孫 燕，吳海英，蔣義芳 ，沈 陽(yáng)

(1. 江蘇省氣象科學(xué)研究所，江蘇 南京 210009；2. 江蘇省氣象臺(tái)，江蘇 南京210008)

江淮地區(qū)位于中國(guó)東部，地處東亞季風(fēng)區(qū)，冷暖氣流交匯頻繁，強(qiáng)對(duì)流天氣頻發(fā)，對(duì)流類型多、致災(zāi)性強(qiáng)，近年來(lái)其極端性呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢(shì)[1-2]。加之江淮地區(qū)人口稠密，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，強(qiáng)對(duì)流天氣氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)更加突出，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大威脅。據(jù)統(tǒng)計(jì)[3]，江淮地區(qū)是我國(guó)龍卷發(fā)生頻率最高地區(qū)之一。2016年6月23日江蘇鹽城阜寧發(fā)生了EF4級(jí)龍卷[4]，損失慘重，期間99人失去生命。強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生在特定的大尺度環(huán)流背景下由中小尺度系統(tǒng)導(dǎo)致，其形成有三個(gè)基本條件：水汽條件、不穩(wěn)定層結(jié)條件和動(dòng)力抬升條件。盡管動(dòng)力抬升條件通常由中小尺度系統(tǒng)所提供，但水汽和不穩(wěn)定層結(jié)環(huán)境常與大尺度環(huán)流背景所制約的天氣尺度系統(tǒng)發(fā)展演變相聯(lián)系，因而強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生發(fā)展依賴于大尺度環(huán)流背景?；诖罅總€(gè)例統(tǒng)計(jì)分析，Maddox 等[5]歸納出致洪強(qiáng)降水的幾種典型天氣流型配置。我國(guó)不少氣象學(xué)者針對(duì)中國(guó)不同區(qū)域強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的天氣尺度環(huán)流特征也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析和總結(jié)。丁一匯等[6]研究了對(duì)颮線有觸發(fā)和組織作用的幾種典型形勢(shì)。伍志芳等[7]針對(duì)廣州前汛期強(qiáng)對(duì)流天氣流型及關(guān)鍵物理量進(jìn)行分類歸納與提煉。楊露華等[8]則將上海地區(qū)產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流的天氣形勢(shì)細(xì)分為六種主要類型。張一平等[9]基于流型識(shí)別和物理量要素總結(jié)了河南區(qū)域性強(qiáng)對(duì)流的天氣學(xué)-物理量概念模型。鄭媛媛等[10]基于不同類型大尺度環(huán)流背景研究了強(qiáng)對(duì)流天氣的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)。不同的大尺度環(huán)流背景下，天氣系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)及發(fā)展演變不同，導(dǎo)致強(qiáng)對(duì)流天氣形成的水汽、熱力或動(dòng)力環(huán)境的差異，這在一定程度上影響了生長(zhǎng)于其中的對(duì)流風(fēng)暴的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度[11-12]，并最終導(dǎo)致強(qiáng)對(duì)流天氣類型的區(qū)別。盡管同一種環(huán)流背景下可能伴有多種類型的強(qiáng)對(duì)流天氣，但往往不同環(huán)流背景下相對(duì)頻發(fā)的主要強(qiáng)對(duì)流類型還是差異明顯。比如，研究表明[13]，東北冷渦背景下形成發(fā)展的線狀對(duì)流(颮線)或孤立的超級(jí)單體易產(chǎn)生雷暴大風(fēng)、冰雹天氣，而在熱帶系統(tǒng)影響下，短時(shí)強(qiáng)降水是發(fā)生頻率最高的一種強(qiáng)對(duì)流類型，且多數(shù)產(chǎn)生在熱帶氣旋向熱帶低壓減弱階段[14]。

強(qiáng)對(duì)流天氣有很強(qiáng)的地域性，且往往造成嚴(yán)重的災(zāi)情，盡管針對(duì)江淮地區(qū)的強(qiáng)對(duì)流天氣分析較多，但多為個(gè)例性開(kāi)展，缺乏系統(tǒng)的較長(zhǎng)時(shí)間序列的普查分析，本文將在普查統(tǒng)計(jì)2000-2010年江淮地區(qū)致災(zāi)強(qiáng)對(duì)流過(guò)程的基礎(chǔ)上，分析提煉強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生發(fā)展過(guò)程環(huán)流形勢(shì)的演變和影響天氣系統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)特征，建立江淮地區(qū)致災(zāi)強(qiáng)對(duì)流發(fā)生的典型天氣型，并基于天氣分型研究不同天氣型下江淮地區(qū)對(duì)流類型發(fā)生頻率，進(jìn)一步通過(guò)對(duì)應(yīng)合成探空特征分析研究不同類型的強(qiáng)對(duì)流天氣與其發(fā)生天氣型及對(duì)流環(huán)境之間的差異特征，以期對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣類型的潛勢(shì)預(yù)報(bào)提供可參考的依據(jù)。

1 資料

本文開(kāi)展的江淮地區(qū)不同類型的強(qiáng)對(duì)流天氣統(tǒng)計(jì)分析，涉及資料包括：利用江蘇、安徽兩省重要天氣報(bào)告(WS報(bào))和同時(shí)段氣候整編資料，普查并分類選取2000-2010年江淮地區(qū)的強(qiáng)對(duì)流天氣歷史個(gè)例。將強(qiáng)對(duì)流天氣按災(zāi)害分類分為雷暴大風(fēng)、冰雹、龍卷、颮線和短時(shí)強(qiáng)降水，各類強(qiáng)對(duì)流定義按照我國(guó)現(xiàn)行的天氣業(yè)務(wù)規(guī)定。其中雷暴、雷雨大風(fēng)、冰雹和龍卷個(gè)例取自2000-2010年2-9月重要天氣報(bào)告(WSB)，短時(shí)強(qiáng)降水個(gè)例取自同期氣候整編資料庫(kù)；在此基礎(chǔ)上，利用選取的各類型強(qiáng)對(duì)流個(gè)例發(fā)生發(fā)展過(guò)程期間的高空和地面常規(guī)觀測(cè)資料開(kāi)展環(huán)流特征分析。

2 江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣典型天氣型

為歸納江淮地區(qū)致災(zāi)強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生的環(huán)流背景，選取2000-2010年江淮地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性強(qiáng)對(duì)流個(gè)例(相鄰3個(gè)基本站出現(xiàn)上述定義的強(qiáng)對(duì)流，其中龍卷只要一站出現(xiàn)即納入分析)，按天氣系統(tǒng)影響起止記為一次過(guò)程，共計(jì)534次過(guò)程，參考強(qiáng)對(duì)流發(fā)生期間的高空、地面形勢(shì)，提煉其共性特征。以500 hPa上的主要影響系統(tǒng)或環(huán)流特征為基礎(chǔ)，建立了江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的五種主要天氣概念模型：高空槽前型、冷渦(槽)后型、副高邊緣型、副高控制型、熱帶系統(tǒng)型(臺(tái)風(fēng)低壓、臺(tái)風(fēng)倒槽或東風(fēng)波)。此處需要說(shuō)明的是，副高邊緣型，主要考慮入梅后隨著暖濕氣流北推，副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱副高)脊線位于21°N以北，江淮地區(qū)處于584～588 gpm附近，副高進(jìn)退期間導(dǎo)致的強(qiáng)對(duì)流天氣，這種類型的強(qiáng)對(duì)流常與西風(fēng)槽東移相聯(lián)系。以下將分析江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流過(guò)程的幾種典型天氣模型的主要特征和空間配置。

2.1 高空槽前型

圖1給出槽前型背景下天氣系統(tǒng)空間配置。此時(shí)，副熱帶高壓(以下簡(jiǎn)稱副高)位置偏南，120°E的副高脊線位于20°N以南，江淮地區(qū)處于500 hPa東移西風(fēng)槽前，700 hPa對(duì)應(yīng)有高空槽，850 hPa上江淮地區(qū)有切變線相配合，切變線上或伴有低渦活動(dòng)，且低渦常位于500 hPa高空槽前，槽前正渦度平流有利于低渦發(fā)展。對(duì)流層低層切變線南側(cè)存在一支較強(qiáng)的西南風(fēng)急流(850 hPa西南風(fēng)風(fēng)速≥12 m/s)，為江淮地區(qū)輸送充沛的水汽。地面上，江淮地區(qū)處于自西南地區(qū)東伸的低壓倒槽中，倒槽中或有氣旋發(fā)展，為對(duì)流天氣的產(chǎn)生提供有利的輻合抬升條件?？v觀上述天氣系統(tǒng)的空間配置及江淮地區(qū)所處的位置可見(jiàn)，在這種環(huán)流背景下，江淮地區(qū)500 hPa及以下處于槽前或切變線南側(cè)的偏南氣流中，水汽輸送條件有利，濕層深厚，加之低層及地面較強(qiáng)的輻合抬升條件，易出現(xiàn)以短時(shí)強(qiáng)降水天氣為主的強(qiáng)對(duì)流天氣。如前期對(duì)流層低層及地面有明顯升溫過(guò)程，大氣層結(jié)不穩(wěn)定發(fā)展，降水的對(duì)流性質(zhì)將明顯增強(qiáng)，期間將可能伴有雷暴大風(fēng)天氣。

圖1 江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣概念模型1(高空槽前型) (圖中紫色方框區(qū)域?yàn)榻吹貐^(qū))

這種環(huán)流背景常出現(xiàn)在江淮地區(qū)春季4-5月，暖濕氣流逐漸增強(qiáng)，江淮地區(qū)水汽、熱力條件較冬季有所改善，也可出現(xiàn)在入梅或出梅后，副高出現(xiàn)短暫的明顯南落期間。

2.2 冷渦(槽)后型

冷渦(槽)后型是江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣較為典型的天氣背景之一。這種天氣型常見(jiàn)于4月中下旬至6月上旬，東北(華北)冷渦活動(dòng)較頻繁，冷渦在維持或更替過(guò)程中，渦后常伴有冷空氣南下影響江淮地區(qū)，在這種天氣背景下，江淮地區(qū)常會(huì)出現(xiàn)冰雹、雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水甚至龍卷等強(qiáng)對(duì)流天氣。

圖2 江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣概念模型2(冷渦槽后型)(圖中紫色方框區(qū)域?yàn)榻吹貐^(qū))

圖2是這種天氣背景下的概念模型。500 hPa上，江淮地區(qū)處于冷渦(槽)后部的西北氣流中，低渦深厚，氣旋性環(huán)流甚至自對(duì)流層低層達(dá)對(duì)流層高層200 hPa附近，冷渦(槽)后部有冷中心(槽)相配合。700 hPa江淮地區(qū)同樣位于冷渦(槽后)的西北氣流中。850 hPa上江淮地區(qū)或位于槽底部偏西氣流中，但溫度場(chǎng)與高度場(chǎng)配置與中高層相反，850 hPa及以下的低渦與東伸的暖舌(暖區(qū))相配合，由此形成上冷下暖的不穩(wěn)定層結(jié)。地面上天氣系統(tǒng)較弱，江淮地區(qū)多數(shù)處于較為寬廣的低壓區(qū)內(nèi)，地面風(fēng)場(chǎng)中或有輻合線形成，或有中尺度低壓活動(dòng)。當(dāng)500 hPa渦(槽)后有冷平流南下，在江淮上空形成西北急流或西北風(fēng)明顯增強(qiáng)形成一支顯著西北氣流(500 hPa西北風(fēng)風(fēng)速≥18 m/s)，促進(jìn)層結(jié)不穩(wěn)定發(fā)展及深層垂直風(fēng)切變的增強(qiáng)，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生。江淮地區(qū)處于槽后西北風(fēng)氣流控制下，強(qiáng)對(duì)流發(fā)生前天氣較為晴朗，地面升溫明顯，對(duì)流往往在午后由地面輻合線或中尺度低壓附近觸發(fā)。在此背景下，700 hPa及以上水汽條件有限，強(qiáng)對(duì)流天氣以冰雹、雷暴大風(fēng)等干對(duì)流天氣為主，但如邊界層或近地層水汽較為豐富(如近地層內(nèi)925 hPa及以下有濕區(qū)(q≥10 g/kg)，局地也將伴隨短時(shí)強(qiáng)降水天氣。

2.3 副高邊緣型

副高邊緣型是江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生頻率最多的一種環(huán)流背景，常出現(xiàn)在6月中下旬至7月上旬的梅汛期。其主要環(huán)流特征如圖3。500 hPa上，隨著副高增強(qiáng)，120°E副高脊線位于21°～27°N范圍內(nèi)，副高588 gpm西界伸展至大陸，此時(shí)江淮地區(qū)處于584～588 gpm附近，副高北側(cè)的的西南或偏南氣流將暖濕空氣輸送至這一地區(qū)，中緯度地區(qū)有西風(fēng)槽東移，700 hPa及850 hPa有切變線與之配合，切變線上或有低渦活動(dòng)，江淮地區(qū)處于槽前或切變線南側(cè)的較強(qiáng)的西南或偏南急流中(850 hPa西南或偏南風(fēng)風(fēng)速≥12 m/s，700 hPa西南或偏南風(fēng)風(fēng)速≥16 m/s)，水汽充沛。地面上，江淮地區(qū)處于一低壓內(nèi)，低壓內(nèi)或有氣旋生成或有靜止鋒存在，為強(qiáng)對(duì)流天氣的出現(xiàn)提供有利的抬升條件。

圖3 江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣概念模型3(副高邊緣型)(圖中紫色方框區(qū)域?yàn)榻吹貐^(qū))

江淮地區(qū)處于副高邊緣，暖濕氣流強(qiáng)盛，水汽充沛，濕層深厚，平均而言，大氣溫濕層結(jié)較冬春季節(jié)有明顯改變，趨向有利于對(duì)流發(fā)生的層結(jié)狀態(tài)調(diào)整，對(duì)流能量更為豐富，因此降水期間對(duì)流性較強(qiáng)，常伴有短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)天氣，甚至可能會(huì)產(chǎn)生龍卷。

2.4 副高控制型

7月中下旬至8月，暖濕氣流進(jìn)一步增強(qiáng)，副高脊線越過(guò)28°N，此時(shí)江淮地區(qū)處于副高控制下(圖4)，冷空氣活動(dòng)偏北，主要雨帶由江淮北推至黃淮及以北地區(qū)。而此時(shí)江淮地區(qū)大氣平均的濕熱層結(jié)較之前進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)流潛在能量非常充沛。據(jù)統(tǒng)計(jì)[15]，此時(shí)江淮地區(qū)大氣平均的對(duì)流有效位能達(dá)一年中的最大值，約為1 300 J/kg，而表征大氣中水汽豐沛程度的大氣可降水量PW同樣高于其它季節(jié)，平均值約為50 mm。

圖4 江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣概念模型4(副高控制型)(圖中紫色方框區(qū)域?yàn)榻吹貐^(qū))

盡管江淮地區(qū)處于反氣旋環(huán)流控制下，以下沉氣流為主，多為晴熱高溫天氣，但由于江淮地區(qū)下墊面性質(zhì)不均勻，水陸交界面較多，或由于城市化效應(yīng)，午后易產(chǎn)生局地的熱力環(huán)流，在較有利的濕熱環(huán)境中，激發(fā)局地對(duì)流天氣，在一定的抬升條件下(地面上往往形成風(fēng)場(chǎng)輻合線或弱鋒區(qū))，大氣中蘊(yùn)含的潛在對(duì)流能量得以釋放，會(huì)促進(jìn)對(duì)流進(jìn)一步發(fā)展。此天氣型下，對(duì)流往往產(chǎn)生在午后，地面輻合線附近或溫度鋒區(qū)附近，此類對(duì)流往往生消迅速，生命史較短。

2.5 熱帶系統(tǒng)型

與臺(tái)風(fēng)低壓、臺(tái)風(fēng)倒槽、東風(fēng)波等熱帶系統(tǒng)相聯(lián)系，并導(dǎo)致江淮地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣的天氣背景，這里歸納為熱帶系統(tǒng)型。這種背景下水汽異常充沛，多屬暖云降水，抬升凝結(jié)高度較低，降水效率極高，因此出現(xiàn)的強(qiáng)對(duì)流天氣以短時(shí)強(qiáng)降水發(fā)生頻率最高，江淮地區(qū)短時(shí)強(qiáng)降水中極值雨強(qiáng)多與熱帶系統(tǒng)有關(guān)。如“1211”海葵臺(tái)風(fēng)在響水造成了511 mm/24h的特大暴雨，期間多個(gè)時(shí)次的小時(shí)雨量超過(guò)100 mm。在這種天氣背景下偶見(jiàn)龍卷天氣。

圖5 江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣概念模型5(熱帶系統(tǒng)型) (圖中紫色方框區(qū)域?yàn)榻吹貐^(qū))

圖5顯示了這種背景下的主要環(huán)流特征。500 hPa上，登陸減弱臺(tái)風(fēng)低壓直接影響江淮地區(qū)，或臺(tái)風(fēng)低壓雖位于30°N以南地區(qū)，臺(tái)風(fēng)倒槽北伸至江淮地區(qū)，副高位置偏東，與大陸高壓相對(duì)峙，中高緯地區(qū)常有西風(fēng)槽東移，形成一鞍型場(chǎng)背景。臺(tái)風(fēng)低壓或倒槽與副高之間維持強(qiáng)盛偏南或東南急流，水汽輸送通道完整，北上暖濕氣流與冷空氣相結(jié)合將促進(jìn)降水對(duì)流性發(fā)展，雨強(qiáng)明顯增強(qiáng)。對(duì)應(yīng)地，對(duì)流層低層700 hPa、850 hPa、地面亦有減弱低壓環(huán)流或倒槽。

3 不同天氣型下不同類型強(qiáng)對(duì)流發(fā)生頻次

以上通過(guò)對(duì)2000-2010年江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流過(guò)程分析，歸納了該地區(qū)不同類型的強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生時(shí)常見(jiàn)的天氣背景，提煉幾種類型的共性特征，建立了以天氣系統(tǒng)空間配置為基礎(chǔ)的江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣主要概念模型。進(jìn)一步地，統(tǒng)計(jì)了這幾種天氣型下不同類型的強(qiáng)對(duì)流發(fā)生頻次(表1)。

由表1可見(jiàn)，副高邊緣型是江淮地區(qū)發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)及龍卷頻次最多的天氣背景，發(fā)生頻次分別占總頻次的57%、59%和66%，2016年6月23日阜寧發(fā)生的EF4級(jí)龍卷伴隨在這種背景下的暴雨過(guò)程中發(fā)生。冰雹則是在冷渦(槽)后型這種天氣型下最易出現(xiàn)，占總次數(shù)的55%。盛夏季節(jié)，江淮地區(qū)處于副高控制下時(shí)，盡管各類強(qiáng)對(duì)流均有發(fā)生可能，但出現(xiàn)頻次明顯少于其它幾種天氣型。與熱帶系統(tǒng)相聯(lián)系的天氣型下，江淮地區(qū)多見(jiàn)短時(shí)強(qiáng)降水天氣，如與西風(fēng)帶系統(tǒng)相結(jié)合常會(huì)伴有雷暴大風(fēng)天氣，偶見(jiàn)龍卷，29次龍卷天氣中有3次發(fā)生在這種背景下，但未見(jiàn)冰雹出現(xiàn)。

4 不同天氣型下各類型強(qiáng)對(duì)流生成環(huán)境—合成探空分析

上節(jié)分析可以看出，不同天氣背景下，強(qiáng)對(duì)流天氣類型及發(fā)生頻次是有明顯差異的，那么，不同的環(huán)流背景如何影響對(duì)流天氣的類型？?jī)烧呷绾温?lián)系？本節(jié)將基于3節(jié)中針對(duì)江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的分型，結(jié)合各天氣型下發(fā)生頻次占優(yōu)勢(shì)的強(qiáng)對(duì)流天氣類型開(kāi)展合成探空分析，了解不同天氣型下，各類強(qiáng)對(duì)流發(fā)生發(fā)展過(guò)程中大氣平均溫濕垂直分布特征。

根據(jù)前面對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣環(huán)流背景的分型，選取典型天氣背景下，江淮地區(qū)不同類型強(qiáng)對(duì)流天氣個(gè)例發(fā)生前附近站點(diǎn)的探空資料合成不同背景下不同對(duì)流類型的大氣溫濕廓線，其中包括：高空槽前型短時(shí)強(qiáng)降水10例，熱帶系統(tǒng)型短時(shí)強(qiáng)降水10例(或伴有雷暴大風(fēng))，副高邊緣型龍卷(或伴短時(shí)強(qiáng)降水或雷暴大風(fēng))5例，冷渦(槽)后型冰雹及雷暴大風(fēng)10例。

圖6顯示了不同天氣背景下不同類型強(qiáng)對(duì)流天氣的合成探空分布。圖6a是高空槽前型江淮地區(qū)發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水前大氣平均的溫濕結(jié)構(gòu)特征。圖6a中可見(jiàn)，T-LnP圖溫濕廓線呈 “漏斗”狀分布，對(duì)流層中層500 hPa及以下大氣層結(jié)曲線與露點(diǎn)曲線較為接近，為近飽和狀態(tài)，濕層深厚，500 hPa以上，大氣層結(jié)逐漸轉(zhuǎn)干。從合成風(fēng)場(chǎng)的垂直分布可以看出，除近地面風(fēng)場(chǎng)較弱略顯凌亂外，850～200 hPa幾乎為一致的西到西南風(fēng)。結(jié)合合成探空資料計(jì)算的表征濕熱環(huán)境特征的參數(shù)來(lái)看(表2)，高空槽前型短時(shí)強(qiáng)降水天氣對(duì)應(yīng)的對(duì)流有效位能(CAPE)較小，平均值僅為149 J/kg，大氣可降水量為50 mm。熱帶系統(tǒng)型下的短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程對(duì)應(yīng)的合成探空?qǐng)D(圖6b)顯示，其溫濕廓線形態(tài)與槽前型短時(shí)強(qiáng)降水平均特征有一定相似，濕層主要集中在對(duì)流層中低層，但從溫度廓線與露點(diǎn)廓線的分布來(lái)看，較前者更趨近飽和，500 hPa以上為干層。合成風(fēng)場(chǎng)中，對(duì)流層中低層為東南風(fēng)，且邊界層存在明顯的東南風(fēng)急流(850～925 hPa東南風(fēng)為16 m/s)，風(fēng)隨高度逐漸順轉(zhuǎn)為西風(fēng)，對(duì)流層中低層暖平流明顯，有利于大氣層結(jié)不穩(wěn)定的發(fā)展。這種天氣型下，對(duì)流有效位能(CAPE)平均值達(dá)到了1497 J/kg，大氣可降水量為60 mm，就平均濕熱條件而言，與槽前型短時(shí)強(qiáng)降水相比較，這種與熱帶系統(tǒng)相聯(lián)系的背景更有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生，因此強(qiáng)降水發(fā)生時(shí)常伴有雷暴大風(fēng)天氣。副高邊緣型龍卷過(guò)程(或伴短時(shí)強(qiáng)降水或雷暴大風(fēng))合成的溫濕結(jié)構(gòu)(圖6c)顯示出整層濕度較高的環(huán)境特征，與前兩者不同的是，其中層以上并無(wú)明顯干層，邊界層存在逆溫結(jié)構(gòu)，有利于對(duì)流發(fā)生前能量的前期蓄積。風(fēng)場(chǎng)中，400 hPa及以下為一致的西南風(fēng)，之上逐漸順轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，對(duì)流層低層對(duì)應(yīng)強(qiáng)的西南急流，850～700 hPa西南風(fēng)分別為14 m/s和16 m/s。對(duì)流有效位能(CAPE)平均值略高于熱帶系統(tǒng)型，為1 642 J/kg，水汽環(huán)境非常充沛，大氣可降水量平均為60 mm，與熱帶系統(tǒng)型強(qiáng)降水過(guò)程相同。冷渦(槽)后型冰雹過(guò)程(或伴雷暴大風(fēng))的合成探空(圖6d)與上述幾類有明顯的區(qū)別，主要表現(xiàn)在：對(duì)流能量蓄積最為豐富的， CAPE平均值達(dá)到2 118 J/kg；整層為非常干的層結(jié)，層結(jié)曲線與露點(diǎn)曲線的分布呈X型，整層以西或西北風(fēng)為主，700 hPa以下風(fēng)力較弱，500 hPa以上風(fēng)速明顯增大。與其它幾種類型相比，水汽最為稀少，對(duì)流層中上層尤為干燥，平均的大氣可降水量?jī)H為20 mm。在相對(duì)較干的環(huán)境中生成的對(duì)流風(fēng)暴，在其發(fā)展過(guò)程中，當(dāng)中層干燥的空氣夾卷進(jìn)入風(fēng)暴內(nèi)時(shí)，會(huì)增強(qiáng)降水粒子蒸發(fā)冷卻作用，促進(jìn)下沉氣流，形成雷暴外流邊界(陣風(fēng)鋒)而導(dǎo)致雷暴大風(fēng)，并有利風(fēng)暴組織化發(fā)展。

表1 2000-2010年江淮地區(qū)不同天氣型下各類強(qiáng)對(duì)流發(fā)生頻次

表2 不同天氣型下各類對(duì)流的部分對(duì)流參數(shù)平均值

圖6 江淮地區(qū)不同對(duì)流類型個(gè)例合成探空

綜上，強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程中對(duì)流風(fēng)暴形成發(fā)展的差異性及對(duì)流天氣類型的多樣性，一定程度上取決于不同天氣型所對(duì)應(yīng)的天氣系統(tǒng)配置和大氣溫濕、動(dòng)力等環(huán)境條件，因此，認(rèn)識(shí)和理解不同類型的強(qiáng)對(duì)流天氣形成與發(fā)展的環(huán)境有助于提高強(qiáng)對(duì)流天氣分類潛勢(shì)預(yù)報(bào)的能力。

5 小結(jié)與討論

本章利用多種觀測(cè)資料針對(duì)江淮地區(qū)致災(zāi)強(qiáng)對(duì)流天氣開(kāi)展了天氣綜合分析，建立了江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的典型天氣型，進(jìn)一步研究不同天氣型下所伴生的各類對(duì)流天氣發(fā)生頻率、不同類型對(duì)流發(fā)展過(guò)程中對(duì)流環(huán)境的差異。主要結(jié)論如下：

(1)基于2000-2010年江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流歷史個(gè)例統(tǒng)計(jì)，結(jié)合強(qiáng)對(duì)流發(fā)生期間的高空、地面影響天氣系統(tǒng)的演變，提煉環(huán)流共性特征，建立了江淮地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣概念模型：高空槽前型、冷渦(槽)后型、副高邊緣型、副高控制型、熱帶系統(tǒng)型。

(2)在不同天氣型下，江淮地區(qū)各類強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生頻率差異明顯。副高邊緣型是江淮地區(qū)發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)及龍卷頻次最多的天氣型，而冰雹天氣最易出現(xiàn)在冷渦(槽)后天氣型下，55%冰雹天氣發(fā)生在冷渦(槽)后天氣背景下。與熱帶系統(tǒng)相關(guān)的天氣背景中，江淮地區(qū)多見(jiàn)短時(shí)強(qiáng)降水天氣，偶見(jiàn)龍卷，冰雹天氣發(fā)生概率較低。盛夏季節(jié)處于副高控制下的江淮地區(qū)，盡管各類強(qiáng)對(duì)流均有發(fā)生可能，但強(qiáng)對(duì)流發(fā)生頻次明顯少于其它天氣型。

(3)不同天氣型所對(duì)應(yīng)的天氣系統(tǒng)配置及其發(fā)展不同，導(dǎo)致強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的大氣溫濕環(huán)境特征各異。不同天氣型下各類強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生前的合成探空表明，江淮地區(qū)發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程前，高空槽前型與熱帶系統(tǒng)型兩種天氣背景平均的溫濕廓線形態(tài)特征較相似，層結(jié)曲線與露點(diǎn)曲線形成上干下濕的“漏斗”狀，對(duì)流層中層500 hPa以上由濕逐漸轉(zhuǎn)干，但后者邊界層內(nèi)存在明顯的東南風(fēng)急流，水汽更充沛，對(duì)流層中低層暖平流明顯，促進(jìn)了大氣層結(jié)不穩(wěn)定的發(fā)展，更有利于降水對(duì)流性增強(qiáng)。副高邊緣型龍卷過(guò)程平均溫濕結(jié)構(gòu)顯示出整層相對(duì)濕度較高的環(huán)境特征，對(duì)流層中低層存在明顯的西南風(fēng)急流，邊界層存在的逆溫結(jié)構(gòu)有利于對(duì)流發(fā)生前能量的蓄積。冷渦(槽)后型冰雹過(guò)程的合成探空表現(xiàn)出與其它類型強(qiáng)對(duì)流天氣明顯不同的溫濕環(huán)境特征，對(duì)流能量蓄積最為豐富，大氣整層非常干，水汽最為稀少，平均的大氣可降水量?jī)H為20 mm。