龐麗英，龐麗潔，王 麗，董震元

(1.遼寧省鐵嶺市氣象局，遼寧鐵嶺 112008；2.遼寧省鐵嶺縣氣象局，遼寧鐵嶺 112008)

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2015年8月19日鐵嶺局地颮線天氣過(guò)程分析

龐麗英1，龐麗潔1，王 麗1，董震元2

(1.遼寧省鐵嶺市氣象局，遼寧鐵嶺 112008；2.遼寧省鐵嶺縣氣象局，遼寧鐵嶺 112008)

在常規(guī)資料的基礎(chǔ)上，利用FY-2E衛(wèi)星云圖、自動(dòng)站、雷達(dá)回波等非常規(guī)資料，結(jié)合物理量場(chǎng)，對(duì)2015年8月19日鐵嶺局地颮線天氣過(guò)程進(jìn)行分析，探討此次過(guò)程發(fā)生的可能原因和觸發(fā)機(jī)制。結(jié)果表明，副熱帶高壓穩(wěn)定北抬，在高空冷渦控制下，加之前期持續(xù)高溫，為此次中尺度颮線系統(tǒng)提供有力的環(huán)流背景；中尺度對(duì)流系統(tǒng)(MCS)，在雷達(dá)強(qiáng)度回波中表象明顯，為線性排列的對(duì)流單體族構(gòu)成的窄帶回波，回波強(qiáng)度>55 dBZ。垂直累計(jì)液態(tài)水含量VIL值≥40 kg/m2注意颮線天氣，VIL值越大天氣現(xiàn)象越強(qiáng)烈；溫度總指數(shù)TT(TT≥50 ℃)、深對(duì)流指數(shù)DCI(DCI>26 ℃)也反映了熱力不穩(wěn)定和對(duì)流潛勢(shì)，對(duì)臨近和甚短期預(yù)報(bào)更具有指示意義。

颮線；中尺度對(duì)流系統(tǒng)(MCS)；雷達(dá)回波；物理量

強(qiáng)對(duì)流天氣(雷暴大風(fēng)、冰雹、龍卷和颮線)具有發(fā)生突然、天氣劇烈、移動(dòng)快、持續(xù)時(shí)間短、破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)，其中颮線是較強(qiáng)的對(duì)流天氣系統(tǒng)，也是遼寧地區(qū)主要?dú)庀鬄?zāi)害之一。颮線所造成的地面大風(fēng)常導(dǎo)致農(nóng)作物倒伏、大樹折斷、廣告牌刮倒，給社會(huì)和人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)極大損失，但同時(shí)由于其尺度較小、生命期短、發(fā)展迅速、強(qiáng)度大和時(shí)空分布不均勻等，使得對(duì)暴發(fā)強(qiáng)對(duì)流的小尺度系統(tǒng)的定時(shí)、定點(diǎn)的精細(xì)化預(yù)報(bào)較為困難。近年來(lái)，隨著多普勒雷達(dá)產(chǎn)品、衛(wèi)星產(chǎn)品的廣泛運(yùn)用和中小尺度數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)的發(fā)展，氣象工作者對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣特別是對(duì)中尺度颮線系統(tǒng)進(jìn)行了大量研究[1-5]，中尺度模式的應(yīng)用成為揭示強(qiáng)對(duì)流天氣成因的有效途徑。2015年8月19日15：00—20：00鐵嶺地區(qū)出現(xiàn)一次局地颮線天氣過(guò)程，并伴隨雷雨大風(fēng)、冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水。筆者在常規(guī)資料的基礎(chǔ)上，利用FY-2E衛(wèi)星云圖、自動(dòng)站、雷達(dá)回波等高時(shí)空分辨率非常規(guī)資料，結(jié)合物理量場(chǎng)，對(duì)這次局地颮線天氣過(guò)程進(jìn)行分析，探討此次天氣發(fā)生的可能原因和觸發(fā)機(jī)制，為局地颮線天氣的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

2015月8月19日15：00—20：00受高空冷渦影響，鐵嶺地區(qū)出現(xiàn)一次局地颮線引起的災(zāi)害性天氣過(guò)程，鐵嶺市區(qū)、鐵嶺縣、昌圖縣、開原市部分地區(qū)出現(xiàn)雷雨大風(fēng)、冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。昌圖縣泉頭鎮(zhèn)30 min降雨量達(dá)27.8 mm；16：48凡河新城區(qū)自動(dòng)站極大風(fēng)速為30.5 m/s，并伴有強(qiáng)雷暴和短時(shí)冰雹；16：50鐵嶺縣平頂堡鎮(zhèn)極大風(fēng)速為23.4 m/s，鐵嶺縣凡河新城區(qū)到開原沿線出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。同時(shí)鐵嶺縣觀測(cè)站氣象要素反映出突變特征，氣壓涌升、氣溫突降、濕度升高(圖1)。此次颮線產(chǎn)生的地面大風(fēng)使鐵嶺縣新城區(qū)至市區(qū)部分廣告牌匾損壞、路燈刮掉、景觀樹折斷等，鐵西一帶大風(fēng)掀翻房頂?shù)?；?qiáng)雷暴使附近工廠的機(jī)器設(shè)備以及電腦電視被雷擊壞，造成很大程度的經(jīng)濟(jì)損失。

圖1 2015年8月19日14：00—20：00氣溫、氣壓、相對(duì)濕度變化Fig.1 The change of temperature，pressure，relative humidity at 14：00-20：00 on August 19，2015

2 大尺度環(huán)流背景

過(guò)程前期(8月17日08：00)，500 hPa歐亞中高緯呈兩脊一渦型，西西伯利亞和東亞沿海地區(qū)為高壓脊，低渦位于貝加爾湖南部、河套西北部蒙古地區(qū)，中低緯西北太平洋副熱帶高壓勢(shì)力強(qiáng)盛，位置異常偏西偏南，副熱帶高壓西脊點(diǎn)伸至110°E以西，脊線呈東西向到達(dá)35°N附近，鐵嶺位于副熱帶高壓后部冷渦前部；700、850 hPa為強(qiáng)大的暖脊控制，17、18日鐵嶺氣溫高達(dá)33～34 ℃，氣溫的持續(xù)升高使底層大氣能量不斷積蓄，為強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展奠定基礎(chǔ)。18日20：00—19日08：00(圖2a)，隨著500 hPa低渦中心東移至113°E、45°N附近，低渦中心最低氣溫達(dá)-16 ℃，副熱帶高壓588 dagpm西伸北抬至38°N附近，導(dǎo)致在120°～130°E、38°～48°N區(qū)域內(nèi)形成高脊，隨著冷渦的東移，冷空氣不斷從貝加爾湖沿高壓脊南下，使鐵嶺地區(qū)輻合加強(qiáng)，不穩(wěn)定加劇。

地面貝加爾湖地區(qū)向南有一明顯高壓帶，蒙古地區(qū)為低壓冷鋒，鐵嶺處在低壓前部、海上高壓后部的弱氣壓場(chǎng)輻合區(qū)中，由于850 hPa鐵嶺地區(qū)繼續(xù)為暖脊控制(圖2b)，19日白天氣溫持續(xù)偏高至32.3 ℃。垂直結(jié)構(gòu)上，700和850 hPa及地面南端為前傾結(jié)構(gòu)，遼寧處于明顯的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，具有發(fā)生強(qiáng)對(duì)流的動(dòng)力條件。

注：a1、b1為18日20：00；a2、b2為19日08：00；a3、b3為19日20：00。Note：a1，b1.August 18 20：00；a2，b2.August 19 08：00；a3，b3.August 19 20：00.圖2 2015年8月18—19日500 hPa(a)和850 hPa(b)高度場(chǎng)、溫度場(chǎng)變化Fig.2 Change of height field and temperature field at 500 hPa(a)and 850 hPa(b)during August 18-19，2015

3 影響系統(tǒng)中尺度特征分析

有利的環(huán)流形勢(shì)是強(qiáng)對(duì)流颮線系統(tǒng)產(chǎn)生的背景，中尺度系統(tǒng)是直接組織和產(chǎn)生颮線的系統(tǒng)。近年來(lái)，衛(wèi)星、雷達(dá)遙感遙測(cè)技術(shù)的發(fā)展和地面自動(dòng)站網(wǎng)的建設(shè)實(shí)現(xiàn)了對(duì)中尺度系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，從中獲取的實(shí)況資料，為做好中尺度天氣臨近和甚短期預(yù)報(bào)提供依據(jù)。下面利用FY-2E紅外衛(wèi)星云圖、雷達(dá)資料等高時(shí)空分辨率的非常規(guī)資料并結(jié)合物理量場(chǎng)，對(duì)鐵嶺這次局地颮線天氣的中尺度特征進(jìn)行分析。

3.1 衛(wèi)星云圖的中尺度特征 分析FY-2E紅外云圖演變(圖3)可見，這次影響鐵嶺的MCS生成于強(qiáng)大的冷渦內(nèi)部渦旋云帶中。冷渦云帶19日11：30在遼寧西南部生成，隨著冷渦有組織地旋轉(zhuǎn)變化，并不斷加強(qiáng)，13：30—14：30在遼寧西部形成東北—西南向的對(duì)流云帶發(fā)展壯大，15：30在云帶后部有新的對(duì)流云團(tuán)生成，逐漸發(fā)展成窄帶狀中尺度對(duì)流云帶，16：00—17：00一條由積狀云組成的東北—西南向窄帶對(duì)流云帶與地面輻合區(qū)相配合，覆蓋鐵嶺縣南部到開原，長(zhǎng)寬比例為5∶1左右，對(duì)流發(fā)展強(qiáng)烈，造成鐵嶺縣凡河新城區(qū)一帶出現(xiàn)破壞性大風(fēng)、冰雹、強(qiáng)雷暴等災(zāi)害性天氣。18：00—19：00 MCS強(qiáng)度逐漸減弱，云體松散，20：00后趨于消散。

3.2 多普勒雷達(dá)資料的中尺度特征

3.2.1 基本反射率因子。分析沈陽(yáng)多普勒雷達(dá)資料(圖4)發(fā)現(xiàn)，在0.5°仰角的反射率因子圖像上，19日16：08—16：23 鐵嶺西南部有新回波出現(xiàn)，開始回波零散，為孤立的單體回波，然后回波主體內(nèi)不斷有對(duì)流單體生成，對(duì)流單體發(fā)展壯大，集合成帶，16：39發(fā)展為呈線性排列的對(duì)流單體族構(gòu)成颮線系統(tǒng)，強(qiáng)度達(dá)57 dBZ。這條颮線回波主體南段距沈陽(yáng)雷達(dá)站大約25 km偏北方向，鐵嶺西側(cè)呈狹長(zhǎng)NE—SW向帶狀排列并緩慢東北方向移動(dòng)，與云帶和冷鋒的移向一致。16：49颮線回波發(fā)展旺盛，對(duì)流單體之間排列緊密，強(qiáng)度達(dá)到最大(59 dBZ)，此時(shí)颮線系統(tǒng)所經(jīng)的地區(qū)出現(xiàn)風(fēng)速突增、風(fēng)向急轉(zhuǎn)、氣壓升高和氣溫下降，致使鐵嶺縣凡河新區(qū)在16：48出現(xiàn)30.5 m/s瞬時(shí)大風(fēng)，沿線鐵嶺縣平頂堡鎮(zhèn)16：50極大風(fēng)速達(dá)23.4 m/s，并伴有強(qiáng)雷暴和短時(shí)冰雹。17：00以后隨著時(shí)間推移颮線回波斷裂，南部回波結(jié)構(gòu)變得松散，北部強(qiáng)度減弱且緩慢向東北方向移動(dòng)，造成開原市區(qū)、部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)、昌圖南部鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，20：00影響結(jié)束。

3.2.2 垂直液態(tài)水含量。分析這次中尺度颮線過(guò)程回波對(duì)應(yīng)區(qū)域VIL值變化(圖5)發(fā)現(xiàn)，19日16：18VIL值達(dá)29 kg/m2，之后繼續(xù)增大，16：28—17：00維持40～42 kg/m2，在此期間VIL大值區(qū)出現(xiàn)雷雨大風(fēng)、強(qiáng)雷暴、冰雹等災(zāi)害天氣，17：10VIL值減小至35 kg/m2，之后繼續(xù)減小到降水結(jié)束。

注：a.13：30；b.14：30；c.15：30；d.17：00；e.18：30；f.19：30。Note：a.13：30；b.14：30；c.15：30；d.17：00；e.18：30；f.19：30.圖3 2015年8月19日紅外云圖演變Fig.3 Infrared cloud evolution on August 19，2015

注：a.16：23；b.16：39；c.16：49；d.17：00；e.17：31。Note：a.16：23；b.16：39；c.16：49；d.17：00；e.17：31.圖4 2015年8月19日反射率因子演變Fig.4 Evolution of the reflectivity factor on August 19，2015

3.3 表征大氣不穩(wěn)定層結(jié)的物理量場(chǎng) 大氣不穩(wěn)定層結(jié)是強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的必要條件，選擇距離最近的沈陽(yáng)探空資料進(jìn)行不穩(wěn)定分析。從8月18日20：00—19日08：00T-logP(圖6)可以看出，對(duì)流層中低層有較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，為偏南風(fēng)與西北風(fēng)切變；19日08：00在近地面到700 hPa以下均是南風(fēng)順轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，風(fēng)向隨高度升高呈順時(shí)針變化，500 hPa以上風(fēng)向由偏西風(fēng)轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，風(fēng)向隨高度升高呈逆時(shí)針變化，說(shuō)明低層有暖平流，高層有冷平流，且冷平流疊置暖平流之上，大氣向不穩(wěn)定層結(jié)發(fā)展，為強(qiáng)對(duì)流的產(chǎn)生提供有力的動(dòng)力條件。另外，低層有逆溫存在，逆溫層相當(dāng)于一個(gè)阻擋層(干暖蓋)，暫時(shí)將低空暖濕層與對(duì)流層上部的干冷層分開，阻礙了對(duì)流的發(fā)展；另一方面，它對(duì)于大氣低層不穩(wěn)定能量又有儲(chǔ)存和積累作用。 從濕度分析看，相對(duì)濕度80%以上的濕區(qū)位于低層900 hPa以下，上層則為一深厚的干區(qū)，具有下濕上干結(jié)構(gòu)。18日20：00，層結(jié)廓線向上呈漏斗形，為典型的喇叭口結(jié)構(gòu)，白天隨著溫度的升高不穩(wěn)定能量不斷積累，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的形成。19：20與08：00相比，不穩(wěn)定能量已經(jīng)大量釋放，大氣層結(jié)逐漸變穩(wěn)定。

注：a.16：28；b.16：39；c.16：49；d.17：00；e.17：10。Note：a.16：28；b.16：39；c.16：49；d.17：00；e.17：10.圖5 2015年8月19日垂直累計(jì)液態(tài)水含量變化Fig.5 Change of vertical cumulative liquid water on August 19，2015

圖6 2015年8月18日20：00(a)、19日08：00(b)、19日20：00(c)T-logPFig.6 T-logP at 20：00 on 18 August(a)and 08：00(b)，20：00(c)on 20 August，2015

18日20：00—19日08：00，鐵嶺地區(qū)K指數(shù)為28～30 ℃，沙氏指數(shù)SI≤0 ℃，表明鐵嶺位于高能區(qū)，存在明顯的熱力不穩(wěn)定條件。19日08：00有效位能CAPE值為280 J/kg，表明有一定的有效位能，但不是很強(qiáng)。鐵嶺地區(qū)18日20：00—19日08：00溫度總指數(shù)TT≥50 ℃，表明已經(jīng)積聚了大量的不穩(wěn)定能量。18日20：00—19日08：00深對(duì)流指數(shù)DCI為26～30 ℃，說(shuō)明對(duì)流層低層有較厚的濕層，中低層存在不穩(wěn)定潛勢(shì)，滿足深厚對(duì)流發(fā)展條件。

4 結(jié)論與討論

(1)高空冷渦控制，前期低層增溫，大氣能量不斷積蓄，且700和850 hPa為前傾結(jié)構(gòu)，有利于能量充分儲(chǔ)存及強(qiáng)不穩(wěn)定的形成，為強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生提供較好的熱力條件和動(dòng)力條件。這種大尺度環(huán)流形勢(shì)特征為鐵嶺局地強(qiáng)對(duì)流颮線的暴發(fā)提供有利的環(huán)流背景。

(2)MCS在雷達(dá)強(qiáng)度回波中表象明顯，為線性排列的對(duì)流單體族構(gòu)成的窄帶回波，回波強(qiáng)度>55 dBZ。但徑向速度圖上表現(xiàn)不明顯，需要今后進(jìn)一步研究。

(3)VIL是判斷對(duì)流天氣的一個(gè)很好的指標(biāo)，VIL值越大天氣現(xiàn)象越強(qiáng)烈，VIL值≥40 kg/m2注意颮線天氣。

(4)沈陽(yáng)探空資料顯示，低層逆溫、下濕上干，有不穩(wěn)定能量存在；中低層垂直風(fēng)切變較強(qiáng)，層結(jié)不穩(wěn)定，為強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生發(fā)展提供有利條件。

(5)K指數(shù)、SI指數(shù)顯示了一定的熱力不穩(wěn)定條件。但TT(≥50 ℃)更顯著說(shuō)明鐵嶺南部地區(qū)積聚了大量熱力不穩(wěn)定能量，且DCI(DCI>26 ℃)也反映了中低層不穩(wěn)定和對(duì)流潛勢(shì)，對(duì)預(yù)報(bào)更具有指示意義。

(6)數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品難以對(duì)突發(fā)性、局地性強(qiáng)對(duì)流天氣做出準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)，所以雷達(dá)回波對(duì)臨近和甚短期訂正預(yù)報(bào)可以起到關(guān)鍵作用，在日常業(yè)務(wù)中應(yīng)認(rèn)真分析不同類型強(qiáng)對(duì)流天氣的多普勒雷達(dá)回波特征，結(jié)合云圖、自動(dòng)站資料分析做出準(zhǔn)確訂正預(yù)報(bào)。

[1] 姚葉青，俞小鼎，張義軍，等.一次典型颮線過(guò)程多普勒天氣雷達(dá)資料分析[J].高原氣象，2008，27(2)：373-384.

[2] 秦麗，李耀東，高守亭.北京地區(qū)雷暴大風(fēng)的天氣-氣候?qū)W特征研究[J].氣候與環(huán)境研究，2006，11(6)：754-762.

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Analysis of the Weather Process of Local Squall Line in Tieling on August 19, 2015

PANG Li-ying, PANG Li-jie, WANG Li et al

(Meteorological Bureau of Tieling city,Tieling, Liaoning 112008)

Based on the conventional data, using the unconformity data of FY-2E satellite images, automatic station and radar echo,combined with the physical field,the weather process of the local squall line in Tieling was analyzed on August 19, 2015,the possible causes and triggering mechanism of this process were discussed.The results showed that the subtropical high pressure was controlled by the high altitude cold vortex and the high temperature in the early period, which provided a powerful circulation background for the mesoscale squall line system.the performance of squall line mesoscale convective system (MCS) in the radar intensity echo was obvious,it was a linear array of convective monomer family consisting of narrowband echo,its echo intensity was greater than 55 dBZ.The squall line weather was noted when vertical cumulative liquid water content (VIL) ≥ 40 kg/m2;The temperature indexTT(TT≥50 ℃) and the deep convection indexDCI(DCI> 26 ℃) also reflected the thermal instability and convective potential, and were more instructive for the near and very short term forecast.

Squall line;Mesoscale convective system (MCS);Radar echo;Physical quantity

龐麗英(1965- )，女，遼寧法庫(kù)人，高級(jí)工程師，從事天氣預(yù)報(bào)研究。

2016-09-02

S 16

A

0517-6611(2016)32-0184-04