引言

气旋的分类方法很多(朱乾根等，2000)，通常按其形成、活动的主要地理区域及其热力结构的不同进行分类。按其形成及热力结构可分为两大类：(1) 无锋气旋，包括(ⅰ)热带气旋：指发生在热带洋面上强烈的气旋式涡旋。(ⅱ)地方性气旋：由于地形作用或下垫面的加热作用而产生的地形低压或热低压。这种低压基本上不移动。另外，在锋前也常出现一种锋前热低压。(2) 锋面气旋，即气旋中有锋面，温度分布很不对称，一般移动性较大。对热带气旋和锋面气旋的预报研究早已广泛开展，如对西北太平洋台风的气候特征研究(黄丽娜等，2009)，影响靖宇地区温带气旋的统计分析(蔡秀华等，2009)，卫星云图在热带气旋北冕过程中的应用(何立等，2010)。陈联寿(2010)和许映龙等(2010)还对我国热带气象灾害及台风预报业务的现状进行了分析和思考。国内外研究者也对热低压系统，开展了一些研究。丁一汇(2005)在高等天气学中指出热低压与季风活动有关系，非洲和亚洲西部季风的潮湿西南气流位于沙漠热低压带之南，热低压与沙漠动力学有密切关系。Blake等(1983)在1979年夏季风期间研究了沙特阿拉伯热低压的特征，结果证实了热低压的混合层比较厚，热低压的低层热对流很强。Eric(1986)对阿拉伯热低压的内部结构特征和热量交换进行了研究。Leslie(1980)对澳大利亚夏季的热低压进行了数值模拟，不同的地面热平衡方案在模式中运用，以便提高对热低压的预报。

春季在我国青藏高原东南侧的云、贵、川三省附近也常有一个闭合暖低压，这种地方性低压是影响西南地区的一种重要天气系统。目前国内对西南热低压的研究还比较少。20世纪90年代，诸月琴等(1994)的研究统计了1975—1985年西南热低压与贵州暴雨的关系，发现春季热低压是导致贵州暴雨的主要天气系统。近年，熊方等(2008)统计了2000—2005年春季西南地区的热低压，定义了热低压的位置指数、强度指数，统计表明春季我国西南地区近1/4时间受热低压影响，热低压是导致西南地区春季高温天气和贵州春季暴雨的主要天气系统。以上对西南热低压的研究主要对气候特征和天气进行了一些统计，但还缺乏对西南热低压的系统性研究，其结构特征和发生发展的物理过程尚不清楚。本文在对1997—2006年10年春季西南热低压统计分析的基础上，总结归纳典型西南热低压天气过程的生命史和天气气候特征，并通过典型西南热低压过程的合成分析，试图揭示西南热低压的结构特征。

1 定义和资料

规定西南热低压为某一时次在地面天气图上西南地区出现闭合低压，且对应地面为晴热天气。连续两个时次以上受热低压控制，且发展强盛，在消亡时出现对流天气或降水天气的过程为一次典型热低压天气过程。在实际预报中由于此类热低压过程消亡可能造成对流或降水天气，需要高度关注。因此，以此类发展强盛，且消亡时出现雷雨、降水等对流天气的典型热低压天气过程为主要研究对象。下文中若无特殊说明西南热低压过程均指此种典型热低压天气过程。

本文使用的资料主要包括：地面观测资料、高空观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料及NCEP 2.5°×2.5°再分析资料。通过普查1997—2006年春季(3—5月)历史天气图，对10年典型热低压天气过程进行温、压、湿统计，并分析热低压不同阶段结构特征。

2 西南热低压的气候特征 2.1 影响时间

1997—2006年春季西南地区出现热低压192个，其中发展强盛，在消亡时出现对流天气或降水的典型热低压天气过程为96个个例，占全部样本的57.5%。年平均发生9.6个。10年中3月累计出现34个典型热低压过程，占统计样本的35%，4月累积出现36个过程，占样本的38%，5月出现26个过程，占27%。3—4月热低压影响西南地区的频率最高。西南地区受典型热低压的影响天数，3月为86 d，4月为113 d，5月为82 d。可见，西南热低压是春季影响西南地区的一个重要天气系统。

热低压过程的持续时间各有不同。当热低压强盛，外来冷空气势力较弱时，热低压可能维持相当一段长的时间。图 1为1997—2006年春季典型热低压过程的持续时间序列图。由图可见，热低压过程的持续时间以2~5 d为最多，占过程总数的86%，持续时间在6 d以上的热低压过程占总数的4%。持续时间最长的热低压过程达7 d，出现在2005年5月11—17日。

2.2 强度特征

以热低压控制区域内单站海平面气压最低值表示热低压过程的低压中心，近似代表热低压发展的强度。统计表明(图 2)，西南地区热低压发展强盛时，低压中心海平面气压在995~999 hPa之间的频率为最大达52%，其次是1000~1004 hPa和990~994 hPa，频率分别为23%和20%，中心气压在1005~1009 hPa的频率最少，仅为5%。西南热低压中心气压在1000 hPa以下的占总样本的72%，最低气压达990.7 hPa。这表明西南热低压一旦发展强盛，强度强，中心气压低。热低压控制贵州时，贵州省内最低海平面气压在995~999 hPa之间的频率为最大达42%，其次是1000~1004 hPa和990~994 hPa，频率分别为32%和17%。贵州省内中心气压在1000 hPa以下的占总样本的59%，最低气压990.7 hPa。

热低压从生成到发展强盛，低压中心降压幅度频率如图 3所示。低压中心降压幅度在9.0~12.9 hPa之间的频率最高为39%，降压幅度在5.0~8.9 hPa之间的频率为35%，降压幅度在13.0~16.9 hPa之间的频率为17%，而降压幅度在1.0~4.9 hPa和17.0~20.9 hPa之间的频率最小，仅为6%和3%。贵州受强盛热低压控制，中心气压降压幅度在5.0~8.9 hPa之间的频率为最高41%，其次降压幅度在9.0~12.9 hPa之间的频率为31%，降压幅度在13.0~16.9 hPa之间的频率为16%。在贵州受热低压控制下，降压幅度以5.0~16.9 hPa为主。

2.3 天气特征

以热低压控制区域内单站最高气温和最低相对湿度为统计对象。图 4显示受热低压影响，西南地区最高温度出现35℃以上高温的频率为64%，贵州最高温度出现35℃以上高温的频率为32%，西南地区及贵州最高温度在30~34℃之间的频率分别为29%和48%。西南地区最高温度在30℃以上的频率达97%，贵州最高气温在30℃以上的频率也达到80%，这表明，热低压控制下，天气晴好。

在热低压控制下，西南地区最低相对湿度在11%~20%之间的频率为52%，其次最低相对湿度在10%以下的频率为20%。热低压控制下的贵州，地面最低相对湿度在11%~20%之间的频率最大为36%，其次是21%~30%，频率为29%，在31%~40%，41%~50%区间的频率均为11%(图 5)。

2.4 初生源地

统计表明西南热低压的初生源地主要有两个，一个在云南西部或云南东北部；另一个在四川，或经四川移入又在西南地区独立发展。在96个典型热低压过程中，70个过程热低压初生源地为云南，占73%，初生源地在四川或经四川移入的热低压有16个，占27%。初生在云南的热低压，向北、向东发展，发展强盛时控制贵州、四川，甚至控制湖南；初生在四川或经四川移入的低压，一般向南发展，影响贵州、云南，进而发展为一个相对独立的低压控制西南地区。由此可见，西南热低压的主要初生源地在云南，是一个局地性较强的天气系统。

3 西南热低压的环流形势

利用NCEP 2.5°×2.5°再分析资料，得到96个典型热低压过程的500 hPa平均形势场。分型范围是70°~10°N、40°~140°E。以亚洲中高纬形势为分型主要依据，分为4种环流形势：乌拉尔山高脊型、纬向多波动型、贝加尔湖高脊型、横槽型。

乌拉尔山高脊型共有56次，占过程总数的58%。其特征表现为500 hPa高度场上，乌拉尔山地区为高压脊控制，这又可分为两类，一类是乌拉尔山—贝加尔湖的广阔地区为高压脊控制，120°E或以东为东亚槽，有38次；另一类是乌拉尔山—巴尔喀什湖或以东为高压脊控制，贝加尔湖或以东为低槽，有18次。其次是纬向多波动型有19次，占总数的20%，其特征表现为中高纬纬向环流明显，气流平直，多短波槽脊活动。贝加尔湖高脊型共14次，仅占过程总数的15%，其特征表现为乌拉尔山—巴尔喀什湖为低槽，贝加尔湖地区为高压脊控制。横槽型有7次，仅占过程总数的7%，其特征表现为巴尔喀什湖—贝加尔湖为横槽。

这4种中高纬环流形势下(图略)，高压脊或东亚槽主要位于35°N以北地区。30°N以南地区，100°E以西有南支槽出现的有70次，占过程总数的73%，其中61次南支槽位置位于80°~100°E，西南地区一般为槽前西南气流或偏西气流控制；另外26次过程高原—贵州气流平直。

4 西南热低压的生命史

分析96个典型的热低压过程，低压发展强盛，具有完整、清楚的生消过程，将其分为4个不同的发展阶段：初生、成熟、相持和填塞。每个阶段都有各自的天气特征。

初生阶段。在热低压生成前，西南地区低层逐渐转为偏西或西南气流，地面天气图上在云南，或在四川北部气压开始降低，出现低压中心，可以分析出一根闭合等压线。对于在云南初生的热低压，将向北、向东发展，24~36 h可能影响贵州或四川；在四川生成或移入的热低压，未来将向南发展，逐渐控制贵州和云南的部分地区，进而发展为一个相对独立的低压。在低压中心附近，天空云量减少，为多云到晴天。

成熟阶段。热低压在西南地区发展、增强，地面图上闭合等压线增多，海平面最低气压可降至1000 hPa以下。地面出现气旋性环流，甚至在700 hPa上空也可见气旋辐合。热低压控制地区，天气晴好，云量减少，温度很快升高。受太阳辐射加热的作用，热低压的强度有明显的日变化，夜间到早晨，热低压强度减弱，白天随着地面温度的升高，热低压再次增强，到午后达到最强，热低压南侧午后易出现瞬时偏南大风。

相持阶段。热低压北面有一条冷锋逐渐移近进入四川，500 hPa有低槽东移，此时热低压处于冷锋前，往往发展到最强盛阶段，午后地面偏南风加强，冷锋与热低压相遇，两股势力并存，如果低压发展强盛，两个系统可能共存1~2 d。冷锋前，热低压北界，可能出现小范围的雷雨、大风等对流天气，而热低压控制的中心地区仍维持晴好天气。

填塞阶段。冷空气逐渐南压进入热低压，随即导致低压填塞，地面气压迅速升高，对流层低层低压发展为切变线向南移动，天空状况由多云天气转为阴天，出现降水，有时伴有雷雨、大风、飑线、短时强降水等对流天气。

5 西南热低压的结构特征

前面环流分析指出，热低压过程中高纬为乌拉尔山高脊型的占58%，因此选取乌拉尔山高脊形势下，7个典型热低压过程进行合成分析。个例选取原则是中高纬为乌拉尔山高压脊形势，地面低压的形态相近，且低压发展强盛。个例分别为：2001年3月13—16日、2003年4月9—12日、2005年3月8—11日、2005年4月28日至5月1日、2005年5月11—17日、2006年4月2—5日和2006年4月24—27日。这些热低压过程持续时间长，低压发展强盛，具有一定代表性。由于热低压生消过程经历不同的几个阶段，文中重点讨论西南热低压成熟阶段和填塞阶段的结构特征。

5.1 环流形势和水平风场特征

图 6为7个典型个例热低压成熟阶段500 hPa高度场的合成。由图可见，此类型500 hPa中高纬环流形势为“乌拉尔山高脊型”。中高纬表现乌拉尔山地区为高压脊控制，40°N、130°E以北为东亚槽，30°N以南地区气流平直，青藏高原东侧有弱高原槽，西南地区以槽前弱偏西南气流控制为主。

初生阶段，热低压在地面出现闭合等压线，地面风场表现为气旋性辐合，低压南侧为偏南气流控制；随着低压的进一步发展，低压顶向上空发展。成熟阶段，近地面和对流层低层风场表现为气旋性辐合，低压南侧偏南风的范围和强度都比初生阶段有明显加强。图 7为热低压成熟阶段地面至750 hPa平均风场。由图分析，地面热低压中心位于28°N、104°E附近，地面风场为气旋性辐合，辐合中心在低压中心(图 7a)，地面低压中心上空，850~800 hPa平均风场(图 7b、7c)也表现为气旋性辐合，低压中心的东南侧为8~12 m·s^-1西南气流控制；750 hPa平均风场上地面低压上空风的辐合减弱，低压的东南侧维持8~12 m·s^-1西南气流；700 hPa上空为西南气流控制(图略)。分析可见，热低压成熟阶段，地面风场表现为气旋性辐合；地面低压中心上空从近地面至750 hPa水平风场出现气旋性环流，低压东南侧(即热低压的第四象限及其以南的区域)为较强盛的西南气流，近地层风速达8~14 m·s^-1，750~700 hPa西南气流普遍在12~14 m·s^-1。

热低压填塞阶段，受冷空气侵入，低压北侧海平面气压场等值线密集，地面风场以东北风为主，原受热低压控制的四川、重庆和云南东北部已受冷空气影响，地面风场的气旋中心南退至25°N、106°E附近，这也大致表征地面热低压中心的位置(图 8a)。850 hPa水平风场上(图 8b)，地面低压中心上空也表现为气旋，气旋中心与地面风场的气旋中心一致，而气旋的东南侧西南风达12 m·s^-1，因此在辐合线附近冷暖空气的交汇剧烈，易出现强对流天气。700 hPa上空(图 8c)，辐合线位于30°N附近，低压上空为偏西气流影响。

与成熟阶段比较，受冷空气的侵入地面热低压南退，影响范围减小，低空气旋辐合强度增强，低压北侧的气流偏北分量增加，由成熟阶段的偏东风转为东北风。

5.2 气象要素特征

前面分析指出(图 7a)，地面热低压中心位于28°N、104°E附近，低压区定义为第一根闭合等压线1005 hPa所在区域，即24°~31°N、102°~108°E。为尽可能反映低压不同部位的特征，分别在低压区4个象限选取一个代表站分析热低压的气象要素特征，这4个代表站为重庆(Ⅰ象限)、西昌(Ⅱ象限)、沾益(Ⅲ象限)、贵阳(Ⅳ象限)。

热低压自生成起，地面气压迅速降低，生成发展初期，气压降幅最大。成熟期，气压缓慢下降，一般到填塞前降到最低点，之后受冷空气影响，气压上升。这一过程中，海平面气压最低可降至1000 hPa以下。表 1为热低压发展过程中4个代表站的温、压、湿变化情况。分析表 1可见，低压发展过程中，低压不同区域所反映的气压和温度的变化趋势是一致的。24 h最大气压降幅均超过3 hPa，重庆气压降幅达到最大为6.5 hPa；气温的改变与气压呈反位相，气压降低，气温升高，24 h气温平均最大升幅超过3℃，过程平均最高气温均高于25℃；相对湿度显著降低，白天平均最低相对湿度都在50%以下，云南的沾益最小，相对湿度低于15%。

另外，从逐日的气压与气温的变化可分析(图略)，气压与气温的改变具有明显的日变化特征。这主要与热低压的发展同地面受到太阳的强烈辐射有关。因此，热低压强度具有明显的日变化：夜间和早晨，热低压较弱，地面温度较低；白天受太阳加热的作用，气温升高，热低压增强，午后低压达到最强。

在热低压发展过程中，其控制区域内午后南风呈现逐渐增大趋势。以贵阳为例，热低压发展过程中，地面为偏南风，夜晚和上午风速不大，午后风速明显增大，极大风速超过7 m·s^-1，达到4级以上，统计中有7天极大风速在8.0~10.7 m·s^-1，17天极大风速达到或超过10.8 m·s^-1，达到6~8级偏南风，占统计日数的63%。2006年4月4日，贵州测站出现8站8级以上大风，4月5日出现9站8级以上大风。

热低压填塞阶段往往出现对流或强降水天气。以贵州为例，个例“060424”过程、“050428”过程、“060402”及“050511”过程在热低压填塞阶段都出现冰雹、暴雨天气。

5.3 动力结构特征

通过沿成熟阶段地面低压中心104°E经向垂直环流剖面分析发现(图 9)，低压中心28°N附近为一支弱上升气流，在低压中心辐合线北侧(28°N以北区域)为上升气流，辐合线南侧(27°N以南区域)为弱下沉气流。

从区域平均的物理量垂直分布可见，热低压成熟阶段，低压系统内700 hPa以下气流为辐合(图 10a)，这也表明热低压顶在700 hPa附近，气流辐合强度则是在近地面达到最大，辐合强度随高度的增高而减小；低压系统内为正涡度(图 10b)，从地面到800 hPa，正涡度随高度增加的斜率最大；对垂直速度的平均值而言(图 10c)，低压区以上升运动为主导，近地层垂直上升运动为最大。

前面分析指出地面热低压中心在28°N、104°E附近，位于云南东北部，海拔高度为1000~1500 m，低压区在24°~31°N、102°~108°E，除四川东南部的部分区域外，海拔高度大部在1000~2500 m。气流的无辐散层在700 hPa附近。因此可以认为热低压的低压顶在700 hPa附近，大致在3000 m左右，这个低压系统在云贵高原东部为浅薄系统。

热低压填塞阶段气旋中心106°E经向垂直环流剖面(图 11a)显示，地面热低压上空为上升气流，28°N附近，也就是冷空气侵入的区域，在750 hPa上空出现一个次级环流。与成熟阶段垂直环流的主要差异在于冷空气已侵入热低压控制区域，在低空出现次级环流圈。从散度的垂直剖面可见(图 11b)，无辐散层位于750 hPa，地面低压上空辐合大小较成熟阶段明显增强，辐合中心位于地面低压辐合线附近。

5.4 热力结构特征

沿成熟阶段地面低压中心104°E的平均温度的垂直分布(图 12a)可见，低压是暖性的，温度脊在26°N，伸展到700 hPa附近。为了更深入地揭示西南热低压的热力性质，采用温度场对空间平均值求离差的办法来表示。先求通过低压中心附近的经向剖面上相应的纬向上的平均值，再得到对此平均值的离差(图 12b)。温度离差的零线位于28°N附近，为低压中心附近，低压的南侧盛行西南气流，气温相对较高，温度离差为正值，中心值为5℃，故热低压内暖中心并不在低压中心，而是在其南侧。同暖中心相对应的是深厚的干区，在700 hPa以下相对湿度低于40%(图 12a)，特别是在近地面空气柱相当干热，相对湿度低于30%。可见，西南热低压是一个暖性、干热系统。

假相当位温的垂直结构能够较好地表征大气的热力稳定状况。∂θ_se/∂z < 0，表示空气柱的对流性不稳定。西南热低压成熟阶段所在区域的平均假相当位温垂直结构表明(图 13)，热低压内部是对流性不稳定的，其上空500 hPa至对流层顶是对流性稳定状态。热低压这种热力不稳定结构，一旦有冷空气的触发就容易形成对流天气。

热低压填塞阶段，受冷空气的侵入，在28°N附近(成熟阶段低压中心)出现θ_se的密集区(图 14)，大致表征锋区的位置。地面低压区上空仍为高能区控制，随着冷空气的向南侵入，极易出现强对流天气。

6 结论与讨论

西南热低压是春季影响西南地区的一个重要天气系统。本文从气候特征、天气特点、环流形势及结构特征等方面围绕热低压天气系统展开了分析。图 15简单表征强盛的地面热低压系统天气特点。春季西南热低压控制下，气压降幅显著，气温升高，湿度下降，地面风场表现为气旋辐合，低压暖心位于地面低压中心的南侧。 15 典型热低压示意图 Schematic diagram of heat low (实线：海平面气压，单位：hPa；虚线：2 m相对湿度，单位：%；点虚线：2 m温度，单位：℃；风场：10 m风) (solid line: sea-level pressure, unit: hPa; dashed line: 2 m relative humidity, unit: %; dotted line: 2 m temperature; wind barb: wind at 10 m hight)

通过分析，也初步得到一些认识：

(1) 春季西南热低压控制下，气象要素具有明显的日变化特征；西南地区天气晴好、干燥、午后偏南风显著加大；春季68%的热低压过程会给西南地区造成35℃以上的高温，32%的热低压过程给贵州造成35℃以上高温。

(2) 春季形成西南热低压的中高纬环流形势有乌拉尔山高脊型、纬向多波动型、贝加尔湖高脊型和横槽型。73%的热低压过程在100°E以西有南支槽出现，西南地区一般为槽前西南或偏西气流控制。

(3) 西南热低压系统为浅薄的暖性低压，干区深厚，低压区为辐合区、正涡度区，以上升运动为主，低压内部为对流性不稳定。热低压填塞阶段，受冷空气侵入，低压南退，低压北侧偏北风加大，近地层气旋的辐合增强，低压内为高能区，在冷空气的向南侵入过程中，易出现强对流天气。

上述这些工作有助于认识西南热低压天气系统。对典型热低压过程的合成分析反映了热低压的基本特征，尚有一些问题的分析不够全面，如热低压填塞阶段由于冷空气路径、强度和影响时间的不同，在进行合成分析时可能在低压的位置、强度等方面出现差异；低压的填塞给该地带来对流和强降水天气的机理分析未深入。这些问题将在今后继续开展研究。

致谢：本文在修改过程中得到贵州省气象台正研高工杜小玲的指导，特此表示感谢。