張熙 李一偉 張翠翠

摘 要：本文利用MICAPS系統(tǒng)常規(guī)觀測(cè)資料、雷達(dá)資料對(duì)2015年5月6日魯西南及周邊地區(qū)發(fā)生的強(qiáng)對(duì)流天氣進(jìn)行診斷，并對(duì)回波的生消演變做了分析。結(jié)果表明，東北冷渦穩(wěn)定維持的背景下，階梯槽東移過(guò)程中，冷平流強(qiáng)迫引起大風(fēng)、冰雹天氣;高層有較強(qiáng)的干冷平流，疊加在低層暖濕平流上，形成了強(qiáng)對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，強(qiáng)的垂直風(fēng)切變位于中低層，配合較強(qiáng)的動(dòng)力抬升條件，有利于冰雹發(fā)生與發(fā)展;地面溫度、露點(diǎn)大值區(qū)及高梯度區(qū)是對(duì)流的觸發(fā)區(qū)域，同時(shí)上述區(qū)域?qū)夭ǖ囊苿?dòng)發(fā)展也起到關(guān)鍵作用。

關(guān)鍵詞：強(qiáng)對(duì)流;魯西南;冰雹

中圖分類號(hào)：P458.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2021）17-0144-03

Analysis of the Diagnosis of a Strong Convection Weather in

Southwestern Shandong and Surrounding Areas

ZHANG Xi1，2 LI Yiwei2 ZHANG Cuicui2

（1. Key Laboratory of Meteorological Disaster Prevention and Mitigation in Shandong Province，Jinan Shandong 250031;2. Jining Meteorological Bureau of Shandong Province，Jining Shandong 272000）

Abstract： This paper used MICAPS system routine observation data and radar data to diagnose the severe convective weather that occurred in Southwestern Shandong and surrounding areas on May 6， 2015， and analyzed the evolution of echoes. The results showed that under the background of the stable maintenance of the northeast cold vortex， the cold advection forced gale and hail weather during the eastward movement of the stepped trough; there was strong dry and cold advection in the upper layers， superimposed on the warm and wet advection in the lower layers， forming a strong convective and unstable stratification， strong vertical wind shear was located in the middle and low layers， and with strong dynamic uplift conditions， it was conducive to the occurrence and development of hail; the ground temperature， large dew point area and high gradient area were the triggering areas of convection， and the above-mentioned areas also played a key role in the movement and development of echoes.

Keywords： strong convection;Southwestern Shandong;hail

冰雹、雷暴、大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣是在有利的大尺度天氣形勢(shì)下，由中小尺度系統(tǒng)直接產(chǎn)生的，中尺度潛勢(shì)分析已經(jīng)成為強(qiáng)對(duì)流天氣潛勢(shì)預(yù)報(bào)的重要依據(jù)[1]。由于強(qiáng)對(duì)流天氣突發(fā)性強(qiáng)，發(fā)生與發(fā)展原因復(fù)雜，臨近預(yù)報(bào)預(yù)警難度較大，因此其分析、研究工作一直受到重視。孫繼松等從探空分析與不穩(wěn)定參數(shù)，抬升速度、輻合線與對(duì)流垂直運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等方面對(duì)強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生機(jī)制做了深入的研究[2]。張濤等利用衛(wèi)星、雷達(dá)等資料分析了強(qiáng)對(duì)流系統(tǒng)類型及其結(jié)構(gòu)特征，判斷未來(lái)影響對(duì)流系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的中尺度環(huán)境條件，從而對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣可能影響的區(qū)域進(jìn)行短臨預(yù)報(bào)預(yù)警[3]。本文選取2015年5月6日影響山東、山西、河南的強(qiáng)對(duì)流天氣，利用加密觀測(cè)資料、雷達(dá)資料，分析了當(dāng)天的環(huán)境條件、中尺度特征等，探究東北冷渦大尺度背景下強(qiáng)對(duì)流天氣的成因，并研究了移入型回波的生消發(fā)展機(jī)理，力求為今后同類形勢(shì)下強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警提供參考依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

本次過(guò)程可以分為兩個(gè)階段。第一階段是5月6日中午前后，魯西南地區(qū)首先出現(xiàn)雷雨、冰雹天氣，本時(shí)段對(duì)流天氣局地性較強(qiáng)，小范圍區(qū)域出現(xiàn)了6 mm的小冰雹。第二階段是5月6日21：00前后，山西、河南交匯處生成強(qiáng)對(duì)流回波，其向東南方向移動(dòng)，影響區(qū)域出現(xiàn)冰雹、大風(fēng)天氣，局部地區(qū)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降雨，強(qiáng)回波移至河南南部后逐漸消散，歷時(shí)6 h左右。

2 環(huán)流形勢(shì)及環(huán)境條件分析

貝加爾湖附近及黑龍江東北部各有一低渦穩(wěn)定維持，烏拉爾山西部有一高壓脊，冷空氣沿脊前西北氣流南下，受西北氣流影響，冷平流作用較強(qiáng)。對(duì)流發(fā)生前，500 hPa高度場(chǎng)，河套地區(qū)和山東西部各有一短波槽呈階梯分布，850 hPa高度場(chǎng)和700 hPa高度場(chǎng)在槽的底部有切變線相對(duì)應(yīng)，河套地區(qū)北部有地面鋒區(qū)，魯西南地區(qū)有地面輻合線。

5月6日08：00，經(jīng)中尺度分析，監(jiān)測(cè)人員發(fā)現(xiàn)，850 hPa高度場(chǎng)，河南至山東有一濕舌，比濕均大于8 g/kg，并且比濕從700 hPa向高層迅速減小。500～850 hPa溫度場(chǎng)，山西、河南以及山東南部溫度都大于28 ℃，有利于對(duì)流天氣的發(fā)生與發(fā)展。河南西部至山西在850 hPa高度場(chǎng)有弱的暖脊，山西、河南、山東從低層925 hPa至高空200 hPa均處于強(qiáng)的垂直上升區(qū)內(nèi)，經(jīng)綜合分析，河南至山東南部處在強(qiáng)的不穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)。

3 環(huán)境條件及對(duì)流觸發(fā)

3.1 第一階段——魯西南冰雹

5月6日08：00，強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生前，濟(jì)南探空站和徐州探空站在850～925 hPa高度場(chǎng)上存在偏東風(fēng)與偏南風(fēng)，形成明顯的風(fēng)切變，雖然對(duì)流有效位能（CAPE）都比較小，但是低層濕度非常大，并且向高層迅速減小，魯西南地區(qū)的0 ℃溫度層高度為3 000 m左右，-20 ℃溫度層高度為5 000 m左右，非常有利于冰雹的發(fā)生。對(duì)流生成區(qū)域處于濟(jì)南西部干濕交界等值線密集區(qū)，隨后回波沿西北氣流南部暖濕區(qū)移動(dòng)發(fā)展，在魯西南地區(qū)對(duì)流發(fā)展最強(qiáng)，產(chǎn)生冰雹天氣。

3.2 第二階段——河南境內(nèi)強(qiáng)對(duì)流

5月6日20：00，500 hPa槽已經(jīng)移出山東，河套西部槽線移至山西境內(nèi)，低層有切變線配合，山東西部存在地面輻合線，河南全境、魯西南地區(qū)處在上干下濕的層結(jié)內(nèi)，由低層到高層，強(qiáng)垂直輻合中心向北傾斜。鄭州探空?qǐng)D顯示，低層風(fēng)隨高度強(qiáng)烈順轉(zhuǎn)，中高層風(fēng)向逆轉(zhuǎn)，有冷平流，中層500 hPa上有強(qiáng)冷空氣侵入，喇叭口特征明顯，有利于大風(fēng)、冰雹出現(xiàn)，0 ℃溫度層高度為3 000 m左右，-20 ℃溫度層高度為6 000 m左右，均為冰雹產(chǎn)生的有利高度[4]。

沿35°N分別在6日20：00和7日02：00做溫度平流的高度-經(jīng)度剖面圖，如圖1所示。6日20：00，河南境內(nèi)，110°E～112°E附近500 hPa以上為冷平流，800～900 hPa高度場(chǎng)出現(xiàn)暖平流，112°E以東整層暖平流較強(qiáng)，強(qiáng)對(duì)流天氣從西北部開(kāi)始，之后隨西北氣流南下，高層冷平流侵入低層，400 hPa高度場(chǎng)出現(xiàn)冷平流中心，強(qiáng)度為-2.5×10-4 ℃/s，800 hPa高度場(chǎng)冷平流為-0.5×10-4 ℃/s，925 hPa以下為淺薄的暖平流層，中高層強(qiáng)冷平流向低層滲透，有利于大氣溫度垂直遞減率變大，造成低層空氣負(fù)浮力增加，極易出現(xiàn)大風(fēng)、冰雹天氣。

通過(guò)分析地面逐時(shí)溫度、露點(diǎn)和地面流場(chǎng)發(fā)現(xiàn)，6日20：00，山西和河南交界處的北側(cè)為干冷區(qū)，其南側(cè)為明顯的溫度和露點(diǎn)等值線密集區(qū)，冷暖交匯，干濕對(duì)比顯著，豫西北（太行山附近）和豫中分別有地面中尺度輻合線，在地面輻合抬升下，強(qiáng)對(duì)流天氣首先在西北部輻合線、露點(diǎn)梯度較大處附近產(chǎn)生[5]。隨后，冷空氣沿西北氣流南下，地面輻合線向高溫高濕區(qū)移動(dòng)，觸發(fā)大面積的對(duì)流天氣。

雷達(dá)資料分析表明，此階段回波發(fā)展為颮線并且呈弓形，凸出位置為大風(fēng)區(qū)域，在回波后向傳播的過(guò)程中，回波帶的底部有兩個(gè)單體的發(fā)展，回波強(qiáng)度超過(guò)60 dBZ，此區(qū)域出現(xiàn)超過(guò)10 mm冰雹，最后回波帶向東南移動(dòng)進(jìn)入露點(diǎn)低于10 ℃的區(qū)域，回波逐漸消散，強(qiáng)對(duì)流的邊緣影響到魯西南地區(qū)。由此分析可以得出，判斷回波移動(dòng)的發(fā)展時(shí)，地面露點(diǎn)和溫度的變化是一個(gè)重要的參考依據(jù)，露點(diǎn)高值區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)槁饵c(diǎn)低值區(qū)后，回波會(huì)迅速減弱并消散。

4 結(jié)論

5月6日強(qiáng)對(duì)流過(guò)程的兩個(gè)階段均發(fā)生在東北低渦環(huán)流形勢(shì)下，由階梯槽連續(xù)觸發(fā)，高層干冷平流形成的熱力不穩(wěn)定與高空急流形成的動(dòng)力不穩(wěn)定相互疊加，形成大風(fēng)、冰雹及短時(shí)強(qiáng)降水的混合對(duì)流。高層出現(xiàn)強(qiáng)冷平流，疊加在低空暖平流上，位勢(shì)不穩(wěn)定發(fā)展，動(dòng)力條件和垂直風(fēng)切變較強(qiáng)，有利于雷暴、大風(fēng)、冰雹等出現(xiàn)。強(qiáng)對(duì)流天氣在溫度、露點(diǎn)大值區(qū)及高梯度區(qū)形成，地面輻合線是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)者，向高溫、高露點(diǎn)區(qū)移動(dòng)，觸發(fā)大面積的對(duì)流天氣，而回波在露點(diǎn)遞減區(qū)迅速減弱并消散。

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