2016年初夏隨州一次雷暴大風(fēng)天氣特征分析

賀曉露

摘要 利用常規(guī)觀測(cè)資料和隨州新一代多普勒雷達(dá)（CINRAD/SB）資料，分析了2016年6月5日湖北省隨州市境內(nèi)的雷暴大風(fēng)天氣過(guò)程。分析表明，此次大風(fēng)天氣是在高空冷渦低槽東移的環(huán)流背景下發(fā)生的，強(qiáng)冷平流隨西北氣流南下，疊加在低層暖濕氣流之上，形成對(duì)流不穩(wěn)定，同時(shí)地面有冷鋒入倒槽形成地面輻合線，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放。中等強(qiáng)度的垂直風(fēng)切變環(huán)境有利于強(qiáng)對(duì)流發(fā)生發(fā)展;整層濕度不大，并且中高層有明顯干侵入，不利于降水而有利于下沉氣流發(fā)展;CAPE、DCAPE、K指數(shù)和SI指數(shù)都表明有較強(qiáng)的不穩(wěn)定天氣產(chǎn)生。雷達(dá)回波上觀測(cè)到明顯的弓形回波，且在母體風(fēng)暴前沿有一條10～15 dBz的窄帶回波，同時(shí)在徑向速度圖上觀測(cè)到低層1 km以下高度有明顯的大風(fēng)核，4～6 km還存在中層徑向輻合MARC，這些回波特征對(duì)地面大風(fēng)有很好的指示意義。

關(guān)鍵詞 雷暴大風(fēng);垂直風(fēng)切變;弓形回波;中層徑向輻合

中圖分類號(hào)：P446;P425 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-3305（2019）04-033-04

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2019.04.015

Abstract Using conventional observation data and CINRAD/SB data， the thunderstorm and gale weather process in Suizhou City of Hubei Province on June 5， 2016 was analyzed. The results showed that the gale was occurred in the background of coldvortex and trough eastward movement， the strong cold advection flowed southward， and superimposed on the warm wet air in lower level， which formed convection instability. And a cold front on the ground formed a ground convergence line in the inverted trough， triggering the release of unstable energy. Mediumrange vertical wind shear favored the development of strong convection. The humidity in the whole layer was not large， and an obvious dry intrusion was at the middle and high levels， which was not conducive to precipitation while that was conducive to the development of subsidence air flow. CAPE， DCAPE， K index and SI index all indicated strong unstable weather generation. An obvious bow echo was recognized by the Dappler radar of Suizhou， and there was a narrowband echo at the front edge. A clear wind core was recognized on the radial velocity diagram in the lower layer even less than 1 km， and radial convergence was also present in the middle layer at 4-6 km. These echo characteristics had a good indication to the ground gale.

Key words ? Thunderstorm gale;Vertical wind shear;Bow echo;Middle level radial convergence

對(duì)流風(fēng)暴屬于中小尺度天氣系統(tǒng)，常產(chǎn)生強(qiáng)烈的雷電和災(zāi)害性大風(fēng)天氣，我國(guó)學(xué)者一般稱之為雷雨大風(fēng)。實(shí)際上，雷雨大風(fēng)是龍卷風(fēng)和下?lián)舯┝饕鸬拇箫L(fēng)等幾類大風(fēng)天氣的總稱。由于中小尺度對(duì)流系統(tǒng)的尺度小、局地突發(fā)性強(qiáng)，破壞力大等特點(diǎn)，在常規(guī)預(yù)報(bào)上仍有一定難度。人們主要是通過(guò)監(jiān)測(cè)天氣雷達(dá)、衛(wèi)星云圖等實(shí)時(shí)資料開(kāi)展強(qiáng)天氣預(yù)警服務(wù)工作，并且常規(guī)天氣雷達(dá)觀測(cè)發(fā)揮了十分重要的作用。筆者利用常規(guī)觀測(cè)資料和隨州新一代多普勒雷達(dá)（CINRAD/SB）觀測(cè)資料，以及隨州區(qū)域自動(dòng)站觀測(cè)資料，分析了2016年6月5日晚隨州市境內(nèi)的雷暴大風(fēng)天氣過(guò)程，為今后利用雷達(dá)有效開(kāi)展雷暴大風(fēng)天氣短時(shí)臨近預(yù)報(bào)、預(yù)警提供借鑒。

1 天氣實(shí)況及災(zāi)情

此次過(guò)程主要發(fā)生于2016年6月5日22：00至6日01：00，由一條弓形回波自西北向東南掃過(guò)整個(gè)隨州市造成的，具有強(qiáng)的系統(tǒng)性，大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)間有序，大風(fēng)方向以偏北方向?yàn)橹?，為地面直線型大風(fēng)。大風(fēng)天氣最早發(fā)生于隨州西北部的吳山鎮(zhèn)，隨著颮線移動(dòng)，大風(fēng)相繼產(chǎn)生，過(guò)程累計(jì)共18站次出現(xiàn)陣風(fēng)8級(jí)以上（>17.2 m/s）的大風(fēng)，最大為23：45余店極大風(fēng)速26.1 m/s。過(guò)程期間伴隨多站出現(xiàn)雷暴以及降水，小時(shí)雨強(qiáng)最大為23：00至翌日00：00唐鎮(zhèn)21.4 mm。據(jù)民政局統(tǒng)計(jì)，此次雷暴大風(fēng)天氣造成全市90人受災(zāi)，轉(zhuǎn)移安置42人，嚴(yán)重?fù)p害房屋33間，一般受損房屋38間，還造成農(nóng)作物倒伏，直接經(jīng)濟(jì)損失53.6萬(wàn)元。

2 大尺度背景場(chǎng)分析

中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展是在一定的有利大尺度環(huán)流背景下產(chǎn)生并受其制約的，以下分析此次雷暴大風(fēng)過(guò)程的大尺度環(huán)流形勢(shì)特征。2016年6月5日，500 hPa歐亞為兩槽一脊型，我國(guó)呈西高東低分布，河套以東的華北地區(qū)有一低渦帶動(dòng)低槽逐漸東移，隨著低渦不停旋轉(zhuǎn)，冷空氣不斷累積南下。20：00隨州市正位于槽底的冷暖交界處（圖1a），同時(shí)有溫度槽配合，槽區(qū)有大片的負(fù)變溫區(qū)，隨著低槽東移，負(fù)變溫區(qū)移進(jìn)湖北中東部，最大 24 h 負(fù)變溫達(dá)-7℃。850 hPa在鄂陜?cè)ソ唤缣幱幸粋€(gè)閉合的低渦環(huán)流，隨州處于低渦暖式切變線南側(cè)的西南暖濕氣流中，在暖式切變線附近的露點(diǎn)達(dá)12℃以上，5日08：00—20：00有露點(diǎn)鋒形成并自北向南壓過(guò)隨州。從水汽通量散度來(lái)看，5日隨州上空500 hPa有水汽輻散，700到850 hPa有水汽輻合，同時(shí)850 hPa到500 hPa的溫差超過(guò)25℃，溫度直減率大。這種上冷下暖，上干下濕的形勢(shì)配置形成明顯的對(duì)流不穩(wěn)定，十分有利于強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生。在地面圖上白天華中區(qū)域?yàn)榕共劭刂?，氣溫回升明顯，不穩(wěn)定能量集聚，晚上到夜間東路冷空氣逐漸南壓侵入暖倒槽有明顯鋒生，并且在冷空氣下擺的過(guò)程中，形成邊界層輻合線，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，使得輻合線附近產(chǎn)生了強(qiáng)的對(duì)流。

3 探空資料分析

3.1 垂直風(fēng)切變

垂直風(fēng)切變是指水平風(fēng)（包括大小和方向）隨高度的變化。統(tǒng)計(jì)分析表明，環(huán)境水平風(fēng)向、風(fēng)速垂直切變的大小往往和形成風(fēng)暴的強(qiáng)弱密切相關(guān)。在給定的濕度、不穩(wěn)定性及抬升的深厚對(duì)流中，垂直風(fēng)切變對(duì)對(duì)流風(fēng)暴組織和特征的影響最大。

將6月5日20：00南陽(yáng)站和武漢站探空資料抬升點(diǎn)的溫度和露點(diǎn)訂正為隨州站的溫度和露點(diǎn)后，得到訂正后的探空?qǐng)D（圖2），可知從南陽(yáng)到武漢的地面-700 hPa有明顯的風(fēng)向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，風(fēng)速隨高度明顯增大，中低層有明顯的暖平流，而500至200 hPa有風(fēng)向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，中高層有冷平流，這種上冷下暖的形勢(shì)有利于不穩(wěn)定能量的集聚。同時(shí)0～6 km的風(fēng)切變?cè)?2 m/s以上，說(shuō)明此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程發(fā)生在中等強(qiáng)度的垂直風(fēng)切變環(huán)境中，有利于對(duì)流中上升氣流和下沉氣流長(zhǎng)時(shí)間的共存，且能夠產(chǎn)生與陣風(fēng)鋒相匹配的風(fēng)暴，易形成地面大風(fēng)天氣。

3.2 溫、濕廓線特征

不同強(qiáng)對(duì)流天氣有其特色的層結(jié)結(jié)構(gòu)，從過(guò)程發(fā)生前的對(duì)流風(fēng)暴加強(qiáng)源地南陽(yáng)站探空?qǐng)D（圖2）形態(tài)可以看出，此次強(qiáng)對(duì)流過(guò)程溫濕結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為上下開(kāi)口的“喇叭口”層結(jié)，地面濕度不大，中低層850～750 hPa濕度明顯增大，具有足夠的濕度能維持下沉氣流到達(dá)地面，600 hPa之上濕度又明顯降低，干層清晰。5日20：00，比濕超過(guò)10 g/kg 的高度伸展至750 hPa，由于中高層的干冷空氣侵入，500 hPa以上為比濕迅速下降1 g/kg 以下、溫度露點(diǎn)差大于10℃的干層。由于只有850和925 hPa 有弱的西南氣流，并且溫度露點(diǎn)差較大，表明水汽較差。同時(shí)，當(dāng)?shù)蛯舆吔鐚虞椇暇€觸發(fā)對(duì)流發(fā)生，強(qiáng)對(duì)流發(fā)展耗損大量水汽，水汽供應(yīng)得不到及時(shí)補(bǔ)給，是此次過(guò)程降雨量不強(qiáng)的主要原因之一。

3.3 不穩(wěn)定度

大氣物理量可以定量描述大氣中某些特征，因此對(duì)其分析可以對(duì)大氣特性有更為清晰的認(rèn)識(shí)。6月5日20：00訂正后的南陽(yáng)站與武漢站CAPE值都超過(guò)2 000 J/kg，CAPE值越大，說(shuō)明能量釋放后，對(duì)流的上升運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)。CIN值在100～150 J/kg，表明風(fēng)暴受到一定的負(fù)浮力，適當(dāng)?shù)腃IN值有利于不穩(wěn)定能量的集聚，是對(duì)流發(fā)生的先決條件。此次過(guò)程中DCAPE值達(dá)1 193 J/kg，十分有利于產(chǎn)生強(qiáng)的下沉氣流，在地面形成向外輻散的地面大風(fēng)。熱力穩(wěn)定度條件上，K指數(shù)為32℃，SI指數(shù)為-1.2℃，表明中尺度環(huán)境場(chǎng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，具有對(duì)流發(fā)展的良好潛勢(shì)。強(qiáng)天氣威脅指數(shù)（SWEAT）反映了不穩(wěn)定能量與風(fēng)速、風(fēng)向垂直切變對(duì)風(fēng)暴強(qiáng)度的綜合作用，其值越高，發(fā)生強(qiáng)雷暴的可能性越大，此次過(guò)程中SWEAT為183，表明具有對(duì)流天氣發(fā)生潛勢(shì)。

4 雷達(dá)回波特征分析

4.1 反射率因子特征

此次雷暴大風(fēng)過(guò)程是由高度組織的對(duì)流單體發(fā)展成弓形回波造成的地面直線型大風(fēng)。6月5日21：00左右在河南西南部不斷有對(duì)流單體合并加強(qiáng)并逐漸東移南壓，風(fēng)暴發(fā)展很快，22：00左右在河南南陽(yáng)附近發(fā)展為南北兩段弓形回波，尺度達(dá)100 km以上，長(zhǎng)寬比大于5∶1，南部的弓形回波快速向東南方向移動(dòng)橫掃整個(gè)隨州，北部弓形回波移速稍慢并逐漸減弱合并至南部弓形回波中。整個(gè)過(guò)程中回波的反射率強(qiáng)核位于回波的前沿，強(qiáng)度均在50 dBz以上，最強(qiáng)時(shí)段達(dá)到60 dBz，其后部有大片層狀云降雨區(qū)。從移速來(lái)看，向東南方向移動(dòng)的速度超過(guò)50 km/h。另外在22：09觀測(cè)到一條反射率因子為10～15 dBz的窄回波帶脫離風(fēng)暴母體向外伸展加速，即陣風(fēng)鋒。陣風(fēng)鋒一直在風(fēng)暴母體前方10 km左右，使得風(fēng)暴可長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)烈持續(xù)。直到6日00：12后陣風(fēng)鋒逐漸遠(yuǎn)離風(fēng)暴母體，母體風(fēng)暴逐漸減弱（圖3）。

4.2 徑向速度特征

在6月5日晚大風(fēng)過(guò)程中的0.5°和1.5°仰角速度圖中可以看到22：50距離雷達(dá)60 km左右的隨州西北部有明顯的西北向大風(fēng)速核，最大速度超過(guò)27 m/s，即表示在1 km以下高度處風(fēng)速超過(guò)27 m/s，說(shuō)明其后部有一股非常強(qiáng)的干冷空氣進(jìn)入對(duì)流云的下方，也可以判斷此時(shí)該區(qū)域的地面風(fēng)速也很大（圖4a～b）。大風(fēng)速核從6月5日22：00到6日01：00自西北向東南掃過(guò)整個(gè)隨州，造成了此次全市范圍的大風(fēng)天氣。同時(shí)在22：21的2.4°仰角速度圖中可以看到在4～6 km高度處存在一個(gè)明顯的中層徑向輻合MARC（紅圈處）（圖4c），反映出由前向后的強(qiáng)上氣流和后側(cè)強(qiáng)的入流之間的過(guò)渡區(qū)，其最大正負(fù)速度差值達(dá)30 m/s。中層徑向輻合是識(shí)別地面大風(fēng)的一個(gè)重要特征。

4.3 風(fēng)廓線（VWP）特征

風(fēng)廓線圖（VWP）只適用雷達(dá)站30 km范圍內(nèi)，而且假設(shè)風(fēng)場(chǎng)是均勻分布的，因此挑選了強(qiáng)鋒面回波影響測(cè)站前（圖5a）和影響測(cè)站時(shí)的圖（圖5b）加以說(shuō)明。可以看出，在整個(gè)雷雨大風(fēng)天氣產(chǎn)生前，在低層風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，為暖平流，且在2.5 km以下的高度均為偏南風(fēng)，2.5～3.5 km為西北風(fēng)，這種配置易造成對(duì)流不穩(wěn)定的層結(jié)，對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生也是一種激發(fā)機(jī)制。當(dāng)23：30左右陣風(fēng)鋒經(jīng)過(guò)測(cè)站時(shí)，偏北風(fēng)擴(kuò)散到近地面，中低層風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，說(shuō)明中低層轉(zhuǎn)為冷平流擾動(dòng)，觸發(fā)對(duì)流。當(dāng)冷平流持續(xù)一段時(shí)間后，低層輻合上升的熱力條件逐步減弱消失，不利于對(duì)流性天氣的發(fā)展，天氣相對(duì)穩(wěn)定下來(lái)。

5 小結(jié)

該文從環(huán)境背景場(chǎng)、層結(jié)條件、物理量參數(shù)、雷達(dá)回波特征等方面分析了隨州市2016年6月5日雷暴大風(fēng)天氣過(guò)程，得到如下主要結(jié)論：

（1）此次過(guò)程為弱降水災(zāi)害性大風(fēng)天氣。環(huán)流背景為高空冷渦低槽東移，強(qiáng)冷平流疊加在低層暖濕氣流之上，形成對(duì)流不穩(wěn)定，同時(shí)地面有冷鋒入倒槽形成地面輻合線，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放。

（2）此次強(qiáng)對(duì)流發(fā)生在中等垂直風(fēng)切變環(huán)境中;有明顯的“喇叭口”層結(jié)，中高層有干侵入，有利于下沉氣流發(fā)展;CAPE、DCAPE、K指數(shù)、SI指數(shù)和SWEAT指數(shù)都表明不穩(wěn)定條件較好。

（3）反射率因子回波上，此次過(guò)程由高度有組織的弓形回波造成，風(fēng)暴母體前方觀測(cè)到一條10～15 dBz 的陣風(fēng)鋒，預(yù)示地面可能發(fā)生大風(fēng)。

（4）徑向速度圖上，觀測(cè)到低層1 km以下高度超過(guò)27 m/s的大風(fēng)核，4～6 km還存在中層徑向輻合MARC，這些特征對(duì)地面大風(fēng)有很好的指示意義。

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責(zé)任編輯：鄭丹丹