引言

青藏高原在其独特的动力和热力作用的影响下，是北半球同纬度气压系统出现最频繁的地区，是对流层中层大气的一个动力、热力及水汽的扰动源，是低频振荡的活跃区和重要源地之一，是大气对流活动和灾害性天气系统的多发区，其腹地也是生成对我国长江流域暴雨过程起着重要作用的对流云团的源地。夏季的青藏高原相对于北半球大陆同纬度其它地区是一个被地形抬高后的强大热源，在其作用下产生的可造成灾害性天气的高原低值系统主要有青藏高原低涡、西南低涡、高原切变线及高原低槽等。虽然西南低涡的不少特征与高原低涡类似(表 1)，但西南低涡(以下简称西南涡，英文名称为Southwest vortex，英文简称SWV)在高原及周边天气系统中无疑是天气影响范围最大、影响程度最强的。研究表明，西南涡发展东移，往往引发下游地区大范围(如长江流域、淮河流域、华北、东北、华南和陕南等地)的暴雨、雷暴等灾害性天气。在我国的许多重大暴雨洪涝过程中，西南涡都扮演了非常重要的角色。因此，西南涡被认为是我国最强烈的暴雨系统之一，就它所造成的暴雨天气的强度、频数和范围而言，可以说是仅次于台风及其残余低压，重要性位居第二的暴雨系统^[1]。所以，对西南涡的形成与发展及其造成的洪涝灾害等问题一直是气象科技工作者和天气预报员研究的重要课题，也是在日常业务工作中对提高气象防灾减灾能力有迫切需求的一个重要的基础性科学技术问题。

西南涡是青藏高原东侧背风坡地形加热与大气环流相互作用下，在我国西南地区(100°-108°E，26°-33°N)形成的具有气旋式环流的α中尺度闭合低压的边界层涡旋系统。它是青藏高原大地形和川西高原中尺度地形共同影响下的产物，一般出现在700-850 hPa等压面上，尤以700 hPa等压面最为清楚。其水平尺度约300-500 km，生成初期多为暖性结构的浅薄系统，生命史一般不超过48 h。西南涡降水具有明显的中尺度特征，其持续时间约4~5 h。西南涡主要集中发生在以川西高原(九龙、小金、康定、德钦、巴塘)和川渝盆地为中心的两个区域内，又有“九龙涡”和“盆地涡”之分。主要活动路径有三条：偏东路径(沿长江东移入海)、东南路径(经贵州、湖南、江西、福建出海，有时会影响到广西、广东)、东北路径(经陕西南部、华北、山东出海，有时可进入东北地区)，其中以偏东路径为主。西南涡在全年各月均有出现，以4-9月居多(其中尤以5-7月为最多)，是夏半年造成我国西南地区重大降水过程的主要影响系统。在有利的大尺度环流形势配合下，少数西南涡会强烈发展、东移，生命史可达6~7 d，常给下游地区(如长江流域、淮河流域、华北、东北、华南和陕南等地)造成大范围强降水、强对流等气象灾害及次生灾害(如山洪、崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害)。在影响我国的众多重大暴雨洪涝灾害中，西南涡扮演了十分重要的角色，我国历史上许多罕见的特大洪涝灾害都与西南涡有关。例如1963年8月华北特大暴雨、1981年7月中旬发生在四川盆地的特大暴雨(“81.7”四川特大暴雨)均是由西南涡发生发展并长时间维持导致的结果^[2]；1998年夏季长江流域发生的严重洪涝灾害也与西南涡的活动密切相关^[3]；2008年6月西南涡造成我国南方特大暴雨天气；2014年7-9月西南涡引发五次过程最大累积降雨量超过200 mm的区域性大暴雨。

1 研究现状

西南涡的研究至今已有近70 a的历史。据不完全文献检索，最早见诸文献研究西南涡(时称西南低气压)的是顾震潮先生^[4]。随后顾震潮、叶笃正、杨鉴初、罗四维、王彬华等老一辈气象学家在20世纪50年代中期开始较多地关注西藏高原(青藏高原)影响下的西南涡。在第一次青藏高原气象科学试验^[5]和第二次青藏高原大气科学试验^[6]的推动，以及四川盆地“81.7”特大暴雨造成的严重灾情引发全球关注的情况下，国内外气象工作者开始对以西南涡为代表的高原低值天气系统做了不少研究分析(包括前两次高原试验以及“81.7”四川特大暴雨发生后阶段性、集中式研究)，也取得了不少在国际上有影响的重要成果。

关于西南涡的形成与发展及其造成的洪涝灾害等问题一直是气象学家和预报员分析研究的重要课题^[7-12]。2010年以来，刘红武^[13]综合分析了由西南涡引发的我国南方特大暴雨的典型个例，总结出西南涡暴雨发生的一些有利条件：中低层流场呈“鞍”型场配置，西南地区低层不断有西南气流输送的大量暖湿空气聚集，而在高层有干冷空气侵入，导致西南涡强烈发展、东移，产生强降水。傅慎明等^[14]研究了青藏高原对流系统东移对夏季西南涡形成的作用，认为高原对流系统移出高原后在四川盆地引发稳定少动的西南涡并触发一系列暴雨过程，或在四川盆地先触发西南涡，西南涡生成后在引导槽的作用下沿梅雨锋东移，沿途引发系列暴雨。赵玉春等^[15]对高原涡诱生西南涡特大暴雨成因进行了个例研究，认为高原涡形成后沿高原东北侧下滑，在四川盆地诱生出西南涡, 川中特大暴雨在西南涡形成过程中由强中尺度对流系统(MCSs)造成。潘旸等^[16]研究了东移西南涡空间结构的气候学特征，指出高层风速差异的纬向梯度加强了长江中游地区的高空辐散, 在西南涡东部形成有利于降水和气旋性环流发展的动力抬升机制。同时，对流层低层的西风偏差在青藏高原南麓至我国东部长江以南形成一条异常的水汽输送带，加强了低涡南侧的偏西风水汽输送，为低涡东部的降水潜热反馈作用提供了充足的水汽。西南涡在这样有利的环流形势和水汽条件下更容易移出盆地而发展。陈涛等^[17]研究了广西特大暴雨中西南涡与中尺度对流系统发展的相互关系，提出中尺度对流系统在对流层造成位涡下正上负的结构，积云对流加热与正位涡异常之间的正反馈过程形成西南涡快速发展的机制。杜倩等^[18]应用FY-2卫星资料对西南涡造成华南暴雨进行了观测分析，得出红外和水汽图像配合可以刻画西南涡发展东移过程中低层辐合带云系、高空扰动云系和弱冷空气的不同作用。Li等^[19]应用集成方法分析了西南涡中尺度预报敏感性，证明集合预报系统可有效诊断引起西南涡东移加强的动力-热力过程。Wang等^[20]研究了多尺度地形对西南涡形成的控制作用，敏感性试验表明青藏高原和横断山脉对西南涡生成的位置和尺度起主要作用，其次才是四川盆地的作用。Fu等^[19]通过涡度和能量收支给出了长生命史西南涡演变机理及能量转化特征，并用合成方法揭示了西南涡的三维形态。胡祖恒等^[22]诊断分析了中尺度对流系统对西南涡持续性暴雨的作用，认为在西南涡发展过程中, MCS有利于激发上升气流，中低层的上升气流和正涡度的配合有利于热量和水汽垂直输送，高层的辐散进一步促使MCS的发展，并且MCS对西南涡的移动有一定的引导作用。张虹等^[23]应用中尺度滤波方法分析了西南涡区域暴雨，认为选取恰当的滤波参数，中尺度滤波可以更好地刻画出西南涡的中尺度环流特征。刘晓冉等^[24]对东移型西南涡进行的数值模拟及位涡收支诊断表明，非绝热作用项的垂直结构与垂直通量散度项相反，潜热释放造成的非绝热作用项有利于低层位涡增长、抑制高层位涡增长，对西南涡的生成、发展有重要作用。邱静雅等^[25]利用位涡诊断了高原涡与西南涡相互作用引发的四川盆地暴雨，得出高原涡与西南涡处于非耦合状态时，高原涡东侧的下沉气流会抑制盆地西南涡的发展；而当高原涡东移出高原与盆地西南涡垂直耦合后可激发西南涡加强，使高原涡与西南涡垂直合并为一个深厚强涡。Feng等^[26]基于NCEP CFSR资料揭示了西南涡的气候特征及合成结构，将西南涡分为冬春干涡、暖季夜雨涡、混合边界层浅涡和山区强降水涡等四类。郝丽萍等^[27]对西南涡暴雨天气过程开展了波动分析和数值模拟，认为高原切变线上风切变的大小对于切变线上扰动的形成和维持以及西南涡致灾暴雨的形成有重要作用，西南涡沿切变线东移可在四川盆地产生持续性暴雨。

2 最新研究进展 2.1 TRMM资料揭示的西南涡强降水结构

由于青藏高原和川渝地区地形复杂，导致观测资料稀少，难以揭示西南涡的内部结构，尤其对降水结构和云系特征的认识较为缺乏。TRMM(Tropical Rainfall Measure Mission)卫星为研究高原及其周边天气系统提供了新的手段、方法，可提供热带、副热带降水、云中液态水的含量、潜热释放、亮度温度等观测数据，是一种高时空分辨率资料。基于TRMM卫星的探测资料，蒋璐君等^[28]对2007年7月17日发生在川渝地区的一次西南涡暴雨过程进行分析研究，期望对降水云团的热力、动力结构以及云中微物理过程的发展过程能有新认识。

从水平结构上看，强降水系统由一个主降水雨带和多个强降水云团组成，雨强呈不均匀分布，强降水云团的范围约10~30 km，属于对流降水。探测到降水系统中层云降水比对流降水的样本数量多，但对流降水的平均降水率几乎是层云降水的7倍，对总降水量的贡献反而是对流降水更大(表 2)。对流降水的雨强谱分布比层云降水的宽得多，90%的层云降水强度几乎集中在10 mm·h^-1以下，而对流降水的雨强谱集中在1~50 mm·h^-1的范围内。发展阶段的西南涡引发强降水，主降水雨带和雨团位于低涡的东南侧，降水强度都在20 mm·h^-1以上，呈现为大片层云下的层云和对流降水的混合形式。此阶段整体雨顶高度可达16 km，且随降水强度的增加而升高(图 1)。从垂直结构上看，强降水雨团呈不规则柱状分布，降水在垂直方向上也不均匀，降水云团中最大降水率位于地表上空2-5 km的层次，再向上则降雨率减少。层云降水在6 km处存在明显的亮带。

进一步利用TRMM卫星探测结果结合NCEP再分析资料，对2007年7月17日川渝地区的一次西南涡强降水系统^[29]和2008年7月21日四川东部的东移高原涡强降水系统的三维结构特征、雨顶高度以及降水廓线特征进行对比分析研究^[30]。结果表明：两次降水过程均是发生在西南-东北向的水汽辐合带中，且降水云群均位于低涡的东南方。两次强降水在水平结构上均表现为由一个主降水雨带和多个零散降水云团组成，高原涡强降水过程比西南涡强降水的降水强度和范围都要大。降水雷达探测到的两个中尺度降水系统均以降水范围大、强度弱的层云降水为主，但对流性降水对总降水量的贡献较大，其中西南涡降水中对流降水所占比例比高原涡的大，对总降水率的贡献也较大。垂直结构上：两次强降水的雨顶高度均是随地表雨强的增加而增加，且最大雨顶高度接近16 km，但西南涡强降水中的雨顶高度比高原涡更高，说明西南涡降水过程中对流强盛程度高于高原涡。两次强降水中雨滴碰并增长过程以及凝结潜热的释放主要集中在8 km以下，但8 km以上西南涡降水变化大于高原涡，且前者在8-12 km高度层的降水量对总降水量贡献百分比大于后者。

以上TRMM资料的应用研究表明：西南涡引发的强降水中，不管是层云降水还是对流降水，6 km以下的降水率均为最大，对总降水量的贡献也最大，表明强烈的雨滴碰并增长过程在此高度以下对降水的发生起主要作用。而不同高度降水量对总降水量贡献的大小随着高度的增加而减小。与高原涡降水相比，西南涡降水中对流降水所占比例较大，对总降水率的贡献也较大；雨顶高度较高，降水过程中对流旺盛程度较强；8 km以上西南涡降水变化较大，8-12 km高度层的降水量对总降水量的贡献也较大。

2.2 应用AIRS资料诊断西南涡暴雨

Aqua卫星上搭载的大气红外探测器(AIRS，Atmospheric Infrared Sounder)能够提供较高精度的大气温湿、地表温度和云的数据，其高光谱分辨率和全球覆盖能力使其可以观测全球的大气状态及其变化，对于天气及气候方面的研究具有非常实用的价值。研究结果表明，AIRS卫星资料在我国川藏地区具有较好的适用性^[31]，能有效弥补探空资料在该区域(尤其是高原地区)的覆盖不足。Ni等^[32]利用AIRS卫星资料、西南涡加密观测试验资料以及MICAPS实况资料，对2012年7月10-13日一次西南涡引发的区域性暴雨过程进行综合分析，揭示了与西南涡密切相关的对流、水汽及降水活动的演变状况。

OLR低值区与西南涡影响区有很好的对应关系，并且低值区的移动与西南涡移动路径相当一致。西南涡发展到强盛阶段时云顶亮温T_BB才出现明显的低值区，说明AIRS云顶亮温资料能较好反映暴雨过程里的中尺度对流系统的发展状况，并且与降水强度有很好的对应关系。西南涡不同发展阶段的温度廓线对比表明(图 2)，在西南涡强盛阶段(即发生强降水的阶段)，在中低空存在明显逆温层；随着西南涡的减弱，逆温层也减弱。另外，西南涡强盛阶段的水汽垂直分布多呈波动状态，在低空出现逆湿现象，并且西南涡强盛阶段低层的水汽含量明显小于初生阶段。

该结果证明了AIRS资料用于西南涡研究的有效性。在西南涡发生、发展的各阶段，AIRS提供的TBB和OLR均能较好地反映西南涡的演变特征。在西南涡强盛阶段，温度廓线存在明显逆温层，水汽垂直分布也出现逆湿现象，该阶段西南涡的水汽含量明显小于初生阶段。通过水汽散度垂直通量可以较好解释降水前后西南涡中云水含量以及温湿垂直结构发生上述变化的原因。

2.3 西南涡持续暴雨的GPS大气水汽总量特征

大气水汽总量PWV(又称可降水量)与天气系统的演变存在密切关系，GPS遥感结果可以反映PWV的细致变化，增强对天气系统的监测能力。2010年7月15-18日，四川盆地东北部出现了区域持续性暴雨天气，造成此次持续性暴雨天气过程的重要原因是由于西南涡在四川盆地长时间的停滞少动。邓佳等^[33]、郝丽萍等^[34]以及Li等^[35]利用1 h一次的成都地基GPS水汽监测网资料、地面自动站资料、探空站资料和6 h一次的NCEP 1°×1°再分析资料，综合分析了此次持续性暴雨中西南涡形成的大尺度环流条件，并用再分析资料结合PWV资料对这次暴雨过程中的垂直运动与水汽输送及聚集的情况进行了研究，探索将PWV应用于西南涡暴雨天气的机理研究。

分析研究均表明，PWV的变化趋势与西南涡的发生发展有很好的对应关系。西南涡完全形成前的13-17 h，盆地PWV开始大幅急升；低涡完全形成前的0-4 h，PWV达到峰值。西南涡东移时，盆地PWV下降至急升前的水平甚至最低，降水过程在1-4 h内全部结束(表 3)。低涡环流发展加强时造成水汽辐合增强，并与PWV大幅增长显著对应。当西南涡稳定维持以及东移时，PWV开始缓慢下降，但此时由于低涡环流带来的水汽辐合仍在维持，仍可产生不同程度的降水。

此研究证明PWV的变化趋势与西南涡的发生发展有很好的对应关系，PWV的急升与陡降对西南涡暴雨的形成与减弱有一定指示意义。结合水汽散度垂直通量的分析，可以更好地描述暴雨过程中的强上升、辐合辐散运动以及水汽输送情况。

2.4 对流涡度矢量垂直分量在西南涡暴雨中的应用

对大尺度大气运动来说，位涡是一个非常有效的动力性示踪物。因为在笛卡尔坐标系中位温面与水平面是近似平行的，涡度矢量和位温梯度矢量的交角较小，两个矢量点乘的积是明显的。但是在中尺度大气运动以及深对流系统的发展演变过程中，由于湿等熵面的倾斜, 位温梯度矢量与涡度矢量的交角变大, 两个矢量的点乘积趋于零, 位涡变得较弱，其诊断效果变差。Gao等^[36]将位涡定义推广，即把位势涡度定义中涡度矢量和位温梯度的点乘改为叉乘得到了一个新的物理量，称为对流涡度矢量(Convective Vorticity Vector，简称CVV)。2010年7月16-18日四川盆地发生了一次区域持续性暴雨天气过程，中尺度系统西南涡的发生发展及其沿辐合线的移动直接造成了这次强降水过程。陶丽等^[37]利用CVV对此次西南涡暴雨过程进行诊断，检验了这种新型物理量在诊断复杂地形下中尺度系统引发的暴雨时的效果及应用方法。

CVV垂直分量与西南涡引发的暴雨有一定的对应关系(图 3)，暴雨区CVV垂直分量区域平均的垂直积分量C_z与实际6 h累积降水量之间存在正相关关系，相关系数达到0.64。即当C_z出现极值时，降水量也会发生显著变化，此时极易发生暴雨天气现象。对流层低层850 hPa CVV垂直分量C_z的正值中心对暴雨落区具有较好的指示意义，即C_z的正大值出现的地区基本是暴雨发生最强的地区，且偏向其梯度较大处。宋雯雯等^[38]利用两类涡度矢量对四川盆地一次暴雨过程的分析应用也得出了相同结论：对流层CVV垂直分量的垂直分布对暴雨强度发生演变具有一定指示意义，即当对流层低层至高层呈现一致的正值时，暴雨强度会明显加强。

该研究指出CVV垂直分量与西南涡引发的暴雨有一定对应关系：强降水发生时段与CVV垂直分量峰值出现时间对应较好，对流层低层850 hPa上CVV垂直分量的水平分布与暴雨落区有关，对流层CVV垂直分量的垂直分布对暴雨强度演变有一定指示意义。

2.5 应用拉格朗日方法研究孟加拉湾水汽对四川盆地暴雨的影响

NOAA大气资源试验室开发的基于拉格朗日方法的气流轨迹模式HYSPLIT主要用于模拟空气中污染物的扩散和传输，但也可通过该模式对水汽输送的轨迹及来源进行分析研究。

岳俊等^[39]通过拉格朗日方法追踪2013年6月29日-7月19日起间四川盆地相继发生的三次暴雨过程中水汽的来源(图 4和表 4)，重点研究了孟加拉湾地区水汽对四川盆地暴雨的影响，结合HYSPLIT v4.9提供的聚类分析方法探讨了孟加拉湾水汽输送通道对三次四川盆地暴雨过程的作用。通过区域轨迹追踪可知在四川盆地三次暴雨过程中，水汽源大多来自于孟加拉湾地区，且主要来自于中低层。孟加拉湾地区的水汽在高低空环流形势的配合下，一部分可直接越过云贵高原输向四川盆地；另一部分则是绕过云贵高原与南海水汽以及越赤道水汽在西太平阳副高外围东南气流的作用下最终输送到四川盆地。来自孟加拉湾的水汽大部分是在南亚季风强大的西南气流作用下直接越过云贵高原输送到四川盆地，对四川盆地暴雨提供持续性水汽供应。

以上研究说明四川盆地暴雨的水汽大多来源于孟加拉湾且主要从中低层输入四川盆地，这条孟加拉湾水汽输送通道与大气河(Atmospheric River，简称AR)之间有一定的相似性。

2.6 WRF模式边界层参数化方案对西南涡模拟的影响

西南涡作为主体存在边界层的低涡系统，边界层风场动力作用是西南涡产生的重要成因之一。刘晓冉等^[40]选取WRF中尺度数值模式中四种边界层参数化方案，对2011年6月16-18日引发强降水的西南涡过程进行高分辨率数值模拟，分析不同边界层参数化方案对西南涡过程模拟结果的影响。从图 5可见，四种边界层参数化方案均能较好地模拟出西南涡以及暴雨带的东移，其中YSU方案对低涡路径、强度及降水的总体模拟效果最好。将YSU和ACM2方案与MYJ和NOPBL方案进行比较，模拟的低涡中心区域正涡度柱和上升运动较强，达到的高度更高，表明YSU和ACM2方案的动量垂直混合效应强烈。不考虑边界层作用的NOPBL方案模拟的地表风速异常偏高，造成地表热通量明显偏大、边界层高度偏高。YSU、ACM2和MYJ三种方案模拟的边界层高度和热通量的日变化比较一致，夜间基本维持少变，白天变化大，其中MYJ模拟的边界层高度和热通量较大，ACM2模拟的较小。

通过对比不同边界层方案对西南涡过程模拟的影响，发现若不采用边界层方案，则地表风速明显偏高，地表热通量明显偏大，对西南涡强度和降水强度的模拟偏强。而YSU方案对低涡路径、强度及降水的总体模拟效果最好，但该方案的动量垂直混合模拟偏强。而地表风速是造成热量输送以及边界层高度模拟差异的主要因子。

2.7 复杂地形影响西南涡过程的数值试验

母灵等^[41]利用中尺度非静力平衡模式WRF V3.4.1对2010年7月16-18日出现在四川盆地的一次西南涡暴雨过程进行了控制试验和3组地形敏感性试验，认为秦、大巴山山脉对西南涡的形成不具有决定性影响，但对西南涡的维持和发展非常重要。横断山脉、云贵高原等地形对西南涡生成位置、强度以及移动路径均有影响。青藏高原大地形对偏东气流的阻挡而产生的绕流有利于西南涡的生成，对西南涡的移动速度也有十分重要的影响。

在此基础上，王沛东等^[42]利用CFSv2再分析资料和中尺度数值模式WRF V3.7.1对一次西南涡大暴雨过程进行数值试验，重点研究了秦巴山区地形对此次暴雨过程的影响。结果表明：地形通过对低涡本身和对山脉两侧南北气流的阻挡作用不利于低涡向东北方向移动；地形通过影响水汽输送和垂直运动改变降水强度及分布，随着地形的升高，雨量增大，雨带西移；地形的阻挡使水汽聚集于四川盆地，在迎风坡形成较强的水汽通量辐合，雨带的位置和强度与水汽通量辐合区相对应；地形强迫的垂直运动在迎风坡较强，其中以地形抬升作用为主，但边界层摩擦辐合作用也有贡献(图 6)；降水量大值中心位于上升运动中心以南，降水区外围的弱下沉运动和其北部的强上升运动在迎风坡形成一个局地垂直环流圈(次级环流)，从而影响低涡与切变线的相互作用以及暴雨过程演变。

以上研究表明秦巴山山脉对西南涡的形成不具有决定性影响，但对西南涡的维持、移动和发展非常重要，秦巴山区地形对西南涡降水的增幅作用明显。横断山脉、云贵高原和青藏高原对西南涡能否生成以及生成位置、强度和移动路径有重要影响。

2.8 近61年西南涡的统计特征与异常发展的流型

利用1954-2014年NCEP/NCAR再分析资料，叶瑶等^[43]统计研究了近61 a间5-10月西南涡生成频数的年际变化(图 7)，并在合成分析的基础上比较了西南涡多发、少发年大气流型的差异(图 8)。夏半年发生西南涡的平均年次数为43次，其变化基本呈波动状，夏半年中又以6月最为强盛，8月最弱。多发年分别为：1954、1955、1956、1963、1964、1997、1998、2005、2007和2009年；少发年分别为：1960、1961、1962、1972、1974、1975、1981、1982、1988和2014年，与历史上极端气候事件有较好对应。

西南涡多发年，低涡关键区的低层流场表现为西南风异常强，气旋性切变增大，低纬季风加强；而西南涡少发年，关键区为北风异常强，低纬季风减弱。西南涡多发年，来自于印度洋的水汽输送增加有利于西南涡关键区的降水增多；而西南涡少发年，印度洋至孟加拉湾的水汽输送较常年减少，西南涡关键区水汽通量为负异常，不利于降水发生。低涡关键区内存在角动量输送，也是西南涡生成的必要条件之一。西南涡多发年，关键区偏南风旺盛且为辐合异常，使得角动量输送增加；而西南涡少发年，关键区偏南风减弱且为辐散异常，角动量输送减弱。

该研究说明除地形和加热这样的局地作用外，西风带以及季风环流带来的水汽和角动量输送这样的外部强迫作用也是影响西南涡生成的重要因子。

3 存在的问题

从以上对以西南涡研究历史和近期进展的概括可以看出，西南涡是具有明显高原特色的天气系统，同时又是能带来灾害性天气的中尺度系统，若其在川西高原等地生成之后东移、发展，则会造成下游我国东部广大地区的暴雨和洪涝灾害。尽管前人已对西南涡系统做了大量的分析，也取得了比较多的研究成果。但对西南涡及其暴雨的中尺度分析工作还不多，并且由于理论和技术所限，对西南涡这样的中尺度系统，采用的仍然是大尺度的资料或插值分析方法，实际上研究的多是西南涡的大尺度环境场，而对西南涡本身结构特征的研究还相当粗浅，成果也很不系统。尤其是由于西南涡的时空中尺度特征，在青藏高原东侧现有的观测资源布局和观测规范内，观测资料的时空分辨率难以对西南涡进行有效监测、追踪，严重阻碍了对西南涡形成、维持、活动及其影响机制进行深入系统的研究。与对热带气旋(TC)的研究相比，对西南涡及其暴雨的中尺度研究还很不深入，对其中尺度诊断、精细化预报技术还相当缺乏。这些问题严重阻碍了青藏高原大气科学研究的深入开展，很大程度地制约了对西南涡发生发展机理的研究及其诱发的暴雨预报业务水平的提高，特别是对西南涡中尺度特征及东移机制，特殊地形条件下大气环流、边界层、水汽输送对西南涡影响等认识都还很不清楚，使得数值预报模式对该地区的预报准确率明显低于其它地区，对造成灾害性天气的西南涡等高原低值系统的精细化监测预报能力还很弱。

另外，虽然西南涡的研究历史不算短，但由于受复杂地形、加热及水汽等多因子共同影响以及多尺度、多方向系统的相互作用，西南涡的机理研究及分析预报目前仍是一个难题，还存在不少未解之谜，例如是哪些因子控制西南涡的形成、维持、移动和发展？什么条件下西南涡容易引发暴雨？是“涡生雨(动力效应)”还是“雨生涡(热力效应)”？是低涡催生前方正涡度区还是正涡度区引导低涡的移动？移出型与源地型、暴雨型与少雨型的西南涡有何异同？西南涡及其物理量场分布与雨区有怎样的配置关系？西南涡与中尺度对流系统(包括高原移出的MCS)有何联系？西南涡究竟具有什么样的中尺度结构特征？这些问题都说明我们在西南涡的观测，西南涡的涡源时空分布、结构、移动规律等天气事实揭示，不同类型的加热因子和动力因子对西南涡结构及发生、发展不同阶段的影响，西南涡与其它天气系统的多尺度相互作用，西南涡引发暴雨的机理和短临预报关键技术，以及对我国重大灾害性天气的影响等诸多方面仍需大力开展研究。

4 新的研究方向展望

(1) 采用人工识别与智能识别技术，基于常规资料与高分辨再分析资料的西南涡数据集创建。

(2) 西南涡形成的动力学机制、结构特征、影响因子及作用。

(3) 多尺度相互作用下的西南涡东移演变机理，移出源地的大尺度条件与影响因子(如地形、加热、边界层、水汽)及其在不同阶段的作用。

(4) 西南涡与暴雨的关系，以及中尺度结构、演变规律等机理问题的新认识或再认识。

(5) 高原涡与西南涡的耦合加强作用，高原切变线与西南涡之间的关系(如切变线对低涡的诱发、涡导效应)。

(6) 西南涡与高、低空急流(SW LLJ)、季风槽(南支槽)、江淮气旋、梅雨锋(东亚梅雨)、热带气旋(台风)、西太副高的相互作用。

(7) 西南涡与高原波动(中尺度惯性重力波、涡旋波、准静止行星波)的内在联系，引发、耦合高原下游强天气的方式(如东移式的直接触发或波能频散的上游效应)与物理机理。

(8) 西南涡生成频数、空间分布的气候特征和长期变化趋势(如年际变化，年代际变化)以及由此对我国天气、气候格局以及极端事件(暴雨、干旱、冰雪、高温、污染天气)的可能影响。