魏麗華 李艷芳

(1.長興縣氣象臺，浙江長興313100;2.湖州市氣象臺，浙江 湖州313000)

0 引言

2012年4月2日20時至3日05時江蘇大部、安徽南部、浙江杭嘉湖地區(qū)及沿海一帶出現(xiàn)8～11級偏北大風(fēng)。湖州市絕大部分地區(qū)陣風(fēng)達8級以上，太湖湖面及沿岸陣風(fēng)達9～10級，德清西部及安吉南部山區(qū)陣風(fēng)達10級以上，最大出現(xiàn)在安吉天荒坪11級(30.8 m/s)。此次大風(fēng)影響范圍廣，影響時間長，影響程度重，給眾多行業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失和人員傷亡。本文利用常規(guī)的觀測資料、物理量場及雷達回波資料分析了造成湖州市“4·2”大風(fēng)的天氣形勢、雷達回波特征等，為突發(fā)性大風(fēng)的短臨預(yù)警預(yù)報提供參考。坪11 級(30.8 m/s)。

圖1 4月2日20時到3日08時華東地區(qū)極大風(fēng)速分布圖

1 過程概述

大風(fēng)從2日下午起自北向南影響江蘇大部、安徽南部，20時至3日早晨影響浙江。20:30開始影響湖州市，從圖1可以看到，2日夜間的大風(fēng)遍及安徽南部、江蘇的東南部和浙江杭嘉湖地區(qū)以及東部沿海一帶，所以大風(fēng)范圍廣、影響大。強對流回波過境后風(fēng)力雖然減弱了，但由于冷空氣的持續(xù)南下，3日凌晨2—5時以前湖州市仍然持續(xù)著5～6級的風(fēng)力，陣風(fēng)7級的大風(fēng)。圖2顯示，從2日20時到3日08時，湖州市絕大部分地區(qū)陣風(fēng)達8級以上，太湖湖面及沿岸陣風(fēng)達9～10級，德清西部及安吉南部山區(qū)陣風(fēng)達10級以上，最大出現(xiàn)在安吉天荒

圖2 4月2日20時到3日08時湖州極大風(fēng)速分布圖

2 天氣形勢分析

從4月2日08時500 hPa形勢圖可以看到山東半島經(jīng)江蘇沿海到安徽南部至湖南一帶有一淺槽，說明已有冷空氣南下，120°E以西已建立一支西北偏西氣流(圖略)，而700 hPa的槽要落后于500 hPa的槽，850 hPa低渦位置與700 hPa的槽接近，這種前傾槽結(jié)構(gòu)有利于強對流的發(fā)生發(fā)展［1］。而此時中高緯500 hPa有一橫槽存在，08時橫槽在錫林浩特、太原、蘭州一線，到20時橫槽已經(jīng)逐漸轉(zhuǎn)豎并南移到北京、鄭州、武漢一線，槽前有支≥26 m/s的西南風(fēng)，而槽后有支24～36 m/s的西北氣流(圖3);2日20時700 hPa低槽快速東移到渤海灣、濟南、武漢一線，并且風(fēng)向風(fēng)速切變加大;同樣850 hPa低渦東移到渤海灣，槽前西南風(fēng)與槽后西北風(fēng)切變和風(fēng)速切變大，槽前贛州、衢州、杭州有支16 m/s的西南風(fēng)，槽后阜陽、武漢為20 m/s的西北風(fēng)，對流性不穩(wěn)定明顯。

圖3 4月2日20時500 hPa天氣形勢圖

分析地面天氣圖的演變過程發(fā)現(xiàn)(圖略)，4月2日08時在貝加爾湖西南方向(100°E，50°N)附近有一個強大的冷高壓，中心氣壓高達1040 hPa。地面冷鋒呈東北—西南向，地面形成西高東低形勢。隨著冷空氣的東移，2日14時，鋒面南壓至山東半島到漢中一線，20時鋒區(qū)已經(jīng)到達安徽和江蘇中南部一帶，冷鋒呈南—北走向影響長三角地區(qū)，到2日23時到3日05時從東到西有5根等壓線穿過該區(qū)，氣壓梯度加大，自西向東，從北向南出現(xiàn)大風(fēng)天氣。到3日08時，冷鋒基本移出我國到達東部海面，地面氣壓梯度減小風(fēng)力逐漸減弱。

3 物理量場診斷分析

3.1 熱力條件分析

2日08時河套地區(qū)有明顯的冷平流存在，蘭州附近700 hPa總溫度平流值達 －50×10－4℃ /s，850 hPa 總溫度平流值也達 － 30 ×10－4℃/s，而在長三角地區(qū)卻有明顯的暖平流存在，中低層850 hPa在山東半島到江蘇、安徽及浙江省總溫度平流達20×10－4℃/s以上，中心值在青島以東達50×10－4℃/s，長江中下游地區(qū)925 hPa溫度脊位于江漢平原至安徽中部，850 hPa溫度脊位于江西中部至浙江中部地區(qū)，14時地面3 h變壓場上，華東倒槽附近出現(xiàn)負－4 hPa的負變壓區(qū)(圖略)，西南風(fēng)不斷加大，造成北冷南暖，上冷下暖的溫度結(jié)構(gòu);到2日20時大風(fēng)發(fā)生時(圖4a)高空500 hPa冷平流向下擴散，在 700 hPa浙江省已出現(xiàn)了 －10×10－4℃/s左右的冷平流，中低層由原來暖平流逐漸轉(zhuǎn)為冷平流，在河南省內(nèi)有－50×10－4℃/s平流中心，而湖州市此時處在冷暖平流的交匯處，中低層溫度暖脊隨著冷空氣推進向東移動到東海海面至浙北一帶，925～700 hPa華東區(qū)溫度暖脊的強烈發(fā)展北頂也為江淮氣旋的爆發(fā)性發(fā)展提供了有利條件。此時925 hPa和850 hPa冷溫槽南端已深入到安徽南部，500 hPa冷溫槽位置超前于700 hPa冷溫槽，前傾槽結(jié)構(gòu)和冷槽經(jīng)向度之深，表明冷空氣勢力強勁，有利于強對流系統(tǒng)的發(fā)生［2－4］。此時低層冷空氣已開始滲透，且勢力在逐漸加強，安徽南部至浙江北部地區(qū)低層冷暖空氣強烈交匯，南北風(fēng)對吹，產(chǎn)生了明顯的溫度鋒生。

20時地面3 h變壓場上(圖4b)，安徽南部正變壓已達到9.7hPa，處在變壓梯度最大的地方。江淮氣旋中心此時東移至黃海海面上，水汽供應(yīng)充足，高空還有暖溫度脊配合，加上海溫較高，對大氣有非絕熱加熱作用，使上升運動加強，從而使氣旋中心移到海上后強度變得更強［4］。華東地區(qū)19—21時出現(xiàn)不同程度的鋒面增溫，促進了江淮氣旋的進一步發(fā)展。江淮氣旋東移過程中不斷減壓與冷空氣南下過程不斷增壓，形成西高東低的形勢，兩者梯度在江浙一帶疊加成密集的溫度鋒區(qū)，110°E～120°E經(jīng)距內(nèi)出現(xiàn)10條等壓線，大的氣壓梯度形成了大風(fēng)的基礎(chǔ)［5］。

圖4 a 4月2日20時700hPa總溫度平流場

圖4 b 4月2日20時地面3 h變壓場

圖5 4月2日20時杭州站T-Inp圖

從20時杭州站T-lnp圖(圖5)也可看出，在700～400 hPa之間，溫度與露點線之間呈現(xiàn)出“喇叭口”狀，此結(jié)構(gòu)有利于大風(fēng)的出現(xiàn)。中層干冷空氣強盛，低層濕度條件配合的不好，低層風(fēng)向呈現(xiàn)出明顯的風(fēng)切變，由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，且700 hPa上已經(jīng)達到20 m/s，表明中高層有強能量鋒區(qū);同時2日20時浙北地區(qū)的K指數(shù)從08時的12℃上升為30℃左右，強對流發(fā)生的條件逐漸增大，低層增溫增濕明顯，具備了“上干冷下暖濕”的條件，非常有利強對流天氣的發(fā)生［2］。

3.2 動力層結(jié)分析

圖6 a 4月2日08時500 hPa垂直速度場

圖6 b 4月2日20時500 hPa垂直速度場

2日08時從黃河中下游到長江以北500～700 hPa上空有一明顯的垂直上升運動區(qū)，長江以南是一下沉運動區(qū)(圖略)，到2日20時，500～700 hPa上升運動區(qū)東移到117°E～115°E 以東(如圖6a，6b)，與08時相比整個垂直環(huán)流正好相反，即表明大氣質(zhì)量的快速調(diào)整。在西北側(cè)有上升運動和下沉運動的垂直環(huán)流存在，當(dāng)它們隨天氣系統(tǒng)影響時，由上升馬上轉(zhuǎn)為下沉運動，正是大氣通過這種質(zhì)量的快速調(diào)整，使風(fēng)速猛增，低層暖空氣迅速被冷空氣代替。由此可見，動量下傳是通過高空干冷空氣南壓下沉來實現(xiàn)的［3］。這些條件都有利于上下層之間的能量交換，把高層具有較大動量的空氣下傳到低層，使低層風(fēng)速增大。

4 多普勒雷達回波特征

據(jù)常州多普勒雷達探測資料顯示，19:30常州至南京南部出現(xiàn)NE—SW向帶狀回波，20時(圖7a)左右江蘇安徽之間形成一條密實的線性回波帶，長約300 km，寬約20 km，北段(興化)和南段(南京)有強回波中心達55 dBz，具有明顯的颮線特征。颮線回波在移動過程中有所加強，其南端不斷有新的對流單體生成，整個颮線云系均處在一個輻合流場中(圖7b)。

圖7 a 4月2日20時常州多普勒雷達反射率因子場

回波帶在20:30開始進入湖州市境內(nèi)，湖州市北部處于一個輻合帶中，出現(xiàn)了雷暴、大風(fēng)和10 mm以上的降水;而在颮線南端西北面有新的對流單體生成，這是冷鋒南下時在暖區(qū)產(chǎn)生的強對流回波，其風(fēng)速達27 m/s，在向東移動過程中不斷增強，并與颮線回波南端合并(圖8a、8b、8c)，形成一條西北—東南向的強回波帶，強度在45 dBz以上，中心最強達55 dBz，自西北向東南掃過湖州市長興全境。

從速度圖(圖9a、9b、9c)上可以看出，這條回波帶是一個氣旋式輻合流場的結(jié)構(gòu)，而且在回波進入長興地區(qū)后，在長興南部有一個輻合式的中氣旋存在，在21:26的基本速度圖上十分明顯(圖9c)，這就導(dǎo)致了長興和平地區(qū)出現(xiàn)了局地10級的大風(fēng)。在常州多普勒雷達的基本速度圖上，可以測算得出和平處于的徑向風(fēng)約24～27 m/s的大風(fēng)區(qū)域內(nèi)。

圖8 4月2日21:00—21:26常州多普勒雷達反射率因子場

圖9 4月2日21:00—21:26常州多普勒雷達基本速度圖

5 結(jié)語

1)2012年4月2日強風(fēng)過程是在低層冷鋒和高層橫槽轉(zhuǎn)豎影響下產(chǎn)生的，是由冷鋒觸發(fā)的暖區(qū)強雷暴帶和鋒后梯度風(fēng)產(chǎn)生的冷空氣大風(fēng)混合在一起的持續(xù)大風(fēng)天氣過程。

2)由于冷空氣勢力強，濕度小，下暖上冷的不穩(wěn)定層結(jié)導(dǎo)致了強對流大風(fēng)，同時持續(xù)的動量下傳使得本次大風(fēng)過程持續(xù)時間長，造成的危害大。

［1］ 陳云輝，蔡菁，馬中元，等.江西兩次不同季節(jié)強颮線天氣過程對比分析［J］.氣象水文海洋儀器，2011，28(2):43－50.

［2］ 盛春巖，楊曉霞.“09.4.15”渤海和山東強風(fēng)過程的動力學(xué)診斷分析［J］.氣象2012，38(3):266－273.

［3］ 許愛華，張瑛，劉獻耀.江西“暖區(qū)”強對流天氣的熱力和動力條件診斷分析［J］.氣象，2001，27(5):30 －34.

［4］ 項素清.“2008.4.9”江淮氣旋后部大風(fēng)過程診斷分析［J］.海洋預(yù)報，2009，26(4):3 －43.

［5］ 馬中元，張瑛，馬曉琳，等.江西對流風(fēng)暴觸發(fā)系統(tǒng)與形成機制探討［J］.自然災(zāi)害學(xué)報，2010，19(3):19－26.