石河子墾區(qū)一次持續(xù)性強對流天氣成因分析*

王秀琴

（新疆石河子氣象局，新疆 石河子 832000）

石河子墾區(qū)一次持續(xù)性強對流天氣成因分析*

王秀琴

（新疆石河子氣象局，新疆 石河子 832000）

利用常規(guī)資料、地面加密資料、FY-2C衛(wèi)星及多普勒雷達等資料，對2013年6月10～14日石河子墾區(qū)傍晚時分的持續(xù)性的強對流天氣過程的大尺度環(huán)境背景、物理量場進行分析和研究，結果表明：（1）這次持續(xù)性的強對流天氣發(fā)生在西伯利亞冷渦的大尺度環(huán)流背景下，從冷渦底部不斷分裂短波，是強對流天氣的影響系統(tǒng)。（2）對流層低層850 hPa有逆溫層和強垂直風切變形成，有利于對流活動的發(fā)生。（3）石河子處于低層輻合、高層輻散的上升運動區(qū)。有利于對流不穩(wěn)定能量釋放，產生強對流。通過探討造成石河子墾區(qū)強對流天氣的中小尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境場條件，可提高對此類強對流天氣發(fā)生發(fā)展的認識水平，為今后此類強對流天氣預報提供參考依據。

強對流；低渦；熱力條件；動力條件

強對流天氣具有尺度小、突發(fā)性強、災害性大等特點，它的發(fā)生伴有雷暴、短時暴雨、冰雹、強風等災害性天氣，雖然它的影響范圍小、發(fā)展速度快、持續(xù)時間短，但確是新疆主要災害性天氣之一。丁一匯[1]指出，中緯度地區(qū)發(fā)生強風暴需要3個條件，即對流層明顯的位勢不穩(wěn)定，上干下濕的水汽垂直分布和強的垂直切變。強對流天氣的發(fā)生、發(fā)展主要依賴大氣的熱力及動力條件，其中最重要的是中

低層有逆溫層和強垂直風切變[1-3]。同時，水汽條件、風向風速切變、大氣能量等都和強對流天氣有密切關系［4-5］。由于強對流天氣一直是天氣預報的難點，目前科學家們對其進行了大量的研究。廖曉農等[6]認為對流有效位能和抬升指數對冰雹的出現(xiàn)有指示意義。盛日鋒等[7]認為橫槽轉豎過程中引導高空冷空氣下瀉，是形成上干下暖的不穩(wěn)定層結原因之一。趙玲[8]對2004年2次不同性質的強降雨從環(huán)流背景、衛(wèi)星云圖、物理量場等方面進行了對比分析，發(fā)現(xiàn)強降雨發(fā)生前熱力結構不同是造成2次不同性質強降水的重要原因。

石河子墾區(qū)位于天山北麓、準葛爾盆地古爾班通古特大沙漠南緣，為典型的北溫帶大陸氣候，地形復雜，自然條件差，每年夏季的冰雹、暴雨、大風等強對流誘發(fā)的氣象災害給農業(yè)生產造成極大危害。2013年6月10日至14日，石河子連續(xù)5 d在傍晚時分出現(xiàn)強對流天氣，部分地區(qū)出現(xiàn)短時強降水，并伴有雷電、大風和冰雹。雹區(qū)主要集中在下野地的一三四團和一三五團。本文利用常規(guī)資料、地面加密資料、FY-2C衛(wèi)星和多普勒雷達等資料，對這次從6月10～14日傍晚時分的持續(xù)性的強對流天氣過程的大尺度環(huán)境背景、物理量場進行分析和研究，探討造成石河子強對流天氣的中小尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境場條件，提高對此類強對流天氣發(fā)生發(fā)展的認識水平，為今后此類強對流天氣預報提供參考依據。

1 環(huán)流背景分析

這是一次冷渦背景下的對流過程，其基本特征是10日至14日500 hPa受冷渦控制，850 hPa受暖脊控制。這種“上冷下暖”的結構有利于對流天氣的發(fā)生。在850 hPa風場上沿天山一帶有切變線，有利于能量的釋放，促使對流天氣發(fā)生（見圖1）。

圖1 6月10日850 hPa高度場和溫度場

2 物理量分析

2.1 水汽條件

從6月13日850 hPa水汽通量與風場疊加圖上（圖2）可以看到，對流天氣發(fā)生期間，在沿天山一帶都存在切變線，有利于水汽的輻合和輻散，墾區(qū)北部水汽通量達到4 g/kg，水汽條件雖然較弱，但是較有利于對流天氣的發(fā)生和發(fā)展。

圖2 6月13日23時850hPa風場和850hPa水汽通量疊加

2.2 垂直分布特征

分析垂直分布圖發(fā)現(xiàn)，6月13日700 hPa以下石河子處于輻合區(qū)，高層為輻散區(qū)。對流天氣期間，850 hPa輻合加強，石河子墾區(qū)位于上升區(qū)，中心值為-24×10-6/s（圖3）。

圖3 6月13日23時850 hPa垂直速度

3 探空資料分析

13日20時探空圖上，克拉瑪依探空資料顯示沙氏指數為-0.71，K指數達到31，已經處于不穩(wěn)定狀態(tài)。從08時到20時CAPE能量由0.0J/kg增大到522.8J/kg，0度層位勢高度由1420.0m增大到3167.4m，不穩(wěn)定能量的迅速增大為對流發(fā)展提供了有利的條件。

4 雷達回波特征

在石河子雷達掃描圖上（圖4），6月13日19時39分在烏蘇北部出現(xiàn)對流云團，此后該云團在東移的過程中分裂成南北兩部分，19時57分在132快速發(fā)展加強，單體最強處已達到50 dbz，并繼續(xù)向東偏南方向移動，在移動的過程中于20:05～20:10造成一三四團降雹。

圖4 6月13日雷達回波

5 小結

（1）這次持續(xù)性的強對流天氣發(fā)生在西伯利亞冷渦的大尺度環(huán)流背景下，從冷渦底部不斷分裂短波，是強對流天氣的影響系統(tǒng)。（2）對流層低層850hPa有逆溫層和強垂直風切變形成，有利于對流活動的發(fā)生。（3）石河子處于低層輻合、高層輻散的上升運動區(qū)。有利于對流不穩(wěn)定能量釋放，產生強對流。（4）通過探空資料和新一代天氣雷達資料分析，能夠完善強對流天氣監(jiān)測業(yè)務，加強本區(qū)域和周邊各種觀測資料的分析能力，做到及時發(fā)現(xiàn)、跟蹤預報。

[1]丁一匯.高等天氣學[M].北京：氣象出版社，2005.

[2]陸漢城.中尺度天氣原理和預報［M].北京：氣象出版社，2000.

[3]樊利強，王迎春，陳明軒.利用雷達資料反演方法對北京地區(qū)一次強對流天氣過程的分析[J].氣象，2009，35（11）：9-11.

[4]朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學原理與方法[M].北京：氣象出版社，2000.

[5]俞小鼎，姚秀萍，熊廷南，等.多普勒天氣雷達原理及業(yè)務應用[M].北京：氣象出版社，2006.

[6]廖曉農，俞小鼎，于波.北京盛夏一次罕見的大雹事件分析[J].氣象，2008，34（2）：10-14.

[7]盛日鋒，王俊，龔佃利，等.山東一次颮線過程的中尺度分析[J].氣象，2009，35（9）：91-94.

[8]趙玲，王林鳳，王利.兩次不同性質強降雨的對比分析[J].氣象，2005，31（11）：67-73.

2016-08-26

新疆石河子氣象局研究項目“T639細網格數值產品在石河子墾區(qū)大降水中的釋用”。