班秋艷,李 瑩,高賽男,劉立巖,樊慶星,賈 楊(綏化市氣象局,黑龍江 綏化152000)
國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究表明:所謂災(zāi)害性雷雨大風(fēng),指的是對(duì)流風(fēng)暴產(chǎn)生的龍卷以外的地面直線型風(fēng)害。雷暴大風(fēng)的產(chǎn)生主要有三種方式:1.對(duì)流風(fēng)暴中的下沉氣流達(dá)到地面時(shí)產(chǎn)生輻散,直接造成地面大風(fēng);2.對(duì)流風(fēng)暴下沉氣流由于降水蒸發(fā)冷卻在到達(dá)地面時(shí)形成一個(gè)冷空氣堆向四面擴(kuò)散,冷空氣堆與周圍暖濕氣流的界面稱為陣鋒風(fēng),陣鋒風(fēng)的推進(jìn)和過(guò)境導(dǎo)致大風(fēng);3.低空暖濕氣流在快要進(jìn)入上升氣流區(qū)時(shí)受到上升氣流的抽吸作用而加速,導(dǎo)致地面大風(fēng)。
綏化市位于黑龍江省中南部,小興安嶺余脈與松嫩平原銜接地帶,南部平原,北部多山區(qū),夏季極易發(fā)生強(qiáng)對(duì)流性天氣,對(duì)人民生活和生產(chǎn)產(chǎn)生較大的危害,總結(jié)預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于夏季的強(qiáng)對(duì)流天氣的防災(zāi)減災(zāi)起到重要作用,本文對(duì)綏化市2020年6月8日雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程的分析,結(jié)果表明,雷暴大風(fēng)產(chǎn)生的三種方式在此次過(guò)程都得以體現(xiàn),所以這次過(guò)程影響范圍廣、災(zāi)情比較嚴(yán)重。
2020年6月8日14-22時(shí)綏化市自西向東出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣,全市大部分縣(市)最大風(fēng)速達(dá)到6級(jí),極大風(fēng)速7個(gè)縣(市)達(dá)到8級(jí)以上,其中安達(dá)最為嚴(yán)重,風(fēng)力達(dá)到12級(jí),這次雷雨大風(fēng)天氣,降水分布不均,大部分在5mm左右,最大降水量20.7mm,出現(xiàn)在安達(dá)。此次過(guò)程造成安達(dá)、青岡等地出現(xiàn)較大風(fēng)災(zāi)。
圖1 2020年6月8日(a)17時(shí);(b)20時(shí)地面天氣圖
此次過(guò)程前期,綏化市受暖脊控制,冷空氣在貝湖以東蒙古處堆積,7日綏化市晴間多云,偏南風(fēng)2-3級(jí),最高溫度29-31℃,氣溫較高,相對(duì)濕度在70%左右。8日白天最高溫度29-33℃,溫度較高,6月8日17時(shí)地面天氣圖可以看到綏化市位于低壓槽前,在齊齊哈爾南部處有明顯的風(fēng)速輻合和風(fēng)切變,20時(shí)低壓加強(qiáng),安達(dá)處存在一條明顯輻合線,風(fēng)向從南風(fēng)變?yōu)闁|南風(fēng),冷鋒過(guò)境造成綏化市從8日白天開始風(fēng)力逐漸加大,至冷鋒過(guò)境后,風(fēng)力逐漸減弱,同時(shí)較大的偏南風(fēng)帶來(lái)充足的水汽(圖1)。
圖2 2020年6月8日20時(shí)(a)500 hPa;(b)700 hPa;(c)850 hPa;(d)925 hPa天氣圖
6月8日20 時(shí)500 hPa天氣圖可以看到,高空形勢(shì)是兩槽一脊,暖脊的維持,有利于貝湖的冷空氣堆積。從850 hPa到500 hPa,綏化市上空為西南風(fēng),700 hPa槽線的位置比500 hPa槽線位置偏西,形成前傾槽的結(jié)構(gòu),500 hPa槽后相對(duì)干的空氣位于700 hPa槽前相對(duì)濕的空氣之上,這種上干下濕的結(jié)構(gòu)使得對(duì)流不穩(wěn)定加劇。700 hPa綏化市明顯看到有風(fēng)速的輻合,850 hPa和925 hPa上可以看到有明顯的切變,冷暖交匯處有利于對(duì)流的發(fā)展(圖2)。
從哈爾濱6月8日08時(shí)的溫度對(duì)數(shù)壓力圖上看到整層較濕,風(fēng)從偏南風(fēng)順轉(zhuǎn)為西南風(fēng),暖濕空氣由上升氣流從大氣低層向上輸送,K指數(shù)為30.3,說(shuō)明層結(jié)不穩(wěn)定,20時(shí)500 hPa附近風(fēng)速為22 m/s,從近地面到500 hPa有較大的風(fēng)速切變,風(fēng)速差為20 m/s,說(shuō)明有較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變,使得上升氣流傾斜,暖濕空氣向上輸送,同時(shí)可以增強(qiáng)中層干冷空氣的吸入,加強(qiáng)風(fēng)暴中下沉氣流和低層冷空氣外流。風(fēng)向從近地面的東南風(fēng)迅速順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)為西南風(fēng),風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn),上冷下暖形成熱力不穩(wěn)定條件。在地面風(fēng)場(chǎng)上在綏化中部出現(xiàn)明顯的輻合,大氣的輻合抬升易觸發(fā)雷暴的生成,K指數(shù)為34,說(shuō)明層結(jié)不穩(wěn)定,SI指數(shù)為-3.66,可能有強(qiáng)雷暴發(fā)生(圖3)。
圖3 哈爾濱2020年6月8日(a)08時(shí);(b)20時(shí)探空
紅外衛(wèi)星云圖看到在冷鋒前部綏化西南部有明顯的對(duì)流單體生成,對(duì)流單體的形狀是近似圓形,邊界清晰,云頂溫度較低,強(qiáng)度梯度較大,云頂色調(diào)變?yōu)闇\白,至20時(shí),對(duì)流云團(tuán)發(fā)展,亮溫梯度加大,靠近安達(dá)處云頂色調(diào)變?yōu)榱涟祝祈敯l(fā)展較高,云團(tuán)發(fā)展達(dá)到旺盛階段,21時(shí)開始,云頂溫度變?yōu)榧t色,但是后界少動(dòng),強(qiáng)度梯度仍然很強(qiáng)。從云圖上可以清楚的看到強(qiáng)天氣影響的范圍,也是短時(shí)臨近預(yù)報(bào)的重要依據(jù)。
6月8日19 時(shí)35分0.5°仰角反射率因子圖可以看到,綏化西南部有一中心強(qiáng)度為63 dBZ的回波,在回波的后部逐漸形成層狀云降水區(qū),回波后部出現(xiàn)明顯的“V”型缺口,在弓形回波前沿存在高的反射率因子梯度區(qū),弧的中部向前突出,安達(dá)西部反射率因子最強(qiáng),弓形回波后側(cè)存在弱回波區(qū),強(qiáng)烈的后側(cè)入流急流,它向下沉氣流提供干燥和高動(dòng)量的空氣,增加地面附近出流的強(qiáng)度,此時(shí)安達(dá)已出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣,回波自西向東方向移動(dòng),至19時(shí)58分0.5°仰角可以看到弓形回波繼續(xù)東移發(fā)展,反射率因子加強(qiáng),在弓形回波的頂點(diǎn)處安達(dá)東部可以看到有陣鋒風(fēng)的出現(xiàn),綏化市自西向東都受到陣鋒風(fēng)的影響?;夭ㄔ?0時(shí)14分發(fā)展最為旺盛,反射率因子最強(qiáng)達(dá)到65.5 dBZ,弓形回波逐漸衰減為逗點(diǎn)狀回波,回波整體于21時(shí)50分減弱東移,大風(fēng)過(guò)程持續(xù)影響我市近兩小時(shí)。
19時(shí)46分0.5°仰角徑向速度,可以看到安達(dá)西部的明顯輻散區(qū),在3.3°仰角可以看到中層的徑向輻合,預(yù)示著可能會(huì)有下?lián)舯┝鞯某霈F(xiàn)。
VIL值的演變和發(fā)展情況,19時(shí)35分安達(dá)VIL值是5 kg/m2,雷達(dá)經(jīng)過(guò)一個(gè)體掃,19時(shí)41分時(shí),安達(dá)的VIL值是迅速增大為40-45 kg/m2,VIL值突然躍增則是地面災(zāi)害性大風(fēng)的開始的標(biāo)志,此時(shí)也正是安達(dá)出現(xiàn)災(zāi)害性大風(fēng)的時(shí)間,19時(shí)46分,安達(dá)的VIL值迅速下降到30-35 kg/m2,19時(shí)52分VIL值迅速下降到5 kg/m2以下,而19時(shí)58分,也是陣風(fēng)鋒被看見(jiàn)的時(shí)間,VIL值的演變和發(fā)展情況,確定了對(duì)流風(fēng)暴所發(fā)生的的位置,快速降低的VIL值可能意味著破壞性大風(fēng)的開始。
(1)對(duì)流云團(tuán)東移發(fā)展過(guò)程中由于地面風(fēng)場(chǎng)輻合線的抬升作用,使風(fēng)暴加強(qiáng);
(2)這次對(duì)流風(fēng)暴天氣過(guò)程有較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變,風(fēng)從偏南風(fēng)順轉(zhuǎn)為西南風(fēng),上冷下暖形成熱力不穩(wěn)定條件,使對(duì)流天氣發(fā)展并維持時(shí)間較長(zhǎng);
(3)從紅外云圖上可以清楚的看到強(qiáng)天氣影響的范圍,以及強(qiáng)度和云頂高度,衛(wèi)星云圖也是短時(shí)臨近預(yù)報(bào)的重要依據(jù);
(4)這次天氣過(guò)程在雷達(dá)圖上有明顯的弓形回波,在弓形回波前沿存在高的反射率因子梯度區(qū),弓形回波后側(cè)存在弱回波區(qū),強(qiáng)烈的后側(cè)入流急流,它向下沉氣流提供干燥和高動(dòng)量的空氣,增加地面附近出流的強(qiáng)度,中層的徑向輻合,也預(yù)示著可能會(huì)有下?lián)舯┝鞯某霈F(xiàn),陣風(fēng)鋒的移動(dòng)和發(fā)展,使得綏化市安達(dá)、青岡等地出現(xiàn)大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水、雷電等強(qiáng)對(duì)流天氣,此次過(guò)程強(qiáng)對(duì)流天氣影響范圍廣、災(zāi)情嚴(yán)重。
(5)VIL值的演變和發(fā)展情況,確定了對(duì)流風(fēng)暴所發(fā)生的的位置,快速降低的VIL值可能意味著破壞性大風(fēng)的開始。