魯西南及周邊一次強對流天氣診斷分析

張熙 李一偉 張翠翠

摘 要：本文利用MICAPS系統(tǒng)常規(guī)觀測資料、雷達資料對2015年5月6日魯西南及周邊地區(qū)發(fā)生的強對流天氣進行診斷，并對回波的生消演變做了分析。結果表明，東北冷渦穩(wěn)定維持的背景下，階梯槽東移過程中，冷平流強迫引起大風、冰雹天氣;高層有較強的干冷平流，疊加在低層暖濕平流上，形成了強對流不穩(wěn)定層結，強的垂直風切變位于中低層，配合較強的動力抬升條件，有利于冰雹發(fā)生與發(fā)展;地面溫度、露點大值區(qū)及高梯度區(qū)是對流的觸發(fā)區(qū)域，同時上述區(qū)域對回波的移動發(fā)展也起到關鍵作用。

關鍵詞：強對流;魯西南;冰雹

中圖分類號：P458.1文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）17-0144-03

Analysis of the Diagnosis of a Strong Convection Weather in

Southwestern Shandong and Surrounding Areas

ZHANG Xi1，2 LI Yiwei2 ZHANG Cuicui2

（1. Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Mitigation in Shandong Province，Jinan Shandong 250031;2. Jining Meteorological Bureau of Shandong Province，Jining Shandong 272000）

Abstract： This paper used MICAPS system routine observation data and radar data to diagnose the severe convective weather that occurred in Southwestern Shandong and surrounding areas on May 6， 2015， and analyzed the evolution of echoes. The results showed that under the background of the stable maintenance of the northeast cold vortex， the cold advection forced gale and hail weather during the eastward movement of the stepped trough; there was strong dry and cold advection in the upper layers， superimposed on the warm and wet advection in the lower layers， forming a strong convective and unstable stratification， strong vertical wind shear was located in the middle and low layers， and with strong dynamic uplift conditions， it was conducive to the occurrence and development of hail; the ground temperature， large dew point area and high gradient area were the triggering areas of convection， and the above-mentioned areas also played a key role in the movement and development of echoes.

Keywords： strong convection;Southwestern Shandong;hail

冰雹、雷暴、大風和短時強降水等強對流天氣是在有利的大尺度天氣形勢下，由中小尺度系統(tǒng)直接產(chǎn)生的，中尺度潛勢分析已經(jīng)成為強對流天氣潛勢預報的重要依據(jù)[1]。由于強對流天氣突發(fā)性強，發(fā)生與發(fā)展原因復雜，臨近預報預警難度較大，因此其分析、研究工作一直受到重視。孫繼松等從探空分析與不穩(wěn)定參數(shù)，抬升速度、輻合線與對流垂直運動的關系等方面對強對流的發(fā)生機制做了深入的研究[2]。張濤等利用衛(wèi)星、雷達等資料分析了強對流系統(tǒng)類型及其結構特征，判斷未來影響對流系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的中尺度環(huán)境條件，從而對強對流天氣可能影響的區(qū)域進行短臨預報預警[3]。本文選取2015年5月6日影響山東、山西、河南的強對流天氣，利用加密觀測資料、雷達資料，分析了當天的環(huán)境條件、中尺度特征等，探究東北冷渦大尺度背景下強對流天氣的成因，并研究了移入型回波的生消發(fā)展機理，力求為今后同類形勢下強對流天氣的預報預警提供參考依據(jù)。

1 天氣實況

本次過程可以分為兩個階段。第一階段是5月6日中午前后，魯西南地區(qū)首先出現(xiàn)雷雨、冰雹天氣，本時段對流天氣局地性較強，小范圍區(qū)域出現(xiàn)了6 mm的小冰雹。第二階段是5月6日21：00前后，山西、河南交匯處生成強對流回波，其向東南方向移動，影響區(qū)域出現(xiàn)冰雹、大風天氣，局部地區(qū)出現(xiàn)短時強降雨，強回波移至河南南部后逐漸消散，歷時6 h左右。

2 環(huán)流形勢及環(huán)境條件分析

貝加爾湖附近及黑龍江東北部各有一低渦穩(wěn)定維持，烏拉爾山西部有一高壓脊，冷空氣沿脊前西北氣流南下，受西北氣流影響，冷平流作用較強。對流發(fā)生前，500 hPa高度場，河套地區(qū)和山東西部各有一短波槽呈階梯分布，850 hPa高度場和700 hPa高度場在槽的底部有切變線相對應，河套地區(qū)北部有地面鋒區(qū)，魯西南地區(qū)有地面輻合線。

5月6日08：00，經(jīng)中尺度分析，監(jiān)測人員發(fā)現(xiàn)，850 hPa高度場，河南至山東有一濕舌，比濕均大于8 g/kg，并且比濕從700 hPa向高層迅速減小。500～850 hPa溫度場，山西、河南以及山東南部溫度都大于28 ℃，有利于對流天氣的發(fā)生與發(fā)展。河南西部至山西在850 hPa高度場有弱的暖脊，山西、河南、山東從低層925 hPa至高空200 hPa均處于強的垂直上升區(qū)內，經(jīng)綜合分析，河南至山東南部處在強的不穩(wěn)定區(qū)域內。

3 環(huán)境條件及對流觸發(fā)

3.1 第一階段——魯西南冰雹

5月6日08：00，強對流天氣發(fā)生前，濟南探空站和徐州探空站在850～925 hPa高度場上存在偏東風與偏南風，形成明顯的風切變，雖然對流有效位能（CAPE）都比較小，但是低層濕度非常大，并且向高層迅速減小，魯西南地區(qū)的0 ℃溫度層高度為3 000 m左右，-20 ℃溫度層高度為5 000 m左右，非常有利于冰雹的發(fā)生。對流生成區(qū)域處于濟南西部干濕交界等值線密集區(qū)，隨后回波沿西北氣流南部暖濕區(qū)移動發(fā)展，在魯西南地區(qū)對流發(fā)展最強，產(chǎn)生冰雹天氣。

3.2 第二階段——河南境內強對流

5月6日20：00，500 hPa槽已經(jīng)移出山東，河套西部槽線移至山西境內，低層有切變線配合，山東西部存在地面輻合線，河南全境、魯西南地區(qū)處在上干下濕的層結內，由低層到高層，強垂直輻合中心向北傾斜。鄭州探空圖顯示，低層風隨高度強烈順轉，中高層風向逆轉，有冷平流，中層500 hPa上有強冷空氣侵入，喇叭口特征明顯，有利于大風、冰雹出現(xiàn)，0 ℃溫度層高度為3 000 m左右，-20 ℃溫度層高度為6 000 m左右，均為冰雹產(chǎn)生的有利高度[4]。

沿35°N分別在6日20：00和7日02：00做溫度平流的高度-經(jīng)度剖面圖，如圖1所示。6日20：00，河南境內，110°E～112°E附近500 hPa以上為冷平流，800～900 hPa高度場出現(xiàn)暖平流，112°E以東整層暖平流較強，強對流天氣從西北部開始，之后隨西北氣流南下，高層冷平流侵入低層，400 hPa高度場出現(xiàn)冷平流中心，強度為-2.5×10-4 ℃/s，800 hPa高度場冷平流為-0.5×10-4 ℃/s，925 hPa以下為淺薄的暖平流層，中高層強冷平流向低層滲透，有利于大氣溫度垂直遞減率變大，造成低層空氣負浮力增加，極易出現(xiàn)大風、冰雹天氣。

通過分析地面逐時溫度、露點和地面流場發(fā)現(xiàn)，6日20：00，山西和河南交界處的北側為干冷區(qū)，其南側為明顯的溫度和露點等值線密集區(qū)，冷暖交匯，干濕對比顯著，豫西北（太行山附近）和豫中分別有地面中尺度輻合線，在地面輻合抬升下，強對流天氣首先在西北部輻合線、露點梯度較大處附近產(chǎn)生[5]。隨后，冷空氣沿西北氣流南下，地面輻合線向高溫高濕區(qū)移動，觸發(fā)大面積的對流天氣。

雷達資料分析表明，此階段回波發(fā)展為颮線并且呈弓形，凸出位置為大風區(qū)域，在回波后向傳播的過程中，回波帶的底部有兩個單體的發(fā)展，回波強度超過60 dBZ，此區(qū)域出現(xiàn)超過10 mm冰雹，最后回波帶向東南移動進入露點低于10 ℃的區(qū)域，回波逐漸消散，強對流的邊緣影響到魯西南地區(qū)。由此分析可以得出，判斷回波移動的發(fā)展時，地面露點和溫度的變化是一個重要的參考依據(jù)，露點高值區(qū)轉變?yōu)槁饵c低值區(qū)后，回波會迅速減弱并消散。

4 結論

5月6日強對流過程的兩個階段均發(fā)生在東北低渦環(huán)流形勢下，由階梯槽連續(xù)觸發(fā)，高層干冷平流形成的熱力不穩(wěn)定與高空急流形成的動力不穩(wěn)定相互疊加，形成大風、冰雹及短時強降水的混合對流。高層出現(xiàn)強冷平流，疊加在低空暖平流上，位勢不穩(wěn)定發(fā)展，動力條件和垂直風切變較強，有利于雷暴、大風、冰雹等出現(xiàn)。強對流天氣在溫度、露點大值區(qū)及高梯度區(qū)形成，地面輻合線是強對流的觸發(fā)者，向高溫、高露點區(qū)移動，觸發(fā)大面積的對流天氣，而回波在露點遞減區(qū)迅速減弱并消散。

參考文獻：

[1]張小玲，張濤，劉鑫華，等.中尺度天氣的高空地面綜合圖分析[J].氣象，2010（7）：143-150.

[2]孫繼松，陶祖鈺.強對流天氣分析與預報中的若干基本問題[J].氣象，2012（2）：164-173.

[3]張濤，藍渝，毛冬艷，等.國家級中尺度天氣分析業(yè)務技術進展Ⅰ：對流天氣環(huán)境場分析業(yè)務技術規(guī)范的改進與產(chǎn)品集成系統(tǒng)支撐技術[J].氣象，2013（7）：894-900.

[4]胡燕平，梁鈺，程錦霞，等.河南省兩次春季暴雨過程的對比[J].氣象科學，2011（5）：639-645.

[5]武威，牛淑貞.2015年河南兩次東北冷渦型強對流天氣對比分析[J].暴雨災害，2017（5）：397-409.