本问题， 强化西南涡及其影响的大气观测试验（李跃清等， 2012b）， 深化西南涡涡源形成、 演变及其影响的精细化、 系统化研究和应用是未来西南涡涡源科学问题的一个重点方向。因此， 基于观测试验、 多源数据， 开展西南涡涡源及其影响的观测分析、 物理诊断和数值模拟的综合研究， 发展西南涡系统及其影响的新理论和新技术是其重要的趋势。其中， 关于西南涡涡源问题未来主要有以下几个研究重点：
（1） 西南涡多尺度涡源的高分辨率观测试验： 针对西南涡大尺度涡源及其次涡源， 在西南涡观测试验的基础上（李跃清等， 2010， 2012a）， 加强西南涡不同涡源的观测布局， 依据现有业务站网和科学试验站点， 强化涡源区陆-气过程、 大气探空观测能力， 实现对于九龙、 小金和盆地涡源及内部多个次涡源的“多点组网”观测试验， 有效获取反映其三维分布及连续演变的时空状况， 基于高分辨率数据资料， 为揭示西南涡不同涡源、 次涡源的结构特征及其涡源与涡源、 涡源与次涡源、 次涡源与次涡源的相互关系奠定必要的基础。
（2） 西南涡涡源形成机制的深入系统研究： 基于观测、 诊断、 模拟和理论， 一方面， 深入分析大地形、 区域和局地地形等大气外源强迫下， 地形与环流多尺度相互作用对于不同涡源、 次涡源的具体影响， 另一方面， 加强大气内部变化过程对多尺度涡源、 次涡源的具体作用研究， 如弄清“涡源上游效应”通过什么方式、 过程影响下游涡源的形成？大气重力波传播与西南涡演变的内在关系， 尤其是对涡源形成的影响？针对“先有涡还是先有雨”， 研究大气降水及其伴随的大气热力、 动力过程对西南涡形成的特殊作用（图10）。由此加强西南涡涡源问题的系统研究， 认识大气外源强迫作用与大气内部变化过程的重要性， 建立关于西南涡涡源的新理论， 提升对西南涡演变及影响的科学认识。
（3） 西南涡涡源结构及其影响的综合分析： 通过观测分析、 诊断研究和数值模拟等技术， 深入探讨西南涡不同涡源、 次涡源的多尺度结构， 包括热力、 动力、 能量、 云雨、 水汽等精细化三维特征， 以及不同涡源、 次涡源的低涡结构分布、 时间变化、 活动方式（尤其是东移）和天气影响等的异同性， 认识西南涡涡源及演变的精细化特征与多重结构， 建立西南涡涡源及其影响的多尺度综合物理模型。
（4） 气候变化对西南涡涡源可能影响的研究： 在全球气候变化下， 青藏高原及四川盆地区域气候响应与西南涡涡源的变化也是一个重要问题。需要强调的是， 西南涡之盆地涡涡源的三个次涡源也是盆地三个降水中心， 涡源演变决定了其降水状况。在气候变化下， 不同地区、 不同系统表现出不同的区域气候响应特征， 由于东亚季风系统的异常气候变化， 改变了一些区域地形与环流相互作用的格局和程度， 也影响了一些区域的水汽输送和收支状态， 这是制约一些局地系统形成和天气异常的基本原因。其中， 全球气候变化下的区域气候响应通过改变地形与环流相互作用的方式、 强度， 可影响西南涡涡源的形成与分布（图11~12）， 但以前未明确涉及， 有必要开展分析研究。
5 结论与讨论
本文围绕西南涡涡源科学问题， 从前期研究回顾、 主要研究进展， 问题与展望三个方面， 全面、 系统地综述了西南涡涡源的结构、 演变及影响研究的前期重要成果和近10年来主要进展， 并在问题分析的基础上， 提出了西南涡涡源未来研究的重要方向， 主要得到以下结论：
（1） 西南涡是我国重要的降水天气系统， 西南涡暴雨也是我国成因复杂、 特色突出的暴雨现象。其中， 西南涡的涡源是西南涡及其降水的一个基本科学问题， 对于推进西南涡及其影响理论与预报发展具有重要的意义。
（2） 西南涡存在川西高原南部九龙、 中部小金和四川盆地3个大尺度涡源， 四川盆地的西南部、 东北部和西北部也是3个次生成中心。地形对西南涡涡源具有重要的动力作用， 尤其是青藏高原、 横断山脉， 以及四川盆地。西南涡的形成与盆地、 河谷和分层气流的作用有关， 倾斜涡度发展是其一种发生发展机制等。前期的观测分析与理论研究揭示了地形和环流对西南涡涡源的具体影响， 是西南涡涡源与形成机制的重要成果。
（3） 西南涡涡源不是单一的， 具有多个次涡源， 表现出明显的多尺度特征， 不同次涡源的西南涡结构特征、 时间变化、 活动方式和天气影响等都有差异。西南涡涡源不是孤立的， 而是相互联系的， 上游涡源对下游涡源具有重要的影响， 九龙涡是西南涡最重要的涡源， 其次是小金涡源， 以及盆地涡源。西南涡涡源的形成不仅涉及大气外强迫作用， 而且涉及大气内部变化过程。其中， 西南涡上游涡源扰动激发下游涡源的“上游涡源效应”， 不同地形区域的大气重力波传播作用， 降水相关的大气异常动力热力过程、 区域气候响应引起的环流和系统异常等， 是西南涡涡源形成的重要影响机制， 也是近10年来西南涡涡源研究的主要新进展。
（4） 西南涡的涡源问题还缺乏系统、 全面、 深入的分析研究。关于西南涡涡源的精细观测与基础数据较薄弱， 西南涡涡源及演变的多尺度结构不清楚， 西南涡不同涡源的形成原因认识不深入， 不同涡源西南涡的演变及其影响研究不系统等， 是当前西南涡涡源研究存在的主要问题。
（5） 推进西南涡多尺度涡源的高分辨率观测试验， 深化西南涡涡源形成机制的系统研究， 加强西南涡涡源结构及其影响的综合分析， 开展气候变化对西南涡涡源的影响研究等， 是西南涡涡源问题未来研究的重要方面。对于深入认识西南涡涡源的形成、 演变及影响， 发展西南涡基础理论和预报技术有重要价值。
总之， 西南涡涡源是西南涡系统研究的一个重要科学问题， 需要从多方面加强其形成机制和天气影响的综合研究。本文关于西南涡涡源的多尺度特征、 相互关系及其几种形成机制的进展都是初步的， 但是有意义的， 具有深入研究的价值。另外， 西南涡的定义范围主要在四川省和重庆市， 即川西高原和川渝盆地， 基本不涉及西南其他地区。事实上， 云贵高原的贵州也多山地， 局地低涡也多发， 如贵州铜仁地区的低涡（李小兰等， 2018）， 因此， 一般多有疑问： 为什么西南涡不包括贵州低涡？字面上也有些矛盾！这也是西南涡涡源研究需要明确的一个基本问题。