鄧意學,肖天貴,湯志亞,史朝

(成都信息工程大學，成都 610225)

引言

龍卷是一種強烈的旋轉(zhuǎn)對流風暴，產(chǎn)生于極不穩(wěn)定的天氣狀況下。龍卷的發(fā)生、發(fā)展和消亡迅速，常帶來重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。美國是龍卷高發(fā)的國家，每年可以發(fā)生上千次龍卷。我國發(fā)生龍卷的概率遠低于美國，每年約發(fā)生100次龍卷，其中年均記錄強龍卷3.3次(范雯杰和俞小鼎，2015)。江蘇、安徽、湖南、湖北、江西和廣東為龍卷風造成損失較重的省份，以安徽和江蘇最為嚴重(黃大鵬等，2016)。馮佳瑋等(2017)在研究發(fā)生在江蘇的龍卷時指出有利于龍卷發(fā)生的天氣背景是江蘇及鄰近地區(qū)處于500 hPa高空槽前，低層存在切變線以及暖濕西南低空急流。徐芬等(2021)的統(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)，在2006—2018年間發(fā)生于梅雨背景下的江蘇龍卷占50%，臺風引發(fā)的龍卷占27%，鹽城地區(qū)為梅雨期龍卷的高發(fā)區(qū)域。

近年來，不少國內(nèi)學者通過分析不同個例對龍卷風發(fā)生的環(huán)境條件和雷達特征進行了深入研究。俞小鼎等(2006，2008)指出，在經(jīng)典超級單體概念模型下，龍卷通常出現(xiàn)在后側下沉氣流和上升氣流交界面附近的上升氣流一側，而低層(0—1 km)強烈的垂直風切變值、低的抬升凝結高度和地面陣風鋒的存在則有利于F2級以上的龍卷產(chǎn)生。姚葉青等(2007)指出，強中氣旋的監(jiān)測對龍卷的預警具有重要意義，尤其是其出現(xiàn)時間以及強弱識別。鄭媛媛等(2009)對安徽發(fā)生的3次強龍卷進行了分析，指出超級單體龍卷產(chǎn)生于中等大小的對流有效位能CAPE和較強的垂直風切變條件下，同時具有較低的抬升凝結高度LCL。王毅等(2012)對安徽五次槽前形勢下的強對流天氣進行了分析，認為在預報槽前類龍卷時，應重點關注垂直風切變和風暴相對螺旋度。張一平等(2020)分析了四次豫東平原龍卷事件的環(huán)境條件，其中0—6 km垂直風切變和0—1 km垂直風切變分別為14~22 m·s-1和2~14 m·s-1。近年來針對江淮梅雨期強龍卷個例的研究已有不少，而比較典型的個例是2016年江蘇阜寧EF4級強龍卷(張小玲等，2016；張玉潔等，2019)，這次罕見的EF4級龍卷造成了大量人員傷亡和財產(chǎn)損失，屬于獨立發(fā)生的強龍卷事件。

2020年7月22日，發(fā)生在淮北地區(qū)的兩次龍卷過程屬于在相同的天氣尺度背景下，短時間內(nèi)多地龍卷先后出現(xiàn)。本文對這兩次龍卷過程發(fā)生的環(huán)流背景、環(huán)境條件以及雷達回波特征進行了分析，希望能找出引起多地龍卷出現(xiàn)的原因，并為龍卷的預報預警提供參考。

1 天氣實況及資料

2020年7月22日17∶50(北京時，下同)安徽省宿州市埇橋區(qū)祁縣鎮(zhèn)出現(xiàn)龍卷天氣過程，根據(jù)宿州市應急管理局提供的災情報告，18—19時，龍卷自西向東向靈璧縣禪堂鄉(xiāng)方向移動，除祁縣鎮(zhèn)外，蘆嶺鎮(zhèn)、大澤鄉(xiāng)、大店鎮(zhèn)和靈璧縣禪堂鄉(xiāng)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)均遭受了暴雨和龍卷風襲擊，通過微型無人機的調(diào)查，此次龍卷過程的移動路徑全長約60 km，影響寬度約0.1～1 km，持續(xù)時間約1 h。7月23日上午，當?shù)赜嘘P部門成立了龍卷災害聯(lián)合調(diào)查組，于23日、24日和26日3次赴現(xiàn)場進行了實地勘查，根據(jù)樹木、房屋等的受災損害程度，最終判定此次龍卷的強度為EF3級，造成直接經(jīng)濟損失達1 261.5萬元。

根據(jù)江蘇省氣象臺發(fā)布的天氣通報及現(xiàn)場還原，2020年7月22日21∶48左右，江蘇省宿遷市沭陽縣沂濤鎮(zhèn)出現(xiàn)龍卷天氣過程，在之后的1 h內(nèi)，連云港市灌南縣李集鎮(zhèn)和鹽城市響水縣小尖鎮(zhèn)分別于22∶01和22∶40出現(xiàn)龍卷，造成部分地區(qū)房屋受損和樹木折斷，三次龍卷的接地時間都在5 min以內(nèi)，每次接地的移動路徑長約1～2 km，影響寬度為100～200 m。依據(jù)災情調(diào)查，當?shù)氐姆课荽嬖诓煌潭仁軗p，部分房屋損壞嚴重，部分地區(qū)電力等基礎設施受損，部分樹木被扭斷或刮倒，經(jīng)江蘇省氣象局預報專家組和國家氣象中心的初步判定，此次蘇北地區(qū)的龍卷過程強度為EF1～EF2級，造成直接經(jīng)濟損失達471.3萬余元。

龍卷的發(fā)生伴隨著強降水，圖1為7月22日08∶00—23日08∶00蘇皖北部地區(qū)24 h降水及龍卷移動路徑情況，可以看到龍卷發(fā)生地附近的安徽宿州、靈璧24 h降水分別為73.5 mm和46.4 mm，而江蘇沭陽、灌南為97.4 mm，47.7 mm，以上站點的降水量均達到了暴雨或大雨級別。江蘇響水的降水最多，達129.9 mm，為大暴雨級別。

圖1 2020年7月22日08∶00—23日08∶00蘇皖北部24 h降水量(單位:mm)Fig.1 24 h precipitation in northern Jiangsu and Anhui from 08∶00 BT 22 July 2020 to 08∶00 BT 23 July 2020.

本文對龍卷分析采用的資料包括業(yè)務使用的MI?CAPS降水資料及探空資料，ECMWF提供的ERA-5(0.25°×0.25°)逐小時再分析資料、中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)提供的雷達組合反射率數(shù)據(jù)以及安徽蚌埠，江蘇鹽城和連云港三市的S波段雙偏振多普勒雷達資料。

2 天氣背景分析

利用ERA-5再分析資料，對7月22日14時的大尺度環(huán)流形勢進行分析。隨著副熱帶高壓(以下簡稱副高)北抬，500 hPa上，江淮地區(qū)處于584 dagpm線和588 dagpm線之間，副高主體位于東海，脊線位于25°N附近(圖2a)。中緯度地區(qū)存在西風槽東移，槽前強盛的西南氣流影響淮北地區(qū)，500 hPa急流中心風速大于20 m·s-1。700 hPa和850 hPa圖上(圖2b、c)，低空急流左側即安徽和山東交界處已經(jīng)形成明顯的低壓中心，輻合抬升運動較強，上下兩層急流軸呈東北西南走向，位置趨于重合，850 hPa上出現(xiàn)了風速大于25 m·s-1的急流核?？傮w來看，龍卷發(fā)生的環(huán)流背景符合孫燕等(2019)所總結的副高邊緣型梅雨暴雨環(huán)流，龍卷發(fā)生前，850 hPa上華中和西南部分地區(qū)的濕度中心比濕大于15 g·kg-1，龍卷發(fā)生地上空比濕也超過了12 g·kg-1，水汽隨西南低空急流向江淮地區(qū)不斷輸送(圖2d)。綜合來看，淮北兩次龍卷過程發(fā)生于低渦切變的暖區(qū)內(nèi)，同時低層有西南低空急流，低層暖濕氣流配合高空槽帶來的冷空氣增強了淮北地區(qū)大氣層結不穩(wěn)定，導致午后出現(xiàn)強對流天氣的概率大大提升。

圖2 2020年7月22日14時500 hPa(a)、700 hPa(b)、850 hPa(c)天氣形勢圖以及850 hPa濕度場(d)(藍色填色為風速，單位:m·s-1；綠色填色為比濕，單位:g·kg-1；紅色圓圈為產(chǎn)生龍卷的地點)Fig.2 Weather situation map at(a)500 hPa,(b)700 hPa,(c)850 hPa and(d)humidity field at 850 hPa at 14∶00 BT 22 July 2020(The blue filling color is the wind speed,unit:m·s-1,the green filling color is specific humidity,unit:g·kg-1,and the red circle is the place where the tornado occurred).

3 環(huán)境條件分析

3.1 不穩(wěn)定條件

7月22日的兩次龍卷發(fā)生于梅雨暴雨環(huán)流背景下，鄭永光(2020)指出梅雨背景通常具備中氣旋龍卷發(fā)生的所有有利條件，但不同個例間的對流有效位能(CAPE)可能存在較大的差異(1 000～3 000 J·kg-1)。CAPE的物理意義表現(xiàn)在氣塊的浮力大于重力時，一部分位能可以釋放，并轉(zhuǎn)化成大氣垂直運動動能，對大氣對流具有積極作用。CAPE(Cape)計算公式如下

其中，g為重力加速度，Zlfc為自由對流高度，Zel為平衡高度，Tvp為上升氣塊虛溫，Tve為環(huán)境虛溫。根據(jù)ERA-5再分析資料顯示∶17∶00，安徽宿州上空的CAPE達2 000 J·kg-1，江淮地區(qū)中部和南部存在大范圍的強不穩(wěn)定區(qū)域，龍卷發(fā)生在梯度較為明顯的北側(圖3a)。而到21∶00，江蘇北部的CAPE值整體較小，沭陽至響水一帶達到了1 000 J·kg-1，江蘇南部的強不穩(wěn)定區(qū)域明顯縮小，梯度減弱(圖3b)。兩次龍卷過程的發(fā)生滿足中等以上的CAPE值，且二者的差異較大。20時南京探空資料的CAPE值達7 773.2 J·kg-1(圖3c)，而20時射陽探空資料的CAPE值僅為480.5 J·kg-1(圖3d)。從探空資料來看，南京的CAPE值遠大于射陽，其分布情況與再分析資料顯示的情況相符合(南高北低)，原因在于蘇北地區(qū)的對流系統(tǒng)已經(jīng)生成，不穩(wěn)定能量相比于蘇南地區(qū)有所降低。

圖3 2020年7月22日17時(a)、21時(b)淮北地區(qū)對流有效位能(單位:J·kg-1)空間分布圖、南京20時探空T-logp圖(c)以及射陽20時探空T-logp圖(d)Fig.3 Spatial distribution of convective effective potential energy(unit:J·kg-1)in Huaibei area at(a)17∶00 BT and(b)21∶00 BT 22 July 2020,(c)radiosonde T-logp at 20∶00 BT in Nanjing and(d)radiosonde T-logp at 20∶00 BT in Sheyang.

3.2 垂直風切變

較大的垂直風切變是龍卷發(fā)生的有利條件，Grams等(2012)指出，美國有利于F2級以上強龍卷發(fā)生的動力條件為：0—6 km切變風速大于20 m·s-1，0—1 km切變風速大于15 m·s-1。吳芳芳等(2013)統(tǒng)計研究表明：蘇北地區(qū)龍卷事件對應的0—1 km切變風速在6～19 m·s-1，有63%超過了12 m·s-1。根據(jù)再分析資料計算0—6 km的深層垂直風切變(地面至500 hPa切變風速除以高度,S0-6)和0—1 km的低層垂直風切變(地面至925 hPa切變風速除以高度,S0-1)，其計算公式分別為

結果表明，兩次龍卷過程發(fā)生前，淮北地區(qū)具有較大的深層(0—6 km)切變風速，達到了20 m·s-1，對應的垂直風切變值為0.003 s-1，其中部分地區(qū)大于0.004 s-1，而0—1 km的低層垂直風切變同樣十分顯著，切變風速均大于15 m·s-1，對應的垂直風切變值大于0.015 s-1。

3.3 風暴相對螺旋度

風暴相對螺旋度(Storm Relative Helicity，SRH)是一種用于強對流天氣分析和預報的重要參數(shù)，能夠表征沿氣流方向上的水平渦度大小以及風暴入流強弱對其旋轉(zhuǎn)性的貢獻。低層的螺旋度可以理解為相對于風暴的風速與風隨高度順轉(zhuǎn)的乘積，當SRH為正值時，代表風向順轉(zhuǎn)，大的正值螺旋度是有利于長生命期對流風暴發(fā)生發(fā)展的環(huán)境條件(岳彩軍等，2011)，當螺旋度達到最大值時，就說明低層的環(huán)境風狀況最有利于強對流系統(tǒng)和氣旋性渦旋的發(fā)展(肖雯等，2018)。SRH(Hsr)計算公式為

在實際計算中(Davies and Burgess，1990)一般采用簡化公式

其中，Vh為水平環(huán)境風場，C=(Cx-Cy)為風暴的移動速度，C通常取1.5—7 km氣層間平均風速的75%，且向右偏轉(zhuǎn)40°，ω為水平渦度矢量，h為氣層厚度，N為垂直方向上的層數(shù)。本文C的大小采用850—400 hPa上的風場數(shù)據(jù)，計算環(huán)境風場時，考慮到風暴入流的主要來源在對流層低層，則采用1 000—700 hPa上共12層(N=12)的風場數(shù)據(jù)來計算0—3 km的風暴相對螺旋度。如圖4a所示，17時Hsr≥1 400(m·s)-2的高值中心位于山東境內(nèi)，此時產(chǎn)生龍卷的中尺度對流系統(tǒng)就位于高值中心左側的梯度較大的區(qū)域，該區(qū)域從山東延伸至江蘇和安徽的北部，宿州上空的Hsr≥400(m·s)-2。到21時(圖4c)，Hsr≥1 200(m·s)-2的高值中心已經(jīng)有一部分位于海上，但其左側的高梯度區(qū)域仍位于山東和江蘇北部，其范圍有所擴大，沭陽位于Hsr≥600(m·s)-2的區(qū)域內(nèi)。

3.4 能量-螺旋度指數(shù)

能量-螺旋度指數(shù)(Energy Helicity Index，EHI)反映了動力參數(shù)和能量參數(shù)對強對流天氣發(fā)展的共同影響效應，即對流天氣既可以發(fā)生在低風暴相對螺旋度結合高對流有效位能的環(huán)境下，也可以發(fā)生在相反情況，EHI被用于超級單體和龍卷風的預報中(Colquhoun and Riley，2009)。EHI(Ieh)計算公式為

能量螺旋度的值越大，出現(xiàn)超級單體的可能性越大(陳艷等，2005)。圖4b中，Ieh高值區(qū)覆蓋了安徽和江蘇的大部分地區(qū)，17時其高值中心位于宿州以南，中心最大值達到了10。21∶00，Ieh等值線變的更為密集，高值區(qū)域主體位于江蘇，中心位于沭陽附近，最大值為9(圖4d)。分析表明∶能量-螺旋度指數(shù)對強對流天氣的發(fā)生發(fā)展具有一定指示作用，龍卷發(fā)生地處偏北，僅滿足中等強度的CAPE，而江淮地區(qū)的強不穩(wěn)定區(qū)域主要位于中部和南部，中等強度的CAPE結合較高的Hsr，使得兩次龍卷發(fā)生在能量—螺旋度指數(shù)Ieh的高值中心附近。

圖4 2020年7月22日17時、21時江淮地區(qū)0—3 km風暴相對螺旋度Hsr(a、c)和能量-螺旋度指數(shù)Ieh(b、d)空間分布Fig.4 Spatial distribution of 0－3 km storm relative helicity(a、c)and energy helicity index(b、d)in Jianghuai area at 17∶00 BT and 21∶00 BT 22 July 2020.

3.5 水汽和抬升條件

圖5是兩次龍卷發(fā)生地所在經(jīng)度的假相當位溫和垂直速度的經(jīng)向垂直剖面圖(其中X軸為相對緯度，0刻度代表龍卷發(fā)生地所在的位置)。從圖中可以看出，龍卷發(fā)生地上空存在明顯的θse大值區(qū)，其中心值超過了360 K，這表明低層大氣具備良好的暖濕條件，其南側的中高層大氣則存在干冷空氣的侵入。在龍卷發(fā)生地北側1~2個緯距處，可以看到典型的梅雨鋒結構，鋒面逐漸向北傾斜，此時鋒前表現(xiàn)為較為深厚的不穩(wěn)定層結，有助于對流系統(tǒng)的發(fā)展，這也與曾明劍等(2016)的分析結果一致。17∶00(圖5a)，低層濕熱空氣較為深厚，從地面可以延伸至700 hPa，鋒前上升運動明顯，上升中心位于600 hPa附近，整體向北傾斜，中心的上升速度為-5 Pa·s-1。21時(圖5b)，龍卷發(fā)生地上空的濕熱中心位于925 hPa，θse值向地面遞減，鋒前最大上升速度達-6 Pa·s-1。可以看出，17∶00—21∶00，梅雨鋒逐漸向南移動了約1個緯距，而ω等值線也變得更為密集，這表明夜間上升氣流明顯加強，大氣的對流活動有所加劇。

圖5 龍卷發(fā)生地2020年7月22日17∶00沿117°E(a)、21∶00沿119.25°E(b)的假相當位溫(填色，單位∶K)和垂直速度(等值線，單位∶Pa·s-1)經(jīng)向垂直剖面圖(X軸為緯度，0刻度代表龍卷發(fā)生地所在的位置)Fig.5 Meridional vertical profile(The X axis is the latitude,and the 0 scale represents the location where the tornado occurred)of pseudo equivalent temperature(color filling,unit∶K)and vertical velocity(isoline,unit∶Pa·s-1)at the place of tornado(a)117°E at 17∶00 BT and(b)119.25°E at 21∶00 BT 22 July 2020.

4 雷達回波特征

4.1 7月22日安徽宿州龍卷雷達回波演變特征

江淮地區(qū)的梅雨期龍卷通常可由鑲嵌在梅雨雨帶南端的孤立對流單體所引發(fā)(曾明劍等，2016)。華東雷達組合反射率拼圖顯示，2020年7月22日18∶00(圖6a)，安徽北部和山東南部大片的回波發(fā)展，形成了一條東北西南向的準線狀對流雨帶，其南端的對流單體位于宿州上空，發(fā)展旺盛并產(chǎn)生了龍卷。隨著整個梅雨系統(tǒng)的東移，22∶00(圖6b)，系統(tǒng)主體有大片區(qū)域位于海上，江蘇北部出現(xiàn)了許多離散的塊狀回波單體，從江蘇北部至山東境內(nèi)的回波強度有所增強，其生成的超級單體正好經(jīng)過灌南-響水一帶，并引發(fā)了龍卷。

圖6 2020年7月22日18∶00(a)和22∶00(b)華東雷達組合反射率圖Fig.6 Radar combined reflectivity in East China at(a)18∶00 BT and(b)22∶00 BT 22 July 2020.

為了更好地觀測引發(fā)龍卷的對流單體特征，應選取合適距離的雷達對龍卷進行監(jiān)測，一般選擇距離龍卷20～100 km的雷達可以得到較好的觀測效果(姚葉青等，2012)。本文選取安徽蚌埠，江蘇鹽城和連云港3市的S波段雙偏振多普勒雷達對當日發(fā)生在兩省的不同龍卷過程進行觀測分析。17∶30，對流風暴位于安徽省宿州市埇橋境內(nèi)，已經(jīng)具有明顯的超級單體風暴特征，風暴內(nèi)部最大反射率因子達61.5 dBz(圖略)。圖7為2020年7月22日蚌埠雷達的反射率因子和徑向速度圖?？梢钥吹皆?7∶52(圖7a)，雨帶南端出現(xiàn)的超級單體具有明顯的鉤狀回波特征，在低層出現(xiàn)了暖濕入流缺口，其中最強反射率因子強度達58.5 dBz。此時的強回波正經(jīng)過埇橋區(qū)祁縣鎮(zhèn)，龍卷則發(fā)生在鉤狀回波頂端，即后側下沉氣流和上升氣流的交界面附近。在0.5°仰角(1.17 km高)和1.5°仰角(2.52 km高)上的徑向速度圖上可以探測到弱中氣旋(圖7d、g)，其旋轉(zhuǎn)速度分別為13 m·s-1和14 m·s-1。逐漸提高仰角，在3.3°仰角(4.8 km高)和6.1°仰角(8.1 km高)上仍可觀測到中氣旋速度對特征(圖略)，表明此時中氣旋較為深厚。隨后龍卷的母體風暴繼續(xù)向東北方向移動，18∶03(圖7b)，鉤狀回波特征變得更為明顯，最強反射率因子強度達到了60 dBz，0.5°仰角和1.5°仰角上的中氣旋的旋轉(zhuǎn)速度增加到了16 m·s-1和19 m·s-1(圖7e、h)，但在2.4°仰角(3.41 km高)以上觀測不到明顯的速度對特征(圖略)，說明頂高有所下降。中氣旋繼續(xù)向東北方向移動，在18∶09旋轉(zhuǎn)速度達21 m·s-1(圖略)，此時為強中氣旋，但18∶15后并沒有繼續(xù)加強，其旋轉(zhuǎn)速度開始減弱。18∶26(圖7c)，反射率因子圖上已看不到鉤狀回波特征，0.5°仰角徑向速度圖上的中氣旋的旋轉(zhuǎn)速度為13 m·s-1，1.5°仰角(2.23 km高)上的旋轉(zhuǎn)速度已經(jīng)很低，此時中氣旋的延伸厚度已經(jīng)變得很淺薄(圖7f、i)。18∶43，所有仰角的徑向速度圖上都已看不到中氣旋正負速度對(圖略)，最終中氣旋的影響路徑約70 km。隨著中氣旋消散，風暴主體的回波強度也有所減弱，整個過程于18∶55結束。

圖7 2020年7月22日17∶52(a、d、g)、18∶03(b、e、h)、18∶26(c、f、i)蚌埠雷達0.5°仰角基本反射率因子圖和0.5°、1.5°仰角徑向速度圖(箭頭指向鉤狀回波位置，圓圈為速度圖上的中氣旋)Fig.7 Basic reflectivity factor diagram of Bengbu radar at 0.5°elevation and radial velocity diagram at 0.5°and 1.5°elevation at(a、d、g)17∶52 BT,(b、e、h)18∶03 BT and(c、f、i)18∶26 BT 22 July 2020(The arrow points to the hook echo position,and the middle cyclone position is marked at the circle).

4.2 7月22日蘇北龍卷雷達回波演變特征

襲擊沭陽縣沂濤鎮(zhèn)的龍卷開始于21∶48，在鹽城雷達0.5°仰角的反射率因子圖上可以看到，21∶47(圖8a)風暴單體移動方向的右后側存在一個明顯的入流缺口，并未出現(xiàn)鉤狀回波特征。0.5°仰角(2.27 km高)的徑向速度圖上中氣旋的旋轉(zhuǎn)速度達24 m·s-1(圖8d)，屬于強中氣旋，1.5°仰角(4.41 km高)上的旋轉(zhuǎn)速度較低，僅為14 m·s-1(圖8g)，再提高仰角則觀測不到明顯的速度對特征。21∶47—21∶58，該中氣旋向灌南縣方向移動，其旋轉(zhuǎn)速度在移動過程中有所減弱。襲擊灌南縣李集鎮(zhèn)的龍卷開始于22∶01，在22∶04(圖8b)的反射率因子圖上可以看到入流缺口變窄，0.5°仰角(1.88 km高)和1.5°仰角(3.78 km高)的徑向速度圖上的中氣旋旋轉(zhuǎn)速度分別為17 m·s-1和19 m·s-1(圖8e、h)。22∶04—22∶40，該中氣旋繼續(xù)加強并向東移動。22∶38，在0.5°仰角的反射率因子圖上(圖8c)，可以看到響水縣的對流風暴的反射率因子已經(jīng)減弱，超級單體的特征已經(jīng)不再明顯，在風暴移動方向的右后側除了存在入流缺口外，還分裂出一個小的強回波區(qū)域，內(nèi)含45～55 dBz的反射率因子。在徑向速度圖上，中氣旋位于低層小的強回波區(qū)域和風暴主體之間的弱回波區(qū)，并且出現(xiàn)了速度模糊，0.5°仰角(1.47 km高)和1.5仰角(3.02 km高)上退模糊后最大出流速度為30 m·s-1，中氣旋的旋轉(zhuǎn)速度分別達22 m·s-1和20 m·s-1(圖8f、i)。22∶40，龍卷出現(xiàn)在了響水縣小尖鎮(zhèn)，在持續(xù)了2 min后，探測到中氣旋的大小和強度均減弱，風暴開始消散。

圖8 2020年7月22日21∶47(a、d、g)、22∶04(b、e、h)、22∶38(c、f、i)鹽城雷達0.5°仰角基本反射率因子圖和0.5°、1.5°仰角徑向速度圖(箭頭指向入流缺口位置，圓圈為速度圖上的中氣旋)Fig.8 Basic reflectivity factor diagram of Yancheng radar at 0.5°elevation and radial velocity diagram at 0.5°and 1.5°elevation at(a、d、g)21∶47 BT,(b、e、h)22∶04 BT and(c、f、i)22∶38 BT 22 July 2020(The arrow points to the inflow gap,the middle cyclone position is marked at the circle).

圖9為連云港雷達1.5°、2.4°、3.3°仰角反射率因子圖。21∶51(圖9a、d、g)，在1.5°仰角反射率因子圖上，可以看到明顯的偏南暖濕氣流入流缺口，呈“V”型結構，并且出現(xiàn)了一個由30～45 dBz反射率因子包裹的弱回波區(qū)(2.88 km高)；在2.4°仰角上存在有界弱回波區(qū)(圓圈處)，其東側的高反射率因子區(qū)域達50～60 dBz；3.3°仰角上，有界弱回波區(qū)的范圍變得很小，其中心回波強度為40 dBz，高度大約為5 km，再往上則觀測不到有界弱回波區(qū)。相對于圖中三角形的位置，可以看出中高層的強回波區(qū)域明顯向暖濕入流一側伸展，表明在中高層出現(xiàn)了懸垂回波。22∶02(圖9b、e、h)，1.5°仰角反射率因子圖上的入流缺口變窄并且加深，入流缺口頂點處出現(xiàn)了反射率因子為55 dBz以上的區(qū)域；2.4°仰角上能觀測到狹長的有界弱回波區(qū)(圓圈處)，在其北側出現(xiàn)了超過60 dBz的高反射率因子區(qū)域；3.3°仰角上，有界弱回波區(qū)(圓圈處)的范圍變小，周圍被55～60 dBz的高反射率區(qū)域所包裹；而在4.3°和6.6°仰角上則可以觀測到風暴高層存在兩個明顯的強回波質(zhì)心(圖略)，一個位于低層有界弱回波區(qū)的北側(高度7.8 km)，最強反射率因子超過了65 dBz，另一個則被其南側的懸垂回波包裹(高度6.5 km)，最強反射率因子為60 dBz。22∶41(圖9c、f、i)，0.5°仰角上仍可以看到被偏南氣流吹出的入流缺口(圖略)，在1.5°仰角上則表現(xiàn)為有界弱回波區(qū)；2.4°和3.3°仰角上，風暴強回波區(qū)向低層的入流缺口附近傾斜，但風暴整體的回波強度已經(jīng)不如之前，回波形態(tài)呈離散狀，超級單體特征不再明顯。

圖9 2020年7月22日21∶51(a、d、g)、22∶02(b、e、h)和22∶41(c、f、i)連云港雷達1.5°、2.4°、3.3°仰角基本反射率因子圖(圓圈代表有界弱回波區(qū)位置，三角形為不同仰角下的同一位置)Fig.9 Basic reflectivity factor diagram of Lianyungang radar at 1.5°,2.4°,3.3°elevations at(a、d、g)21∶51 BT,(b、e、h)22∶02 BT and(c、f、i)22∶41 BT 22 July 2020(Circle represents the position of bounded weak echo area,triangle is the same position at different elevation angles).

5 結論與討論

本文對2020年7月22日安徽宿州和蘇北兩次龍卷過程的環(huán)流背景、環(huán)境條件和中小尺度雷達特征進行分析，并進行簡單對比，得出以下結論∶

(1)江淮梅雨暴雨環(huán)流背景有利于龍卷的發(fā)生。7月22日，500 hPa高度場上存在西風槽東移，700 hPa和850 hPa上有明顯低渦切變，中低層存在較強的西南急流向淮北地區(qū)輸送水汽，具備良好的水汽條件和抬升條件。

(2)龍卷發(fā)生前，淮北地區(qū)的大氣環(huán)境有利于對流風暴的生成，兩次龍卷過程發(fā)生前均存在中等偏強的對流有效位能CAPE且二者的差異較大；0—6 km垂直風切變和0—1 km垂直風切變較強，分別達0.003 s-1和0.015 s-1；龍卷發(fā)生于0—3 km風暴相對螺旋度Hsr高值中心左側的高梯度區(qū)域；中等強度的CAPE結合較高的Hsr，使得兩次龍卷發(fā)生在能量-螺旋度指數(shù)Ieh的高值中心附近；假相當位溫θse剖面圖上表現(xiàn)為典型的梅雨鋒結構，低層θse值超過了360 K，鋒前的不穩(wěn)定層結配合強的上升氣流有利于對流系統(tǒng)的發(fā)展。

(3)兩次龍卷的母體風暴都生成于江淮梅雨期準線狀對流雨帶的南端，是典型的超級單體龍卷，中氣旋特征明顯。其中宿州龍卷的雷達反射率因子圖上存在鉤狀回波特征；蘇北龍卷則可以觀測到入流缺口、有界弱回波區(qū)和懸垂回波特征。

從兩地有關部門對兩次龍卷的災害調(diào)查上看，兩次龍卷接地的時間和移動情況完全不同，宿州龍卷單次接地且移動路徑長達60 km，蘇北龍卷三次接地時間都在5 min以內(nèi)，每次接地的移動路徑長約1～2 km。不足的是，本文僅能從雷達反射率圖和徑向速度圖對兩次龍卷過程進行分析，未能直觀的從垂直結構上研究風暴，也沒有給出龍卷渦旋特征和中氣旋參數(shù)的細致分析。兩次龍卷的接地時間和移動路徑特征存在不同，與環(huán)境參數(shù)存在何種聯(lián)系？需要通過臨近站點的探空資料來進行更深入的研究探討。