2020年7月5日滿洲里市一次強(qiáng)對流天氣過程分析

彭鵬

摘要 利用常規(guī)氣象觀測資料、NCEP分析資料、衛(wèi)星、雷達(dá)資料等相關(guān)資料，分析了2020年7月5日發(fā)生在滿洲里市的一次強(qiáng)對流天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：在此次天氣發(fā)生前，亞歐大陸中高緯區(qū)域的大氣環(huán)流形勢呈“兩槽一脊”型。高空槽、低層切變促進(jìn)地面冷空氣南下，在高層干冷、低層暖濕的形勢下，大氣層結(jié)變得非常不穩(wěn)定，非常有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展。在此次天氣發(fā)生期間，滿洲里市850 hPa比濕值大于12.0 g/kg，925 hPa處比濕值達(dá)14.0 g/kg，低層濕度條件非常好，并且水汽通量大值中心處于滿洲里市南部，這些都為此次天氣過程的發(fā)生提供了有利的水汽條件。滿洲里市存在高層輻散散、低層輻合的配置形勢，促進(jìn)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動的發(fā)生，為強(qiáng)對天氣的發(fā)生提供了有利的動力條件。與此同時，近地層存在逆溫層，K值達(dá)到35.0℃以上，不能穩(wěn)定能量條件好，非常適宜強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展。衛(wèi)星云圖與雷達(dá)資料均能夠反映出強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展過程，對強(qiáng)對流天氣的預(yù)報預(yù)警具有一定的指示意義。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)對流天氣;環(huán)流形勢;物理量;滿洲里市

中圖分類號：P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）03–0051–03

強(qiáng)對流天氣屬于一種局地性的災(zāi)害性天氣，主要包括雷電、強(qiáng)降水、大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)等天氣現(xiàn)象，它們會在瞬間形成非常強(qiáng)的破壞作用，并對社會大眾的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重的威脅[1-2]。因此，加強(qiáng)對局部強(qiáng)對流天氣過程的分析和預(yù)報，將強(qiáng)對流天氣帶來的損失降到最低是至關(guān)重要的。近些年來，國內(nèi)外許多氣象學(xué)家研究了各個地區(qū)的強(qiáng)對流天氣。Davision等[3]研究指出對流與低空急流之間有正反饋過程，對流發(fā)展產(chǎn)生的非地轉(zhuǎn)風(fēng)增強(qiáng)并使低空急流得以維持。Doswell等[4]論述了影響強(qiáng)對流天氣的大尺度、中尺度天氣系統(tǒng)，以及它們之間的相互作用，他指出，中尺度過程的主要作用是提供觸發(fā)強(qiáng)對流必需的抬升力。王燕娜等[5]分析2017年7月7日北京市延慶地區(qū)的一次強(qiáng)對流天氣過程得出，該次強(qiáng)對流天氣出現(xiàn)前大尺度環(huán)境條件有利于對流天氣發(fā)展，高空受到低渦底部冷空氣的影響，低層存在切變線和西南急流，地面上受到氣旋影響。0℃和20℃高度適宜冰雹發(fā)展，中小尺度環(huán)境場有利于對流單體發(fā)展成超級單體風(fēng)暴。王錫穩(wěn)等[6]分析了甘肅省春末一次強(qiáng)對流天氣的環(huán)流背景、影響系統(tǒng)、回波演變過程，揭示了強(qiáng)對流發(fā)生時的環(huán)境流場、物理量場與雷達(dá)回波的特征。畢瀟瀟等[7]分析了吉林省2016年初夏一次強(qiáng)對流天氣過程得出，該次過程是高空冷渦、切變線以及地面氣旋共同造成的，中層干冷、高層和低層暖濕是產(chǎn)生冰雹的有利條件，由于整層的濕度條件較好，低層風(fēng)切變較大，有利于產(chǎn)生降水，而數(shù)值預(yù)報對暖區(qū)降水的預(yù)報效果較差，目前只能靠臨近預(yù)報進(jìn)行訂正。李斌等[8]分析了南疆塔里木盆地西部一次強(qiáng)冰雹天氣過程，指出大氣不穩(wěn)定層結(jié)的存在和有利的高低空環(huán)流形勢配置的動力作用是觸發(fā)這次南疆西部局地強(qiáng)對流天氣產(chǎn)生降雹的主要原因。還有一些學(xué)者[9-11]對強(qiáng)對流天氣過程開展了很多研究，并且取得了大量的成效。

滿洲里市為內(nèi)蒙古呼倫貝爾市管轄，地處呼倫貝爾西邊區(qū)域，地理坐標(biāo)處于49°19′N～49°41′N，117°12′E～ 117°53′E之間，是中國最大的陸運(yùn)口岸城市，總面積為453 km2。滿州里地形為波狀起伏的丘陵，氣候?qū)儆谥袦貛Т箨懶圆菰瓪夂?，干濕區(qū)域類型為半干旱區(qū)。冬季寒冷漫長，夏季溫涼短促，春季干燥風(fēng)大，秋季氣溫驟降，霜凍早。滿洲里市強(qiáng)對流天氣大多發(fā)生在6—8月。強(qiáng)對流天氣常常給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市基礎(chǔ)設(shè)施造成不同程度的危害。

1 天氣實況

2020年7月5日16：00～19：00，滿洲里市出現(xiàn)了強(qiáng)對流天氣過程，全市9個監(jiān)測站共8個站出現(xiàn)分布不均的雷陣雨天氣，局地出現(xiàn)強(qiáng)降水天氣，并且伴隨著11級強(qiáng)風(fēng)、冰雹天氣。此次強(qiáng)對流天氣導(dǎo)致部分路段被雨水淹沒，許多車輛被困，很多車輛被砸受損，行人的生命受到威脅。

2 環(huán)流形勢

在此次強(qiáng)對流天氣發(fā)生前期，200 hPa中緯度分布著1支高空西風(fēng)急流，滿洲里市處于急流左側(cè)。2020年7月5日08：00 500 hPa天氣形勢場上（圖1），亞歐大陸中高緯區(qū)域的大氣環(huán)流形勢呈“兩槽一脊”型，1個低壓系統(tǒng)分布在巴爾克什湖北邊區(qū)域，西槽處于巴爾克什湖區(qū)域，槽后偏北氣流促使冷空氣持續(xù)朝南輸送冷空氣。有1個阻塞高壓處于貝加爾湖一帶，脊區(qū)逐漸向中西伯利亞區(qū)域延伸。東槽由東西伯利亞朝南部延伸到我國內(nèi)蒙古和東北地區(qū)。處于貝加爾湖區(qū)域的暖舌向北部延伸，與高壓系統(tǒng)保持重合。滿洲里市主要受高空槽前西南氣流的影響。700 hPa切變線壓在北部區(qū)域，強(qiáng)對流天氣處在切變線右側(cè)，南邊區(qū)域逐漸構(gòu)建了西南急流水汽通道，促進(jìn)此次雷電、短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣的出現(xiàn)。7月5日12：00槽區(qū)逐漸加寬，切變線南壓至中部區(qū)域，低層急流增強(qiáng)壓在東南部，850 hPa急流核為12 m/s。7月5日16：00左右，低層切變線依舊給滿洲里市帶來影響，同時低空急流逐漸東移，滿洲里市南部區(qū)域處于切變線右側(cè)和低空急流左側(cè)，為強(qiáng)對流天氣的發(fā)生提供條件。7月5日20：00，高空槽繼續(xù)東移，低空急流越來越弱，降水強(qiáng)度也隨之越來越弱，降水過程趨于結(jié)束。地面形勢場上，滿洲里市在7月5日始終受東北低壓底部的作用，上午為晴好天氣，有助于地表加熱，為強(qiáng)對流天氣積累了不穩(wěn)定能量。由此可見，高空槽、低層切變促進(jìn)了地面冷空氣南下，高層干冷、低層暖濕的形勢下，大氣層結(jié)變得非常不穩(wěn)定，這非常有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件分析

強(qiáng)降水天氣的出現(xiàn)需要豐富的水汽條件。比濕高值區(qū)通常對應(yīng)降水落區(qū)，并且比濕場的變化能夠給予降水帶移動一定的指示。比濕場能夠反映有關(guān)區(qū)域的降水強(qiáng)度，比濕值越高，則對應(yīng)的降水強(qiáng)度越大。分析此次強(qiáng)對流天氣過程比濕場發(fā)現(xiàn)，2020年7月4日850 hPa上滿洲里市比濕值均超過10 g/kg;7月5日16：00左右，滿洲里市850 hPa比濕值超過12.0 g/kg，925 hPa處比濕值達(dá)14.0 g/kg，低層濕度條件非常好，非常適宜于雷雨天氣的發(fā)生發(fā)展。

在降水過程中，需要水汽向降水落區(qū)持續(xù)輸送。水汽輸送量可以用水汽通量來表征，水汽通量即單位時間通過單位面積輸送的水汽量。2020年7月4日20：00，850 hPa水汽通量大值中心在滿洲里市南邊區(qū)域達(dá)12.0 g/（cm·hPa·s），到7月5日08：00水汽通量大值中心不斷延伸到整個滿洲里市，在西南急流的影響下，降水落區(qū)具備良好的水汽輸送條件;7月5日16：00，水汽通量大值中心處于滿洲里市南部，達(dá)到17.0 g/（cm·hPa·s）以上，促進(jìn)強(qiáng)降水天氣的出現(xiàn)。

3.2 動力條件分析

2020年7月5日08：00，在滿洲里市一帶渦度由對流層低層至高層都屬于正值，同時發(fā)展高度很高，上升高度為200 hPa，散度500 hPa以下區(qū)域主要屬于負(fù)散度區(qū)，稍微朝南偏，中心值為-13.5×10-5s-1，500 hPa以上區(qū)域均屬于正散度，中心值要比負(fù)散度值大，滿洲里市上空高層抽吸作用十分強(qiáng)烈。7月5日16：00，強(qiáng)降水落區(qū)上空存在正渦度大值區(qū)，對應(yīng)散度場，低層散度都屬于正值，高層屬于負(fù)值區(qū)。由此不難發(fā)現(xiàn)，此次天氣發(fā)生過程中滿洲里市存在高層輻散散、低層輻合的配置形勢，這促進(jìn)強(qiáng)烈上升運(yùn)動的發(fā)生，為強(qiáng)對流天氣的發(fā)生提供了有利的動力條件。

3.3 不穩(wěn)定能量條件分析

2020年7月4日20：00，滿洲里市近地層存在逆溫層，低層有一定厚度濕層，有很強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，K值達(dá)到35.0℃以上，SI值 為-2.5。7月5日08：00滿洲里依舊存在逆溫層，低層濕度條件非常好，CAPE值為721 J/kg，K值仍舊在35.0℃以上，SI值為-0.3，這些指數(shù)均非常適宜于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展。

4 衛(wèi)星云圖分析

2020年7月4日14：00左右，在內(nèi)蒙古中南部有對流云團(tuán)持續(xù)發(fā)展擴(kuò)大，7月4日14：30位紅外云圖上最白亮，云頂亮溫梯度最大區(qū)域，對流云團(tuán)發(fā)展十分強(qiáng)盛，7月4日15：00的衛(wèi)星可見光云圖上，附近有明顯上沖云頂;7月4日20：00對流云團(tuán)逐漸發(fā)展移動。7月5日16：00對流云團(tuán)面積越來越大，其前部不斷合并且生成MCS穩(wěn)定在滿洲里市，新對流單體持續(xù)在老云團(tuán)西南端形成，主要為后向發(fā)展型。滿洲里市多地出現(xiàn)短時強(qiáng)降水天氣。至7月5日21：00左右沒有新發(fā)展的對流云團(tuán)，降水強(qiáng)度越來越弱，天氣過程趨于結(jié)束。

5 雷達(dá)資料分析

2020年7月4日13：04左右，在內(nèi)蒙古中南部區(qū)域有強(qiáng)回波生成，持續(xù)朝東北移動。14：30，滿洲里西側(cè)回波最強(qiáng)可以達(dá)到65 dBZ，在強(qiáng)回波生成后持續(xù)向東部區(qū)域移動，速度圖上出現(xiàn)了逆風(fēng)區(qū)、回波頂超過9 km，暖云厚度很大。7月5日15：00左右，在滿洲里附近存在塊狀強(qiáng)回波，且持續(xù)發(fā)展，其西北側(cè)持續(xù)存在新生成的對流單體與滿洲里強(qiáng)回波合并，生產(chǎn)帶狀回波，形成“列車效應(yīng)”。帶狀強(qiáng)回波始終在滿洲里市維持，同時南北方向延伸，最大回波強(qiáng)度達(dá)到60 dBZ以上，并且在17：00左右存在新單體，其與帶狀回波西側(cè)的回波合并且持續(xù)延伸，給滿洲里市大部分地區(qū)帶來影響，20：00左右回波越來越弱，滿洲里此次天氣過程基本結(jié)束。

6 結(jié)論

（1）在此次天氣發(fā)生前，亞歐大陸中高緯區(qū)域的大氣環(huán)流形勢呈“兩槽一脊”型。高空槽、低層切變促進(jìn)地面冷空氣南下，高層干冷、低層暖濕的形勢下，大氣層結(jié)變得非常不穩(wěn)定，這非常有益于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展。滿洲里市主要受高空槽前西南氣流的影響。700 hPa切變線壓在北部區(qū)域，強(qiáng)對流天氣處于切變線右側(cè)，南邊區(qū)域逐漸構(gòu)建了西南急流水汽通道，促進(jìn)此次雷電、短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣的出現(xiàn)。

（2）在本次天氣發(fā)生期間，滿洲里市850 hPa比濕值超過12.0 g/kg，925 hPa處達(dá)到14.0 g/kg，低層濕度條件非常好，并且水汽通量大值中心處于滿洲里市南部，這些均為此次天氣過程的發(fā)生提供了有利的水汽條件。

（3）此次天氣發(fā)生過程中滿洲里市存在高層輻散散、低層輻合的配置形勢，促進(jìn)強(qiáng)烈的上升運(yùn)動的發(fā)生，為強(qiáng)對天氣的發(fā)生提供有利的動力條件。

（4）滿洲里市近地層存在逆溫層，K值達(dá)到35.0℃以上，不穩(wěn)定能量條件好，非常適宜強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展

（5）衛(wèi)星云圖與雷達(dá)資料均能夠反映強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展過程，對強(qiáng)對流天氣的預(yù)報預(yù)警具有一定的指示意義。

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責(zé)任編輯：黃艷飛

Analysis of a Severe Conv-ective Weather Process in Manzhouli on July 5， 2020

PENG Peng （Inner Mongolia Manzhouli City Meteorological Bureau， Inner Mongolia， Manzhouli， Inner Mongolia 021400）

Abstract Based on conventional meteor-ological observation data， NCEP analysis data， satellite and radar data， a severe convective weather process occurred in Manzhouli city on July 5， 2020 was analyzed. The results showed that before this weather， the general circulation over the middle and high latitudes of The Eurasian continent showed a“two trough and one ridge”pattern. The upper trough and lower layer shear promoted the southward movement of cold air from the ground. Under the situation of dry and cold air in the upper layer and warm and wet air in the lower layer， the atmospheric condensation became very unstable， which was very conducive to the occurrence and development of severe convective weather. During the occurrence of this weather， the specific humidity value at 850 hPa in Manzhouli city was greater than 12.0 g/kg， and the specific humidity value at 925 hPa was 14.0 g/kg. The low-level humidity conditions were very good， and the large value center of water vapor flux was located in the south of Manzhouli city， which provided favorable water vapor conditions for the occurrence of this weather process. Manzhouli city had the configuration of divergence at high level and convergence at low level， which promoted the occurrence of strong upward movement and provided favorable dynamic conditions for the occurrence of strong weather. At the same time， there was a temperature inversion layer near the stratum， K value reaches 35.0℃ or more， the unstable energy conditions were good， very suitable for the occurrence and development of severe convective weather. Both satellite cloud images and radar data could reflect the occurrence and development of severe convective weather， which had certain indication significance for the forecast and early warning of severe convective weather.

Key words Severe convective weather; Circulation situation; Physical quantity; Manzhouli city