暴雨预报一直是现代气象业务发展的重点和难点，为提高暴雨预报准确率，减小暴雨致灾损失，近年来气象工作者开展了大量研究工作，在主雨带观测（Zhang et al.，2011；高守亭等，2018）、数值模拟（Zheng et al.，2012；谌芸等，2019）、动力机理及诊断分析和预报方法方面成效显著（Li et al.，2014；赵思雄和孙建华，2019）。然而，随着经济社会的快速发展，当前预报技术特别是数值天气预报技术还需进一步发展或突破，以满足气象防灾减灾工作提出的更高需求（曾庆存，2013）。

云南地处低纬高原，受东亚季风和南亚季风共同影响，形成干湿季分明的季风气候特征。与全国大多数地区相比，云南暴雨范围小、雨量集中、局地性和突发性强，暴雨预报难度大（许美玲等， 2011）。为提升暴雨预报水平，减少致灾损失，许多学者基于天气形势分析（郭荣芬等，2018；崔强等，2023）及诊断（胡振菊等，2022；王政明和李国平，2023）、中尺度特征分析（杨素雨等，2019；蔡雄辉等，2021）、数值模拟（马志敏等，2016；沙宏娥等，2022）、水汽源追踪（阙志萍等，2021）等方面开展了大量研究，极大地丰富了对暴雨发生发展机制的认识，促进暴雨预报业务快速发展。然而，云南暴雨大多属于强对流性暴雨，强降雨同时伴有雷暴、短时强降水、冰雹等强对流天气（张腾飞等，2011；鲁亚斌等，2018），致灾程度极为严重，如2017年云南省全年气象及其衍生灾害造成634.8万人受灾，因灾死亡和失踪110人，直接经济损失72.1亿元人民币，其中暴雨洪涝造成的直接经济损失占56%，死亡和失踪人口占42%，暴雨洪涝是云南致灾程度最严重的气象灾害(云南省气候中心. 云南省2017年气候影响评价, 2017.)。可见，强对流暴雨机理及预报方法研究已成为云南气象业务工作的难点和重点。为此，本文利用云南省国家自动站和区域自动站（简称“全站点”）地面常规气象观测资料、高分辨率卫星资料及再分析资料，对2017年夏末云南地区发生的一次强对流暴雨过程成因进行诊断分析，以期为此类暴雨预报提供一定参考。

本文采用天气学诊断分析方法，利用云南省125个国家自动站及3 296个区域自动站逐小时降水、24 h降水、逐小时雷暴观测数据分析强对流暴雨过程概况，短时强降水定义为小时降水量大于等于20.0 mm（李华宏等，2017）；利用MICAPS（Meteorological Information Combine Analysis and Process System）格式观测数据分析大尺度环流背景及强对流暴雨触发机制；利用FY-2E云顶亮温（Black Body Temperature， TBB）资料分析导致强对流暴雨发生的中尺度系统演变特征；利用美国国家环境预报中心（National Centers for Environmental Prediction，NCEP）再分析资料（分辨率为1°×1°）计算水汽通量、水汽通量散度、800 hPa与500 hPa温差（ΔT），诊断强对流发生的环境条件。以上资料时间均为2017年8月12—16日，且均为北京时。文中附图涉及的地图基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为GS（2019）3082号的标准地图制作，底图无修改。

2017年8月13—15日，云南出现一次强对流暴雨天气过程，强降雨导致昆明、曲靖、文山、红河等多市（州）发生暴雨洪涝灾害，损失惨重。13日20：00至14日20：00和14日20：00至15日20：00云南省24 h累积雨量空间分布[图1（a）、（b）]显示，强降雨主要出现在哀牢山及以东地区，主雨带呈西北—东南向分布，自东北向西南推进。13日20：00至14日20：00[图1（a）]，主雨带位于北部金沙江流域及滇东地区，由2个中尺度雨团组成，即丽江东部—楚雄北部—昭通南部—四川南部雨团与曲靖—昆明东部—文山东部雨团，全站点出现大暴雨3站、暴雨65站、大雨160站，最强降雨的西双版纳州勐海县勐宋站24 h累积降水量188.0 mm；14日20：00至15日20：00[图1（b）]，主雨带移至滇西北—滇中—滇东南一线，由3个中尺度雨团（迪庆南部—丽江—大理雨团，楚雄—昆明—玉溪雨团，文山南部—红河南部雨团）组成，全站点出现大暴雨17站、暴雨187站、大雨487站，最强降雨的红河州河口县大南溪站24 h累积降水量239.0 mm。强降雨区同时伴有短时强降水、雷暴、冰雹天气，强对流天气特征显著。逐小时短时强降水站数演变[图1（c）]显示，短时强降水主要集中于3个时段：13日13：00至14日05：00，最强为13日21：00，有12站出现短时强降水；14日13：00至15日03：00，最强为14日23：00，有28站出现短时强降水；15日05：00—22：00，最强为15日13：00，有27站出现短时强降水。逐时雷暴站数分布[图1（c）]显示，雷暴主要集中出现在13、14、15日13：00—21：00，具有典型午后强对流特征。

综上所述，此次强降雨主要出现在哀牢山区及其以东地区，西北—东南向雨带由局地中尺度雨团组成，雨带自东北向西南推进；强降雨中心范围小、雨量大、局地性与突发性强，同时伴有短时强降水、雷暴、冰雹等强对流天气，属于强对流暴雨过程且过程可分为3个阶段，即13日13：00至14日05：00（第一阶段）、14日13：00至15日03：00（第二阶段）、15日05：00—22：00（第三阶段）。

2017年8月以来，西太平洋副热带高压（简称“副高”）东退南落，但主体依然控制西太平洋、中南半岛、滇缅一带，中高纬度多高空槽活动，冷空气频繁，冷暖空气持续在云南上空交汇，造成这一地区降水偏多。8月13—14日天气形势综合配置（图2）显示：13日20：00，500 hPa低槽东移至湖北、湖南、广西北部一线，槽后偏北风风速达16 m·s^-1以上，冷平流较强，副高588 dagpm线控制滇中及以南、以西地区，14日20：00，低槽东移南下，槽底延伸至广西中北部，槽后西藏、青海、四川均为高压脊区控制，脊前偏北气流不断引导冷空气南下；700 hPa流场形成云南切变类强降水鞍型场结构，即云南南北两侧为反气旋环流、东西两侧为气旋环流（许美玲等，2011），700 hPa切变线南压，13日08：00—20：00，切变线自川西南、滇东北地区南压至滇西北东部、滇中一线，13日20：00至14日08：00，切变线稳定少动，14日08：00—20：00，切变线南压至滇西北东部、滇中西部、滇东南一线，14日20：00至15日08：00，切变线稳定少动，15日08：00—20：00，切变线越过哀牢山，移向滇西南地区，16日08：00，切变线移出云南境内；地面冷锋西推，13日20：00，锋面位于曲靖、文山东部地区，14日20：00，锋面推至丽江、楚雄西部、玉溪东部、红河、文山一线，锋后无冷空气补充，15日锋面移向哀牢山过程中逐渐锋消。

可见，500 hPa低槽东移、700 hPa切变线南压、地面冷锋西推是本次过程的大尺度环流背景，属云南冷锋切变型强对流暴雨过程。700 hPa切变线夜间移动缓慢，白天移动较快，切变线越过哀牢山后沿滇西南快速移出云南，强对流暴雨区与700 hPa切变线越过哀牢山前位置相吻合，切变线越过哀牢山移出云南后强对流暴雨过程趋于结束。

在有利的大尺度环流背景下，中小尺度系统是产生强对流暴雨的直接系统，云南及其周边地区中尺度对流系统（Mesoscale Convective System，MCS）具有明显的地域特征。卫星云图上定义：-32 ℃冷云盖短轴长度在1~2个经（纬）距之间为MCS_β，超过2个经（纬）距为MCS_α；-32 ℃冷云盖短轴长度在3个经（纬）距以上，-54 ℃冷云盖短轴长度在2个经（纬）距以上，且生命史在6 h以上的MCS_α为中尺度对流辐合体（Mesoscale Convective Complexes，MCC），即MCC为MCS_α中尺度较大、生命史较长的强对流系统（段旭等，2004）。基于卫星云图反演的云顶亮温（TBB）资料，采用上述MCS定义方法，对产生强降雨的MCS演变特征进行分析。

第一阶段，700 hPa切变线自川西南、滇东北地区南压至滇西北东部、滇中一线，切变影响区不断触发新生MCS_β，13日13：00—18：00，MCS_β不断发展合并，国家自动站有16站出现雷暴天气；13日19：00[图3（a）]，多个MCS_β发展合并为3个椭圆状MCS_α，其中MCS_α1位于巴塘、德钦地区，MCS_α2位于西昌、丽江地区，MCS_α3位于泸西、望谟地区，雷暴天气趋于结束；13日21：00[图3（b）]，MCS_α2、MCS_α3持续发展，MCS_α3 -32 ℃冷云盖短轴长度超过3个经度，-54 ℃冷云盖短轴长度超过2个经度，发展为MCC，12站出现短时强降水，为本阶段最强，其中MCS_α3产生6站短时强降水，最大小时雨量32.4 mm；13日22：00—23：00（图略），MCS_α2发展并移向金沙江流域，MCS_α3云顶亮温升高，云顶高度降低；14日00：00[图3（c）]，MCS_α2持续向南发展，云顶亮温-32 ℃线控制金沙江流域，MCS_α3发展至最强，TBB梯度大值区9站出现短时强降水，最大小时雨量45.7 mm；14日01：00[图3（d）]，MCS_α2发展南移，MCS_α3减弱分裂，-54 ℃短轴长度减小，不再满足MCC，MCC持续时间为4 h，此时段8站产生短时强降水，最大小时雨量45.9 mm；14日02：00—05：00（图略），MCS_α3分裂为2个单体，西部单体并入MCS_α2后减弱消散，东部单体残留于滇、黔、桂交界处，降水趋于结束。可见，伴随切变线快速南压，午后MCS_β发展合并，雷暴天气较强；夜间切变线稳定少动，MCS_β发展合并为MCS_α，短时强降水天气较强，短时强降水主要出现在TBB梯度大值区。

第二阶段，700 hPa切变线南压至滇西北东部、滇中西部、滇东南一线，切变影响区触发新生MCS_β。14日13：00—20：00，新生MCS_β与第一阶段MCS_α2、MCS_α3残留单体合并发展为MCS_β新单体，强降雨区出现较强雷暴天气。14日16：00[图4（a）]，MCS_β新单体-32 ℃冷云盖短轴长度超过2个经度，发展为带状MCS_α4，22站出现短时强降水，而藏东南、川西高原、滇西北地区MCS相对较弱，呈南—北向带状分布；14日17：00—18：00（图略），MCS_α4发展至最强并移向哀牢山东侧，藏东南、川西高原、滇西北地区MCS发展合并为西北—东南向带状MCS；14日19：00[图4（b）]，MCS_α4减弱，带状MCS_α5形成并影响滇西北地区，16站出现短时强降水；14日20：00—22：00（图略），MCS_α4减弱西移，MCS_α5沿切变线向滇西南发展，降水主要出现在滇西北东部及滇中地区；14日23：00[图4（c）]，MCS_α4西移与MCS_α5合并为西北—东南向带状MCS，其东侧TBB梯度大值区产生较强降水，出现28站短时强降水，为本阶段最强；15日00：00[图4（d）]，带状MCS沿切变线前部快速发展，出现21站短时强降水；15日01：00—03：00（图略），带状MCS与藏东南至滇西北地区发展南移的MCS合并为西北—东南向带状MCS_α6，滇越间的MCS_α7发展并移向滇南边缘。可见，伴随切变线继续南压，触发新生MCS_β，午后MCS_β与第一阶段残留单体合并发展为带状MCS_α，主要产生雷暴天气，夜间切变线稳定少动，MCS_α4与MCS_α5沿切变线前部发展并产生强降水，强降水出现在TBB梯度大值区。

第三阶段，700 hPa切变线越过哀牢山，切变线前部带状MCS_α沿滇西南快速发展。15日06：00[图5（a）]，MCS_α6向西发展，滇越间的MCS_α7移至滇南边缘，MCS_α6东侧及MCS_α7北侧TBB梯度大值区10站出现短时强降水；15日07：00—09：00（图略），MCS_α6、MCS_α7继续向西发展，MCS_α7北侧滇南边缘降水较强；15日10：00[图5（b）]，MCS_α6减弱，MCS_α7沿西北方向移动发展，并导致滇南边缘降水增强，TBB梯度大值区有10站出现短时强降水，最大小时降水量62.4 mm；15日13：00[图5（c）]，MCS_α6减弱，MCS_α7发展北移，滇南边缘有18站出现短时强降水，全省有27站出现短时强降水，为本阶段最强；15日14：00[图5（d）]，MCS_α7沿西偏北方向移动，与MCS_α6逐渐合并，产生较强雷暴天气；15日17：00—20：00（图略），MCS_α6快速减弱消散，MCS_α7移向滇西南地区，降水趋于结束。可见，切变线快速越过哀牢山，带状MCS_α沿切变线前部快速发展，午后MCS_α合并及减弱分裂时，产生较强雷暴天气。

上述分析表明，产生强对流暴雨的直接系统为中-β、中-α尺度MCS，雷暴天气主要产生于午后MCS_β新生及发展合并过程中，MCS_α产生的短时强降水天气较强，强降水主要出现在TBB梯度大值区。MCS与700 hPa切变线密切相关，切变线越过哀牢山前，MCS呈椭圆状近南—北向分布，沿切变线后部发展；切变线向哀牢山移动过程中，MCS逐渐转为西北—东南向带状分布；切变线越过哀牢山后，西北—东南向带状MCS沿切变线前部快速发展，但云顶高度降低，降水减弱。第一阶段MCS_α较第二、三阶段弱，短时强降水及雷暴站数均明显少于第二、三阶段。雷达回波和径向速度（图略）显示，第一阶段回波较弱，以层状云回波为主并有分散对流单体回波嵌入其中，回波顶高4~5 km；第二阶段回波增强，层状、积状混合云回波结构密实，回波强度超过45 dBZ，回波顶高达12~13 km，垂直剖面出现高悬的反射率因子核；第三阶段，回波顶高降低，回波强度减弱，降水回波面积明显增大，呈西北—东南向带状分布并沿切变线附近辐合增强，强降水较第一、二阶段强。

强降雨开始前，云南持续受西南暖湿气流影响，大气处于高温、高湿状态，700 hPa比湿均超过11 g·kg^-1，温度露点差小于3 ℃，14日20：00，比湿上升至12 g·kg^-1以上，滇西北丽江站高达15 g·kg^-1，具备产生强降水的水汽条件。水汽通量及水汽通量散度时间-高度演变（图6）显示，水汽输送主要出现在300 hPa以下，最强水汽输送时段为12日20：00至14日20：00，水汽通量最大值达6 g·hPa^-1·cm^-1·s^-1，第一阶段水汽输送最强，第二阶段水汽输送开始减弱，第三阶段水汽输送最弱，强水汽输送时段较强降水时段提前；水汽通量散度低层辐合、高层辐散特征明显，最强辐合层为850~800 hPa，第一阶段低层辐合增强，最大辐合值-0.4×10^-7 g·hPa^-1·cm^-2·s^-1，第二阶段最大辐合值升至-0.8×10^-7 g·hPa^-1·cm^-2·s^-1，第三阶段辐合最强，最大辐合值达-1.2×10^-7 g·hPa^-1·cm^-2·s^-1。

700 hPa水汽通量及其散度场分布（图7）可见，水汽源于孟加拉湾，滇中及其以南地区水汽输送较强，14日20：00[图7（b）]水汽输送弱于13日20：00[图7（a）]，水汽辐合区集中在滇中及以东、以南地区，与强降水区分布一致。可见，强水汽通量维持时段超前于强降水时段，强水汽辐合区与强降雨区、最强水汽辐合时段与不同降水阶段及强度均有较好对应关系，即水汽通量强辐合区对强降雨区有较好指示意义，与以往研究结论（许美玲等，2011）一致，但水汽输送及辐合强度均弱于云南全省性暴雨过程或局地特大暴雨过程，这也是本次过程国家自动站仅8站出现暴雨的原因，即中等水汽条件。此外，降水第三阶段，切变线快速移向并越过哀牢山，受山脉地形阻挡作用（许彦艳等，2015），水汽辐合作用增强，降水迅速增强，导致本阶段强降水主要出现在午后至前半夜，不同于第一、二阶段。

13日20：00，丽江、昆明、蒙自T-ln P图（图略）显示，对流有效位能（Convective Available Potential Energy， CAPE）均大于1 000 J·kg^-1，强降雨区大气处于强不稳定层结状态。800 hPa与500 hPa温差（ΔT）显示，13日20：00[图8（a）]，滇中及其以东、以北地区ΔT>20 ℃，处于温度直减率大值区，伴随切变线南压，中层冷平流与低层暖平流加强，大气不稳定度加大；14日20：00[图8（b）]，除滇西边缘外，云南大部地区ΔT>20 ℃，滇中及滇西北东部ΔT>22 ℃；15日20：00（图略），ΔT>20 ℃区域继续控制云南大部，ΔT>21 ℃高温差区向西扩展至哀牢山沿线，伴随切变线向哀牢山移动并越过，这一区域大气不稳定度持续加大。可见，3个阶段大气均处于强不稳定层结状态，ΔT>20 ℃区域出现短时强降水及雷暴天气，800 hPa与500 hPa温差对强对流暴雨有一定指示意义，以往研究（许美玲等，2013）亦有相似结论。

2017年8月12日20：00至16日20：00云南区域（98°E—105°E，22°N—28°N）平均水平散度与垂直速度时间-高度剖面（图9）显示，过程期间整层大气均以上升运动为主，散度场存在低层辐合、中高层辐散的动力抽吸机制。第一阶段，低层辐合、中层辐散较弱，高层存在辐合区，最强上升运动区出现在500~400 hPa，垂直速度为-12 Pa·s^-1；第二阶段，-15 Pa·s^-1的强上升区向上延伸至200 hPa附近，低层辐合增大至-4×10^-6 s^-1，中高层转为一致辐散区，动力条件显著改善；第三阶段，伴随切变线向哀牢山移动并越过，低层700~600 hPa出现-21 Pa·s^-1的强上升运动中心，低层辐合增大至-8×10^-6 s^-1，高层辐散达12×10^-6 s^-1，抽吸作用增强，动力条件最好。15日20：00，上升运动减弱，整层大气逐渐转为下沉运动，第三阶段降水结束。可见，强降雨期间，整层大气均为上升运动，同时存在低层辐合、中高层辐散的动力抽吸机制，第三阶段受哀牢山地形抬升作用（许彦艳等，2015），动力条件较好，降水主要出现在午后至前半夜，不同阶段降水与不同动力条件对应，较好的动力机制对强降雨出现具有一定指示意义。

地面辐合线对中尺度对流系统的触发与维持有重要作用（孙继松和陶祖钰，2012；徐珺等，2014；谌芸等，2018），利用地面自动站风场资料分析地面辐合线与中尺度系统发生发展的关系。如图10所示，8月13日11：00，伴随低层弱冷空气自北向南、自东向西渗透，滇西北至西藏东南部、四川南部至云南北部金沙江流域、滇东南至贵州西部3个区域在地形作用下生成西北—东南向地面辐合线，辐合线影响区触发多个新生MCS；13日14：00—20：00，地面辐合线南北位置略有摆动，但MCS_α1、MCS_α2、MCS_α3影响区始终稳定维持着西北—东南向地面辐合线。8月14日11：00第二阶段，MCS新生发展，滇西北、滇中至滇东南一带地面辐合线加强西推，维持至14日夜间。15日凌晨第三阶段降水开始，700 hPa切变线越过哀牢山，地面辐合线移至滇西南地区，降水趋于结束。可见，3个阶段MCS发展演变过程均伴随地面辐合线发展移动，地面辐合线在强对流暴雨过程中起到重要作用。

本文基于天气学方法，利用地面常规气象观测资料及NCEP再分析资料对云南一次强对流暴雨过程成因进行分析，主要结论如下：

（1）强降雨主要出现在哀牢山及其以东地区，西北—东南向雨带由局地中尺度雨团组成，自东北向西南推进，强降雨中心范围小、雨量大、局地性与突发性强，强降雨中心伴有短时强降水、雷暴、冰雹等强对流天气，过程3个阶段雷暴天气均出现在午后，第三阶段降水最强。

（2）500 hPa低槽东移，700 hPa切变线南压，地面冷锋西推是本次过程的大尺度环流背景，为冷锋切变型过程；700 hPa切变线夜间移动缓慢，白天移动较快，切变线越过哀牢山后沿滇西南快速移出云南，强降雨及强对流天气与700 hPa切变线越过哀牢山前位置较为吻合，切变线越过哀牢山移出云南后，强对流暴雨过程趋于结束。

（3）产生强对流暴雨的直接系统为中-β、中-α尺度MCS，雷暴天气主要产生于午后MCS_β新生及发展合并过程中，MCS_α产生的短时强降水天气较强，强降水主要出现在TBB梯度大值区；700 hPa切变线越过哀牢山前，MCS呈椭圆状近南—北向分布，沿切变线后部发展，切变线向哀牢山移动过程中，MCS逐步转为西北—东南向带状分布，切变线越过哀牢山后，西北—东南向带状MCS沿切变线前部快速发展；第一阶段MCS_α较第二、三阶段弱，短时强降水及雷暴站数均明显少于第二、三阶段。

（4）强水汽通量维持时段超前于强降水时段，水汽通量辐合区对强降雨区有较好的指示意义；800 hPa与500 hPa温差（ΔT）可较好地反映大气不稳定状态，ΔT>20 ℃区域对强对流暴雨区有较好指示意义；强降雨时段，整层大气均为上升运动，同时存在低层辐合中高层辐散的动力抽吸机制。

（5）第三阶段，700 hPa切变线向哀牢山移动并越过，水汽辐合增强，上升运动增强，降水强于第一、二阶段；3个阶段中尺度对流系统演变过程均伴随地面辐合线，地面辐合线在强对流暴雨启动机制中有重要作用。