趙賢產(chǎn) 許廣浩 王建新 徐 鵬
(1.義烏市氣象局,浙江 義烏322000;2.金華市氣象局,浙江金華321000)
2010年9月13日17:00—20:00之間,浙江省義烏境內(nèi)發(fā)生3個(gè)雷暴云團(tuán)。第一個(gè)雷暴云團(tuán)(簡稱雷暴云團(tuán)A,以下同)經(jīng)過義烏觀測站,從觀測站記錄看到,大風(fēng)時(shí)間是17:52—18:02,其中在 17:55 出現(xiàn)最大風(fēng)速達(dá) 27.5 m/s(風(fēng)力 10 級),同時(shí)在 18:03—18:05 出現(xiàn)最大直徑達(dá)8 mm的冰雹和17:00—18:00降水量達(dá)31.7 mm的短時(shí)暴雨。第2個(gè)(簡稱雷暴云團(tuán)B)經(jīng)過佛堂鎮(zhèn)西南部的六石村,并于17:57在該地出現(xiàn)葡萄般大小的冰雹和風(fēng)災(zāi)。第3個(gè)(簡稱雷暴云團(tuán)C)經(jīng)過赤岸鎮(zhèn),未見風(fēng)雹災(zāi)害。
經(jīng)初步分析認(rèn)為,上述ABC 3個(gè)雷暴云團(tuán)是一次典型的強(qiáng)雷暴影響過程。對雹暴云的方面,國內(nèi)外大量氣象科學(xué)家都進(jìn)行了研究,如雷雨順系統(tǒng)地提出了冰雹云的概論[1];丁一匯系統(tǒng)性地論述了中小尺度天氣系統(tǒng),如一般雷暴(雷雨)、強(qiáng)雷暴(產(chǎn)生冰雹、龍卷、暴雨等)[2];祝啟桓等研究了浙江省境內(nèi)發(fā)生的強(qiáng)對流天氣[3]。但在同一天氣背景下發(fā)生不同影響程度的雷暴云團(tuán),特別是在臨近預(yù)警技術(shù)方面,很有研討的必要。
從9月13日20:00的500 hPa高空資料來看,義烏處500 hPa副高邊緣控制下,其中588線比13日08:00東撤明顯,浙江境內(nèi)主導(dǎo)風(fēng)向由偏南轉(zhuǎn)西南氣流;底層有弱冷空氣滲透南下,850 hPa除152線明顯東撤外,東部沿海的主導(dǎo)風(fēng)向由西南風(fēng)明顯轉(zhuǎn)向東南風(fēng),垂直風(fēng)風(fēng)切變明顯,相當(dāng)滿足強(qiáng)對流發(fā)生發(fā)展的有利條件(見圖1)。
圖1 13日20:00 500 hPa(a),925 hPa(b)環(huán)流形勢示意圖
由探空圖可見,衢州站13日08:00不穩(wěn)定能量充足,低層濕度相當(dāng)充沛,850 hPa以下相對濕度均達(dá)89% ~94%,而400~500 hPa相對濕度僅有1% ~4%,到300 hPa以上的相對濕度猛升到13% ~24%,中層形成干暖蓋,在低層弱冷空氣滲透產(chǎn)生了不穩(wěn)定能量的釋放機(jī)制,形成強(qiáng)烈天氣的發(fā)生條件(見圖2)。
由云圖可見,13日18:00在浙江中東部已發(fā)生強(qiáng)對流云團(tuán)(見圖3a)。從17:54杭州雷達(dá)組合反射率圖中可知,雷暴云團(tuán)A在義烏城區(qū)附近已有60 dBz以上強(qiáng)度的強(qiáng)回波,回波頂高達(dá)14 km,垂直累積液態(tài)水含量達(dá)35 kg/m2以上(見圖3b)。可見雷暴云團(tuán)A強(qiáng)度相當(dāng)強(qiáng),足能發(fā)生雷電風(fēng)雹天氣。
圖2 9月13日08時(shí)衢州的T-lgP示意圖
圖3 2010年9月13日的云圖與雷達(dá)圖
從分析雷暴云團(tuán)A的雷達(dá)回波組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量隨時(shí)間變化可知(見圖4a),在發(fā)生強(qiáng)對流天氣之前,有組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量3者同時(shí)躍升現(xiàn)象。
在圖4a上,于 16:55—17:07的體掃資料中,兩個(gè)體掃時(shí)間組合反射率強(qiáng)度增強(qiáng)5 dBz、回波頂高增高8 km,特別是垂直累積液態(tài)水含量躍升25 kg/m2,距發(fā)生風(fēng)雹的時(shí)間約40 min以上。
為了區(qū)別雷暴云團(tuán)A,同樣分析另外2個(gè)雷暴云團(tuán)B和C的雷達(dá)回波組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量隨時(shí)間變化跡線(見圖5)。
分析圖5a可知,雷暴云團(tuán)B在17:55的雷達(dá)回波達(dá)65 dBz的最強(qiáng)強(qiáng)度,回波頂高達(dá)15 km,垂直累積液態(tài)水含量達(dá)45 kg/m2;且在17:43—17:55的兩個(gè)體掃時(shí)間里,組合反射率強(qiáng)度增強(qiáng)20 dBz,平均每個(gè)體掃增強(qiáng)5 dBz以上;垂直累積液態(tài)水含量也躍升25 kg/m2,平均每個(gè)體掃躍升10 kg/m2以上;回波頂高有降有增不穩(wěn)定,但維持在12~15 km。可見雷暴云團(tuán)B的強(qiáng)度與雷暴云團(tuán)A相比,較為接近,所以也足夠能發(fā)生強(qiáng)風(fēng)雹的天氣。
分析圖5b可知,雷暴云團(tuán)C在17:55的雷達(dá)回波達(dá)65 dBz的強(qiáng)度,回波頂高達(dá)15 km,垂直累積液態(tài)水含量達(dá)45 kg/m2;但在17:49—17:55的一個(gè)體掃時(shí)間里,組合反射率強(qiáng)度僅增強(qiáng)5 dBz;垂直累積液態(tài)水含量僅升5 kg/m2;回波頂高略增升??梢娎妆┰茍F(tuán)C的強(qiáng)度雖比雷暴云團(tuán)A、B相當(dāng)強(qiáng),但雷達(dá)回波組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量隨時(shí)間躍升不明顯,特別是垂直累積液態(tài)水含量躍升量最少,也許這就是雷暴云團(tuán)C不足以發(fā)生強(qiáng)風(fēng)雹天氣的原因。
所以,在實(shí)際工作當(dāng)中,若監(jiān)測到組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量3者較強(qiáng)且同時(shí)躍升特別明顯,尤其是垂直累積液態(tài)水含量躍升量明顯較大之時(shí),即可發(fā)布強(qiáng)對流風(fēng)雹或強(qiáng)雷電等天氣預(yù)警。
大氣電場強(qiáng)度雖然是大氣電學(xué)的基本參數(shù),在晴天電學(xué)、雷暴電學(xué)以及閃電的研究中都有重要意義,在雷暴監(jiān)測中同樣具有重要作用[4-6]。如大氣電場儀能夠記錄閃電與雷暴強(qiáng)度之間的關(guān)系。
圖4b就是 2010年 9月 13日 17:00—19:00義烏大氣電場儀的記錄跡線圖。從圖中可以看出,17:36之時(shí),義烏上空的大氣中已存在足夠強(qiáng)的電場,已超過5 kV/m,一旦有雷暴云經(jīng)過,將會(huì)發(fā)生雷擊事件。而18:10左右的劇烈變化,就是雷擊放電現(xiàn)象。雷擊放電后的相對變化率較小,說明大氣電場已趨于平衡狀態(tài)。
4.1 這次義烏風(fēng)雹天氣是在高空500 hPa副高邊緣控制,底層有弱冷空氣滲透南下,東部沿海的主導(dǎo)風(fēng)向由西南風(fēng)明顯轉(zhuǎn)向東南風(fēng),垂直風(fēng)風(fēng)切變明顯條件下發(fā)生的。
4.2 探空資料反映低層濕度相當(dāng)充沛,中層有明顯的干暖蓋,層結(jié)條件為極不穩(wěn)定。
4.3 云圖上表現(xiàn)有強(qiáng)對流云團(tuán);在雷達(dá)圖中的3個(gè)雷暴云團(tuán)均有60 dBz以上強(qiáng)度的強(qiáng)回波,回波頂高達(dá)14 km以上,垂直累積液態(tài)水含量達(dá)35 kg/m2以上。
4.4 大氣電場儀的監(jiān)測有足夠強(qiáng)的電場,已超過5 kV/m,一旦有雷暴云經(jīng)過,將會(huì)發(fā)生雷擊事件。
4.5 若監(jiān)測到組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量3者較強(qiáng)且同時(shí)躍升特別明顯,尤其是垂直累積液態(tài)水含量躍升量明顯較大(如每個(gè)體掃躍升10 kg/m2以上)之時(shí),即可發(fā)布強(qiáng)對流風(fēng)雹或強(qiáng)雷電等天氣預(yù)警。
[1] 雷雨順,吳寶俊,吳正華.冰雹概論[M].北京:氣象出版社,1978:1-170.
[2] 丁一匯.高等天氣學(xué)[M].北京:氣象出版社,2005:309.
[3] 祝啟桓,張淑云,顧強(qiáng)民,等.浙江省災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)[M].北京:氣象出版社,1992:140-161.
[4] 陳綠文,黃智慧,禹繼,等.一次人工觸發(fā)閃電事件的定位誤差分析[J].廣東氣象,2010,32(1):15-17,21.
[5] 高太長,黃子洋,張鵬,等,大氣電場資料與雷達(dá)回報(bào)融合的一種方法[J].解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2006,7(3):302-306.
[6] 孟青,呂偉濤,姚雯,等,地面電場資料在雷電預(yù)警技術(shù)中的應(yīng)用[J].氣象,2005,31(9):30-33.