劉曉璐，范思睿，汪 俊，徐成勇

(1.中國氣象局成都高原氣象研究所，四川 成都 610072；2.四川省人工影響天氣辦公室，四川 成都 610072；3.綿陽市氣象局，四川 綿陽 621000；4.德陽市人工影響天氣辦公室，四川 德陽 618000)

龍門山脈東麓一次強(qiáng)風(fēng)暴災(zāi)害氣象特征分析*

劉曉璐1，2，范思睿1，2，汪 俊3，徐成勇4

(1.中國氣象局成都高原氣象研究所，四川 成都 610072；2.四川省人工影響天氣辦公室，四川 成都 610072；3.綿陽市氣象局，四川 綿陽 621000；4.德陽市人工影響天氣辦公室，四川 德陽 618000)

利用常規(guī)加密地面觀測資料、L波段探空資料及多普勒天氣雷達(dá)資料，對2016年5月5日傍晚發(fā)生在德陽什邡市的一次強(qiáng)降水超級單體風(fēng)暴進(jìn)行了綜合氣象分析。風(fēng)暴發(fā)生前的垂直探空資料顯示出整層大氣非均勻結(jié)構(gòu)、中層蜂腰結(jié)構(gòu)、風(fēng)場整體順滾流、對流層頂超低溫等特征；多普勒雷達(dá)觀測顯示，風(fēng)暴右前側(cè)出現(xiàn)V型缺口，風(fēng)暴中層出現(xiàn)有界弱回波區(qū)，中氣旋從中層向高層及低層發(fā)展等強(qiáng)降水超級單體特征；垂直累積液態(tài)含水量與垂直累積液態(tài)含水量密度的演變特征對于冰雹云的形成與衰減、強(qiáng)降水的產(chǎn)生及地面大風(fēng)有較好的指示作用。

強(qiáng)風(fēng)暴；災(zāi)害；強(qiáng)降水超級單體；多普勒雷達(dá)；冰雹；短時強(qiáng)降水；中氣旋；龍門山脈東麓

超級單體是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的單體強(qiáng)雷暴，比正常成熟雷暴的水平尺度要大得多，云體中低層雷達(dá)回波的水平尺度可達(dá)幾十公里，維持時間可達(dá)幾個小時，常伴有強(qiáng)風(fēng)、局地暴雨、冰雹、下?lián)舯┝魃踔笼埦?。Browning[1]最早提出了超級單體的概念，之后Browning等[2-4]根據(jù)雷達(dá)資料得出超級單體的動力結(jié)構(gòu)模型，提供了一些識別超級單體的雷達(dá)回波特征。Donaldson[5]首次利用多普勒雷達(dá)觀測到了超級單體中的中氣旋，Browning[6]重新定義超級單體為具有中氣旋的對流單體。Lemon等[7]根據(jù)多普勒雷達(dá)觀測資料提出了新的超級單體概念模型，并沿用至今。Moller等[8]在觀察了眾多個例后提出超級單體有不同的形式：經(jīng)典超級單體(C，Clasic Supercell)、弱降水超級單體(LP，Low Precipitation Supercell)、強(qiáng)降水超級單體(HP，High Precipitation Supercell)。本文研究的個例屬于強(qiáng)降水超級單體。隨著我國新一代天氣雷達(dá)的布網(wǎng)，我國許多學(xué)者對于超級單體做了分析研究，國內(nèi)對超級單體風(fēng)暴的研究也較多，馮晉勤等[9]發(fā)現(xiàn)90%以上的超級單體中尺度氣旋是與冰雹、雷雨大風(fēng)、短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣相聯(lián)系的；俞小鼎等[10-12]研究了龍卷和強(qiáng)降水超級單體風(fēng)暴，提出深厚持久的中氣旋是超級單體最本質(zhì)的特征；吳芳芳等[13-14]對強(qiáng)降水超級單體發(fā)展的各個階段雷達(dá)回波特征進(jìn)行分析。

超級單體在雹云中所占比例僅10%，其中有80%造成雹災(zāi)，四川盆地的超級單體出現(xiàn)頻率較少。2016年5月5日17:00-20:00龍門山脈東側(cè)的德陽什邡市出現(xiàn)局地強(qiáng)降水和冰雹，并伴有短時陣性大風(fēng)和雷電，農(nóng)作物受災(zāi)面積上千公頃，預(yù)計(jì)經(jīng)濟(jì)損失近億元，此次風(fēng)雹災(zāi)害是由超級單體直接影響所致。為了進(jìn)一步解釋本次強(qiáng)對天氣過程的發(fā)展演變特征，本文將試圖通過利用各種氣象觀測手段，對各種氣象資料進(jìn)行分析，揭示本次強(qiáng)對流天氣過程的氣象特征，尋找降雹天氣的形成原因，為今后出現(xiàn)同類型的冰雹天氣的短時臨近預(yù)報(bào)預(yù)警和及時有效開展人工防雹作業(yè)有著重要意義。

1 資料選取

雷達(dá)資料：綿陽CINRAD/SC新一代天氣雷達(dá)基數(shù)據(jù)資料，仰角分別為0.5°、1.5°、2.4°、3.4°、4.3°、6.0°、9.9°。探空資料：溫江探空站L波段探空秒數(shù)據(jù)。自動站資料：區(qū)域氣象站逐小時常規(guī)氣象資料。

2 天氣概況

16:00-20:00的全省累計(jì)降水量超過40 mm的氣象站點(diǎn)共5個，且均位于德陽什邡境內(nèi)，最大值88.1 mm出現(xiàn)在湔氐鎮(zhèn)龍居寺村，該4 h時段的降水量集中在18：00-19：00的1 h內(nèi)，由圖1看出，18:00-19:00降水量超過20 mm以上站點(diǎn)達(dá)6個，湔氐鎮(zhèn)龍居寺村出現(xiàn)最大降水量86.6 mm，剩余5站分別為湔氐63.4 mm，湔氐鎮(zhèn)龍泉村54.1 mm，冰川鎮(zhèn)爆竹園村44.9 mm，冰川鎮(zhèn)五馬村27.7 mm，靈杰20.6 mm，分布在以湔氐鎮(zhèn)為中心的10 km范圍內(nèi)，強(qiáng)降水局地性、陣性特征明顯。據(jù)民政部門的統(tǒng)計(jì)18:00-19:00什邡市的部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)如湔氐、冰川、洛水和師古等地有降雹，最大冰雹直徑達(dá)2～3 cm(圖1中▲)。18:00-19:00瞬時極大風(fēng)速，有3站達(dá)6～7級，有14站達(dá)4～5級，且強(qiáng)風(fēng)站點(diǎn)集中在德陽什邡與成都彭州鄰近地區(qū)10 km范圍內(nèi)。可見該次強(qiáng)對流天氣造成的強(qiáng)降水、強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)降雹的時間主要在18:00-19:00，空間集中在德陽什邡的沿山地區(qū)，初步判定為中尺度強(qiáng)對流天氣。

圖1 2016年5月5日18:00-19:00德陽什邡降水(單位：mm)及降雹(▲)分布

3 大氣物理量場特征

德陽什邡位于這次強(qiáng)對流天氣發(fā)生的重災(zāi)區(qū)，其西南方位50 km距離的溫江探空站的探空曲線垂直分布變化可以反映本次強(qiáng)對流天氣發(fā)生區(qū)上空的熱力情況。

表1 溫江探空站物理參數(shù)

圖2 2016年5月5日08:00及20:00的溫江探空站V-3θ圖(綠色θ線，黃色θse線，藍(lán)色線，單位：℃)

由表1的溫江探空站常用強(qiáng)對流參數(shù)看出，對流有效位能CAPE、對流抑制能量CIN、K指數(shù)、SI指數(shù)在2016年5月5日08:00并未顯示出明顯的強(qiáng)對流特征，20:00的參數(shù)值則有較好的強(qiáng)對流特征，但此時正是強(qiáng)對流發(fā)生時，可見這些參數(shù)對于12 h間隔的預(yù)報(bào)不具有優(yōu)勢，由于降雹多發(fā)生在午后，如果增加14:00的探空加密觀測或許可以彌補(bǔ)這一缺憾，這正與廖曉農(nóng)等[15]的研究結(jié)果一致。

地面～850 hPa風(fēng)向逆時針旋轉(zhuǎn)，有冷平流，700 ～400 hPa風(fēng)向隨高度順時針旋轉(zhuǎn)，有暖平流，有利于強(qiáng)對流天氣發(fā)生；從風(fēng)速上看，700 hPa為0 m/s，500 hPa為4 m/s，300 hPa為10 m/s ，250 hPa為13 m/s，說明溫江探空站上空垂直風(fēng)切變大，上層強(qiáng)風(fēng)抽吸下層氣流，促進(jìn)上升氣流的發(fā)展，這種強(qiáng)垂直風(fēng)切變有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生和發(fā)展，是出現(xiàn)超級單體的必要條件。除了300 ～250 hPa為一層淺薄的逆滾流，700 ～300 hPa、250 ～150 hPa均為順滾流，配合當(dāng)時的3θ非均勻結(jié)構(gòu)，預(yù)示著未來24 h之內(nèi)將有強(qiáng)對流天氣發(fā)生。

在對流層頂附近，θ線在197 ～183 hPa出現(xiàn)明顯左傾的折拐特征，表明在該高度層即12.5 km左右存在超低溫層。超低溫現(xiàn)象有利于過冷水滴的存在，促進(jìn)雹胚成長為冰雹，為冰雹的形成提供有力的溫度條件。地面增溫加熱，對流層上層降溫冷卻，將會導(dǎo)致對流層大氣的熱力結(jié)構(gòu)不均勻，加劇垂直方向的空氣運(yùn)動，從而促使對流發(fā)展，同時加大了低層水汽向中高層輸送。

700 ～250 hPa順滾流，250 ～150 hPa逆滾流，逆滾流層較08:00增高、加厚。

θ線在200 hPa有左傾折拐，超低溫層較08:00更加淺薄且降低到12.2 km，超低溫層有厚度減弱的趨勢。

4 雷達(dá)回波特征

選取距離什邡湔氐75 km的綿陽雷達(dá)資料，對照文獻(xiàn)[11]的標(biāo)準(zhǔn)，可以判定3.4°仰角、4.3°仰角、6.0°仰角在什邡湔氐上空的高度分別為5.4 km、6.6 km、8.9 km，對照表1中2016年5月5日08:00的特殊層高度發(fā)現(xiàn)分別超過0 ℃層高度、-10 ℃層高度與-30 ℃層高度。本文將結(jié)合特殊層溫度、高度的垂直分布對此次超級單體的回波特征進(jìn)行分析。

4.1 風(fēng)暴演變的雷達(dá)回波特征

造成什邡湔氐鎮(zhèn)發(fā)生冰雹、大風(fēng)、強(qiáng)降水的超級單體起生成于德陽與成都交界的最北端，靠近彭州一側(cè)。

第一階段：風(fēng)暴形成發(fā)展階段。16:09彭州與什邡北部交界區(qū)域北部出現(xiàn)強(qiáng)度超過45 dBz的小面積雷達(dá)回波區(qū)，且最大回波值位于6 km以下，之后對流單體逐步向東南方向發(fā)展，并且由北端南移到了什邡中部?；夭娣e與體積逐步發(fā)展增強(qiáng)，在16:14-16:39及16:49-17:00內(nèi)回波發(fā)展較強(qiáng)，45 dBz回波超過6 km，但是沒有繼續(xù)向上發(fā)展超過7 km，超過30 dBz的回波面積由16:09的83 km2，增長到了17:20的136 km2，為超級單體的醞釀能量。17:35的4.3°仰角的雷達(dá)回波強(qiáng)度達(dá)49 dBz，說明此次體掃45 dBz的回波強(qiáng)度超過-10 ℃層高度，之后的兩個體掃時刻17:40、17:45在4.3°仰角回波強(qiáng)度達(dá)52 dBz、58 dBz，同時6°仰角的回波強(qiáng)度也超過50 dBz，說明風(fēng)暴持續(xù)向上發(fā)展，50 dBz也超過-30 ℃層高度，45 dBz回波高度超過-10 ℃層高度的情況已持續(xù)3個體掃，冰雹預(yù)警指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到閾值[20]。

圖3 2016年5月5日17:50、18:06、18:26不同仰角的雷達(dá)基本反射率(單位：dBz)

第二階段：風(fēng)暴成熟階段(圖3)。17:50回波面積和回波強(qiáng)度發(fā)展迅速，2.4°仰角回波強(qiáng)度超過62 dBz，6°仰角回波強(qiáng)度超過55 dBz，向東南擴(kuò)展的云砧范圍明顯增大，并向中高層擴(kuò)展，風(fēng)暴頂位于低層高反射率因子梯度區(qū)之上，反射率因子向入流一側(cè)傾斜，此時云體內(nèi)風(fēng)場開始變化，對流單體開始逐步發(fā)展為強(qiáng)風(fēng)暴。17:55的0.5°～6°仰角最強(qiáng)回波均超過60 dBz，9.9°仰角回波強(qiáng)度也超過45 dBz，強(qiáng)回波面積較上一體掃明顯增大。18:01強(qiáng)風(fēng)暴持續(xù)發(fā)展，9.9°仰角回波強(qiáng)度超過55 dBz，回波頂高達(dá)20.4 km為該次風(fēng)暴生命史中的最高值，3.4°仰角以上即5 km以上強(qiáng)回波中心向東側(cè)傾斜。

18:06，風(fēng)暴達(dá)到最強(qiáng)烈的超級單體階段，雖然回波頂高較上一體掃回落到14.6 km，但是從低層0.5°～9.9°仰角回波強(qiáng)度均超過60 dBz，強(qiáng)中心回波在6°仰角達(dá)68 dBz的強(qiáng)回波，9.9°仰角約15 km高處的回波強(qiáng)度達(dá)到62 dBz。0.5°與1.5°仰角反射率因子出現(xiàn)明顯V型缺口(FFN)，由于風(fēng)暴此時依然為向東南方向移動，因此該V型缺口位于風(fēng)暴移動風(fēng)向的右前側(cè)，此時已經(jīng)可以判定該超級單體為強(qiáng)降水超級單體。在3.4°仰角的V型缺口中包圍著強(qiáng)度最小為22 dBz的小范圍弱回波，風(fēng)暴頂移出低層高反射率因子梯度區(qū)而位于弱回波區(qū)上空，沿風(fēng)暴移動方向并穿過風(fēng)暴反射率因子核心(圖3AB直線)做垂直剖面圖(圖4)看出強(qiáng)回波中心下方的5 km附近存在一個有界弱回波區(qū)(BWER)，強(qiáng)度僅27 dBz，其右側(cè)出現(xiàn)明顯懸垂結(jié)構(gòu)，其左側(cè)出現(xiàn)從地面到高空的強(qiáng)大回波墻，超級單體概念模型特征顯著。強(qiáng)反射率因子(60 dBz)達(dá)到的高度超過12 km，結(jié)合圖2的超低溫層高度分析，可以推測冰雹粒子的形成高度為12.5 km。

圖4 沿圖3中AB線反射率因子垂直剖面(單位：dBz)

18:11具有非常明顯的V型缺口特征，風(fēng)暴單體移動前側(cè)V型缺口回波表明強(qiáng)的入流氣流進(jìn)入上升氣流，后側(cè)V型缺口回波表明強(qiáng)的下沉氣流，18:08湔氐氣象站觀測到15.6 m/s的地面強(qiáng)風(fēng)也可以印證這一特征。在1.5°～2.4°仰角強(qiáng)回波兩側(cè)出現(xiàn)旁瓣回波，2.4°仰角回波強(qiáng)度達(dá)到整個超級單體生命史最強(qiáng)值69.5 dBz，可以推測風(fēng)暴中的大冰雹粒子由上一次體掃的9 km降落到3.5 km，不僅反射率因子核心陡然下降，9.9°仰角回波頂?shù)膹?qiáng)度從此逐步減弱。18:26風(fēng)暴頂位于低層反射率因子區(qū)域中心上空，反射率因子從低層到高層傾斜特征消失，低層反射率因子四周梯度均勻，0.5°仰角反射率達(dá)64 dBz，此時對應(yīng)地面的師古站觀測到該時段內(nèi)最強(qiáng)風(fēng)速達(dá)16.3 m/s，表明強(qiáng)下沉氣流已經(jīng)到達(dá)地面。低層具有持續(xù)豐沛的水汽是強(qiáng)降水發(fā)生的重要因素。18:56回波強(qiáng)度持續(xù)減弱，風(fēng)暴西側(cè)出現(xiàn)新回波單體，形成帶狀回波向西移動。18:16-19:01最強(qiáng)回波中心僅出現(xiàn)在低層的1.5°與2.4°仰角0.6 ～1.5 km高度，此時超級單體風(fēng)暴為低質(zhì)心系統(tǒng)，這種低質(zhì)心系統(tǒng)常常伴隨強(qiáng)降水，可推斷低層的強(qiáng)回波是造成短時強(qiáng)降水的重要特征。

第三階段：風(fēng)暴消亡階段。21:00之后，回波幾乎消失，此次風(fēng)暴過程結(jié)束，整個生命史達(dá)5 h，超級單體生命史為1.5 h。

4.2 中氣旋特征

國外在對超級單體風(fēng)暴的研究中建立了超級單體風(fēng)暴的回波結(jié)構(gòu)及徑向速度特征的模型和相應(yīng)中氣旋的判別指標(biāo)，本文依據(jù)美國Oklahoma州中氣旋統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，利用相關(guān)判據(jù)[11]對中氣旋進(jìn)行識別分析。此外，中氣旋是相對風(fēng)暴而言的，即把風(fēng)暴看作靜止時的徑向速度圖，考慮到風(fēng)暴運(yùn)動速度的影響，因此本文中氣旋識別通過風(fēng)暴相對速度產(chǎn)品判斷。

17:45在3.4°仰角4.5 km上首先出現(xiàn)氣旋旋轉(zhuǎn)，4.3°仰角上負(fù)速度區(qū)內(nèi)出現(xiàn)小范圍正速度的逆風(fēng)區(qū)，其他仰角未出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)特征，中氣旋判定條件未達(dá)成。17:50在1.5°仰角輻合，2.4°及3.4°仰角輻合性旋轉(zhuǎn)，4.3°仰角5.3 km出現(xiàn)小范圍雙渦式旋轉(zhuǎn)特征，6.0°仰角7.1 km上出現(xiàn)逆風(fēng)區(qū)，9.9°仰角出現(xiàn)輻散。結(jié)合反射率因子可見，低層輻合，中層旋轉(zhuǎn)，高層輻散的特征形成時刻與反射率因子隨高度的出現(xiàn)傾斜的時刻相一致。

18:01低層輻合氣流抬升到1.5°、2.4°仰角上，9.9°仰角輻散加強(qiáng)，3.4°～9.9°仰角上出現(xiàn)中氣旋，中氣旋厚度達(dá)7 km，垂直尺度超過整個風(fēng)暴的三分之一。核區(qū)直徑5 km，旋轉(zhuǎn)速度分別為28 m/s、40 m/s、38 m/s、33 m/s，達(dá)中等強(qiáng)度中氣旋標(biāo)準(zhǔn)。中氣旋核區(qū)直徑縮小，轉(zhuǎn)動速度加大，中氣旋進(jìn)一步發(fā)展對流單體進(jìn)入成熟階段。

圖5 2016年5月5日18:06不同仰角的風(fēng)暴相對徑向速度(單位：m/s)和基本反射率(單位：dBz)

18:06(圖5)在1.5°仰角上出現(xiàn)氣旋性旋轉(zhuǎn)；2.4°仰角上出現(xiàn)反氣旋性旋轉(zhuǎn)；3.4°～6.0°仰角上出現(xiàn)雙渦式旋轉(zhuǎn)特征；9.9°仰角上負(fù)速度區(qū)中出現(xiàn)正速度的逆風(fēng)區(qū)，整體呈現(xiàn)輻散特征。6.0°仰角反氣旋旋轉(zhuǎn)速度45 m/s，達(dá)強(qiáng)中氣旋標(biāo)準(zhǔn)，超級單體進(jìn)入強(qiáng)盛階段。18:00左右地面出現(xiàn)密集的降雹，18:08湔氐出現(xiàn)15.6 m/s的地面強(qiáng)風(fēng)。3.4°、4.3°仰角上的雙渦式旋轉(zhuǎn)特征顯著，即在風(fēng)暴右前側(cè)存在氣旋性旋轉(zhuǎn)上升氣流，右后側(cè)存在反氣旋性旋轉(zhuǎn)下沉氣流。下沉氣流在地面風(fēng)暴后部增強(qiáng)冷空氣堆，與前方暖濕氣流輻合上升，產(chǎn)生垂直結(jié)構(gòu)的主上升氣流，“托住”大粒子增長而產(chǎn)生回波穹窿。大冰雹粒子成長區(qū)的底部位于雙渦式旋轉(zhuǎn)氣流的中上層，頂部延展到雙渦式旋轉(zhuǎn)氣流頂層至輻散層的過渡區(qū)[21]。這種深厚的內(nèi)部環(huán)流結(jié)構(gòu)可與環(huán)境風(fēng)相持，形成近似剛體的風(fēng)暴柱，外層環(huán)境風(fēng)繞過風(fēng)暴而過，不會吹穿風(fēng)暴，使風(fēng)暴得以維持[22]。

18:11后，反射率因子核心的下降，高層和低層的中氣旋旋轉(zhuǎn)速度減弱，中層旋轉(zhuǎn)維持。18:16中氣旋旋轉(zhuǎn)半徑進(jìn)一步增大，旋轉(zhuǎn)速度減小，到18:26中層雙渦式結(jié)構(gòu)消失，0.5°仰角上旋轉(zhuǎn)速度為39 m/s，此時對應(yīng)地面的師古站觀測到該時段內(nèi)最強(qiáng)風(fēng)速達(dá)16.3 m/s，表明強(qiáng)下沉氣流已經(jīng)到達(dá)地面。中氣旋消亡階段以中氣旋的高度迅速降低為開始，并且其旋轉(zhuǎn)速度不斷減小，并且低層通常伴有輻散氣流。

此次中氣旋生命史超過30 min，這與超級單體風(fēng)暴具有一個持久深厚的中氣旋流場結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，成熟的中氣旋流場結(jié)構(gòu)顯示出：低層為氣旋性輻合，中層為氣旋性旋轉(zhuǎn)，高層為輻散，是一個與強(qiáng)對流風(fēng)暴的上升氣流和后側(cè)下沉氣流緊密相聯(lián)系的、持久深厚的小尺度渦旋。風(fēng)暴減弱階段，中氣旋向低層發(fā)展，強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)下沉氣流導(dǎo)致地面出現(xiàn)災(zāi)害性強(qiáng)風(fēng)天氣[23]。

4.3 垂直累積液態(tài)含水量與垂直累積液態(tài)含水量密度特征

Greene等[24]提出的一種用來判斷對流風(fēng)暴強(qiáng)度的參量，垂直累積液態(tài)水含量(Vertically integrated liquid，簡稱VIL)，其定義為液態(tài)水混合比的垂直積分，反映降水云體在某一底面積的垂直柱體內(nèi)液態(tài)水總量，成為判別強(qiáng)冰雹等災(zāi)害性天氣有效參量之一。根據(jù)美國Oklahoma州的統(tǒng)計(jì)[25]，出現(xiàn)大冰雹的VIL閾值5月份為55 kg/m2，6～8月為65 kg/m2。但是鑒于VIL的閾值會隨著季節(jié)、風(fēng)暴頂高度和雷暴的最大VIL的變化而改變，Amburn等[26]提出垂直累積液態(tài)含水量密度(Vertically integrated liquid density，簡稱VILD)的概念，其定義為垂直累積液態(tài)水含量與回波頂高度之比，經(jīng)過大量個例研究得出：VILD值為3.5 g/m3對應(yīng)著90%的強(qiáng)冰雹個例，并指出如果VILD超過4 g/m3，則風(fēng)暴幾乎肯定產(chǎn)生直徑超過2 cm的強(qiáng)冰雹。國內(nèi)外一些研究[27-32]也表明VIL與VILD均對冰雹預(yù)警具有指導(dǎo)意義。

圖6看出從17:30-19:01的1.5 h內(nèi)，VIL與VILD呈現(xiàn)先增加后減少再增加再減少的特征，在整個過程中有2次顯著躍增。

在17:30-17:55期間，VIL呈現(xiàn)17:45前緩慢增加，17:45之后加速增加的兩段式增長模式，VIL值增至46.54 kg/m2；而VILD以每個體掃約0.5 g/m3的速率從0.43 g/m3緩慢增加增至3.37 g/m3。到18:01，VIL減少至45 kg/m2，VILD減少至2.40 g/m3，VILD的陡降特征較VIL更明顯，地面觀測發(fā)現(xiàn)18:00左右發(fā)生降雹。18:06的VIL與VILD同時出現(xiàn)第一次明顯躍增，VIL從45 kg/m2增至80.78 kg/m2增幅達(dá)1.79倍，VILD從2.40 g/m3陡增至5.88 g/m3增幅達(dá)2.45倍，超過了強(qiáng)冰雹預(yù)警值VIL>55 kg/m2，VILD>4 g/m3。到18:11，VIL與VILD同步陡降為60.26 kg/m2，4.45 g/m3，在18:08湔氐出現(xiàn)的15.6 m/s的強(qiáng)風(fēng)也說明由強(qiáng)烈的下沉氣流拖曳冰雹降落。

18:16發(fā)生第二次躍增，VIL與VILD分別達(dá)到風(fēng)暴過程的最大值84.88 kg/m2、6.26 g/m3。VIL在之后的4個體掃直到18:36，逐步減少至30.23 kg/m2。VILD到18:31陡降至2.80 g/m3，18:36微弱回升至2.96 g/m3，同時地面觀測到18:20洛水發(fā)生降雹，18:26師古最大風(fēng)速達(dá)16.3 m/s，可見VILD的陡降與降雹、地面強(qiáng)風(fēng)出現(xiàn)的時間吻合，這種第一次降雹結(jié)束后VILD值不減反增，預(yù)示著第二次降雹更猛烈，風(fēng)暴破壞力更強(qiáng)。18:41-19:01的VIL與VILD分別維持在22.54 ～25 kg/m2、2.37 ～2.67 g/m3，含水量均維持在較高水平。這種長時間保持的高含水量特征，是強(qiáng)降水發(fā)生的重要特征。

綜上所述，在17:45-17:55期間，VIL的躍增特征較VILD明顯，在此期間可提前發(fā)布冰雹預(yù)警，開展防雹作業(yè)。而17:55-18:01和18:16-18:21期間VILD的陡降特征較VIL明顯，此時刻對應(yīng)冰雹降落與地面強(qiáng)風(fēng)形成，可以發(fā)布地面大風(fēng)預(yù)警。

圖6 2016年5月5日17:30-19:01的垂直累積液態(tài)含水量(單位：kg/m2)及垂直累積液態(tài)含水量密度(單位：g/m3)

5 結(jié)論

(2)本次強(qiáng)風(fēng)暴出現(xiàn)強(qiáng)降水超級單體特征，風(fēng)暴在18:06發(fā)展鼎盛，雷達(dá)回波強(qiáng)度圖上出現(xiàn)明顯V型缺口，V型缺口位于風(fēng)暴移動風(fēng)向的右前側(cè)，反射率因子剖面圖上出現(xiàn)典型有界弱回波區(qū)，回波懸垂及回波墻。

(3)超級單體中氣旋從中層發(fā)展起來，向上向下發(fā)展。中氣旋出現(xiàn)雙渦式結(jié)構(gòu)特征，在風(fēng)暴右前側(cè)存在氣旋性旋轉(zhuǎn)上升氣流，右后側(cè)存在反氣旋性旋轉(zhuǎn)下沉氣流。低層輻合，中層旋轉(zhuǎn)，高層輻散的特征形成時刻與反射率因子隨高度的出現(xiàn)傾斜的時刻相一致。

(4)垂直累積液態(tài)含水量密度值的躍增-陡降時間與降雹和地面強(qiáng)風(fēng)的時間吻合。VIL的躍增特征較VILD明顯，VILD的陡降特征較VIL明顯。VIL與VILD最大值的演變特征對于冰雹云的形成與衰減及強(qiáng)降水的產(chǎn)生有較好的指示作用。

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Analysis on Meteorological Characteristics of a Strong Storm Disasters in the Eastern Foot of Longmen Mountain

LIU Xiaolu1, 2, FAN Sirui1, 2, WANG Jun3and XU Chengyong4

(1.InstituteofPlateauMeteorogy,ChinaMeterologicalAdministration,Chengdu610072,China;2.SichuanWeatherModificationOffice,Chengdu610072,China; 3.MianyangMeteorologicalService,Mianyang621000,China; 4.DeyangWeatherModificationOffice,Deyang618000,China)

Using surface observation data, sounding data and Doppler radar data, the high precipitation supercell storm occurred in Deyang Sichuan Province in the night of 5 May 2016 is analyzed in detail. The sounding data before the storm show some severe convective weather characteristics such as heterogeneous structure through the whole aerosphere, wasp waist structure in the middle layer, roll-flow wind field in the almost layers and cooling layer at the troposphere. Storm possesses a inflow V-notch, bounded weak echo region(BWER) at middle level and mesocyclone which develops from middle level to low level and high level. The evolution of vertically integrated liquid and vertically integrated liquid density are a significant signal to the formation and attenuation of hails which accompanied by heavy rain and surface gale.

strong storm; disaster; high precipitation supercell; Doppler radar; hail; short-time strong rain; mesocyclone; eastern foot of Longmen mountain

劉曉璐，范思睿，汪俊，等.龍門山脈東麓一次強(qiáng)風(fēng)暴災(zāi)害氣象特征分析[J].災(zāi)害學(xué)，2018，33(1)：102-110.[LIU Xiaolu，F(xiàn)AN Sirui，WANG Jun,et al.Analysis on Meteorological Characteristics of a Strong Storm Disasters in the Eastern Foot of Longmen Mountain [J].Journal of Catastrophology，2018，33(1)：102-110.

10.3969/j.issn.1000-811X.2018.01.019.]

2017-06-12

2017-08-10

公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)(GYHY201406032); 四川省氣象局科研項(xiàng)目(2015-青年-01，2015-青年-18)

劉曉璐(1983-)，女，四川成都人，高級工程師，主要從事研究方向?yàn)槿斯び绊懱鞖庋芯?E-mail：suoyingchuang@163.com

P458；X43

A

1000-811X(2018)01-0102-09

10.3969/j.issn.1000-811X.2018.01.019