程萌

摘要 從地理環(huán)境及氣候特點、雷暴形成的必要條件、形成雷暴的主要天氣形勢等方面對菏澤市雷暴的形成及其天氣形勢進行分析，其中主要天氣形勢包括鋒面、低空急流、高壓槽、南支槽、切變線、副熱帶高壓、臺風倒槽、東風波等，同時對雷電監(jiān)測方法進行介紹。

關(guān)鍵詞 雷暴；天氣形勢；分析；山東菏澤

中圖分類號 P427.3 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）04-0232-03

Analysis of Thunderstorm Formation and Its Weather Situation in Heze City

CHENG Meng

（Juye County Meteorological Bureau in Shandong Province，Juye Shandong 274900）

Abstract From the geographical environment and climatic characteristics of thunderstorms，the necessary conditions of thunderstorm-forming，main weather situation to form the thunderstorms，this paper analyzed the weather situation and forming of thunderstorm of Heze City.The main synoptic situations included front，low-level jet，high-pressure tank，southern trough，shear line，the subtropical high pressure and typhoon inverted trough and easterly wave，and lightning monitoring methods were introduced.

Key words thunderstorm；weather situation；analysis；Heze Shandong

雷電被稱為十大自然災(zāi)害之一，是電子時代的一大公害，為了對雷電有效防護，很多學者對當?shù)乩纂姷男纬伞⒒顒右?guī)律進行了研究[1-6]：馮桂力等發(fā)現(xiàn)閃電活動特征對于冰雹的識別和冰雹的超短時預(yù)報有指示意義[1]，于群認為山東夏季主要受西太平洋副熱帶高壓及大陸熱低壓控制，在單一熱帶海洋氣團控制下，高溫而潮濕有利于熱力不穩(wěn)定能量的累積而產(chǎn)生雷電[3]，于懷征提出在極地氣團與熱帶海洋氣團之間形成冷鋒南方暖濕氣流強，經(jīng)冷空氣抬升后常造成雷暴等強對流天氣，這種高溫濕熱的氣候條件決定夏季是山東發(fā)生多雷暴的季節(jié)[4]。但未見對于菏澤市雷暴形成相關(guān)研究的報道。

1 菏澤市雷暴的形成及其天氣形勢分析

1.1 菏澤地理環(huán)境及氣候特點

菏澤市（位于市區(qū)的氣象局經(jīng)緯度為東經(jīng)115°25′，北緯35°15′）地處亞熱帶，位于黃河下游，在山東省西南部，西靠太行山，東臨泰沂山，處于兩山脈之間的狹道中，是淮北平原及華北平原的連接通道，地勢平坦，西高東低，海拔高度一般在37～67 m之間。氣候特征屬于溫帶季風型大陸性氣候，春季風大雨少，回暖迅速，天氣干燥；夏季炎熱潮濕，盛行南風，雨季開始，雨日雨量多而集中，也是雷暴活動最多的季節(jié)；秋季降溫較快，雨量驟減，雨季結(jié)束；冬季盛行北風，寒冷雨雪稀少。一年中大多數(shù)時間受西風帶大陸性氣團控制，7—8月多受西北太平洋副熱帶高壓影響，有臺風倒槽、東風波及臺風低壓等熱帶天氣系統(tǒng)影響。歷史資料表明，菏澤雷暴的季節(jié)分布和日變化明顯，夏季最多，春秋季次之，冬季極少發(fā)生。午后到傍晚通常最多，前半夜次之，清晨最少。

1.2 雷暴形成的必要條件

大量的不穩(wěn)定能量、水汽、足夠的沖擊力是雷暴形成的必要條件。因為要發(fā)生對流性天氣，首要條件是大氣層結(jié)潛在不穩(wěn)定，儲存有大量不穩(wěn)定能量，一旦受到足夠的沖擊力，不穩(wěn)定能量就會釋放出來變?yōu)榭諝獾膭幽?。大氣靜力平衡被破壞，形成強烈的上升氣流和下沉氣流，產(chǎn)生雷暴。形成大氣沖擊力主要因素有水平風向切變、風速輻合、氣團擠壓、低槽，還有地形抬升運動和地表受熱不均等。雷暴的種類主要有鋒面雷暴、高空槽和切變線雷暴、熱帶天氣系統(tǒng)雷暴和熱力性雷暴等。

1.3 形成雷暴主要天氣形勢

雷暴天氣是由水汽條件，不穩(wěn)定層結(jié)條件和抬升力條件等3方面條件綜合作用而造成的。這3個條件受一定的天氣形勢所支配。有利于菏澤產(chǎn)生雷暴的天氣形勢系統(tǒng)主要有低空急流、鋒面、高空槽、冷渦、階梯槽、切變線、臺風倒槽、副熱帶高壓、東風波、江淮氣旋等。

1.3.1 鋒面。鋒面是冷、暖2種不同性質(zhì)氣團之間的狹窄的過渡帶。在這一過渡帶里溫度變化較大，空氣活動十分活躍。當鋒面移到菏澤時，沖擊著前方的暖空氣，在地面鋒附近易形成強烈的不穩(wěn)定，使之產(chǎn)生強烈的上升運動，造成雷電交加的惡劣天氣。

圖1為西北路冷鋒型。例如，2014年4月18日夜間至19日上午，850～500 hPa有深厚的低渦東移，850 hPa槽后有較強的鋒區(qū)和冷平流，槽前有暖舌和較強的暖平流；地面上有較強的冷鋒相配合，在菏澤市產(chǎn)生雷暴天氣，并伴有大風。圖2為北路冷鋒型。例如，2012年5月25日下午，受轉(zhuǎn)豎的橫槽影響，地面南下的冷鋒相配合，菏澤市出現(xiàn)雷暴天氣。

1.3.2 低空急流。在汛期，西南低空急流經(jīng)常在菏澤地區(qū)南北間擺動。這支強風帶向北輸送大量水汽，并由于風軸上風速分布的不均勻而造成水汽、能量的堆積，為暴雨、雷暴形成提供了水汽條件。低空急流在其他季節(jié)也能出現(xiàn)，其幾率較汛期小。

1.3.3 高空槽。高空槽是高空西風波動，是影響本地最常見的天氣系統(tǒng)之一，它屬于一種天氣尺度系統(tǒng)，高空槽有南支、北支和中支槽，其中直接影響菏澤市的是中支槽，當有低槽影響時，在槽的北端容易產(chǎn)生較大降水，春夏秋季伴有雷暴。

1.3.4 南支槽。一般情況下，南支槽不是直接影響菏澤市的天氣系統(tǒng)，但是影響菏澤市的多數(shù)天氣系統(tǒng)必須由它配合，它常存在的位置在華南和孟加拉灣地區(qū)。由于它位于南方，槽前含有充足的水汽和熱量，一般情況下移動很慢甚至靜止，當中支槽從西部移來時（中支槽落后與南支槽半個相位），會推動南支槽前暖濕氣流北上東移，與華北冷空氣相遇產(chǎn)生較大降水，常伴有強雷暴，南支氣流從華中地區(qū)北上，華北冷空氣在北緯38°附近，有高空風反氣旋切變，菏澤市將有較大降水和強雷暴。

1.3.5 切變線。切變線上的輻合上升運動也較強，因此有利于產(chǎn)生雷暴天氣。在850～700 hPa高度層上，北緯35°～37°附近、東經(jīng)100°～120°范圍內(nèi)有一東西向的切變線，在切變線附近地區(qū)為干冷的偏北氣流和暖濕的偏南氣流的輻合區(qū)，輻合區(qū)內(nèi)大氣不穩(wěn)定性增強，由于風向切變的輻合上升運動，大量暖濕空氣被抬升放出大量潛熱，產(chǎn)生強對流天氣。切變線是影響菏澤地區(qū)汛期天氣的主要天氣尺度系統(tǒng)，它為中小尺度系統(tǒng)提供了形成雷暴的水汽、位勢不穩(wěn)定和輻合上升運動條件。

圖3為2007年8月30日8：00綜合圖，850 hPa等高線及風場；地面氣壓場（虛線）；影區(qū)14：00≥25 mm雷雨區(qū)。

1.3.6 副熱帶高壓。副熱帶高壓（簡稱副高）是地球上的永久天氣系統(tǒng)，它屬于熱帶天氣系統(tǒng)。每年夏季副熱帶高壓北進西伸，西風帶南支鋒區(qū)北抬，此鋒區(qū)隨副高進退，鋒區(qū)伴隨著雨帶，雨帶所到之處常帶來強降水和強雷暴。多數(shù)時候，副高呈東北偏東—西南偏西向伸展，它的強度和位置變化是決定菏澤地區(qū)天氣轉(zhuǎn)折的重要因素。

在對流層低層，副高西北部空氣比較暖濕，常儲存大量的不穩(wěn)定能量。若有冷空氣侵入，在西南氣流頂端有強降水，發(fā)生雷暴；在西南氣流中南部，有小范圍雷暴產(chǎn)生；在副高內(nèi)部，天氣炎熱，午后多熱力對流產(chǎn)生雷暴；有時可以由于地形造成的小范圍風場輻合，而引起孤立分散的雷暴。當副高明顯東退時，也可引起不穩(wěn)定能量釋放而造成雷暴。當副高西北部有鋒面、低壓、高空槽、切交線、低渦等系統(tǒng)影響時，在副高西北部會出現(xiàn)較廣的雷暴區(qū)。6月下旬至7月，菏澤市處于副高的背部邊緣，在這個部位的中低層有一支較強的偏南風急流，它隨著副高西伸東退，北上或南壓，在這氣流上或其左側(cè)伴有強雷暴和降水；8月副高北移到黃海及黃河流域，菏澤市常處在副高的內(nèi)部，天氣炎熱少雨，午后多熱力性局地雷暴，并伴有球形雷（多發(fā)生在8月上中旬）。

在副高西北部還經(jīng)常出現(xiàn)低空急流。低空急流是誘發(fā)雷暴、冰雹等對流性天氣的重要因素。當菏澤地區(qū)位于副熱帶高壓內(nèi)時，暖濕氣流受到抬升，容易造成產(chǎn)生局地性對流性天氣。

1.3.7 臺風倒槽。多發(fā)生在7月至9月上旬，臺風在華南或東南沿海，有時向北伸展一個低壓帶，此低壓帶稱為臺風倒槽，在臺風倒槽的的頂端將有強的降水產(chǎn)生并伴有雷暴。

1.3.8 東風波。東風波是產(chǎn)生在副熱帶高壓南側(cè)深厚東風氣流里的自東向西移動的低壓槽。東風波波前為東北風，波后為東南風。東風波可帶來強烈的雷暴天氣。

2 氣象監(jiān)測

菏澤市產(chǎn)生強對流（雷暴）天氣的天氣系統(tǒng)的來向以NW-NNW、W-SW方向最多，其次是NE-E、SE方向。各月強對流雷暴天氣系統(tǒng)的來向又有所不同，3—6月多以W～NNW方向為主，而7—9月則以SE～SW和NE-E方向為主。其產(chǎn)生的原因主要是影響系統(tǒng)自北向南影響和產(chǎn)生的結(jié)果，而6月后則以熱力對流、熱帶天氣系統(tǒng)影響為主，自南向北移的結(jié)果。

2.1 雷達監(jiān)測

雷電產(chǎn)生于對流云，天氣雷達回波是識別對流云的重要工具，它能監(jiān)測對流云生成、發(fā)展、減弱、消失和移向移速，識別對流云的強度、高度和回波特征，判斷雷暴天氣的強弱和影響區(qū)域。目前全國雷達已經(jīng)組網(wǎng)，能及時獲取間隔6 min的雷達產(chǎn)品，它是監(jiān)測雷暴回波特征及動態(tài)的重要工具。

2.2 衛(wèi)星監(jiān)測

菏澤市已建成1個氣象衛(wèi)星接收站，衛(wèi)星云圖分紅外、可見光和水汽圖，按照云的圖像特征（如結(jié)構(gòu)型式、范圍大小、邊界形狀、色調(diào)、暗影和紋理等）識別出衛(wèi)星云圖上的對流云系，并根據(jù)其移動演變狀況確定影響區(qū)域。雷暴季節(jié)菏澤市能收集到間隔15 min的衛(wèi)星云圖，為監(jiān)測范圍較大的對流云系的移動演變狀態(tài)提供便利，是雷暴天氣預(yù)警的可靠手段。

2.3 閃電監(jiān)測

菏澤市東明縣安裝了一臺LD-II雷電監(jiān)測定位儀，是山東省閃電定位系統(tǒng)的一部分，該系統(tǒng)的時鐘同步精度0.1 μs，探測效率理論值90%以上，定位精度300 m。

2.4 區(qū)域站監(jiān)測

菏澤市已建成150個覆蓋全市各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)域自動氣象站，可以分析間隔10 min的中小尺度天氣系統(tǒng)移動及演變趨勢，通過對氣溫、風向風速實時狀況進行分析，可以得出雷暴天氣系統(tǒng)的生消移動演變趨勢，增加了雷電等重大災(zāi)害性天氣的監(jiān)測預(yù)警能力。

3 結(jié)語

通過對雷暴產(chǎn)生天氣形勢及監(jiān)測方法的分析，有助于提高雷暴短臨預(yù)報的準確率，為決策氣象服務(wù)及公共氣象服務(wù)提供依據(jù)，為防雷減災(zāi)及雷擊風險評估提供技術(shù)支撐。鑒于雷暴巨大的破壞性，在準確預(yù)報的前提下，完善人員和建筑物的防雷措施能夠有效地減少雷電災(zāi)害。

4 參考文獻

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