鶴壁市2023年8月5日一次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程分析

收稿日期：2023-12-20

基金項(xiàng)目：安陽(yáng)國(guó)家氣候觀象臺(tái)開(kāi)放研究基金；鶴壁市農(nóng)業(yè)氣象與遙感重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放研究基金（AYNCOF202413）。

作者簡(jiǎn)介：張靖瑋（1995—），女，河南鶴壁人，助理工程師，主要從事短期預(yù)報(bào)和短臨預(yù)警研究。

摘 要：基于地面自動(dòng)站觀測(cè)資料、多普勒雷達(dá)監(jiān)測(cè)和FY-4A衛(wèi)星資料等多源數(shù)據(jù)，對(duì)2023年8月5日鶴壁地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的形成進(jìn)行探討分析。此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程是冷渦、副熱帶高壓、低層切變線和地面中尺度輻合線共同作用造成的，具有累積雨量大、降水時(shí)段集中、小時(shí)雨強(qiáng)大等特點(diǎn)，并伴有雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣，具有明顯的對(duì)流性質(zhì)。結(jié)論如下：強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生時(shí)，鶴壁地區(qū)水汽充沛，且前期氣溫穩(wěn)定維持在33～35 ℃，4日白天鶴壁地區(qū)最高氣溫達(dá)到36 ℃，高溫高濕的條件為對(duì)流天氣聚集不穩(wěn)定能量；此外，從鄭州站5日08：00探空?qǐng)D可以看出CAPE值和K指數(shù)均較大，表明大氣層結(jié)不穩(wěn)定；同時(shí)低層存在一定的垂直風(fēng)切變，有利于對(duì)流單體的組織與增強(qiáng)。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)對(duì)流天氣；鶴壁地區(qū)；水汽條件；雷達(dá)回波；FY-4A

中圖分類號(hào)：P458.121 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B文章編號(hào)：2095–3305（2024）03–0-03

短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)、冰雹是夏季華北地區(qū)主要的強(qiáng)對(duì)流天氣，具有突發(fā)性和局地性強(qiáng)、致災(zāi)性大等特點(diǎn)，伴有地質(zhì)災(zāi)害、城市內(nèi)澇等次生災(zāi)害的強(qiáng)對(duì)流天氣更是嚴(yán)重危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全[1-2]。

目前，已有國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣開(kāi)展了大量研究。許愛(ài)華等[3]通過(guò)對(duì)21世紀(jì)以來(lái)中國(guó)中東部地區(qū)近百次強(qiáng)對(duì)流天氣個(gè)例的環(huán)境場(chǎng)進(jìn)行了分析，從強(qiáng)對(duì)流的不穩(wěn)定條件和主要觸發(fā)條件方面，提出了中國(guó)強(qiáng)對(duì)流天氣的5種基本類型：暖平流強(qiáng)迫類、冷平流強(qiáng)迫類斜壓鋒生類、高架對(duì)流類、準(zhǔn)正壓類。樊李苗等[4]研究了中國(guó)短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)、強(qiáng)冰雹和混合型強(qiáng)對(duì)流天氣的環(huán)境參數(shù)特征，發(fā)現(xiàn)純粹短時(shí)強(qiáng)降水較其他強(qiáng)對(duì)流天氣而言，700～500 hPa和850～500 hPa溫差更小，垂直風(fēng)切變更弱，0 ℃層、-20 ℃層和平衡層高度較高。張小玲等[5]研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)流有效位能（CAPE）釋放的浮力抬升作用會(huì)加強(qiáng)中小尺度范圍的上升運(yùn)動(dòng)，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生與發(fā)展。屈花等[6]指出，高的對(duì)流性不穩(wěn)定、充沛的水汽、中層低壓槽、低層切變線、地面鋒面等有利于對(duì)流性天氣的發(fā)生與發(fā)展。因此，了解強(qiáng)對(duì)流天氣的環(huán)流特征和觸發(fā)機(jī)制對(duì)做好對(duì)流性天氣的精準(zhǔn)預(yù)報(bào)、有效預(yù)防對(duì)流性天氣災(zāi)害具有重要意義。

2023年8月5日，鶴壁地區(qū)大部分地區(qū)出現(xiàn)中到大雨、局部暴雨，并伴有雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣。為進(jìn)一步分析此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程的環(huán)流特征和觸發(fā)機(jī)制，基于地面區(qū)域自動(dòng)氣象站、多普勒雷達(dá)、FY-4A氣象衛(wèi)星和數(shù)值模式等資料，重點(diǎn)對(duì)此次強(qiáng)對(duì)流天氣的形成進(jìn)行探討分析，以期為預(yù)報(bào)員精準(zhǔn)預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)和相關(guān)部門做好針對(duì)此類強(qiáng)對(duì)流天氣防災(zāi)、抗災(zāi)工作的開(kāi)展提供技術(shù)支撐。

1 天氣過(guò)程

8月5日12：00～20：00，鶴壁大部分地區(qū)出現(xiàn)中到大雨、局部暴雨，并伴有雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣，全市平均降水量為36.7 mm（圖1）。

此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程主要具有以下4個(gè)特點(diǎn)：第一，累積雨量大。2023年8月5日12：00～20：00累計(jì)降雨

量大于50 mm的氣象觀測(cè)站點(diǎn)有20個(gè)；累計(jì)降雨量大

于25 mm的氣象觀測(cè)站點(diǎn)有49個(gè)，最大降雨量出現(xiàn)在

淇縣全寨站，89.7 mm，達(dá)到暴雨量級(jí)。第二，降水時(shí)段集中、小時(shí)雨強(qiáng)大。圖2為2023年8月5日12：00～20：00累計(jì)降水量前2個(gè)站點(diǎn)：淇縣全寨站和?？h黎陽(yáng)站逐小時(shí)降水量演變，從圖2可以看出，降水主要出現(xiàn)在中午12：00～13：00，小時(shí)最大雨強(qiáng)達(dá)70 mm/h（12：00～13：00）。第三，與地形存在一定的相關(guān)性，暴雨主要分布在豫西山區(qū)的東側(cè)。第四，具有明顯的對(duì)流性質(zhì)，此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程局部地區(qū)還伴隨雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣，極大風(fēng)速最大值為?？h郝村站，為32.1 m/s（11級(jí)，

12：58）。

2 環(huán)流背景分析

2.1 環(huán)流形勢(shì)

此次鶴壁極端暴雨是由冷渦后部低槽、切變線、地面中尺度輻合線等高低空配合共同造成的（圖3）。從環(huán)流形勢(shì)來(lái)看，系統(tǒng)具有前傾結(jié)構(gòu)，有利于不穩(wěn)定層結(jié)的發(fā)展。5日08：00 500 hPa，副高穩(wěn)定維持在洋面上，中高緯度地區(qū)冷渦后部低槽逐漸發(fā)展東移，引導(dǎo)冷空氣擴(kuò)散南下，且鶴壁市處于副高外圍偏南氣流里，冷暖交匯，為強(qiáng)降水提供了有利的背景條件。

此外，受副高阻擋，槽前氣壓梯度增大，有利于西南風(fēng)和低空急流增強(qiáng)；700 hPa鶴壁市處于切變線附近，隨著切變線快速發(fā)展東移，切變兩側(cè)輻合增強(qiáng)，為強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力抬升條件；地面上，暴雨區(qū)附近存在中尺度輻合線逐漸向東南移動(dòng)，為此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程提供了抬升觸發(fā)條件。

此外，在200 hPa上，鶴壁市處于分流輻散區(qū)，高層輻散、低層輻合，形成了強(qiáng)烈的抽吸作用，動(dòng)力條件有利，加強(qiáng)了上升運(yùn)動(dòng)，使得對(duì)流發(fā)展更加旺盛。

2.2 水汽條件

圖4為2023年8月5日08：00整層可降水量，通過(guò)分

析可知，降水發(fā)生前，豫北至河北石家莊一帶水汽條件充足，存在整層可降水量大值區(qū)，整層可降水量可達(dá)60～65 mm。此外，2023年8月5日08：00 850 hPa，在河南北部至河北地區(qū)分布著一濕舌，豫北地區(qū)上空比濕值達(dá)17～18 g/kg，濕度條件非常好，且臺(tái)風(fēng)“卡努”為豫北暴雨發(fā)生提供了一定的水汽。綜上，水汽充足，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生。

2.3 探空?qǐng)D

從圖5鄭州站5日08：00探空?qǐng)D可以看出，抬升凝結(jié)高度較低，暖云層厚，降水效率高，且CAPE值可達(dá)2 169.4 J/kg，十分有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生；從濕度條件來(lái)看，700 hPa以下有一定的濕層，有利于局地強(qiáng)降水的產(chǎn)生；中層干侵入明顯，有利于雷暴大風(fēng)的產(chǎn)生；從風(fēng)廓線來(lái)看，高空為偏西風(fēng)，850～925 hPa受西北風(fēng)影響，925 hPa以下受到偏南風(fēng)的影響，中低層存在一定的垂直風(fēng)切變，有利于對(duì)流單體的組織與增強(qiáng)。

2.4 雷達(dá)圖

從11：30濮陽(yáng)單站雷達(dá)0.5°仰角基本反射率（圖略）

可以看出，此時(shí)強(qiáng)回波中心已至豫北林州市，中心強(qiáng)度可達(dá)50 dBz以上。隨著回波逐漸東移發(fā)展，12：18強(qiáng)回波已移至鶴壁西北部，且在淇縣西部有所加強(qiáng)，全寨出現(xiàn)70 mm/h的強(qiáng)降水。隨著降水的持續(xù)，其拖拽作用導(dǎo)致強(qiáng)烈下沉氣流與前沿暖濕氣流交匯形成陣風(fēng)鋒，并向四周輻散，14：30在淇縣西部至濮陽(yáng)中部存在一條東西向的陣風(fēng)鋒，其南移過(guò)程中后側(cè)不斷生成新的對(duì)流單體并向南傳播，導(dǎo)致浚縣郝村出現(xiàn)了極大風(fēng)速達(dá)32.1 m/s的大風(fēng)天氣。14：30自東南移出鶴壁市，降水減弱。

2.5 衛(wèi)星云圖

低槽后部偏北風(fēng)攜帶冷空氣南下入侵，強(qiáng)迫暖濕空氣抬升，兩者共同作用，使豫西山區(qū)有冷暖空氣的交匯，對(duì)流發(fā)展旺盛，有對(duì)流云團(tuán)不斷生成。

5日08：00，鶴壁市晴朗少云。隨著氣溫不斷升高，

11：00處于河南與山西交界處的林州開(kāi)始有對(duì)流云團(tuán)發(fā)展，主要以孤立的對(duì)流單體為主，隨后向東南方向移動(dòng)并不斷發(fā)展加強(qiáng)；11：30左右對(duì)流云團(tuán)外圍云系移至鶴壁市鶴山區(qū)西北部，隨后向南傳播，并自西北向東南移入鶴壁市；12：45左右鶴壁市整體處于發(fā)展中的對(duì)流云團(tuán)中；13：23對(duì)流云團(tuán)穩(wěn)定維持在鶴壁市上空，且此時(shí)對(duì)流云團(tuán)發(fā)展旺盛，云體邊緣清晰，結(jié)構(gòu)密實(shí)，云頂亮溫低至198 K，導(dǎo)致鶴壁自西北向東南逐漸出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣；20：00對(duì)流云團(tuán)逐漸移出鶴壁市，鶴壁降水強(qiáng)度明顯減弱。

3 結(jié)論

基于地面區(qū)域自動(dòng)氣象站、多普勒雷達(dá)、FY-4A氣象衛(wèi)星和數(shù)值模式等多源資料，對(duì)2023年8月5日鶴壁地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的形成進(jìn)行探討分析，結(jié)論如下：

（1）這是一次由冷渦后部低槽東移過(guò)程中攜帶冷空氣，與副高西側(cè)暖濕氣流匯合，在地面輻合線作用下觸發(fā)的一次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程。

（2）此次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程具有累積雨量大、降水時(shí)段集中、小時(shí)雨強(qiáng)大等特點(diǎn)，并伴有雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣，具有明顯的對(duì)流性質(zhì)。

（3）強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生時(shí)鶴壁地區(qū)水汽充沛，且前期氣溫較高，高溫高濕的條件為對(duì)流天氣聚集能量；此外，從鄭州站5日08：00探空?qǐng)D中可以看出，CAPE值和K指數(shù)均較大，表明大氣層結(jié)不穩(wěn)定；同時(shí)中低層存在一定的垂直風(fēng)切變，有利于對(duì)流單體的組織與增強(qiáng)。

參考文獻(xiàn)

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