梁釗揚(yáng)，林高斌，胡端英

（1.肇慶市氣象局，廣東肇慶 526000；2.羅定市氣象局，廣東羅定 527200；3.云浮市氣象局，廣東云浮 527300）

廣東省一次強(qiáng)對流天氣過程成因分析

梁釗揚(yáng)1，林高斌2，胡端英3

（1.肇慶市氣象局，廣東肇慶 526000；2.羅定市氣象局，廣東羅定 527200；3.云浮市氣象局，廣東云浮 527300）

利用常規(guī)氣象觀測數(shù)據(jù)、NCEP/NCAR再分析、多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品等資料，對2011年4月17日發(fā)生在廣東省的一次強(qiáng)對流天氣過程進(jìn)行了綜合分析，結(jié)果表明：高空短波槽、弱冷空氣和低空切變線是“4·17”過程的主要啟動機(jī)制；旁瓣回波預(yù)示著冰雹等劇烈強(qiáng)對流天氣的出現(xiàn)；對流層低層充足的暖濕水汽輸送和輻合、層結(jié)的不穩(wěn)定、“上冷下暖”、中層干空氣的卷入以及低層輻合、高層輻散滿足了強(qiáng)對流天氣發(fā)生發(fā)展的必須條件。

天氣學(xué)；強(qiáng)對流天氣；廣東省

強(qiáng)降水、雷暴、大風(fēng)、冰雹、龍卷等強(qiáng)對流天氣的產(chǎn)生一般都伴有一些天氣尺度系統(tǒng)，但因其尺度小、生命史短，對強(qiáng)對流天氣過程準(zhǔn)確、及時地預(yù)報和預(yù)警等氣象服務(wù)上存在很大的困難，且強(qiáng)度劇烈的強(qiáng)對流天氣往往帶來暴雨、狂風(fēng)雷暴、冰雹等天氣現(xiàn)象，造成城市內(nèi)澇、社會經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡等事故，因此，對強(qiáng)對流天氣的分析研究顯得非常重要。近年來，廣大氣象工作者對強(qiáng)對流天氣過程的研究方面做了大量的工作，如許多一線預(yù)報業(yè)務(wù)人員對造成強(qiáng)對流天氣過程的環(huán)流背景形勢與成因均做了初步的研究［1-6］。羅愛文等［7］、龐古乾等［8］、胡文東等［9］從天氣雷達(dá)回波特征等方面出發(fā)，分析了強(qiáng)對流天氣的演變特征。張華龍等［10］闡釋了GPS可降水量在華南強(qiáng)對流過程的應(yīng)用效果。曹治強(qiáng)等［11］對比分析了珠江三角洲和北京地區(qū)強(qiáng)對流和暴雨發(fā)生的條件。另外，很多學(xué)者通過數(shù)值模擬研究了強(qiáng)對流天氣過程中的不同特征［12-14］。

本研究采用2011年4月16—17日常規(guī)氣象觀測資料、NCEP/NCAR每日4個時次的再分析資料（空間分辨率為1°×1°經(jīng)緯度）、多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品等資料，從天氣環(huán)流形勢、多普勒雷達(dá)回波、物理量場等多角度出發(fā)，綜合分析了2011年4月17日發(fā)生在廣東省的一次強(qiáng)對流天氣，主要從強(qiáng)對流天氣過程的形成機(jī)制著手，探討該次強(qiáng)對流天氣過程的特點(diǎn)和成因，并以此為基礎(chǔ)提高對強(qiáng)對流天氣的預(yù)報和預(yù)警能力。

1 天氣過程概述

2011年4月17日09：30—16：30（北京時，下同）有一團(tuán)強(qiáng)對流云系自西向東橫掃廣東，所到之處狂風(fēng)大作、雷電交加，并伴有6級以上大風(fēng)，其中佛山順德區(qū)陳村錄得了全省瞬時最大風(fēng)速45.5 m/s（14級），云浮都楊鎮(zhèn)也錄得44.3 m/s（14級）的最大陣風(fēng)，部分地方還出現(xiàn)了冰雹。強(qiáng)雷暴回波從廣西進(jìn)入肇慶的封開，以50 km/h左右的速度向東偏南方向移動，強(qiáng)降水、大風(fēng)、冰雹、雷電主要沿著強(qiáng)雷暴移動路徑呈東西向狹長帶狀分布，災(zāi)害也基本發(fā)生在該狹長帶內(nèi)（簡稱“4·17”過程）。

2 環(huán)流形勢

4月17日08：00，500 hPa副熱帶高壓位置偏南，中心在中南半島中南部，中高緯歐亞范圍內(nèi)西風(fēng)帶徑向度較大，為典型的兩槽一脊型，其東側(cè)的東亞大槽較深厚，槽底至長江流域，華南上空西風(fēng)帶中有短波槽活動，其隨后東移影響廣東地區(qū)（圖1a）。4月16日850 hPa有切變線從貴陽附近東移到南嶺一帶，17日08：00—20：00，切變線由廣東西北部南壓到沿海地區(qū)，925 hPa切變線（圖略）的南壓與850 hPa幾乎同步，低空切變線南壓為強(qiáng)對流天氣提供了觸發(fā)機(jī)制（圖1b）。另外，從16日開始，西南氣流大風(fēng)速帶從云貴高原東移，粵西上空西南風(fēng)逐漸加大，有利于粵西地區(qū)形成高溫高濕的能量累積。

圖1 2011年4月17日08：00 500 hPa和850 hPa高度場（等值線，單位：dagpm）（a）和風(fēng)場（箭頭，單位：m/s）（b）

從海平面氣壓場上來看，4月17日西路弱冷空氣東移南壓（圖略），08：00冷鋒到達(dá)廣東中部，20：00移至沿海地區(qū)。

綜上所述，高空短波槽、弱冷空氣和切變線的東移南壓，以及西南暖濕水汽的輸送，為強(qiáng)對流天氣的發(fā)展提供了很好的中尺度環(huán)流條件。

3 多普勒天氣雷達(dá)圖演變特征

從4月17日09：30起，在廣東封開附近有一強(qiáng)度大約為40 dBz的強(qiáng)回波區(qū)，回波上嵌有強(qiáng)度達(dá)60 dBz的單體回波，回波體以東移為主；約10：00在回波體南端不斷有對流單體新生發(fā)展加強(qiáng)，回波體內(nèi)有65 dBz的單體回波，且出現(xiàn)了“丁”字回波，回波移速緩慢；到11：36，回波結(jié)構(gòu)密實(shí)、發(fā)展強(qiáng)盛，最強(qiáng)回波達(dá)71 dBz，并可看到弓形回波，這期間肇慶、云浮出現(xiàn)了雷雨大風(fēng)、冰雹天氣，云浮市都楊鎮(zhèn)冰雹直徑超過5 cm，瞬時大風(fēng)44.3 m/s（14級風(fēng)）。之后回波繼續(xù)向東移動，結(jié)構(gòu)仍然密實(shí)，在廣東境內(nèi)的7 h內(nèi)引起十多個市縣的大風(fēng)冰雹等強(qiáng)對流天氣。在廣州多普勒雷達(dá)17日11：00的強(qiáng)度回波圖（圖2）上，紅圈的位置有一細(xì)長的弱回波，這是旁瓣回波。旁瓣回波與三散體回波類似，都預(yù)示著有冰雹等強(qiáng)對流天氣的出現(xiàn)。

圖2 2011年4月17日11：00廣州雷達(dá)基本反射率因子（單位：dBz）

4 物理量分析

4.1 水汽條件

分析水汽通量散度場的垂直剖面圖（圖略），可以發(fā)現(xiàn)，該次過程中水汽的輻合主要集中在對流層低層，因此分析850～925 hPa的水汽通量散度場（圖3）。

圖3 2011年4月17日08：00（a）和14：00（b）925 hPa水汽通量（箭頭，單位：g·hPa-1·cm-1·s-1）及其散度（陰影，單位：10-7g·hPa-1·cm-2·s-1）

17日08：00，隨著對流層低層切變線南壓，強(qiáng)的水汽輻合區(qū)主要位于肇慶西側(cè)的北部灣到桂東北一帶，逐漸靠近廣東境內(nèi)，另外，在850 hPa層上，北部灣附近上空的西南急流里的水汽輻合要明顯強(qiáng)于切變線附近的輻合，而925 hPa水汽的輻合主要集中在切變線附近，且強(qiáng)于850 hPa。至14：00，850～925 hPa水汽輻合區(qū)均東移南壓，基本保持一致，輻合中心移至珠江口西北部的云浮-肇慶-佛山一帶，且強(qiáng)度較08：00有所增強(qiáng)，這一變化特征與強(qiáng)對流云系的移動和強(qiáng)弱變化基本一致。隨后，水汽輻合區(qū)繼續(xù)東移，至粵東沿海出海。

因此，低空西南急流為該次強(qiáng)對流天氣過程提供了充足的暖濕水汽條件。

4.2 大氣不穩(wěn)定度

從17日08：00的400和850 hPa的24 h變溫圖（圖略）可以看到，“4·17”過程發(fā)生地區(qū)上空400 hPa有冷平流，850 hPa有暖平流，形成“上冷下暖”的垂直環(huán)流形勢，較易造成層結(jié)不穩(wěn)定。梧州高空站距云浮郁南縣約40 km，位于云浮的上游地區(qū)。從梧州站對數(shù)壓力圖（圖略）可看出，16日20：00，750 hPa以上相對濕度較小，空氣較干，自由對流高度約在500 hPa；到了? 17日08：00，對流層低層濕層加厚，自由對流高度也下降到700 hPa，逐漸形成不穩(wěn)定層結(jié)，而對流層中層比較干，這種大氣層結(jié)狀態(tài)非常有利于冰雹、雷暴大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣的發(fā)生、發(fā)展。另外，從08：00—14：00，“4·17”強(qiáng)對流地區(qū)對流有效位能從600 J/kg上升到1 500 J/kg，而對流抑制位能從60 J/kg減小到0。

可見，在“4·17”強(qiáng)對流發(fā)生前，大氣層結(jié)已處于極不穩(wěn)定的狀態(tài)，具有強(qiáng)對流天氣發(fā)生發(fā)展的潛勢。

4.3 對流層高低層散度場

17日08：00—14：00，850～925 hPa有負(fù)散度中心從廣西東北部移動到廣東中部（圖4b、圖4d），同時中心強(qiáng)度從-5×10-5s-1增強(qiáng)到-6.5 ×10-5s-1，也就是說在“4·17”過程中，低層一直處于輻合上升狀態(tài)，且上升強(qiáng)度隨時間增強(qiáng)。而在對流層高層的200 hPa上（圖4a、圖4c），高空急流軸位于廣東以北，廣東上空為強(qiáng)正散度中心，即對流層高層為強(qiáng)的輻散場。這種“高層輻散、低層輻合”的垂直配置形勢是典型華南前汛期強(qiáng)對流天氣背景場的重要特征之一，非常有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展。

圖4 2011年4月17日散度場（單位：10-5s-1）a.08：00 200 hPa；b.08：00 925 hPa；c.14：00 200 hPa；d.14：00 925 hPa

5 結(jié)論

1）“4·17”強(qiáng)對流天氣是在有利的天氣尺度環(huán)流背景中發(fā)生發(fā)展的猛烈風(fēng)暴天氣。高空短波槽、弱冷空氣、低空切變線是該次天氣過程的主要啟動機(jī)制。

2）天氣雷達(dá)基本反射率因子圖上，旁瓣回波預(yù)示著冰雹等劇烈強(qiáng)對流天氣的出現(xiàn)。

3）低空西南急流為該次強(qiáng)對流天氣過程提供了充足的暖濕水汽條件。

4）對流層低層明顯的水汽輻合、非常不穩(wěn)定的大氣層結(jié)、“上冷下暖”、中層干空氣的卷入，以及“高層輻散、低層輻合”的高低空垂直配置形勢，非常有利于雷暴大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展。

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Analysis of the Causation of a Severe Convective W eather Process in Guangdong Province

LIANG Zhao-yang1，LIN Gao-bin2，HU Duan-ying3
（1.Meteorological Bureau of Zhaoqing City，Zhaoqing 526000；2.Meteorological Bureau of Luoding City，Luoding 527200；3.Meteorological Bureau of Yunfu City，Yunfu 527300）

With conventional data，NCEP/NCAR reanalysis and weather Doppler products，this paper made a comprehensive analysis of a severe convective weather process that took place on April 17，2011 in Guangdong province.The result is shown as follows.An upper-level shortwave trough，weak cold air and a low-level shear were themain initiatingmechanisms for this process.The echo of side lobes foretold the appearance of intense severe convection.Thisweather generated and developed in such necessary conditions as sufficient transportation and convergence of lower tropospheric warm and humid water vapor，unstable stratification，allocation of cold upper level with warm low level，entrainment ofmid-level dry air and low-level convergence versus upper-level divergence.

synoptics；severe convective weather；Guangdong province

P44

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.06.003

2016-09-05

梁釗揚(yáng)（1986年生），男，本科，工程師，主要從事氣象信息服務(wù)工作。E-mail：235803635@qq.com

梁釗揚(yáng)，林高斌，胡端英.廣東省一次強(qiáng)對流天氣過程成因分析［J］.廣東氣象，2016，38（6）：12-15.