11年來(lái)，中國(guó)氣象局成都高原氣象研究所在四川持續(xù)開(kāi)展西南渦加密觀測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，揭示出許多不為人知的秘密……

7月以來(lái)，四川盆地遭遇暴雨車輪戰(zhàn)。覆蓋范圍廣、降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的罕見(jiàn)大暴雨在頻頻制造麻煩的同時(shí)，也把在它背后“興風(fēng)作浪”的“西南渦”再度推到世人面前。而西南渦“搞事情”最活躍的季節(jié)，也是中國(guó)氣象局成都高原氣象研究所西南渦加密觀測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)研究團(tuán)隊(duì)最忙碌的時(shí)期。6月21日到7月31日整整41天里，高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、二級(jí)研究員李躍清及其科研團(tuán)隊(duì)，從高原到盆地，一路不停地“追捕”西南渦。

到今年7月31日為止，西南渦加密觀測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)已持續(xù)進(jìn)行11年。如此長(zhǎng)時(shí)間跨度的觀測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，在國(guó)內(nèi)外氣象學(xué)界都是少見(jiàn)的。

“對(duì)于西南渦這個(gè)神出鬼沒(méi)的‘小妖’，我們已經(jīng)有一些了解和認(rèn)識(shí)，但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?！?月21日，剛剛“捉妖”返回成都的李躍清在接受本報(bào)記者專訪時(shí)表示，今后應(yīng)該以西南渦及其影響的綜合觀測(cè)與科學(xué)試驗(yàn)為起點(diǎn)，進(jìn)一步開(kāi)展深入研究，由此發(fā)展中國(guó)西南渦系統(tǒng)及其天氣影響的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)。

□本報(bào)記者陳婷

人物名片

李躍清

理學(xué)博士，博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任中國(guó)氣象局成都高原氣象研究所二級(jí)研究員，國(guó)家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃“青藏高原地-氣耦合系統(tǒng)變化及其全球氣候效應(yīng)”天氣集成項(xiàng)目首席科學(xué)家，高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任。兼任第三次青藏高原大氣科學(xué)試驗(yàn)實(shí)施組副組長(zhǎng)，中國(guó)氣象學(xué)會(huì)理事，中國(guó)氣象學(xué)會(huì)高原氣象學(xué)委員會(huì)主任委員，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。

什么是西南渦

●在青藏高原大地形背景下，由于特殊地形和區(qū)域大氣環(huán)流共同作用生成的一種中尺度氣旋式低壓系統(tǒng)

●西南渦平時(shí)藏在深山溝谷，大多數(shù)情況下，會(huì)在數(shù)小時(shí)至一兩天內(nèi)，在生成的源地附近自行減弱消亡。只有約20%的西南渦生成以后，能伺機(jī)從源地東移出去并生長(zhǎng)發(fā)育

血緣關(guān)系

“父親”是大氣系統(tǒng)“哥哥”臺(tái)風(fēng)的“母親”是海洋

“妹妹”西南渦的“母親”是內(nèi)陸深山溝谷

降生地

川西高原及其東側(cè)相鄰的四川盆地

性格

羞澀、內(nèi)向、外柔內(nèi)剛又神秘，行蹤變化多端，令人難以捉摸

標(biāo)簽

只要在世人跟前一露面，就定然搞出大事情，其影響范圍、造成的暴雨強(qiáng)度和頻數(shù)一點(diǎn)也不亞于臺(tái)風(fēng)，有時(shí)甚至超過(guò)臺(tái)風(fēng)

探起源

血緣近：臺(tái)風(fēng)的“異母妹妹”

生于深山和盆地的西南渦是個(gè)身材小巧的“小妖精”

在我國(guó)氣象學(xué)界有一種說(shuō)法：東有臺(tái)風(fēng)，西有低渦。這個(gè)“低渦”之一指的就是西南渦。

能夠直接引起暴雨洪澇的西南渦，是我國(guó)主要災(zāi)害性天氣系統(tǒng)之一。雖在國(guó)內(nèi)外氣象學(xué)界名氣很大，但跟家喻戶曉的臺(tái)風(fēng)比起來(lái)，西南渦在普通老百姓心中基本上是“陌生人”。

“臺(tái)風(fēng)和西南渦是一對(duì)同父異母‘兄妹’。他們的‘父親’都是大氣系統(tǒng)，‘哥哥’臺(tái)風(fēng)的‘母親’是海洋，‘妹妹’西南渦的‘母親’則是內(nèi)陸的深山溝谷。”李躍清這樣解釋。

如果一定要把兄妹倆作個(gè)比較，在李躍清看來(lái)：來(lái)自洋面的臺(tái)風(fēng)是“大妖怪”，個(gè)頭大，性格大方、外向、強(qiáng)悍、單純，行蹤比較單一，容易監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)；生于深山和盆地的西南渦則是個(gè)身材小巧的“小妖精”，性格羞澀、內(nèi)向、外柔內(nèi)剛又神秘，行蹤變化多端，令人難以捉摸。與哥哥相比，妹妹更表現(xiàn)出一種山里人的野性。

性格暴：一露面定然搞出大事情

不僅直接影響到中國(guó)西南地區(qū)，還會(huì)東移影響到中國(guó)整個(gè)東部地區(qū)，甚至影響到日本、韓國(guó)

西南渦主要降生在川西高原及其東側(cè)相鄰的四川盆地，是在青藏高原大地形背景下，由于特殊地形和區(qū)域大氣環(huán)流共同作用生成的一種中尺度氣旋式低壓系統(tǒng)。初生的西南渦，只是水平直徑約幾十公里、高度不足2公里的“小不點(diǎn)兒”。

西南渦平時(shí)藏在深山溝谷，大多數(shù)情況下，會(huì)在數(shù)小時(shí)至一兩天內(nèi)，在生成的源地附近自行減弱消亡。只有約20%的西南渦生成以后，能伺機(jī)從源地東移出去并生長(zhǎng)發(fā)育，長(zhǎng)成直徑300-500公里、高3-4公里，最高可達(dá)10公里以上的“龐然大物”。

別看“她”小，只要在世人跟前一露面，西南渦就定然搞出大事情，其影響范圍、造成的暴雨強(qiáng)度和頻數(shù)一點(diǎn)也不亞于臺(tái)風(fēng)，有時(shí)甚至超過(guò)臺(tái)風(fēng)。

臺(tái)風(fēng)很難直接影響到中國(guó)西部，而西南渦不僅直接影響到中國(guó)西南地區(qū)，還會(huì)東移影響到中國(guó)整個(gè)東部地區(qū)，甚至影響到日本、韓國(guó)等東亞沿海地區(qū)。1998年我國(guó)歷史上罕見(jiàn)的包括長(zhǎng)江、嫩江、松花江等江河全流域特大洪澇災(zāi)害，就是西南渦頻繁生成且高比例東移發(fā)展引發(fā)暴雨直接導(dǎo)致的。今年8月，四川遭遇罕見(jiàn)持續(xù)強(qiáng)降水過(guò)程，罪魁禍?zhǔn)滓彩俏髂蠝u。

看追捕

克服條件限制加密“漁網(wǎng)”

難度大：極易受大氣變化影響，忽強(qiáng)忽弱，時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，行蹤詭秘，很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)、捕捉

發(fā)現(xiàn)西南渦，最重要的方法是氣象探空觀測(cè)——在氫氣球底部吊一個(gè)探空儀，在氣球升空過(guò)程中，探空儀連續(xù)探測(cè)大氣在不同高度上的氣壓、溫度、濕度、風(fēng)向與風(fēng)速等要素資料，并實(shí)時(shí)傳送回地面。分析這些資料，預(yù)報(bào)員就可以對(duì)西南渦的出生、成長(zhǎng)和活動(dòng)路徑作出科學(xué)判別。

然而，行蹤飄忽的西南渦，一直是短期天氣預(yù)報(bào)中的大難題。

假設(shè)把氣象觀測(cè)網(wǎng)看作一張漁網(wǎng)，觀測(cè)站點(diǎn)的分布是漁網(wǎng)的孔徑，由于地形復(fù)雜、環(huán)境惡劣，現(xiàn)有的西南地區(qū)氣象業(yè)務(wù)觀測(cè)站網(wǎng)只是一張孔距較大、分布不勻的粗網(wǎng)，而初生不久的西南渦如同一條小魚，往往成為“漏網(wǎng)之魚”。而且，與相對(duì)穩(wěn)定的臺(tái)風(fēng)不同，身材小巧的西南渦降生后極易受大氣變化影響，忽強(qiáng)忽弱，時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，行蹤詭秘，很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)、捕捉。

“進(jìn)行加密觀測(cè)，就是為了便于捕捉這條‘小魚’?！崩钴S清說(shuō)。

空間加密——目前，四川的業(yè)務(wù)探空觀測(cè)站平均間距為400-600公里。實(shí)驗(yàn)期間，分別在西南渦生成的三個(gè)主要源地附近，即川西高原南部的九龍縣、川西高原中部的金川縣和四川盆地（包括廣元劍閣、雅安名山）各增加1個(gè)探空站，使源地的“漁網(wǎng)”孔徑縮小一多半。

時(shí)間加密——正常情況下，業(yè)務(wù)站點(diǎn)每天早8點(diǎn)、晚8點(diǎn)各放一次探空氣球，這就導(dǎo)致在這兩個(gè)時(shí)間空檔生成的西南渦“漏網(wǎng)”。實(shí)驗(yàn)期間，7個(gè)業(yè)務(wù)站和4個(gè)加密站同時(shí)把觀測(cè)時(shí)間增加到一天4次：早8點(diǎn)、午2點(diǎn)、晚8點(diǎn)、次日凌晨2點(diǎn)，從時(shí)間上提高了捕捉西南渦的概率。

為何花大成本加密觀測(cè)

意義重：提高西南地區(qū)對(duì)暴雨洪澇等災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力，同時(shí)也提高我國(guó)災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力

加密探空觀測(cè)是很要花些人力、物力和財(cái)力的，每放一次氣球大約需要4000元。花這么大成本開(kāi)展西南渦加密觀測(cè)的意義何在？

“為了提高西南地區(qū)對(duì)暴雨洪澇等災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力，同時(shí)也提高我國(guó)災(zāi)害性天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力。”李躍清說(shuō)，這些探空觀測(cè)大氣資料對(duì)于天氣預(yù)報(bào)的價(jià)值，如同體重、體溫、脈搏、心電圖、血壓等對(duì)于人體健康檢查的意義一樣，是不可缺少的基礎(chǔ)資料。

研究表明，西南地區(qū)位于不同大氣環(huán)流系統(tǒng)上下左右交匯的特殊地區(qū)，是影響我國(guó)天氣的高原渦、西南渦、切變線等中小尺度對(duì)流系統(tǒng)孕育的“溫床”和“家園”，也是我國(guó)災(zāi)害性天氣氣候預(yù)測(cè)的強(qiáng)信號(hào)區(qū)。由于中小尺度天氣系統(tǒng)往往造成大風(fēng)、暴雨、冰雹等劇烈災(zāi)害性天氣，四川成為中國(guó)內(nèi)陸的降水中心，也是全國(guó)發(fā)生泥石流、滑坡等山地災(zāi)害最嚴(yán)重的地方之一。

多年來(lái)的研究與實(shí)踐證明，把西南渦關(guān)鍵地區(qū)的探空觀測(cè)資料輸入到數(shù)值預(yù)報(bào)模式和天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)，有效提高了我國(guó)對(duì)暴雨等災(zāi)害性天氣的監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)能力。

進(jìn)一步發(fā)揮西南渦加密觀測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)支撐作用，已成為我國(guó)第二次青藏高原綜合科學(xué)考察研究和第三次青藏高原大氣科學(xué)實(shí)驗(yàn)的重要組成部分，觀測(cè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)資料在大氣科學(xué)研究、業(yè)務(wù)預(yù)報(bào)、氣象服務(wù)中發(fā)揮了獨(dú)特的重要作用。為期41天的連續(xù)加密探空數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)進(jìn)入四川省氣象臺(tái)業(yè)務(wù)平臺(tái)、同化到西南區(qū)域數(shù)值預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，顯著提升了區(qū)域?yàn)?zāi)害性天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)能力。

“西南渦加密觀測(cè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)開(kāi)展11年來(lái)，通過(guò)觀測(cè)分析、診斷研究和數(shù)值模式等方法，在高原天氣系統(tǒng)影響天氣異常的研究上取得了許多新進(jìn)展，大大豐富了西南渦系統(tǒng)影響災(zāi)害性天氣的理論與技術(shù)，并取得了不少在國(guó)內(nèi)外有重要意義的創(chuàng)新性理論研究和技術(shù)研發(fā)成果?！崩钴S清告訴記者，接下來(lái)，科研團(tuán)隊(duì)還將利用風(fēng)廓線雷達(dá)等在金沙江流域開(kāi)展大氣邊界層結(jié)構(gòu)觀測(cè)，進(jìn)一步提高對(duì)青藏高原東南緣深切峽谷風(fēng)場(chǎng)演變特征和機(jī)理的認(rèn)識(shí)。

回憶

2013年6月末7月初，四川盆地東部發(fā)生一次特大暴雨天氣過(guò)程，共有39個(gè)站點(diǎn)降雨量超過(guò)100毫米，其中遂寧72小時(shí)累計(jì)降雨量達(dá)到519.5毫米，創(chuàng)雨量歷史極值。

這次災(zāi)害性天氣事件中，西南渦東移加強(qiáng)帶來(lái)暴雨的整個(gè)過(guò)程，都被西南渦加密觀測(cè)實(shí)驗(yàn)科研團(tuán)隊(duì)及時(shí)捕捉到了。

李躍清回憶說(shuō)：“當(dāng)時(shí)正在開(kāi)展觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，加密觀測(cè)大氣資料被實(shí)時(shí)傳送回預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)平臺(tái)，在這個(gè)西南渦從九龍向盆地移動(dòng)的過(guò)程中，預(yù)報(bào)員從天氣圖上發(fā)現(xiàn)了‘她’。特別是7月30日14時(shí)，‘她’在盆地與高原渦耦合加強(qiáng)，被加密觀測(cè)逮個(gè)正著。觀測(cè)資料一出來(lái)，預(yù)報(bào)員就發(fā)現(xiàn)這個(gè)渦非常強(qiáng)烈，及時(shí)作出了未來(lái)降水將超過(guò)200毫米的判斷。這么大的降水量，預(yù)報(bào)員以前還是難以預(yù)報(bào)的。”

秘密

神秘的“產(chǎn)房”和奇異的東移路徑

11年來(lái)，通過(guò)分析西南渦加密觀測(cè)實(shí)驗(yàn)資料，西南渦的一些重大秘密逐漸被揭示出來(lái)：

一是發(fā)現(xiàn)西南渦生成源地之間的相互聯(lián)系。人們?cè)瓉?lái)認(rèn)為，西南渦的三個(gè)源地是孤立的。通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)資料，科研人員發(fā)現(xiàn)，位于上游的源地對(duì)下游盆地的源地有作用，其擾動(dòng)能夠激發(fā)四川盆地的渦源。這說(shuō)明，三個(gè)源地是有主次之分的，上游渦源的大氣波動(dòng)能傳播并影響到下游渦源，因此位于上游的九龍?jiān)吹貙?duì)西南渦的生成非常重要。

二是提出了西南渦與其他渦旋的橫向耦合機(jī)制?；诩用苡^測(cè)資料應(yīng)用，科研人員發(fā)現(xiàn)，西南渦不僅能與高原渦垂直耦合，發(fā)展深厚的西南渦還能與高原渦在橫向上耦合，并且橫向合并、疊加以后的西南渦相對(duì)更加劇烈。

最重要的是，科研人員提出了西南渦東移發(fā)展的新機(jī)制，認(rèn)為西南渦的移動(dòng)，跟前后冷暖平流的協(xié)同作用密切相關(guān)。這一科研成果被評(píng)為國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目重大成果。

隨著研究深入，科研人員又有了重要發(fā)現(xiàn)——西南渦的三個(gè)源地具有多尺度性。

科研人員對(duì)九龍?jiān)吹氐膶?shí)驗(yàn)資料進(jìn)行了精細(xì)化分析，發(fā)現(xiàn)里面還存在幾個(gè)更小的源地。“以前我們只知道西南渦居住在九龍這個(gè)‘大院子’里，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，院子里原來(lái)還有很多‘小產(chǎn)房’。而且，從不同房間出來(lái)的西南渦具有不同的性格特點(diǎn)，東移的概率不一樣，日變化也不一樣，造成的影響也不一樣。不過(guò)，雖然研究上提出了這樣的理論，但實(shí)際上還不能精細(xì)到及時(shí)分辨并合理解釋它從哪個(gè)房間出來(lái)，有待進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)。”李躍清說(shuō)。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。