王奎云 丑士連 田雨潤

（1.白山市氣象局，吉林白山 134300；2.汪清縣氣象局，吉林汪清 133200）

1 引言

對流性天氣，特別是強對流天氣，具有影響范圍小，發(fā)展速度快的特點，一般較難做出準確的預(yù)報[1]。白山市地處長白山北麓，境內(nèi)多山脈丘陵，春、夏、秋均有強對流天氣發(fā)生。白山市強對流天氣主要有短時強降水、冰雹、雷電、雷暴大風等。強降水具有雨強大，降水時間短，局地性強的特點，易引發(fā)山體滑坡、城市內(nèi)澇等災(zāi)害。春末和秋初，冷暖空氣活動頻繁，常有大范圍冰雹出現(xiàn)，甚至造成區(qū)域性雹災(zāi)，對農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)危害很大。做好對流性天氣預(yù)報，對防災(zāi)抗災(zāi)具有十分重要意義[2]。對流天氣具有空間尺度小、生命史短的特點，在預(yù)報中除了應(yīng)用天氣圖外，還要配合中尺度天氣分析及雷達探測等方法，特別是雷達實時監(jiān)測在強對流天氣預(yù)報中發(fā)揮著重要作用[3-8]。本文針對2019年7月2日及2019年8月28日兩次強對流天氣過程的特點和成因進行了分析，兩次過程為典型的東北冷渦型強對流天氣。7月2日過程（以下簡稱過程1）為渦底部西南方發(fā)生的強對流天氣，8月28日過程（以下簡稱過程2）為渦前部東南方發(fā)生的天氣過程，通過分析比較為提高該類強對流天氣的主觀預(yù)報準確率提供一些參考。

2 天氣概況

過程1：2019年7月2日午后到傍晚，白山市區(qū)出現(xiàn)強降水、雷電及冰雹，同時周邊的江源縣、臨江市出現(xiàn)了大于20mm降水、雷電及冰雹，冰雹直徑在20mm以上。17時50分—18時20分，白山市區(qū)出現(xiàn)強降水，降水量為47.6mm，降水過程伴隨著冰雹。長白縣沒有降水，天氣晴好?？梢姶舜谓邓哂泻軓姷木值匦?。從逐小時地面觀測資料看出，期間氣壓、溫度及風向、風速等氣象要素變化明顯。此次強降水造成市區(qū)積水交通受阻，冰雹使農(nóng)作物受災(zāi)。

過程2：2019年8月28日午后，白山市、靖宇縣和江源縣出現(xiàn)了雷電和冰雹，雷電強度強，降水強度相對較小，冰雹持續(xù)時間較短，沒有造成明顯的雹災(zāi)。

3 天氣形勢分析

過程1和過程2兩次強對流天氣，都是由東北冷渦入侵，在白山市產(chǎn)生多單體線性對流；高空冷平流起著主導(dǎo)作用；西北急流起到觸發(fā)和組織作用，誘發(fā)中尺度天氣系統(tǒng)；邊界層輻合線起到動力抬升作用。在雷達圖上可以看到，兩次過程均有明顯的弓形回波。期間多地出現(xiàn)冰雹、雷電及短時強降水。

3.1 高低空及地面形勢配置

從7月2日的環(huán)流形勢可以看出，08時500hPa冷渦中心一直穩(wěn)定在黑龍江省境內(nèi)，是冷空氣的源地。白山市處于冷渦的西南底部槽區(qū)內(nèi)，較強的西北風急流，不斷將冷空氣向白山市輸送，在白山西部形成溫度槽，冷渦南部溫度鋒區(qū)對應(yīng)西北風急流。同時925hPa也有一個閉合的中心，伴隨著西南暖濕氣流，底層溫度高，有一個溫度脊與之對應(yīng)，也就是500hPa冷槽疊加在925hPa暖脊上。地面是顯著降壓區(qū)，風場上有偏南風與偏北風的輻合，在925hPa有切變存在，同時有偏北風與偏南風的輻合。這種高低空配置，及邊界層的輻合，08時位于白山市西部。隨著系統(tǒng)東移，午后—傍晚在白山市產(chǎn)生強對流天氣。此次過程邊界層與地面輻合線是主要抬升機制。

從8月28日環(huán)流形勢可以看到，28日08時，500hPa冷渦中心位于內(nèi)蒙古境內(nèi)，白山市為其東南側(cè)西南暖平流控制，冷中心與渦旋中心重合。08時925hPa在白山為溫度脊區(qū)，同時在朝鮮半島為溫度槽，切變線位于內(nèi)蒙古，白山市處于東南風與西南風的輻合區(qū)。500hPa冷中心疊加在925hPa暖脊上，925hPa在白山有西南風與東南風的輻合。隨著渦的不斷旋轉(zhuǎn)東移，渦后部的冷空氣不斷補充，午后在白山市產(chǎn)生強對流天氣。但地面圖上在白山存在明顯的偏西與偏東風對頭風的輻合，輻合非常強烈，同時有顯著降壓區(qū)。此次過程地面輻合線是主要的抬升機制。

3.2 地面和高空溫度差動平流

強對流天氣發(fā)生前，由于受副熱帶高壓影響和低層西南暖濕平流的作用，地面氣溫持續(xù)升高。7月2日強對流天氣發(fā)生時，當日最高氣溫為30.2℃；8月28日強對流天氣發(fā)生時，當日最高氣溫為28.4℃。

溫度差動平流：從溫度平流不難看出：7月2日08—20時500hPa一直維持明顯的冷平流，925hPa一直維持明顯的暖平流，500hPa西北氣流與地面偏南氣流形成強的垂直切變（圖1）。8月28日（圖2）類同，只是28日低層暖平流不及7月2日強，溫度差動效應(yīng)不及7月2日明顯。這種低層升溫，高層降溫的溫度場結(jié)構(gòu)和高低空的垂直切變所造成的溫度差動效應(yīng)有利于強對流天氣的出現(xiàn)，這是造成白山市大氣不穩(wěn)定的主要因素。高低層溫度平流的垂直變化大小在一定程度上決定著強對流天氣的強度，當然上下層之間濕度差動平流也對不穩(wěn)定層結(jié)起了一定作用，這里不做詳細分析。

圖1 2019年7月2日08時（a）、14時（b）、20時（c）500hPa及2019年7月2日08時（d）、14時（e）、20時（f）925hPa溫度平流（填充區(qū)域，單位：10-5℃·s-1）

圖2 2019年8月28日08時（a）、14時（b）、20時（c）500hPa及2019年8月28日08時（d）、14時（e）、20時（f）925hPa溫度平流（填充區(qū)域，單位：10-5℃·s-1）

3.3 溫度對數(shù)壓力圖

從溫度對數(shù)壓力圖可以看出，7月2日08時臨江探空CAPE值為0；850—925hPa存在西南與西北風切變；輸入14時氣溫，對壓力圖進行訂正，整層存在一定不穩(wěn)定能量，訂正后其值增至475J/kg；SI指數(shù)為1.7；K指數(shù)為26℃。8月28日有明顯的不穩(wěn)定能量存在，其值為666.3J/kg；SI指數(shù)為-4.16；K指數(shù)為35℃；850—925hPa存在東南風與西南風切變，喇叭口明顯，上干下濕鮮明。兩次過程在垂直方向都存在一定的垂直風切變；0℃層和-20℃層高度明顯偏低，在3.5km和6.3km左右。兩次過程大氣層結(jié)不穩(wěn)定的環(huán)境有利于冰雹天氣的發(fā)生。

4 雷達產(chǎn)品分析

7月2日1 3時35分，在柳河縣開始有對流單體出現(xiàn)，并東移。14時25分在單體后側(cè)和前側(cè)有多個單體生成，此時柳河已出現(xiàn)冰雹天氣，多單體不斷減弱、新生。15時25分在輝南至靖宇之間出現(xiàn)強對流單體，具有明顯的三體散射的長釘結(jié)構(gòu)。15時48分白山、江源與輝南交界處出現(xiàn)明顯中氣旋，局地生成的多單體風暴，沒有大片層狀云、積狀云回波，是能夠分辨?zhèn)€數(shù)的多個對流單體。16時04分形成柳河—白山緯向型多單體線性排列帶。多個對流單體風暴呈東西向線性排列，向東南方向移動（圖3）。17時11分發(fā)展最旺盛時期，回波強度達62dBz，回波頂高12.5km，垂直液態(tài)水含量36kg/m2。17時33分（圖4）白山市、江源縣、靖宇縣出現(xiàn)明顯的弓形回波，在白山市區(qū)出現(xiàn)明顯的速度模糊，白山市區(qū)開時降冰雹，持續(xù)近20min，18時20分強對流天氣結(jié)束。此次降雹范圍廣，強度大，持續(xù)時間長，并伴有短時強降水，除長白縣外，白山市大部分縣（市）都出現(xiàn)了強對流天氣。

圖3 2019年7月2日白山雷達0.5°仰角反射率因子

圖4 2019年7月2日17時33分白山市、江源縣、靖宇縣弓形回波及速度模糊（0.5°仰角）

8月28日12時18分，遼寧新賓至吉林通化在大片層狀云回波中，有多單體生成，呈西南—東北走向的線性排列的多單體風暴，向東北方向移動。同時在靖宇縣與江源縣有強回波生成，向東北方向移動，影響江源縣和靖宇縣。13時09分強回波處在靖宇縣，且向東北方向移動。此時遼寧—通化的回波，分兩支分別向東北與偏東方向移動。向東移動的回波，14時09分在白山境內(nèi)形成明顯的弓形回波，持續(xù)到14時31分。在速度圖上能看到明顯的速度模糊，后側(cè)有類似于颮線的帶狀回波，結(jié)構(gòu)沒有颮線結(jié)構(gòu)緊密，強回波后側(cè)是大片積云、層狀云回波。15時10分又形成通化—白山的經(jīng)向弓形回波。此時強度達到最強，反射率因子強度達66dBz，回波頂高11.6km，垂直液態(tài)水含量50kg/m2。15時27分，臨江境內(nèi)出現(xiàn)明顯的鉤狀回波，回波南部有明顯的V形缺口。15時32分形成通化—江源—靖宇類似颮線的強回波帶，但結(jié)構(gòu)沒有颮線緊密，不是很嚴格的颮線。

從雷達圖不難看出，過程1降水局地性強，白山市西部出現(xiàn)雷電、大風、冰雹及短時強降水，東部長白縣晴空；從反射率因子不難看出，此次過程是明顯的對流性質(zhì)的降水，是中尺度對流復(fù)合體。過程2出現(xiàn)在白山西部，靖宇縣及江源縣出現(xiàn)了雷電、冰雹及強降水；降水強度沒有過程1強，白山?jīng)]有出現(xiàn)明顯的強降水，只出現(xiàn)了冰雹和雷電。

4 結(jié)語

（1）兩次強對流天氣過程都是受東北冷渦影響，屬于典型的高空冷平流強迫型。溫度差動平流形成強熱力不穩(wěn)定，風垂直切變形成動力不穩(wěn)定，冷平流產(chǎn)生靜力不穩(wěn)定層結(jié)，利于對流發(fā)展，同時冷平流使0℃層和-20℃層較低，易出現(xiàn)冰雹。兩次天氣過程中邊界層輻合線及地面輻合線是主要的抬升觸發(fā)機制。

（2）過程1處于冷渦后部，過程2處于冷渦前部，兩次過程有相似點也有所不同。兩次過程的相同點在于：兩次過程850hPa和500hPa風場都有閉合低渦中心；500hPa冷槽或冷中心疊加在850hPa或925hPa暖脊上；從雷達產(chǎn)品看，都是中尺度對流復(fù)合體，呈線性結(jié)構(gòu)排列，都有明顯的弓形回波，出現(xiàn)明顯的速度模糊。

（3）兩次過程的不同點在于：過程1完全是對流性降水，除了冰雹、雷電，還出現(xiàn)了明顯的強降水，降水持續(xù)時間長；過程2是混合型降水，強回波后側(cè)存在大片的層狀云、積狀云降水，有強降水出現(xiàn)，但強度明顯低于過程1，持續(xù)時間短。過程1從500hPa開始就為冷平流，底層為暖平流，925hPa暖平流很強，溫度差動平流強，上冷下暖的特性更明顯，斜壓性強，更利于產(chǎn)生對流；過程2從500hPa開始沒有明顯強冷平流，隨著低渦東移，冷空氣才侵入白山市，且925hPa暖平流沒有過程1強，溫度差動平流相對過程一弱，熱力不穩(wěn)定相對也就弱一些，對流的發(fā)展相對過程1沒那么強烈。