?

永州市零陵區(qū)2016年一次強(qiáng)對流天氣過程分析

周玉文楊建玲

（零陵區(qū)氣象局，湖南 永州 425006）

受高空低槽和中低空切變線以及地面冷空氣共同影響，2016年4月17日湖南省永州市零陵區(qū)出現(xiàn)了大到暴雨降水天氣，局地暴雨伴有雷雨大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對流天氣。文章利用常規(guī)觀測資料、自動(dòng)氣象站觀測資料、探空資料及多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品資料等對此次強(qiáng)對流天氣進(jìn)行分析，得出：鋒面不斷向南移動(dòng)，冷平流進(jìn)入到湖南南部地區(qū)時(shí)間縮短，地面的小渦旋環(huán)流和850hPa中尺度輻合線及明顯的渦旋氣流是觸發(fā)和維持強(qiáng)對流天氣過程的機(jī)制；500hPa強(qiáng)西風(fēng)場影響及珠江三角洲高濕不穩(wěn)定大氣層結(jié)，促使中尺度強(qiáng)對流天氣發(fā)生發(fā)展。中低層處也存在有弱的逆溫層，有利于不穩(wěn)定能量的積累；強(qiáng)對流天氣過程中超級(jí)單體初生活躍，之后回波合并成單一塊狀，成熟期強(qiáng)反射回波區(qū)明顯逆轉(zhuǎn)，超級(jí)單體成熟期階段對應(yīng)冰雹等強(qiáng)對流出現(xiàn)時(shí)間。

零陵區(qū)；強(qiáng)對流天氣；物理量場

引　言

永州市零陵區(qū)位于湖南省南部，地處湘中丘陵盆地的南部，東經(jīng)111°37，北緯26o14。屬亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候適宜，陽光充足，雨水充沛，春、夏季常出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣，且72%的強(qiáng)對流天氣出現(xiàn)在夜間，其中冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水出現(xiàn)幾率山區(qū)大于平原，而大風(fēng)在平原地區(qū)出現(xiàn)幾率平均大于山區(qū)。文章針對2016年4月17日零陵區(qū)遭遇的大風(fēng)、冰雹、暴雨強(qiáng)對流天氣過程進(jìn)行分析，以期做好強(qiáng)對流天氣臨近預(yù)報(bào)預(yù)警，提高短期天氣預(yù)報(bào)精細(xì)化程度。

強(qiáng)對流天氣是指發(fā)生突然、天氣劇烈、破壞性大的強(qiáng)烈對流性的災(zāi)害天氣，其產(chǎn)生的危害較為嚴(yán)重。強(qiáng)對流天氣發(fā)生的背景系統(tǒng)一般是中小尺度天氣系統(tǒng)，其空間尺度較小，水平距離在幾十公里到幾百公里之間，極端個(gè)例天氣出現(xiàn)時(shí)的空間尺度更小，大約只有幾十米到幾十公里之間；強(qiáng)對流天氣具有突發(fā)性強(qiáng)，維持時(shí)間在一小時(shí)到十幾小時(shí)之間，而極端個(gè)例天氣的時(shí)間尺度的時(shí)間更短，只有幾分鐘。強(qiáng)對流天氣常伴隨狂風(fēng)、暴雨、冰雹和閃電等激烈的天氣現(xiàn)象，會(huì)在瞬間帶來巨大的破壞作用。強(qiáng)雷暴是一種災(zāi)害性天氣，雷電有時(shí)會(huì)由于雷擊而造成火災(zāi)，短時(shí)大風(fēng)有時(shí)會(huì)摧毀建筑物，伴隨的冰雹和強(qiáng)降水等天氣會(huì)給農(nóng)作物帶來減產(chǎn)絕收等嚴(yán)重危害，短時(shí)強(qiáng)降水有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害，給生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)建設(shè)造成較為嚴(yán)重的損失。國內(nèi)諸多研究工作表明，強(qiáng)對流天氣的發(fā)生、發(fā)展與大氣的不穩(wěn)定性、垂直風(fēng)切變的強(qiáng)度等密切相關(guān)。在短臨時(shí)預(yù)警服務(wù)中，中低層回波結(jié)構(gòu)、持續(xù)偏高的反射率因子和垂直積分液態(tài)水含量值可為強(qiáng)冰雹預(yù)報(bào)預(yù)警提供有效參考等。

1　強(qiáng)對流天氣過程及災(zāi)情

2016年4月17日，受高空低槽和中低空切變線以及地面冷空氣共同影響，8時(shí)許，零陵區(qū)水口山鎮(zhèn)，梳子鋪鄉(xiāng)等12個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)辦事處出現(xiàn)冰雹，最大冰雹的最大直徑約為25mm，雷雨大風(fēng)冰雹強(qiáng)對流天氣造成零陵區(qū)31034人受災(zāi)，緊急轉(zhuǎn)移安置人口335人，農(nóng)作物受災(zāi)面積278萬頃，成災(zāi)面積148公頃，絕收43公頃。共倒塌房屋12戶37間，造成直接經(jīng)濟(jì)損失1500萬元，其中農(nóng)業(yè)損失330萬元。工礦企業(yè)損失100萬無，基礎(chǔ)設(shè)施損失180萬元，家庭財(cái)產(chǎn)損失890萬元。

2　強(qiáng)對流天氣環(huán)流形勢

2.1 500hPa高空形勢

500hPa高空形勢場上可以看出，中高緯地區(qū)始終維持著兩槽一脊的形勢（圖1），同時(shí)不斷分裂成短波槽并出現(xiàn)向下滑動(dòng)趨勢。16日08時(shí)中高緯高空槽底部位于長江流域內(nèi)，孟加拉灣小槽向東移動(dòng)過程中不斷向華南地區(qū)輸送大量水汽，偏西氣流對華南地區(qū)產(chǎn)生影響。17日08時(shí)，東槽對我國東北和華北地區(qū)產(chǎn)生影響，槽底延伸至40°N附近。同時(shí)，長江流域西部有一橫槽并穩(wěn)定維持，同時(shí)分裂成大量短波東移進(jìn)入南方地區(qū)。20時(shí)短波槽已經(jīng)移動(dòng)到了湖南省南部地區(qū)，因受500hPa高空處強(qiáng)西風(fēng)場影響，短波槽快速向東移動(dòng)，到達(dá)了永州市北部。

圖1.2016年4月17日08時(shí) 500hPa高空形勢

2.2 850hPa形勢

15日20時(shí)左右，我國江南地區(qū)已經(jīng)形成一切變線，到了16日，該切變線逐漸向南方地區(qū)移動(dòng)，分布在切變線南北兩側(cè)的氣流強(qiáng)度不斷增強(qiáng)，其中切變線南側(cè)存在有一致的西南氣流，最大風(fēng)速高達(dá)12m/s；17日08時(shí)，切變線從南嶺地區(qū)移出，切變線西側(cè)渦旋環(huán)流中心不斷南移動(dòng)，最后到達(dá)湖南南部地區(qū)。同時(shí)，位于中南半島至南海西北一帶的西南風(fēng)速不斷增強(qiáng)，最大風(fēng)速達(dá)到了12m/s，西南風(fēng)源源不斷的將南海暖濕水汽向北輸送，零陵等地上空積聚充足的水汽，在雷達(dá)地圖上探測到了850hPa高空附近有超級(jí)單體風(fēng)暴形成。可見，中低層的氣流輻合的強(qiáng)度增強(qiáng)對垂直上升運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)和對流性天氣的形成都極為有利，17日20時(shí)，切變線強(qiáng)度逐漸減弱直至消失不見。

2.3 地面形勢

2016年4月15日，來自北方的弱冷空氣不斷入侵南方地區(qū)，低壓槽對整個(gè)南方產(chǎn)生影響；16日20時(shí)，弱的鋒面不斷向南移動(dòng)到達(dá)南嶺附近區(qū)域，湖南南部地區(qū)開始轉(zhuǎn)變?yōu)槠睔饬鳎?7日08時(shí)，鋒面越過南嶺地區(qū)，西北氣流和東南氣流的輻合線轉(zhuǎn)移到了湖南南部區(qū)域，出現(xiàn)在近地面上的氣流輻合激發(fā)強(qiáng)對流云團(tuán)的發(fā)生發(fā)展，此時(shí)雷達(dá)已經(jīng)探測到永州市一帶有對流單體形成并發(fā)展。17日14時(shí)，鋒面繼續(xù)向南移動(dòng)，氣流輻合區(qū)隨著時(shí)間的推移，已經(jīng)逐步發(fā)展成為完全閉合的氣旋性小渦（圖2），此氣旋性小渦也恰好是這次強(qiáng)對流天氣發(fā)生最為強(qiáng)烈的區(qū)域。

圖2.2016年4月17日14時(shí)地面形勢

從以上分析可以看出，鋒面不斷向南移動(dòng)，冷平流進(jìn)入到湖南南部地區(qū)的時(shí)間縮短，地面小渦旋環(huán)流和850hPa中尺度輻合線及明顯的渦旋氣流成為觸發(fā)和維持強(qiáng)對流天氣過程的有利機(jī)制。再加上500hPa高空強(qiáng)西風(fēng)場的影響和珠江三角洲高濕的不穩(wěn)定大氣層結(jié)，促使零陵等南方地區(qū)中尺度強(qiáng)對流天氣的發(fā)生、發(fā)展。

3　物理量場診斷分析

3.1熱力和動(dòng)力條件

通過分析永州探空站TLOGP圖（圖3），可以發(fā)現(xiàn)我國南方大部分地區(qū)16日20時(shí)就處于低層暖濕、中層較干的一種干暖濕狀態(tài)，有利于不穩(wěn)定能量的積累積聚；與此同時(shí)，由于中低層的垂直風(fēng)切變較大，隨著時(shí)間推移不穩(wěn)定能量經(jīng)過12h的積累，17日08時(shí)對流有效位能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于16日20時(shí)的有效位能，零陵區(qū)位于最大區(qū)域范圍內(nèi)。另外，在永州站中低層處也存在有弱的逆溫層，有利于不穩(wěn)定能量的積累，一旦不穩(wěn)定能量被觸發(fā)釋放，將會(huì)有強(qiáng)雷暴云團(tuán)形成。出現(xiàn)在永州市的這次強(qiáng)對流天氣過程中大部分地區(qū)都出現(xiàn)了冰雹，這與逆溫層的存在有很大的關(guān)系。

圖3.2016年4月16日20時(shí)和17日08時(shí)永州探空圖

3.2徑向垂直風(fēng)速度

4月17日08時(shí)（圖4），永州上空主要表現(xiàn)為弱的上升氣流，上升運(yùn)動(dòng)高度僅僅到達(dá)500hPa高空附近，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度不算太強(qiáng)，在此期間內(nèi)有弱小的對流單體回波開始在零陵的附近地區(qū)生成、發(fā)展并逐漸向東移動(dòng)，在預(yù)報(bào)工作中需要工作人員時(shí)刻關(guān)注上升運(yùn)動(dòng)比較單一完整的這一部位的回波變化特征；17日14時(shí)，在永州站附近上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和速度呈現(xiàn)出逐漸增強(qiáng)的趨勢，而且上升運(yùn)動(dòng)高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了200hPa，上升速度高于0.2m/s，在此時(shí)間段內(nèi)正是湖南南部地區(qū)對流天氣發(fā)生最強(qiáng)的時(shí)刻。

圖4.2016年4月17日08時(shí)（左）和14時(shí)（右）沿114°E的經(jīng)向垂直速度

4　多普勒雷達(dá)回波診斷分析

4.1初生發(fā)展期回波演變分析

4月17日凌晨，弱鋒面在越過南嶺地區(qū)后，借助于衛(wèi)星云圖，在鋒前不穩(wěn)定區(qū)的湖南南部地區(qū)境內(nèi)有對流云團(tuán)生產(chǎn)并發(fā)展；多普勒雷達(dá)在07-08時(shí)段內(nèi)探測到了永州等湘南地區(qū)境內(nèi)存在有混合性回波群，在永州北部地區(qū)則存在有新生的對流單體；到了08:30，永州境內(nèi)多個(gè)對流單體以南—東北走向組合成的范圍內(nèi)存在有雷暴云團(tuán)，而在雷暴云團(tuán)南部則有個(gè)強(qiáng)度在50～55dBz之間的小對流單體緊密排列而成（圖5a)；結(jié)合回波的結(jié)構(gòu)、尺度和強(qiáng)度，可以將這次雷暴云團(tuán)定位成超級(jí)單體，超級(jí)單體在從單體發(fā)展期到成熟期的這段時(shí)間內(nèi)，強(qiáng)雷暴云團(tuán)發(fā)展中回波強(qiáng)度≥50dBz出現(xiàn)不斷合并，強(qiáng)回波水平尺度加大，有“指狀”、“鉤狀”、“帶狀”的特征相似。

圖5.2016年4月17日10:30回波圖（a）和美國強(qiáng)風(fēng)暴云圖（b）

4.2成熟期回波特征分析

為了進(jìn)一步分析超級(jí)單體發(fā)展成熟期的特征，結(jié)合美國中部地區(qū)強(qiáng)風(fēng)暴云團(tuán)，不難看出這次超級(jí)單體中出現(xiàn)的周圍氣流輻合與美國強(qiáng)風(fēng)暴云團(tuán)母體云氣流旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)基本相似（圖5b）。為證實(shí)該結(jié)論，結(jié)合湖南省4月17日自動(dòng)氣象站的風(fēng)向風(fēng)速資料，07時(shí)至09:30這段時(shí)間內(nèi)不斷有超級(jí)單體四周的環(huán)境氣流流入，也包括連接?xùn)|部地區(qū)的弱回波區(qū)；到了10:30，永州部地區(qū)有一氣流輻合中心出現(xiàn)，通過疊加同一時(shí)間段內(nèi)的雷達(dá)回波，可以看出該氣流輻合中心與超級(jí)單體有很好的對應(yīng)關(guān)系?？梢?，超級(jí)單體發(fā)展成熟期周圍氣流是輻合上升的，最強(qiáng)輻合區(qū)在移動(dòng)方向偏右位置，即在強(qiáng)反射回波中心附近。

5　結(jié)　論

（1）鋒面不斷向南移動(dòng)，冷平流進(jìn)入到湖南南部地區(qū)時(shí)間縮短，地面的小渦旋環(huán)流和850hPa中尺度輻合線及明顯的渦旋氣流是觸發(fā)和維持強(qiáng)對流天氣過程的機(jī)制。再加上500hPa高空處的強(qiáng)西風(fēng)場的影響及珠江三角洲高濕的不穩(wěn)定大氣層結(jié)，推動(dòng)了中尺度強(qiáng)對流天氣的發(fā)生發(fā)展。

（2）中低層處也存在有弱的逆溫層，有利于不穩(wěn)定能量的積累，一旦不穩(wěn)定能量被擊破，將會(huì)有強(qiáng)雷暴云團(tuán)形成。出現(xiàn)在零陵區(qū)等地的這次強(qiáng)對流天氣過程中大部分地區(qū)都出現(xiàn)了冰雹，與逆溫層的存在有很大的關(guān)系。

（3）華南前汛期間多發(fā)暴雨和強(qiáng)對流天氣，有環(huán)流形勢相近但天氣強(qiáng)度不同的情形，需要進(jìn)行更多的對比分析才能更好地理解，需要預(yù)報(bào)人員加強(qiáng)注意。

[1]徐桂玉,楊修群.中國南方冰雹氣候特征的三維EOF分析[J].熱帶氣象學(xué)報(bào),2002,(4):383-392.

[2]尹東屏,吳海英,等.一次春季冰雹天氣的中尺度系統(tǒng)分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,(4):1748-1751.

[3]彭潔,傅承浩,朱國光,等.湖南省強(qiáng)對流天氣特征統(tǒng)計(jì)分析[J].高原山地氣象研究,2009,(S1):23-25.

[4]李耀東,劉健文,高守亭.動(dòng)力和能量參數(shù)在強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究[J].氣象學(xué)報(bào),2004,(4):401-409.

[5]王歡,周軍,羅樹如,等.強(qiáng)對流活動(dòng)對對流發(fā)展條件影響的數(shù)值試驗(yàn)[J].南京氣象學(xué)院學(xué)報(bào),2005,(2):145-152.

[6]葉成志,唐明暉.陳紅專,等.2013年湖南首場致災(zāi)性強(qiáng)對流天氣過程成因分析[J].暴雨災(zāi)害,2013,(1):1-10.

（責(zé)任編校：何俊華）

2017－04－09

周玉文（1968－），女，永州寧遠(yuǎn)人，工程師，主要從事綜合氣象工作。

P42

A

1673-2219（2017）10-0063-03