本文利用WRF中尺度数值模式对2014年8月9日-12日西南涡东北移引发的大暴雨过程进行了高分辨率数值模拟。在模拟效果良好的前提下,通过修改秦巴山区范围内的地形高度设计了6组敏感性试验,研究了地形动力作用对西南低涡移动发展及其引发暴雨的影响。主要从低涡结构特征、维持和移动、发展加强等方面分析了地形对低涡的影响,从降水特征、水汽条件、垂直运动以及不稳定发展等方面分析了地形对暴雨的影响。本文得到的主要结论概括如下:(1)西南涡在初生阶段是一个较弱的浅薄系统,涡度轴随高度增加向西倾斜,850h Pa以下低涡中心为微弱冷区,中层为显著暖湿结构,暖湿轴随高度增加向西北方向倾斜。此时秦巴山区地形对低涡的结构特征无影响。西南涡在成熟阶段是一个强烈发展的深厚系统,涡度轴呈垂直状态,高层辐散强度大于低层辐合强度,低涡基本受暖湿空气控制,中高层有暖心结构,湿中心从地面延伸至高层,低涡区域热力特征分布不均匀。地形升高后,低涡强度增强且结构更加深厚,高层辐散强度和低层辐合强度以及上升运动都明显增强,暖湿结构更加明显,斜压性相对较弱;反之地形降低后,低涡变得浅薄,辐合上升强度减弱,斜压性增强。西南涡在减弱阶段变为浅薄斜压系统,500h Pa以上转为弱负涡度区,从地面至800h Pa为辐散区,垂直运动在850h Pa以下变为弱下沉运动,低层已被来自北方的干冷空气所控制,暖湿空气被抬升,不利于低涡发展。地形升高后,低涡强度增强,散度场仍为低层辐合,高层辐散,斜压性不强,仍为暖湿结构;反之地形降低后,地面至800h Pa转为辐散区,低层下沉运动增强,暖心结构消失,低涡减弱更快。(2)秦巴山区地形对西南涡完整形态的维持有重要作用,适中的地形高度有利于低涡形态的完整。地形主要通过对低涡本身的摩擦阻挡以及对山脉两侧南北气流的阻挡作用影响其移动。地形升高时,移动路径偏西、偏南,移速相对缓慢,低涡稳定维持,48h内未移出四川东北部;地形降低时,移动路径偏东、偏北,移速较快,48h内已移至湖北西部地区。西南涡发展加强过程中,在秦巴山区地形的影响下,气流在迎风坡的辐合造成正涡度的拉伸以及迎风坡抬升造成正涡度的垂直输送是低涡加强的主要原因,涡度的水平输送和涡度的倾侧也受到山脉地形的影响,但贡献较小。此外,等熵面相对地形陡立造成倾斜涡度发展(SVD)也是低涡加强的重要原因。(3)西南涡降雨过程伴随多次强烈的中尺度对流活动,于9日和10日夜间增强,昼时减弱。地形对低涡降水的增幅作用明显,且随着地形的升高,雨量增多,雨带位置向西、向南偏移;反之随着地形的降低,雨量减少,雨带位置向东、向北扩展。(4)地形的阻挡使来自西南的大量水汽聚集于四川盆地而难以向东、向北输送,在山脉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一致。地形强迫出的上升运动在迎风坡较强,其中地形抬升起主要作用,而边界层摩擦辐合也有明显贡献。地形强迫出的垂直速度以及6h累积雨量在迎风坡随地形的升高而增大,存在两个峰值,降水大值位于垂直速度大值的南侧。地形的存在使来自南方的高能暖湿空气和来自北方的干冷空气在山脉两侧堆积,不稳定能量得到暂时储存而没有立即释放,造成等熵面的陡立,进而使条件性对称不稳定(CSI)强烈发展,形成倾斜对流,诱发产生暴雨。反过来,对流性降雨带来的潜热释放可造成水平湿斜压性的增加、对流稳定度的减少,从而再次促进正涡度的发展,这种正反馈机制可能是造成低涡和暴雨在迎风坡持续性发展加强的重要原因。(5)降雨过程由惯性不稳定、对流不稳定和对称不稳定共同控制,降雨峰值位于对流不稳定和对称不稳定共同发展的暖湿交界区域,靠近对流不稳定区一侧的雨量峰值区上空以对流不稳定占主导,且中高空存在惯性不稳定加强对流,而靠近对称不稳定区一侧的雨量峰值区上空以湿对称不稳定占主导,中高空有弱对流不稳定共同发展。