2026, Vol. 52 
2. 成都信息工程大学大气科学学院, 成都 610225；
3. 重庆市万盛经开区气象局, 万盛 400800
2. School of Atmospheric Sciences, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225;
3. Wansheng Economic Development Zone Meteorological Office of Chongqing, Wansheng 400800
暴雨灾害是中国主要气象灾害之一，也是灾害性天气预报的重点。暴雨过程中强降水的发生不仅与大气环流系统有关，地形也是影响其分布和强度的重要因素，学者们已对地形与暴雨的关系进行了大量研究(陶诗言，1980；孙继松，2005；廖移山等，2011；李超等，2018；黄小彦等，2020；陈博宇等，2023；杨晓亮等，2023；陈涛等，2024；邓承之等，2024；肖红茹等，2025)。地形对暴雨的影响主要表现在动力和热力两个方面，即迎风坡对气流的辐合抬升作用、山脉对气流的阻挡绕流作用以及地形下垫面对大气的加热作用等(陶诗言，1980；肖庆农和伍荣生，1995；朱民等，1999；孙继松，2005；赵玉春等，2011；赵思雄等，2018；钟水新，2020)。陶诗言(1980)指出地形迎风坡具有动力及屏障作用，可以使气流绕地形流动和被迫爬升，并认为地形也可以作为中尺度对流系统触发机制，促使不稳定能量释放。金妍和李国平(2021)通过绕流和爬流方程探讨地形对过山气流的影响及其对降水的作用，研究得出气流对山地屏障的地形适应以爬流运动为主，绕流运动次之，地形爬流产生的垂直上升运动与雨带分布密切相关。高珩洲和李国平(2020)对贵州雷山一次突发性暴雨过程进行中尺度天气学分析和数值试验，其结果表明地形可以通过改变山地动力、水汽等物理量场来影响暴雨的落区和强度，地形的抬升作用造成水汽与不稳定能量在迎风坡堆积，使层结不稳定性增强，在强烈上升运动作用下触发对流不稳定发展。黄楚惠等(2022)对四川雅安芦山特大暴雨的分析指出，在弱天气尺度背景下，雅安“迎风坡”“喇叭口”地形和芦山西南向“Λ”型峡谷多尺度地形对水汽输送有阻挡和汇聚作用，边界层地形作用产生的地形抬升速度、气旋式涡度和水平辐合与系统性垂直上升运动、涡度和散度叠加，增强了垂直运动和降水。陈双等(2016)分析北京香山一次短时局地大暴雨过程指出，在中尺度对流系统发生发展过程中，复杂地形起到重要作用，山前辐合抬升，增强大气垂直上升速度，加大动力和热力不稳定，触发新生对流和使对流快速加强。章翠红等(2018)研究表明，地形会促使冷池出流下山速度加快、冷池出流厚度增大以及冷池出流与偏东暖湿气流的辐合抬升作用是对流新生和加强的重要因素。以上研究均表明，地形在中尺度对流系统触发、组织和移动过程中扮演着非常重要的角色，地形的动力和热力作用以及对水汽输送的阻挡和汇聚作用对强降水过程发生、维持和增强具有重要影响。
重庆地处四川盆地向盆周山地过渡地带，川东平行岭谷(以下简称平行岭谷)地区则位于川渝交界处，北起大巴山南麓，南至云贵高原北侧，东靠武陵山脉，主要由一系列东北—西南向的平行状山岭和谷地组成，重庆西部位于平行岭谷南端，北部位于平行岭谷北端(图 1)。目前，平行岭谷地形对降水影响的研究还不多，赵衍斌等(2023)对重庆西部(平行岭谷南端)地形作用下局地暴雨天气过程进行了分析，发现岭谷地区850 hPa以下的边界层存在明显的水汽聚集、辐合上升以及不稳定性增强，在岭谷地形作用下，冷锋配合沿地面辐合线北抬的辐合中心在迎风坡抬升，加强了垂直上升运动和山前暴雨。而重庆北部地处平行岭谷北端，既受到岭谷地形影响，又受到大巴山脉影响，多尺度地形复合作用使得重庆北部降水较西部更为复杂，其具有降水强度大、突发性强、次生灾害重且预报难度大的特点。程晓龙等(2016)研究发现水汽受地形阻挡作用在大巴山以南堆积，引发了大巴山南麓的暴雨。邓承之等(2016)对2014年一次渝东北大暴雨的研究发现，地形对降水增幅作用显著，雷达回波外推的相关性跟踪方法风场显示大巴山南麓维持西南气流，风向与山脉走向近乎垂直，地形的强迫抬升作用加大了山前降水，形成与山脉走向基本一致的暴雨区。
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图 1 2021年6月17日14:00至18日14:00累计降水量(彩色等值线，单位：mm)分布 注：红框代表平行岭谷区域，开州为暴雨中心点，灰色填色为地形。 Fig. 1 Distribution of the accumulated precipitation (colored contour, unit: mm) from 14:00 BT 17 to 14:00 BT 18 June 2021 |
需要指出的是，前人研究主要侧重于大巴山对暴雨的影响，而大巴山与平行岭谷地形共同作用，大尺度和中小尺度地形复合作用下中尺度对流系统组织和传播特征、触发和维持机制方面的研究还比较欠缺。因此，本文选取2021年6月17—18日发生在大巴山南麓平行岭谷北端(重庆北部)的一次大暴雨过程，分析在有利大尺度环流形势下，平行岭谷地区中尺度对流系统的组织和传播特征，大巴山和平行岭谷多尺度复合地形对暴雨的作用等，为重庆北部复杂地形下暴雨的精准预报提供参考。
1 资料本文所用资料包括：(1)地面加密及自动站观测资料，时间分辨率为1 h，观测数据包括温度、小时降水量、风向、风速以及站点气压，主要用于降水量分布、中尺度雨团演变和地面中尺度系统分析；(2)欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5)，时间分辨率为1 h，空间分辨率为0.25°×0.25°，主要用于环流形势和物理量诊断分析；(3)重庆万州S波段多普勒天气雷达的反射率产品，用于中尺度对流系统特征和演变分析；(4)四川盆地及周边山地地形资料，空间分辨率为30 km和3 km，30 km资料主要用于大巴山地形对降水作用的分析，3 km资料则用于平行岭谷地形对降水影响的分析。
2 暴雨概况与环流形势 2.1 大暴雨概况图 1给出了2021年6月17日14:00至18日14:00(北京时，下同)重庆及周边地区累计降水量，重庆有226个雨量站达暴雨，128个雨量站为大暴雨，1个雨量站为特大暴雨。结合地形分布可以看出，雨带分布及走向与地形密切相关，100 mm及以上降水量形成四条东北—西南向多雨带分布，其中北边两条雨带分别位于大巴山脉南麓、平行岭谷地区北部，雨带走向与平行岭谷地形一致，南边两条雨带位于武陵山区，走向与武陵山脉一致，位于大暴雨中心的开州站地处大巴山和平行岭谷地形交会处，过程累计降水量达249.5 mm。从小时降水量演变可见(图 2)，大巴山南麓大暴雨并非由一次连续降水造成，而是中尺度雨团(雨带)不断生成和移入的结果，共经历了三次β中尺度雨团(雨带)(以下简称雨带)的演变。雨带1在大巴山南麓开州附近发展强盛并维持约3 h。而雨带2和雨带3均在平行岭谷南端初生，随后沿着岭谷地形向东北方向移动，拉伸成东北—西南向带状β中尺度雨带，最后在大巴山南麓发展强盛，并受地形阻挡作用雨带准静止维持。
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图 2 2021年6月17—18日小时降水量 注：数字为雨团(雨带)编号。 Fig. 2 Hourly precipitation from 17 to 18 June 2021 |
此次大暴雨发生在有利的环流形势背景下，17日14:00暴雨发生前，500 hPa(图 3a)亚洲中高纬为“两槽一脊”环流型，脊区位于新疆北部，脊前偏北气流携带冷空气侵入四川盆地，中低纬西北太平洋副热带高压(以下简称副高)控制我国江南华南大部地区，副高外围西南暖湿气流持续输送水汽到四川盆地，为降水发生提供有利环流背景。同时，川西高原有短波槽活动，短波槽东移引导低层低值系统发展东移。700 hPa(图 3c, 3d)四川盆地北部有西南低涡(以下简称西南涡)活动，17日20:00(图 3c)西南涡中心值为309 dagpm，夜间东移加强，18日08:00(图 3d)中心值为308 dagpm，副高西伸导致与西南涡之间的急流加强，风速达16 m·s-1，强盛的西南急流为大暴雨发生带来充沛的水汽、能量和动量输送。18日02:00，850 hPa西南涡位置较700 hPa略偏南(图 3b)，位于四川盆地中部，其东部切变线影响大巴山南麓，为大暴雨发生提供了较好的动力条件。平行岭谷地区比湿超过14 g·kg-1，而大巴山南麓比湿达18 g·kg-1，远超过重庆夏季暴雨比湿阈值14 g·kg-1(刘德等，2012)，因此水汽条件具有一定的极端性，此时对应大暴雨的强盛阶段。
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图 3 2021年6月17—18日风场(风羽)及(a)500 hPa高度场(等值线，单位：dagpm)，(b)850 hPa高度场(等值线，单位：dagpm)和比湿(填色)，(c，d)700 hPa高度场(等值线，单位：dagpm)和西南急流(填色) 注：D代表低压中心；图a中红色短线代表低槽；图b中灰色阴影为1500 m以上地形；图c和图d中灰色阴影为3000 m以上地形，红色实线代表切变线。 Fig. 3 (a) The 500 hPa height field (contour, unit: dagpm) and wind field (barb), (b) 850 hPa height field (contour, unit: dagpm), wind field (barb), and specific humidity (colored), (c, d) 700 hPa height field (contour, unit: dagpm), wind field (barb), and southwesterly jet (colored) from 17 to 18 June 2021 |
结合地形及重庆万州雷达探测的组合反射率因子演变分析可知(图 4)，中尺度对流系统组织传播、发展演变与地形密切相关。大巴山南麓强降水先后经历了三次中尺度对流系统的演变。17日15:00，平行岭谷地区有分散对流单体触发，随后这些对流单体合并加强，向东北方向移动，在大巴山南麓开州附近形成中尺度对流系统A。17日18:57，对流系统A发展成熟，反射率因子超过55 dBz，对应雨带1的强降水。同时，在平行岭谷地区南部也有分散对流触发，对流单体沿山脉组织发展，拉伸成东北—西南向带状对流系统B，随后向东北方向移动，与位于大巴山的残余对流系统合并后发展强盛，与雨带2的强降水对应。17日22:03，新生对流单体在平行岭谷地区南部再次发展，演变过程同中尺度对流系统B一致，沿着山脉先组织发展成东北—西南向中尺度对流系统C，随后北移到大巴山南麓加强，受地形阻挡，带状对流系统C准静止维持约5 h，形态也转为同大巴山脉一致的东西向，与雨带3的强降水对应。另外还可以看出，中尺度对流系统B和C中镶嵌着多个对流单体，西南方向不断有单体新生，再移入对流带母体合并，具有明显的后向传播特征。因此，多条东北—西南向带状对流系统沿着平行岭谷地形组织发展，对流单体列车效应和多条雨带叠加效应造成了大巴山南麓的大暴雨天气。
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图 4 2021年6月17—18日万州雷达组合反射率因子(彩色填色) 注：A、B、C为中尺度对流系统，灰度填色为地形。 Fig. 4 Composite reflectivity factor (colored) of Wanzhou Radar from 17 to 18 June 2021 |
中尺度抬升机制是强天气触发的必要条件，局地强天气往往发生在地面中尺度辐合线和锋面附近(王坚红等，2017；徐珺等，2018；雷蕾等，2020；李琴和邓承之，2021)。考虑大巴山脉和平行岭谷地形复杂，因此有必要对ERA5再分析资料与实况资料进行对比以确认再分析资料的适用性，选取17日20:00的ERA5再分析资料(图 5a)的10 m风场和2 m温度场与实况资料(图 5b)进行对比。ERA5再分析资料的2 m温度场整体分布与实况一致，略有1~2℃偏差，大巴山脉等温线密集区与实况基本一致。10 m风场整体表征也较好，四川盆地为偏北风，巫山和长江河谷为高压底部的东北风，表明近地面有浅薄冷空气侵入，另外，地面辐合线与实况位置也较为接近，故ERA5再分析资料可以较好地反映该地区近地面气象要素实际情况。
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图 5 2021年6月17日20:00(a)ERA5，(b)实况的地面10 m风场(风羽)和2 m温度场(等值线，单位：℃)叠加地形(填色) 注：黑色虚线代表地面辐合线；图a中D为地面辐合中心。 Fig. 5 Surface 10 m wind field (barb) and 2 m temperature field (contour, unit: ℃) superimposed on the altitude (colored) of (a) ERA5, (b) observation at 20:00 BT 17 June 2021 |
图 6为2021年6月17—18日海平面气压、地面10 m风场和假相当位温。可以看出，受秦岭和大巴山脉阻挡，降水过程中冷高压主体并未南下，其中心停留在大巴山以北。高压底部冷空气分东西两路渗透南下，西路冷空气侵入四川盆地，东路冷空气侵入湖北湖南一带。大巴山南侧为低压中心和暖中心，有大量暖湿气流和不稳定能量聚集。17日15:00(图 6a)，平行岭谷地区有暖低压发展，并有假相当位温高能舌与其配合，中心值超过365 K。四川盆地入侵的浅薄冷空气进入暖低压，触发不稳定能量释放和分散对流发生，此时对应降水开始阶段。17日19:00(图 6b)，低压中心略有北移，平行岭谷地区有地面辐合线形成，辐合线与盆地冷锋位置一致，对流系统沿着辐合线和冷锋触发组织，形成东北—西南向带状对流系统沿着山脉分布，此时对应雨带组织发展阶段。17日22:00(图 6c)，盆地冷锋南段快速东移，已经过地面辐合线，北段准静止维持，仍然和辐合线位置一致，此时对应平行岭谷地区南部降水减弱，北部降水增强。18日02:00(图 6d)，盆地冷锋继续东移，与沿巫山和长江河谷侵入的东路冷空气相遇，在平行岭谷地区北部发生锢囚，两侧冷空气夹挤暖湿气流，使得中尺度对流系统在此停滞并发展到强盛阶段。可见，盆地冷锋和地面辐合线对中尺度对流系统触发和组织有重要作用，而中尺度锢囚锋的形成则使对流系统发展旺盛。
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图 6 2021年6月17—18日海平面气压(等值线，单位：hPa)和地面10 m风场(风羽)叠加假相当位温(填色) 注：灰色阴影为1500~3000 m高度地形，D为地面辐合中心，黑色虚线为地面辐合线，蓝色锯齿线为地面冷锋。 Fig. 6 Sea level pressure (contour, unit: hPa) and 10 m wind field (barb) superimposed on the pseudo-equivalent potential temperature (colored) from 17 to 18 June 2021 |
平行岭谷地形对边界层风场改变有重要影响，平行岭谷西侧为偏北风，南端转为偏西风，东侧转为西南风。偏北风与西南风形成的地面辐合线稳定少动，即使在盆地冷锋已东移的情况下，辐合线仍然维持。
3.3 地形对水汽输送的阻挡和汇聚作用地形对水汽输送有绕流、阻挡和汇聚作用(刘晶等，2019；汪小康等，2020；姚秀萍等，2024)。大暴雨发生前，受地形阻挡作用，水汽在大巴山前堆积，主要集中在700 hPa以下。17日20:00(图 7a)，水汽通量散度辐合大值区呈东西向带状分布，位于四川盆地北部边缘，即大巴山前迎风坡处，中心值超过了-20×10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1。18日02:00(图 7b)，夜间低空急流加强带来更为强劲的水汽输送，大巴山南麓东西向水汽辐合带有所东移，辐合中心值超过-25×10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1，使得暴雨区水汽持续处于饱和状态，降水效率高且持续时间长。水汽通量散度剖面显示(图 7c)，水汽辐合大值区沿着大巴山脉倾斜分布，850 hPa以下有强的水汽辐合。另外，平行岭谷地区水汽分布呈东北—西南向，走向与地形一致，近东西向水汽辐合带集中在925 hPa或850 hPa以下的边界层(图 7d)，也说明地形对水汽输送有阻挡和汇聚作用。
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图 7 2021年6月17—18日(a, b)850 hPa水汽通量(箭矢，单位：g·cm-1·hPa-1·s-1)和水汽通量散度(填色，单位：10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1)，及其(c, d)17日20：00分别(c)沿108°E和(d)沿31.5°N的垂直剖面 注：图a，b中灰色阴影为1500 m以上的地形；图c，d中黑色阴影为地形，灰色三角形代表开州。 Fig. 7 (a, b) The 850 hPa water vapor flux (arrow, unit: g·cm-1·hPa-1·s-1) and water vapor flux divergence (colored, unit: 10-5 g·cm-2·hPa-1·s-1) from 17 to 18 June, and (c, d) its vertical cross-sections (c) along 108°E, (d) along 31.5°N at 20:00 BT 17 June 2021 |
锋面与地形相互作用会触发和增强降水。锋面附近的锋生强度可以通过锋生函数进行定量诊断分析，锋生函数F的计算公式如下(张芳华等，2014；邓承之等，2019；贺哲等，2022)：
| $ \begin{aligned} F =\frac{\mathrm{d}}{\mathrm{~d} t}\left|\nabla \theta_{\mathrm{se}}\right|=F_1+F_2+F_3 \end{aligned} $ | (1) |
| $ \begin{aligned} F_1 =-\frac{1}{2\left|\nabla \theta_{\mathrm{se}}\right|} \nabla \theta_{\mathrm{se}}^2\left(\frac{\partial u}{\partial x}+\frac{\partial v}{\partial y}\right) \end{aligned} $ | (2) |
| $ \begin{gathered} F_2=-\frac{1}{2\left|\nabla \theta_{\mathrm{se}}\right|} \times \\ \left\{\left[\left(\frac{\partial \theta_{\mathrm{se}}}{\partial x}\right)^2-\left(\frac{\partial \theta_{\mathrm{se}}}{\partial y}\right)^2\right]\left(\frac{\partial u}{\partial x}-\frac{\partial v}{\partial y}\right)+\right. \\ \left.2 \frac{\partial \theta_{\mathrm{se}}}{\partial x} \frac{\partial \theta_{\mathrm{se}}}{\partial y}\left(\frac{\partial v}{\partial y}+\frac{\partial u}{\partial y}\right)\right\} \end{gathered} $ | (3) |
| $ F_3=-\frac{1}{\left|\nabla \theta_{\mathrm{se}}\right|} \frac{\partial \theta_{\mathrm{se}}}{\partial p}\left(\frac{\partial \theta_{\mathrm{se}}}{\partial x} \frac{\partial \omega}{\partial x}+\frac{\partial \theta_{\mathrm{se}}}{\partial y} \frac{\partial \omega}{\partial y}\right) $ | (4) |
式中: θse为假相当位温; u、v为水平风速分量; ω为垂直风速; F1、F2、F3分别为水平辐散项、水平变形项和垂直运动有关的倾斜项，当F＞0时对应锋生，F＜0时对应锋消。
图 8a和8b为2021年6月17—18日沿108°E假相当位温、锋生函数和垂直环流剖面。可以看出，受大巴山地形阻挡，冷空气主体很难直接翻越大巴山脉，大尺度锋区在此停滞，前沿位于31.5°N附近，同时有大量水汽和不稳定能量在山前聚集。17日15:00(图 8a)对流初生时，大尺度冷锋前为高温高湿区，近地面到700 hPa都为假相当位温大值区，中心值超过365 K，而600~400 hPa则为假相当位温冷中心，形成上干冷下暖湿的不稳定层结，有强的对流不稳定。同时850~700 hPa伴有较强的锋生，中心值为7×10-9 s-1，垂直上升气流在30°N附近强烈发展。18日02:00(图 8b)降水强盛时，上升气流区北移到大巴山南麓31°N附近，暖湿气流沿着大巴山和锋面倾斜爬升，与秦岭和大巴山区的下沉气流构成锋面垂直环流圈。同时大巴山南麓有边界层锋生发展，中层锋生叠加在边界层锋生之上，利于对流系统在此增强和维持。结合图 8c和8d涡度、散度和垂直速度剖面图可以看出，大巴山迎风坡地形对涡度增长和垂直运动增强有重要作用。17日15:00(图 8c)，辐合区和上升运动区距大巴山还有1个纬度左右的距离，但低层偏南风与大巴山垂直，地形强迫抬升作用造成大巴山迎风坡靠近山顶处有正涡度生成，中心值为10×10-5 s-1。18日02:00(图 8d)偏南急流增强，地形强迫抬升作用也进一步增强，正涡度区沿着大巴山倾斜发展，中心值达15× 10-9 s-1。同时低层辐合也沿着地形和锋面倾斜向北发展，700~500 hPa中层辐散较强，中心值超过8×10-9 s-1，这种低层辐合、中高层辐散的配置，有利于垂直方向上大气抽吸作用增强，大巴山南麓上升运动强烈发展，向上伸展至300 hPa。因此，锋面抬升和大巴山地形的共同作用，为中尺度对流系统在大巴山南麓停滞并增强提供了有利的热力和动力条件。
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图 8 2021年6月17—18日沿108°E的(a，b)u-10ω合成风场(风矢，单位：m·s-1)、假相当位温(填色)和锋生函数(等值线，单位：10-9 s-1)，(c，d)涡度(红色等值线，单位：10-5 s-1)、散度(填色，单位：10-5 s-1)和垂直速度(黑色等值线，单位：Pa·s-1)的垂直剖面 注：黑色阴影为地形，灰色三角形代表开州；图a、b中黑色实线代表锋面。 Fig. 8 The vertical cross-section of (a, b) the u-10ω composite wind field (wind vector, unit: m·s-1), pseudo-equivalent potential temperature (colored), and frontogenesis function (contour, unit: 10-9 s-1), and (c, d) the vorticity (red contour, unit: 10-5 s-1), divergence (colored, unit: 10-5 s-1) and vertical velocity (black contour, unit: Pa·s-1) along 108°E from 17 to 18 June 2021 |
图 9为沿31.5°N的假相当位温、锋生函数和垂直环流剖面，可以看出大巴山前东西两路弱冷锋相向而行，平行岭谷地区北部有中尺度锢囚锋形成。其中，17日15:00(图 9a)，首先在四川盆地850 hPa以下边界层有浅薄冷空气侵入，盆地冷锋位于107°E附近，而平行岭谷地区位于盆地冷锋前，有强烈的对流不稳定，同时850~700 hPa伴有较强的锋生，中心值为7×10-9 s-1。18日02:00(图 9b)盆地冷锋东移到108°E附近，平行岭谷地区东侧也有弱冷空气入侵，并伴随边界层锋生发展，值约为1×10-9 s-1，东移的盆地冷锋与长江河谷侵入的东路冷锋发生锢囚，使得中尺度对流系统在此停滞加强。另外，盆地冷锋和东路冷锋移向与平行岭谷地形垂直，且冷锋强度弱，位于边界层内，地形阻挡作用也利于中尺度锢囚锋的形成。图 9c和9d为沿31.5°N涡度、散度和垂直速度剖面，可以看出，西南涡产生的正涡度中心位于106°E附近的850~700 hPa，而平行岭谷地区位于西南涡东侧，东西向正涡度区位于850 hPa以下边界层。同时伴随有近东西向低层辐合区。18日02:00，低层辐合区东移，并伴有700 hPa辐散区增强，此时上升运动也加强，降水进入强盛阶段。
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图 9 2021年6月17—18日沿31.5°N的(a，b)u-10ω合成风场(风矢，单位：m·s-1)、假相当位温(填色)和锋生函数(等值线，单位：10-9 s-1)，(c，d)涡度(红色等值线，单位：10-5 s-1)、散度(填色，单位：10-5 s-1)和垂直速度(黑色等值线，单位：Pa·s-1)的垂直剖面 注：黑色阴影为地形，灰色三角形代表开州; 图a、b中黑色实线代表锋面。 Fig. 9 The vertical cross-section of (a, b) the u-10ω composite wind field (wind vector, unit: m·s-1), pseudo-equivalent potential temperature (colored), and frontogenesis function (contour, unit: 10-9 s-1), and (c, d) the vorticity (red contour, unit: 10-5 s-1), divergence (colored, unit: 10-5 s-1) and vertical velocity (black contour, unit: Pa·s-1) along 31.5°N from 17 to 18 June 2021 |
图 10为大巴山南麓大暴雨中心开州站小时降水量、925 hPa锋生函数、散度和涡度的时间演变。可以看出，降水发生前，大巴山南麓有弱的边界层锋生和辐合，并伴随有正涡度增长。17日23:00，边界层辐合和正涡度均明显增大，降水快速增强，此后边界层辐合和锋生进一步增强，并有较强的正涡度维持。18日06:00，辐合和锋生都达到最强，降水发展强盛; 08:00后，边界层辐合和锋生均快速减弱，降水也明显减弱。
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图 10 2021年6月17—18日开州站小时降水量、925 hPa涡度、散度和锋生函数演变 Fig. 10 Evolution of hourly precipitation, vorticity at 925 hPa, divergence, and frontogenesis function at Kaizhou Station from 17 to 18 June 2021 |
综合以上分析，可以给出2021年6月17—18日大巴山和平行岭谷地形下大暴雨事件的物理概念模型(图 11)。西南涡位于四川盆地北部边缘，其东侧南风气流中有地面暖低压发展。冷空气主体在大巴山北侧堆积，四川盆地有浅薄冷空气侵入，平行岭谷地区形成沿山分布的地面辐合线，中尺度对流系统沿辐合线和盆地冷锋组织发展，并随西南引导气流向平行岭谷北部移动。大巴山地形阻挡作用使得水汽和不稳定能量在迎风坡堆积，层结不稳定能量增强，锋面垂直环流上升支配合地形强迫抬升，使得中尺度对流系统在大巴山南麓发展成熟并准静止维持。另外，盆地冷锋与沿巫山和长江河谷侵入的东路冷空气相遇，在平行岭谷地区北部发生锢囚，也使得中尺度对流系统在此加强。
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图 11 2021年6月17—18日大巴山和平行岭谷地形下大暴雨事件的概念模型 Fig. 11 Conceptual model of the heavy rainfall event over Daba Mountain and the parallel ridge-valley topography from 17 to 18 June 2021 |
本文对2021年6月17—18日大巴山南麓平行岭谷地区北部的一次大暴雨过程，从环流形势、中尺度对流系统的组织与传播特征、大巴山和平行岭谷多尺度地形等多个维度开展了综合分析，主要结论如下：
(1) 东移短波槽、西南低涡、低空急流、边界层浅薄冷空气入侵以及平行岭谷和大巴山脉地形的共同作用，诱发了此次大暴雨天气过程。大暴雨期间共经历三次中尺度对流系统的演变，东北—西南向带状对流系统沿平行岭谷地形组织并发展，对流单体列车效应和多条雨带叠加效应加强了降水。
(2) 降水过程中，冷高压主体滞留于大巴山以北，其高压底部冷空气分东、西两路渗透南下，其中西路冷空气侵入四川盆地触发对流发生。带状对流系统沿平行岭谷地区的地面辐合线和盆地冷锋组织发展，随着盆地冷锋东移，与沿巫山和长江河谷入侵的东路冷空气发生锢囚，导致中尺度对流系统于该地区停滞并发展旺盛。
(3) 大巴山地形对暴雨的作用主要体现在阻挡作用和热动力抬升作用：一方面，迎风坡地形对水汽和能量输送有阻挡和汇聚作用，使东西向水汽辐合带和假相当位温高值中心在大巴山南麓维持；另一方面，大巴山地形对冷空气的阻挡使锋区在此停滞，大巴山南麓有锋生、正涡度区、辐合区和强上升运动区沿着大巴山呈倾斜带状分布，为北移的中尺度对流系统提供有利的热动力条件。
(4) 平行岭谷地形对降水的作用体现在边界层水汽的聚集、地面辐合线维持以及中尺度锢囚锋的形成等方面。平行岭谷地区水汽辐合带集中在925 hPa或850 hPa以下的边界层。东北—西南向地面辐合线沿平行岭谷分布，即使盆地冷锋已东移，辐合线仍准静止维持。此外，平行岭谷走向与两侧冷锋移动方向近乎垂直，地形阻挡作用也利于中尺度锢囚锋的形成和维持，从而增强降水。
本研究基于多源观测资料和再分析资料着重分析了平行岭谷地形下中尺度对流系统的组织和传播特征，中尺度辐合线和锢囚锋的作用，以及大巴山热动力抬升作用和阻挡作用对暴雨的影响，揭示出重庆北部复杂地形暴雨的若干精细化特征，也为认识该地区暴雨机理提供了一些有益线索。然而，重庆北部地处四川盆地向盆周山地过渡地带，多尺度山脉交错，地形对暴雨的影响极其复杂，本文分析的样本还不够多，所用资料尚不能十分准确地反映细微地形与降水的对应关系和具体作用，涉及多尺度地形相互作用下暴雨机制的分析还有欠缺，需要应用更高分辨率地形数据和包括卫星遥感在内的高分辨率资料以及中尺度数值模式开展进一步研究。
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