周 斌 李 佳 陳嘉琦

（1.冷水灘區(qū)氣象局，湖南 永州425000；2.雙牌縣氣象局，湖南 永州 425200）

引 言

一些觀測和研究表明[1～3], 颮線通常是由多單體風暴和超級單體風暴組成，側向排列的中尺度對流系統(tǒng)(Mesoscale Convective Systems , MCSs)，一般長約幾十至幾百公里，寬約10～20km，持續(xù)時間為幾小時至十幾小時，是一種強雷暴天氣現(xiàn)象，由于雷暴單體中上升運動和下沉運動極為強烈，它常常帶來大風、冰雹等災害性天氣現(xiàn)象，對人民生命財產危害極大。

颮線發(fā)生環(huán)境場條件及颮線系統(tǒng)特征已有大量研究。Laing et al.[4]對世界上MCSs1出現(xiàn)的5個大尺度環(huán)境區(qū)(非洲、澳大利亞、中國、南美洲和美國) 的平均生成環(huán)境進行了研究,發(fā)現(xiàn)它們非常相似, 特別是MCSs 初生在明顯的斜壓區(qū)內, 該區(qū)以對流層低層垂直風速強切變和高值對流有效位能(CAPE) 為特征。低空輻合、高空輻散和中層渦度趨于最大并與高空槽相伴都是典型的生成環(huán)境特征。不少作者[5～9]研究了我國颮線的生成環(huán)境, 表明冷性高壓后部、冷渦、冷鋒、輻合線甚至地形都是颮線形成的背景條件；林錫懷等[9]、侯建忠等[10]、李鴻洲等[11]和翟國慶等[12]對我國南北不同地理位置的颮線環(huán)境也做了分析。由于颮線產生、發(fā)展的時、空尺度相對較小,演變迅速和復雜, 致使人們對這種中尺度系統(tǒng)的演變還缺乏深入的了解,颮線和其帶來的強對流天氣的預報一直是短時臨近預警的難點之一, 也是氣象學者研究和關注的重點之一。

1 實況

2002年4月5日在湖南南部發(fā)生了一次颮線過程，這次過程產生于邵陽的南部，途經永州、郴州兩市，最后在郴州的東部消失。其特點是影響范圍較大、移速快，來勢猛烈，強度大。廣西東北部、江西北部及湖南全省都出現(xiàn)了大風及雷暴天氣，其中永州市各縣（區(qū)）風力達9級以上，風速達20m/s，為永州近20年來所罕見，部分地方還下了冰雹，使近100萬人受災，倒塌房屋1700余間，直接經濟損失3500萬元，永州雷達站對其進行了跟蹤觀測。

2 天氣形勢分析

這次颮線過程在500hPa圖上，高原東側有低槽東移，并且移速較快。700hPa和850hPa圖上均有低槽東移，且槽前的西南暖式氣流比較旺盛，這是一次高空槽和低空急流相配合發(fā)生的一次劇烈天氣過程。5日08時500hPa低槽位于西安～川東～云南的西南部，鄂西高空為西南風，風速為18m/s，四川的達川高空為西北風，風速為12m/s，從槽線前后來看，風向的交角接近90°，槽后的風速較大（見圖1），這說明低槽附近的輻合上升運動較強，槽前有正的渦度平流，高層有輻散流場，抬升力也比較強。6日08時低槽移過我市到達江西北部至郴州東部。

700hPa圖上，5 日08時低壓中心在湖北的西北部，低槽與500hPa比較位置稍為前傾，在廣西北部有很強的西南風急流帶，這說明低層有較強的暖濕空氣平流，可以加強低層的擾動，觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放。

850hPa圖上（圖2），5日08時，河南駐馬店有低中心，低槽伸到宜昌，湘西北到貴州的西南部，在廣東和郴州西南風速均大于16 m/s，該地有西南風急流帶，20時低槽移到湘北，呈西南～東北走向，廣西北部和湘南的西南風速由8m/s猛增至16m/s，這表明了從08時～20時之間湘南和廣西北部地區(qū)低層輻合運動在增強，從而促使低層抬升運動加強，又加上高空有較強的輻散流場，因此會造成嚴重的對流天氣。

圖1.500hp槽演變趨勢

圖2.850hPa西南風急流區(qū)

地面圖上，5日14時整個江南處于低壓控制，西南地區(qū)東部華南地區(qū)均處于高溫區(qū)，20時低中心移至華東沿海。永州地區(qū)地處南嶺山脈地帶，屬于山區(qū)，山區(qū)的磨擦輻合作用比較強，容易發(fā)生中低壓，中低壓生成后，高空有加強的輻散場則垂直上升運動便會加強，強烈的對流天氣便可能在中低壓內發(fā)展起來。

從探空資料分析，懷化站（圖3）5日08時K為33℃，SI為-2.32℃，CAPE（對流有效位能）為693.4 J/g，低層（925hp）為西南風（16m/s），表明大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)，有發(fā)生雷暴的可能，20時K為14℃，SI為4.82℃，CAPE為650 J/g，低層（925hp）為西北風（6m/s），說明高空槽已過懷化；長沙站（圖4）5日08時K為33℃，SI為-1.61℃，CAPE為1022.5 J/g，低層（925hp）為西南風（18m/s），表明大氣處于強烈不穩(wěn)定層結，不穩(wěn)定能量較大，將有雷暴天氣產生，20時 K為35℃，SI為-0.39℃，CAPE為91.7 J/g，低層（925hp）為西北風（4m/s），槽已過長沙，不穩(wěn)定能量已經釋放；郴州站（圖5）5日08時K為32℃，SI為0.73℃，CAPE為118.7 J/g，低層（925hp）為西南風（18m/s），20時K為38℃，SI為-3.14℃，CAPE為795.2 J/g，低層（925hp）為西南風（16m/s），表明大氣處于強烈不穩(wěn)定狀態(tài)，不穩(wěn)定能量在積聚，具有發(fā)生強對流的潛勢。

圖3.4月5日懷化探空資料 TlogP圖 左為08時 右為20時

從永州觀測站5日02～20時的氣象要素變化可看出（圖6），在14～20時之間颮線經過測站，期間氣壓涌升、氣溫急降、濕度增加，在17時開始風向突然由南變北，并在18時18分出現(xiàn)了的19.8m/s的偏北大風，19時風向轉為南風，系統(tǒng)東移南壓。

圖4.4月5日長沙探空資料 TlogP圖 左為08時 右為20時

圖5.4月5日郴州探空資料 TlogP圖 左為08時 右為20時

圖6.4月5日永州站02～20時氣象要素變化

3 衛(wèi)星云圖和雷達觀測圖分析

衛(wèi)星云圖分析，4月5日15時，衛(wèi)星云圖上可清晰地看到在湘西西北部有一條西南～東北走向的帶狀云系（圖7左上圖圖中箭頭所指位置），其前界呈弧狀，云帶的邊界十分光滑并無明顯卷云出現(xiàn)，這是颮線系統(tǒng)形成的初生階段。在16時的圖上，可清晰地看到云頂色調白而且特別明亮的云帶（圖7右上圖圖中箭頭所指位置），這說明云頂高，云中垂直運動強烈，其移動方向高空垂直切變的方向一致，颮線系統(tǒng)上的單體正在不斷發(fā)展，處于發(fā)展階段。從18時的云圖上，可看出該云帶上風一側邊界光滑，下風一側出現(xiàn)明顯的卷云（圖6左下圖圖中箭頭所指位置），邊界較模糊，這表明颮線系統(tǒng)已發(fā)展成熟。在6日00時云圖上（圖6右下圖圖中箭頭所指位置），沒有帶狀云系，只有松散的積云，云頂色調較灰暗，這說明云中的垂直運動已經減弱，颮線系統(tǒng)中的單體已合并、減弱，并消散。

圖7.低槽云系演變趨勢

雷達觀測分析，4月5日17時，PPI圖上看有一條很明顯的帶狀回波，是由積（雨）云單體成線狀伸展開來，強回波帶的寬度相當于一個積雨云單體的水平尺度約10～20km，颮線帶狀回波的走向與影響颮線生成的天氣系統(tǒng)高空低槽平行（見圖8）；從圖8上4月5日17時～21時雷達回波演變情況估算，颮線的移速約60km/h；颮線上的單體發(fā)展此起彼伏，當單體發(fā)展到最強的時候（圖8中的20時和21時雷達觀測圖上的線狀回波帶的左側）出現(xiàn)強對流天氣現(xiàn)象。

圖8.雷達跟蹤觀測圖

4 小結

本文綜合多種觀測資料, 從環(huán)流背景、中尺度對流系統(tǒng)等方面, 分析了2002年4 月5 日發(fā)生在湘南的一次高空槽前型颮線天氣過程的形成原因, 得出以下幾點結論:

（1）這次颮線過程發(fā)生在西風帶高空槽前，是中緯度最典型的颮線。它的南端由于風的垂直切變形勢有利于新對流的發(fā)展，因而使颮線不斷伸長；而在颮線的北端，各單體不斷衰亡，衍變成層狀云，并沿高空風向東北方向延伸而形成大片砧云。它所經過地區(qū)的氣象要素變化特點為：氣壓涌升、氣溫急降、濕度增加、風向突變、風速劇增。

（2）強對流發(fā)生前和發(fā)生時良好的水汽輸送和水汽輻合有利于颮線的形成和發(fā)展, 高層強輻散與低層強輻合的耦合形勢以及強上升運動為強對流的發(fā)生發(fā)展提供了有利的動力背景。

（3）從衛(wèi)星云圖分析得知, 這次過程是由于中低層存在西南急流，導致低層輻合運動增強，從而促使低層抬升運動加強，不斷生成小的對流單位并形成帶狀云帶向前移動, 從而形成颮線。

（4） 從雷達觀測的回波看，對流單體回波隨它所在氣層和風移動，或者近似地沿著云層高度上的平均風運動。平均風指氣層內各高度風的矢量平均，新的單體向雷暴的右后象限形成穿過雷暴運動，向左前側靠近并消散，因而從宏觀上來看，超級單體群實際上是沿著平均風方向的右方移動。

（5） 對流性天氣的短期預報的思路和著眼點，低槽兩側的風向交角等于或接近90°時，低槽或切變線暖區(qū)方向2～5個緯度，低空急流軸左右1.5個緯距的地區(qū)，850hPa圖上的濕舌內部均可能出現(xiàn)強的對流性天氣。

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