高建平，馬中元，吳才明，羅 燕，袁 媛，宋 寬

（1.江西省上高縣氣象局，江西 上高336400；2.江西省氣象科學研究所，江西 南昌330064）

雷暴大風（≥17.2 m·s-1）是強雷暴云的產(chǎn)物，也稱雷雨大風，并常伴有冰雹、短時強降水等災害天氣出現(xiàn)。雷暴大風在雷達回波上的表現(xiàn)籠統(tǒng)說就是強回波，這種強回波往往帶來短時強降水（≥30 mm/h），有時1 h強降水就可以超過50 mm而形成“短時暴雨”。

國內(nèi)有不少專家學者開展過這方面的研究。例如：馬中元等[1]認為強颮線具有緊密排列的帶狀回波結(jié)構(gòu)特征。曲曉波等[2]指出颮線是有組織的中尺度系統(tǒng)。盛日鋒等[3]認為產(chǎn)生颮線的不穩(wěn)定層結(jié)是上干下暖層結(jié)。于庚康等[4]指出在颮線移動過程中，地面風場對應(yīng)一條清晰的輻合線，對颮線的維持起著重要的作用。孫虎林等[5]認為高空槽后強西北氣流和近地面晴空輻射增溫，為颮線發(fā)生提供了條件。劉娟等[6]認為颮線上強雷暴單體移動方向與7 km高空風向一致。曹艷華等[7]研究指出影響江西的颮線系統(tǒng)主要來自外來颮線系統(tǒng)，在云圖上表現(xiàn)為MCS、積云線和對流云帶。張京英等[8]指出颮線弓形回波帶來的災害性大風是來自于對流層中上層的干冷空氣。許愛華等[9]研究指出9種構(gòu)成江西強對流天氣的典型云型。馬中元等[10，11，12]研究指出江西對流風暴的9種觸發(fā)系統(tǒng)與形成機制。敖澤建[13]發(fā)現(xiàn)弱冰雹也會出現(xiàn)冰雹回波特征。姚靜等[14]分析指出三體散射長釘、超過8 km高的50 dBz強回波區(qū)、中等強度中氣旋、逆風區(qū)都對冰雹天氣預警有較好的指示意義。肉孜·阿基等[15]研究指出冷空氣強度、動量下傳決定了大風的類型與強度。李浚河等[16]研究表明強對流天氣的形成與雷達速度圖上出現(xiàn)明顯的中氣旋特征等特征有關(guān)。這些天氣學和單部雷達回波形態(tài)特征研究成果，為江西上高雷暴大風天氣的研究提供了有益的經(jīng)驗和理論依據(jù)，但這些研究中很少看到雷暴大風等強天氣在多部雷達拼圖上的回波特征分析。

本文利用江西WebGIS雷達拼圖平臺等常規(guī)天氣資料，對2017年8月江西上高發(fā)生的3次雷暴大風天氣過程，對照單部雷達產(chǎn)品，采用對比分析方法，重點討論江西WebGIS雷達拼圖的回波特征，以便為江西雷暴大風等強天氣的監(jiān)測、預警和預報業(yè)務(wù)工作，提供直觀、簡潔、快速的手段和依據(jù)。

1 資料來源

天氣資料來源于國家氣象中心MICAPAS 4.0平臺（氣象信息處理系統(tǒng)，簡稱M4）的常規(guī)天氣圖資料，以及上高國家站等地面資料。

雷達拼圖資料來源于江西WebGIS雷達拼圖應(yīng)用平臺（http：//10.116.32.81/，2012 開發(fā)），這個平臺的雷達基數(shù)據(jù)取自于CIMISS實時數(shù)據(jù)庫，有24部雷達參加拼圖，集雷達回波、雷電數(shù)據(jù)、自動站數(shù)據(jù)為一體，可以進行多種組合顯示。

自動站資料來源于江西省自動站實時數(shù)據(jù)服務(wù)平臺，這個平臺捆綁在江西WebGIS雷達拼圖平臺中，具有江西省內(nèi)和省際（周邊6?。┑慕邓囟?、風、氣壓、濕度等地面氣象要素。

強天氣資料來源于江西強天氣監(jiān)測平臺（網(wǎng)址http：//10.116.36.68：8080，2013 開發(fā)），監(jiān)測數(shù)據(jù)取自CIMISS數(shù)據(jù)庫。平臺上將強天氣分為：雷暴、雷暴大風、冰雹、龍卷、雷電、十分鐘超短時強降水（≥10 mm·（10 min）-1）[17]和 1 h 短時強降水（≥20 mm·h-1）共7種天氣實況。

2 天氣實況與天氣系統(tǒng)配置

2.1 天氣實況

2017年8月，江西處在副高（被588 dagpm線包圍）或副熱帶高壓邊緣（位于588和584 dagpm線之間）環(huán)流形勢場中，出現(xiàn)3次較大的雷暴大風、短時強降水、強雷電天氣過程。8月出現(xiàn)如此范圍之大、次數(shù)之多的雷暴大風天氣過程，歷史上比較少見。表1給出了這3次江西雷暴大風過程24 h實況，降水量為08—08時的24 h雨量。

表1 2017年8月江西3次強天氣過程大風、雨量記錄統(tǒng)計

江西出現(xiàn)的這3次過程都造成上高縣出現(xiàn)雷暴大風天氣（表2），風力最大是8月17日14：23雷暴大風過程（26.8 m·s-1），并伴隨出現(xiàn)冰雹和 35.4 mm·h-1短時強降水。

表2 2017年8月上高國家站3次大風記錄統(tǒng)計

2.2 天氣系統(tǒng)配置

“8·12”是一次副熱帶高壓邊緣多層急流匯合形成的強對流天氣過程（圖1a）。200 hPa江南由南亞高壓反氣旋環(huán)流控制，贛東北有分流區(qū)。500 hPa低槽位于四川東部，副熱帶高壓邊緣有16 m·s-1急流。700、850 hPa和925 hPa在廣西至贛東北之間存在寬廣的急流區(qū)，急流在贛北南部一帶交匯，有輻合作用，急流交匯區(qū)地面有暖脊和地面輻合線提供抬升觸發(fā)，850 hPa寬廣的濕舌提供水汽。此次過程主降雨帶位于沿江850 hPa附近，贛北南部主要為強對流天氣，包括雷電、短時強降水和雷暴大風。

圖1 2017年8月3次強對流天氣過程天氣系統(tǒng)配置與災區(qū)分析

“8·13”較“8·12”副高略有南落，急流略有北抬，仍屬于副熱帶高壓邊緣急流輻合型強對流天氣（圖1b）。主要強降雨帶仍位于低層切變和地面低壓中靜止鋒附近，贛北在中低層急流之間出現(xiàn)強對流天氣，地面在贛北南部有地面輻合線和暖脊，強對流天氣范圍較“8·12”寬廣。

“8·17”是一次副熱帶高壓邊緣暖區(qū)中強對流天氣過程（圖1c）。從天氣形勢配置來看，500 hPa處副高588 dagpm線邊緣，700 hPa和850 hPa在贛北有急流，但強度較弱，僅在沿江一帶達到急流標準，但水汽條件充足，850 hPa長江以南比濕達到18～20 g·kg-1，表現(xiàn)為一條從西南伸至贛北的濕舌。地面08時贛北露點溫度達到25℃，且有弱降水出現(xiàn)，表明底層大氣處于飽和狀態(tài)。其不穩(wěn)定主要由500 hPa和850 hPa的高溫度差提供，長江中下游為大片25℃區(qū)域，在贛北地區(qū)達到27℃。其對流觸發(fā)有贛北地面輻合線提供，隨著午后對流天氣發(fā)展，地面輻合線有向贛東北移動的特征。

由此可見，588 dagpm線是區(qū)別江西是否處在副熱帶高壓邊緣的關(guān)鍵指標。江西夏季強對流天氣主要分布在588～584 dagpm線之間，低層伴隨著西南急流，有較大范圍的濕區(qū)存在。另外，副熱帶高壓邊緣明顯的特征就是江西處在負渦度區(qū)域，長江以北為正渦度，正負渦度過渡帶的0等值線附近最易產(chǎn)生強天氣。

3 回波系統(tǒng)演變特征

在江西WebGIS雷達拼圖應(yīng)用平臺上，可以清晰看到強天氣系統(tǒng)的演變過程。3次過程基本上都是12時開始發(fā)展，17—23時結(jié)束，歷時5～11 h。這與副熱帶高壓邊緣受西南急流輸送暖空氣和地面輻射增溫有關(guān)系，強天氣分布呈現(xiàn)明顯的日變化特征。

3.1 8月12日過程

8月12日回波系統(tǒng)分為2個部分：A是北部大范圍的降水回波帶；B是南面對流產(chǎn)生的颮線回波帶（圖 2）。

12時（圖2a），與850 hPa和925 hPa切變線相關(guān)的北部A降水回波帶整體緩慢向東南方向移動，單體沿帶走向不斷向東北方向移動，呈帶絮狀結(jié)構(gòu)，回波帶主要以降水為主。與西南急流有關(guān)的暖區(qū)中B回波在湖南衡陽市附近產(chǎn)生，開始為點狀單體回波。14時（圖2b），A回波帶移動較緩慢，強度有所減弱。B點狀單體回波發(fā)展成B短帶回波，強度加強達到 55～60 dBz，并向東北方移動。16時（圖 2c），A 回波帶明顯減弱，但然維持著降水。B短帶回波進一步發(fā)展，中心強度達到60～65 dBz，回波帶走向開始轉(zhuǎn)向為南北向，回波帶由東北—西南走向轉(zhuǎn)為南北走向（豎起來），這與江西西部走廊地形的作用有關(guān)，是江西弓狀回波帶的主要演變形式；15：42萍鄉(xiāng)市湘東區(qū)麻山鎮(zhèn)中學開始出現(xiàn)17.5 m·s-1的雷暴大風。18時（圖2d），A回波帶開始分裂并南壓與B回波合并。B短帶回波沿途不斷產(chǎn)生雷暴大風，上高17：23發(fā)生19.2 m·s-1雷暴大風。同時，B短帶回波向東北方移動，A回波帶向東南方移動，AB回波系統(tǒng)產(chǎn)生輻合運動。20時（圖2e），A回波消散，開始并入B回波系統(tǒng)的尾部。B短帶回波頭部開始快速突出，形成南北向的弓狀回波，出現(xiàn)較大范圍的雷暴大風天氣。22時（圖2f）之后，A回波已與B回波逐漸融為一體，并減弱東移。弓狀回波帶與A回波融合在一起，但還在快速移動，直到22時后才結(jié)束雷暴大風天氣，減弱移出江西。22時（圖2f），A回波與B短帶回波合并后有個加強過程，在大片回波中也出現(xiàn)了短帶回波，但沒有產(chǎn)生強天氣。

圖2 2017年8月12日江西WebGIS雷達拼圖回波演變（CR）

17：23宜春SA雷達組合反射率CR圖上（圖3a），影響上高的南北向回波短帶已經(jīng)形成，是形成弓狀回波帶的前兆；回波頂高ET圖上（圖3b），18 dBz回波頂高在15 km，并位于短帶回波前沿；垂直液態(tài)水含量VIL圖上達到30～40 kg/m2（圖3c）；垂直剖面 RHI圖上（圖 3d），0 dBz回波頂高達到18 km，55 dBz回波達到6～7 km，中高層回波向前突出，后部是大范圍降水回波；垂直速度剖面VRHI圖上（圖3e），在大片正速度區(qū)里低層和高層分別有負速度區(qū)存在，逆風區(qū)特征明顯。

由此可見，北部回波帶和南部回波帶表明兩種不同尺度回波系統(tǒng)，當兩者發(fā)生輻合運動時，南面回波系統(tǒng)會發(fā)展得更旺盛，形成颮線回波帶。當東北—西南走向的回波帶，發(fā)生轉(zhuǎn)向為南—北走向時，是形成弓狀回波帶的前兆。

3.2 8月13日過程

8月13日回波系統(tǒng)分為2個部分：A是北部大范圍的鋒面降水回波帶；B是鋒前暖區(qū)中的大范圍零散對流單體或短帶回波（圖4）。

12時（圖4a），北部A降水回波帶整體緩慢向東南方向移動，單體沿帶走向不斷向東北方向移動，呈帶絮狀結(jié)構(gòu)，這條回波帶主要以降水為主。在A回波帶南側(cè)開始有回波在湖南長沙市東北部產(chǎn)生，為多單體短帶回波。13時（圖4b），A回波帶移動較緩慢，強度變化不大。B回波短帶發(fā)展旺盛，并在附近有發(fā)展了幾個相同排列的回波短帶，形成在鋒前暖區(qū)中到處開花局面，多單體多短帶回波，強度達到55～60 dBz，并向東北方移動。14時（圖 4c），A 回波帶南側(cè)江西境內(nèi)，到處開始發(fā)展對流性回波，表明鋒前暖區(qū)層結(jié)極不穩(wěn)定，隨著午后地面增溫和西南急流影響，江西境內(nèi)不斷有對流回波產(chǎn)生。16時（圖4d），A回波帶南側(cè)大范圍B回波不斷發(fā)展壯大，上高16：58發(fā)生17.2 m·s-1雷暴大風。并且有與A回波帶合并趨勢。18時（圖4e），A回波帶與B回波合并在一起，回波短帶發(fā)展旺盛，合并為AB回波帶，地面開始出現(xiàn)較大范圍雷暴大風天氣。20時后（圖4f），AB回波帶逐漸減弱東移。

圖3 2017年8月12日17：23宜春雷達回波特征

圖4 2017年8月13日江西WebGIS雷達拼圖回波演變（CR）

圖5 2017年8月13日16：59宜春雷達回波特征

16：59，宜春SA雷達組合反射率CR圖上（圖5a），在上高北面有塊強回波向東北偏東方向移動，強度 55～60 dBz；回波頂高 ET 圖上（圖 5b），18 dBz回波頂高在15 km；垂直液態(tài)水含量VIL圖上（圖5c），中心為 35～45 kg/m2強度；垂直剖面 RHI圖上（圖5d），0 dBz回波頂高達到18 km，50 dBz回波達到6 km；垂直速度剖面VRHI圖上（圖5e），強回波上方5～9 km有負速度區(qū)，周圍是大片正速度區(qū)，正負速度形成切變，弱中氣旋結(jié)構(gòu)特征明顯。

由此可見，北部鋒面回波帶的南側(cè)，在西南急流和午后地面增溫的情況下，暖區(qū)普遍易產(chǎn)生對流單體和多單體短帶回波，統(tǒng)稱為暖區(qū)回波系統(tǒng)。暖區(qū)對流單體回波分布很廣，江西境內(nèi)大多數(shù)地方都可以產(chǎn)生，雷暴大風發(fā)生在個別強的短帶回波中。隨著北部回波帶的東南移動，南北回波系統(tǒng)逐漸合并在一起，強度發(fā)展旺盛，地面出現(xiàn)較大范圍雷暴大風天氣。隨著回波帶的東移，回波逐漸減弱。

3.3 8月17日過程

8月17日回波系統(tǒng)分為5個部分：A是北部與地面輻合線相配合的回波帶；B、C、D、E是暖區(qū)倒槽中的對流回波（圖6），回波不斷合并最后演變?yōu)轱R線回波系統(tǒng)。

12時（圖6a），北部A回波帶對應(yīng)的是地面輻合線，呈東北—西南走向，整體緩慢向東南方向移動，單體沿帶走向不斷向東北方向移動。在A回波帶南側(cè)宜春附近和撫州南面開始有B和C回波產(chǎn)生。13時（圖6b），A回波帶在向東南方向移動過程中有所加強。B和C回波發(fā)展為短帶回波，強度達到55～60 dBz。14時（圖 6c），A、B、C 回波都發(fā)展旺盛，在撫州附近又新生一個對流單體回波D。15時（圖6d），D回波不斷發(fā)展壯大，上高14：23發(fā)生26.8 m·s-1雷暴大風。A、B、D回波有合并趨勢。16時（圖6e），A、B、D回波合并在一起，回波發(fā)展旺盛，地面開始出現(xiàn)較大范圍雷暴大風和短時強降水天氣。17時（圖6f），在ABD回波的東南側(cè)出現(xiàn)新生的對流單體回波E，發(fā)展速度很快，強度達到60～60 dBz，E回波強單體是由兩塊對流單體回波合并形成的，造成鷹潭市加油站被大風吹垮，鷹潭一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹。18時后，ABCD回波逐漸減弱消散，E回波也在向東南移動過程中不斷減弱。

14：21，宜春SA雷達組合反射率CR圖上（圖7a），造成上高雷暴大風的是一小塊強回波單體，向偏東方向移動，強度55～60 dBz；回波頂高ET圖上（圖 7b），18 dBz回波頂高在 11～12 km；垂直液態(tài)水含量 VIL 圖上（圖 7c），中心強度超過 30～40 kg/m2；垂直剖面RHI圖上（圖7d），0 dBz回波頂高超過20 km，50 dBz強回波達到10 km，由于回波強出現(xiàn)旁瓣虛假回波頂；垂直速度剖面VRHI圖上（圖7e），強回波上方12～15 km有輻散型正負速度對，表明高空輻散，低層和中層為大片正速度區(qū)。

圖6 2017年8月17日江西WebGIS雷達拼圖回波演變圖（CR）

圖7 2017年8月17日14：21宜春雷達回波特征圖

由此可見，回波的不斷合并是形成雷暴大風和冰雹等強天氣的主要演變方式?；夭ǖ膫鞑シ绞揭环矫婕涌炝嘶夭ㄒ苿铀俣?；另一方面改變了回波的移動方向。因此，在判斷雷達回波移動時，要十分注意是否有回波的合并與傳播影響。

4 結(jié)論

本文通過江西WebGIS雷達拼圖、單部雷達產(chǎn)品、MICAPS天氣資料、區(qū)域自動站、強天氣監(jiān)測平臺等資料，對2017年8月江西上高產(chǎn)生的3次雷暴大風天氣過程進行分析，得到以下結(jié)論：

（1）588 dagpm線覆蓋江西或穿過江西是判斷江西被副熱帶高壓控制或處副熱帶高壓邊緣的條件，強天氣分布在584～588 dagpm線之間。

（2）江西8月盛夏，副熱帶高壓邊緣雷達回波特征主要有兩種：一是南北向短帶回波結(jié)構(gòu)；二是強回波單體或超級單體回波結(jié)構(gòu)。

（3）帶狀回波組合反射率CR在55～60 dBz，回波頂高ET在11～18 km，垂直液態(tài)水含量VIL在20～40 kg/m2，垂直剖面RHI上50 dBz以上回波高度在5～6 km以上；超級單體回波組合反射率CR在55～65 dBz，回波頂高ET在18 km，垂直液態(tài)水含量VIL在50～60 kg/m2，垂直剖面RHI上55 dBz強回波超過6 km，相對風暴速度SRM圖上和垂直徑向速度RHI_V圖上，都具有相鄰的正負速度對的中氣旋結(jié)構(gòu)。