許 敏，沈 芳，劉 璇，劉艷杰，張湘涵

（1.河北省氣象與生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 石家莊 050021；2.河北省廊坊市氣象局，河北 廊坊 065000；3.河北省文安縣氣象局，河北 文安 065800）

引 言

短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)、冰雹是夏季華北地區(qū)主要的強(qiáng)對流天氣，具有突發(fā)性和局地性強(qiáng)、致災(zāi)性大等特點(diǎn)，常給受影響地區(qū)，尤其是大城市的運(yùn)行帶來挑戰(zhàn)，伴有地質(zhì)災(zāi)害、城市內(nèi)澇等次生災(zāi)害的強(qiáng)對流天氣更是嚴(yán)重危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全［1-2］。通常認(rèn)為，短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生需要充沛水汽、較強(qiáng)的抬升運(yùn)動(dòng)、熱力不穩(wěn)定層結(jié)以及適當(dāng)?shù)拇怪憋L(fēng)切變條件［3］，但對于不同區(qū)域，所需的環(huán)境條件和具體對流參數(shù)閾值又不盡相同［4-6］：樊李苗等［7］研究了中國短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)、強(qiáng)冰雹和混合型強(qiáng)對流天氣的環(huán)境參數(shù)特征，發(fā)現(xiàn)純粹短時(shí)強(qiáng)降水較其他強(qiáng)對流天氣而言，700～500 hPa 和850～500 hPa 溫差更小，垂直風(fēng)切變更弱，0 ℃層、-20 ℃層和平衡層高度較高；中亞和新疆東部異常氣旋式和反氣旋式水汽通量距平可引發(fā)新疆北部大范圍極端降水［8］；而冀中地區(qū)強(qiáng)降水形成的水汽、熱力、動(dòng)力條件均在降水出現(xiàn)前累積加強(qiáng)，在降水開始前30～90 min 達(dá)到極致［9］。各地區(qū)的強(qiáng)對流形成于不同的大氣環(huán)境背景下，但強(qiáng)對流的最終爆發(fā)還需要中尺度系統(tǒng)這一必要條件作為觸發(fā)機(jī)制［10-11］，進(jìn)而增強(qiáng)風(fēng)暴的組織性，影響其對流強(qiáng)度和演變發(fā)展［12-13］。為此，對中尺度系統(tǒng)的研究也逐漸成為強(qiáng)對流分析的一個(gè)重要部分，為了捕捉這些特征，近年來不斷有學(xué)者為彌補(bǔ)傳統(tǒng)探空資料在時(shí)間分辨率上的不足，嘗試用微波輻射計(jì)獲取分秒級(jí)的大氣層結(jié)信息，從溫濕、穩(wěn)定度等多方面進(jìn)行天氣學(xué)診斷分析［14-15］，提取了對短時(shí)強(qiáng)降水敏感的對流參數(shù)作為預(yù)報(bào)因子［16］，并通過多源資料應(yīng)用證明在有利的環(huán)境條件下，輻合線、冷池出流等可不斷觸發(fā)中尺度對流系統(tǒng)（mesoscale convective system，MCS）新生［17］。

京津冀地區(qū)是我國北方主要的強(qiáng)對流區(qū)之一［3］，首都北京位于其中部，特殊的地理環(huán)境和政治地位使得該地區(qū)的強(qiáng)對流天氣一直以來都是預(yù)報(bào)員和科研工作者研究的重點(diǎn)，如2012年“7·21”和2016年“7·20”北京兩次極端暴雨均由連續(xù)和大范圍短時(shí)強(qiáng)降水引起，導(dǎo)致嚴(yán)重城市內(nèi)澇和山區(qū)泥石流，致使數(shù)十人死亡，數(shù)十萬人緊急轉(zhuǎn)移，數(shù)百萬人受災(zāi)，兩次過程中850 hPa 動(dòng)力抬升和整層可降水量均極端偏強(qiáng)，但抬升指數(shù)（lifting index，LI）表征的熱力條件差異巨大，前者偏強(qiáng)，而后者偏弱［18-19］，還有分析表明中尺度對流單體沿低空急流軸左側(cè)傳播，具有明顯的重力波傳播特征，低空急流暖濕輸送導(dǎo)致高溫、高濕、高能的對流不穩(wěn)定層結(jié)反復(fù)重建，加強(qiáng)了對流的發(fā)展［1，20-21］?？梢?，強(qiáng)對流天氣成因復(fù)雜，即便同一地區(qū)降水，其形成和發(fā)展機(jī)理也有差異，各種時(shí)效尤其是精細(xì)化的預(yù)報(bào)仍面臨較大挑戰(zhàn)，需要運(yùn)用高時(shí)空分辨率的新型觀測資料，從不同角度對強(qiáng)對流天氣過程開展研究，以不斷突破對其對流屬性和機(jī)制機(jī)理認(rèn)知的局限性［22-23］。2021年7月5日下午至夜間京津冀中部地區(qū)出現(xiàn)了以強(qiáng)降水為主，伴隨雷暴大風(fēng)和小冰雹的混合型強(qiáng)對流天氣，是一次歷時(shí)長、范圍廣、強(qiáng)度較強(qiáng)的區(qū)域性強(qiáng)對流天氣，為了解其形成原因，在借鑒一些學(xué)者關(guān)于強(qiáng)對流個(gè)例雷達(dá)特征、物理量指數(shù)等分析的基礎(chǔ)上［24-25］，綜合運(yùn)用多源觀測資料對此次天氣過程的環(huán)境條件和中尺度特征展開研究，為擴(kuò)展預(yù)報(bào)員對此類天氣的認(rèn)知，重點(diǎn)分析了出現(xiàn)在一日中不同時(shí)段強(qiáng)對流的中小尺度物理量差異，為精準(zhǔn)預(yù)報(bào)預(yù)警業(yè)務(wù)的開展提供技術(shù)支撐。

1 資料與方法

1.1 資 料

利用北京、天津和河北中部地區(qū)1966個(gè)區(qū)域自動(dòng)氣象站逐時(shí)降水量、風(fēng)向、風(fēng)速、氣溫等地面觀測資料，分析天氣實(shí)況及地面中尺度系統(tǒng)特征；歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF）第五代大氣再分析資料ERA5（空間分辨率為0.25°×0.25°，時(shí)間分辨率為1 h），主要用于環(huán)境條件分析；北京站S 波段多普勒天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)，該雷達(dá)位于北京南部，此次過程研究的強(qiáng)降水落區(qū)均在雷達(dá)周邊100 km 以內(nèi)，處于其有效探測范圍中，可真實(shí)反映對流系統(tǒng)發(fā)展過程；北京探空資料和FY-2G 氣象衛(wèi)星的可見光資料，用于分析大氣垂直溫濕狀態(tài)和中尺度對流云特征；廊坊北部的大廠回族自治縣（簡稱“大廠”）位于強(qiáng)降水區(qū)內(nèi)，且與最大降水量出現(xiàn)地（北京通州副中心辦公區(qū)）僅相隔潮白河，可較好地反映對流發(fā)生前后的垂直大氣環(huán)境，因此使用大廠的QFW-6000 型微波輻射計(jì)測得的相對濕度、云底高度和云底紅外亮溫資料，用于分析強(qiáng)對流上空的相對濕度特征和云底高度、云底紅外亮溫變化趨勢；以上資料的起止時(shí)間均為2021年7月5—6日。

1.2 方 法

抬升指數(shù)LI、SI和K指數(shù)計(jì)算公式［3］分別為：

式中：T500（℃）為500 hPa 的實(shí)際溫度；TL（℃）指氣塊從自由對流高度開始沿濕絕熱線抬升到500 hPa 的溫度。

式中：TS（℃）指氣塊從850 hPa 開始先沿干絕熱線上升到凝結(jié)高度，再沿濕絕熱線抬升到500 hPa 的溫度。

式中：T850、T700、T500（℃）分別為850、700、500 hPa的溫度，Td850、Td700（℃）分別是850、700 hPa的露點(diǎn)溫度。

2 強(qiáng)對流天氣實(shí)況

2021年7月5日下午至夜間，北京東南部、天津西部及與其毗鄰的廊坊中北部和保定東北部出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)，北京大興國際機(jī)場觀測到冰雹；過程累計(jì)降水量普遍為50.0～150.0 mm［圖1（a）］，最大值152.7 mm 出現(xiàn)在廊坊市安次區(qū)仇莊鄉(xiāng)，最大雨強(qiáng)（72.2 mm·h-1）出現(xiàn)在14：00—15：00（北京時(shí)，下同），位于北京通州副中心辦公區(qū)［圖1（c）］，之后降雨強(qiáng)度有所減弱，且具有一定的間歇性，但多個(gè)時(shí)段為20～40 mm·h-1；此次強(qiáng)對流天氣過程中，北京通州、天津中南部、廊坊和保定出現(xiàn)了8級(jí)以上大風(fēng)，6日凌晨天津和平區(qū)小白樓出現(xiàn)了27.3 m·s-1（10 級(jí)風(fēng)）的陣風(fēng)，為此次過程最大極大風(fēng)速［圖1（b）］。此次強(qiáng)對流天氣范圍廣、持續(xù)時(shí)間長，給京津冀中部地區(qū)帶了不同程度影響。

圖1 2021年7月5日09：00至6日08：00京津冀中部累計(jì)降水量（a，單位：mm）、極大風(fēng)速（b，單位：m·s-1）和代表站逐時(shí)降水量（c）Fig.1 Cumulative precipitation (a,Unit: mm),extreme wind speed (b,Unit: m·s-1) and hourly rainfall of representative stations (c)in central Beijing-Tianjin-Hebei from 09:00 BST on 5 to 08:00 BST on 6 July 2021

3 水汽條件

水汽是形成短時(shí)強(qiáng)降水和雷暴大風(fēng)的首要條件，分析此次天氣過程中的水汽條件可見，7月5日15：00 北京大部、天津中西部、保定和廊坊的整層大氣可降水量（PWV）超過30 mm（圖2），同時(shí)，表征大氣穩(wěn)定度指數(shù)的LI 普遍為-8.0～-4.0 ℃，說明大氣在強(qiáng)有力的抬升條件下為強(qiáng)降水的形成提供了豐富的水汽。圖3為強(qiáng)降水持續(xù)時(shí)間最長的代表站（天津武清區(qū)泗村店站）水汽通量散度和比濕的時(shí)間-高度剖面，可見5日08：00 后，800～700 hPa 和925 hPa 及以下基本維持弱的水汽通量輻合，當(dāng)近地面層的水汽通量輻合加大，比濕達(dá)到12～14 g·kg-1，而850 hPa 附近水汽出現(xiàn)強(qiáng)輻散時(shí)，約2 h 后（5日16：00）泗村店站出現(xiàn)了強(qiáng)降水，且隨著強(qiáng)降水臨近，上述垂直方向上水汽的輻合和輻散均呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢，5日17：00 達(dá)到最強(qiáng)。相比而言，夜間強(qiáng)降雨時(shí)段水汽輻合則集中于900～700 hPa?？傮w而言，強(qiáng)降水開始前1～2 h，925 hPa及以下或800～700 hPa即出現(xiàn)水汽通量的強(qiáng)輻合，伴隨強(qiáng)的不穩(wěn)定能量上升，使得降水時(shí)段整層大氣可降水量達(dá)到30 mm以上。

圖2 2021年7月5日15：00整層大氣可降水量PWV（彩色填色區(qū)，單位：mm）和抬升指數(shù)LI（紅色等值線，單位：℃）分布Fig.2 Distribution of whole layer PWV （color shaded areas，Unit：mm） and LI （red isolines，Unit：℃） at 15：00 BST on 5 July 2021

圖3 2021年7月5日08：00至6日07：00天津武清區(qū)泗村店站水汽通量散度（彩色填色區(qū)，單位：10-6 g·hPa-1·cm-2·s-1）和比濕（黑色等值線，單位：g·kg-1）的時(shí)間-高度剖面Fig.3 The height-time cross sections of water vapor flux divergence （color shaded areas，Unit：10-6 g·hPa-1·cm-2·s-1） and specific humidity （black isolines，Unit：g·kg-1） in Sicundian station of Wuqing district in Tianjin from 08：00 BST on 5 to 07：00 BST on 6 July 2021

4 熱力不穩(wěn)定能量

在具備一定的水汽條件后，環(huán)境熱力、動(dòng)力條件是影響對流的另外兩個(gè)主要因素［26-28］。5日14：00—15：00 北京通州副中心辦公區(qū)出現(xiàn)了此次強(qiáng)對流過程的最大雨強(qiáng)，14：00 北京探空站T-lnP圖（圖4）可直接反映雨區(qū)上空的大氣狀態(tài)，此時(shí)，在925 hPa 以上強(qiáng)盛西南氣流作用下，850～700 hPa 濕層形成，且850 hPa上下出現(xiàn)西南風(fēng)與東南風(fēng)的強(qiáng)垂直風(fēng)切變，0～6 km 的垂直風(fēng)切變達(dá)到14.1 m·s-1，對流有效位能CAPE（convective available potential energy）值也由08：00 的240.7 J·kg-1增至2106.1 J·kg-1，K指數(shù)和SI 分別達(dá)到38.7 ℃和-3.5 ℃，強(qiáng)降水發(fā)生的強(qiáng)熱力不穩(wěn)定環(huán)境形成，此后2 h 內(nèi)，廊坊大廠站的相對濕度變化顯示1500 m（約850 hPa）以下相對濕度繼續(xù)增加，14：30 后達(dá)到90%，而5500 m（約500 hPa）以上則為相對濕度小于40%的干空氣層，“上干下濕”不穩(wěn)定層結(jié)得以維持［圖5（a）］。

圖4 2021年7月5日14：00北京探空站T-ln P圖Fig.4 T-ln P of Beijing sounding station at 14：00 BST on 5 July 2021

假相當(dāng)位溫θse是反映大氣溫濕狀況的重要物理量，θse隨高度或氣壓的變化常用來判別大氣層結(jié)穩(wěn)定度，即θse隨高度增大（?θse/?z＞0）為對流性穩(wěn)定，隨高度減?。?θse/?z＜0）為對流性不穩(wěn)定［29］。圖5（b）為北京通州副中心辦公區(qū)假相當(dāng)位溫θse的時(shí)間-高度剖面，可以看出5日上午開始500 hPa以下?θse/?z＜0，即大氣呈現(xiàn)出對流不穩(wěn)定狀態(tài)，具體表現(xiàn)為10：00后850 hPa 以下θse迅速增大，700～500 hPaθse低值區(qū)下降，垂直方向上θse梯度加大，600 hPa 與900 hPa的最大θse之差達(dá)30.0 ℃，能量鋒區(qū)逐漸形成加強(qiáng)，為強(qiáng)降水的出現(xiàn)和發(fā)展提供了良好的能量條件。

圖5 2021年7月5日12：00—16：00廊坊大廠站相對濕度（a，單位：%）及5日08：00至6日07：00北京通州副中心辦公區(qū)站假相當(dāng)位溫θse（b，單位：℃）的時(shí)間-高度剖面Fig.5 The height-time cross sections of relative humidity at Dachang station of Langfang from 12:00 BST to 16:00 BST on 5 (a,Unit: %) and θse in sub-central office area station of Tongzhou in Beijing from 08:00 BST on 5 to 07:00 BST on 6 (b,Unit: ℃) July 2021

5 抬升觸發(fā)機(jī)制

5.1 天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)

強(qiáng)對流天氣是由中小尺度系統(tǒng)直接引發(fā)，而中小尺度系統(tǒng)又是在一定的天氣尺度背景下發(fā)展起來的，尤其是多災(zāi)種、區(qū)域性強(qiáng)對流天氣通常需要具備有利的背景條件［29］。7月5日08：00 500 hPa京津冀處于中緯度高空槽前，槽線位于河套西部地區(qū)，配合的溫度場冷槽線已到達(dá)華北地區(qū)［圖6（a）］，預(yù)示高空冷空氣已由北向南滲透，此時(shí)850 hPa 上有中心強(qiáng)度超過22.0 ℃的暖脊向京津冀中部伸展，與南風(fēng)氣流攜帶的濕空氣相互作用，使得京津冀上空大氣的層結(jié)不穩(wěn)定性增加［圖6（b）］；14：00 蒙古國東部的偏北氣流轉(zhuǎn)為東北氣流，使高空槽在東移過程中，南北向槽線逐漸順轉(zhuǎn)為近東西向，形成了天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，不斷引導(dǎo)北方冷空氣南下，覆蓋在低層持續(xù)的暖濕氣流上，為強(qiáng)對流的爆發(fā)提供了充足的動(dòng)力條件。

圖6 2021年7月5日08：00 500 hPa位勢高度場（綠色實(shí)等值線，單位：dagpm）、溫度場（紅色虛等值線，單位：℃）（a）及850 hPa風(fēng)場（風(fēng)矢量，單位：m·s-1）、溫度場（彩色填色區(qū)，單位：℃）（b）Fig.6 The geopotential height field （green solid isolines，Unit：dagpm），temperature field （red dotted isolines，Unit：℃） at 500 hPa （a）and wind field （wind vectors，Unit：m·s-1），temperature field （color shaded areas，Unit：℃） at 850 hPa （b） at 08：00 BST on 5 July 2021

5.2 中尺度特征

在有利的天氣尺度背景條件下，冷暖空氣不斷在華北交匯，使得引發(fā)暴雨的中尺度系統(tǒng)不斷發(fā)展［30］。7月5日14：00，在FY-2G 可見光云圖上已清晰顯現(xiàn)出北京東部初生的雷暴單體［圖7（a）］，云體的東南邊界有暗影出現(xiàn)，13：00—15：00 廊坊大廠站的云底高度在120 min內(nèi)由5300 m 迅速降至4300 m［圖7（c）］，同時(shí)，云底紅外亮溫驟增，從13：00 的-2.4 ℃升至0.5 ℃，表明深厚積雨云團(tuán)形成，強(qiáng)降水一觸即發(fā)。相比而言，18：00 可見光云圖上對流呈多單體形式［圖7（b）］，云團(tuán)小而分散，同樣出現(xiàn)的暗影表明積雨云云頂已上沖至較高高度，但云底高度僅下降100 m，云底紅外亮溫40 min 內(nèi)下降0.7 ℃，隨后開始上升，至19：00 強(qiáng)降水開始時(shí)達(dá)到最高0.3 ℃?？梢?，可見光云圖上暗影的出現(xiàn)，以及云底高度迅速下降、云底紅外亮溫驟增均預(yù)示著強(qiáng)對流云團(tuán)的形成。

圖7 2021年7月5日14：00（a）、18：00（b）FY-2G衛(wèi)星可見光云圖（單位：%）和08：00—23：59廊坊大廠站云底高度、云底紅外亮溫（c）Fig.7 The visible cloud picture from FY-2G satellite (Unit: %) at 14:00 BST (a),18:00 BST (b) and cloud base height,infrared brightness temperature from 08：00 BST to 23:59 BST at Dachang station of Langfang (c) on 5 July 2021

強(qiáng)對流在有利的天氣背景下發(fā)展，依賴于大氣的熱力、動(dòng)力條件，更與中小尺度系統(tǒng)直接相關(guān)［31］。經(jīng)過輻射增溫，7月5日14：00 京津冀地區(qū)地面氣溫已接近日最高氣溫值，由于局地強(qiáng)雷暴云的生成，高強(qiáng)度降雨形成，導(dǎo)致低層強(qiáng)烈降溫，與周圍溫度梯度迅速加大，從地面1 h 變溫和風(fēng)場（圖8）可以看出，北京中東部到廊坊北部已形成明顯冷池，冷池中心最大1 h 變溫達(dá)到-10.5 ℃·h-1，并且沿冷池南部邊界有近東西向輻合線生成，隨后，冷池與輻合線均向南推移。15：00 冷池覆蓋北京東南部與廊坊北部地區(qū)，輻合線南移至北京和廊坊交界，在此期間，冷池移動(dòng)所經(jīng)區(qū)域出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，地面輻合線則始終位于冷池與強(qiáng)降水落區(qū)移動(dòng)的前方。19：00—21：00 廊坊和天津武清出現(xiàn)強(qiáng)降水，同樣在北京、廊坊交界，以及武清境內(nèi)存在穩(wěn)定少動(dòng)的近東西向和南北向的地面輻合線，且輻合線的北側(cè)還出現(xiàn)了輻合中心，強(qiáng)降水位于兩輻合線之間，但與下午出現(xiàn)在北京中東部的強(qiáng)降水不同，冷池強(qiáng)度明顯減弱，1 h 變溫僅為-2.0～0.0 ℃·h-1，這與強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)間以及前期降雨使得能量釋放密不可分。14：00 接近盛夏地面氣溫最高時(shí)段，強(qiáng)對流的爆發(fā)勢必導(dǎo)致能量迅速釋放，局地氣溫驟降，冷池形成，而發(fā)生在夜間的強(qiáng)降水，尤其是前期本地或周邊已出現(xiàn)降雨的情況下，冷池效應(yīng)將大大減弱，為此，在分析冷池時(shí)要結(jié)合時(shí)間等因素綜合考慮。此外，地面輻合線在兩個(gè)時(shí)段強(qiáng)降水過程中均起到了觸發(fā)作用。

圖8 2021年7月5日14：00（a）、15：00（b）、19：00（c）、20：00（d）地面1 h變溫（彩色填色區(qū)，單位：℃）和風(fēng)向（箭頭）（棕色實(shí)線為地面輻合線，字母D為地面輻合中心）Fig.8 Hourly variation of surface temperature （color shaded areas，Unit：℃） and direction of the wind （arrows） at 14：00 BST （a），15：00 BST （b），19：00 BST （c） and 20：00 BST （d） on 5 July 2021（The brown solid lines are the ground convergence lines，letter D is the ground convergence center）

圖9為2021年7月5日14：00—16：00 北京S 波段雷達(dá)6.0°仰角和0.5°仰角反射率因子?？梢钥闯觯?4：00通州北部及以西6.0°仰角的反射率因子迅速增大為45～60 dBZ，最大小時(shí)雨強(qiáng)為13.3 mm·h-1［圖10（a）］，隨著700 hPa 引導(dǎo)氣流向東移動(dòng)，強(qiáng)回波范圍擴(kuò)大，強(qiáng)度增強(qiáng)，15：00 通州東部最強(qiáng)回波增至65 dBZ，并向南擴(kuò)展，北京通州副中心辦公區(qū)最大雨強(qiáng)陡增至72.2 mm·h-1［圖10（b）］，此時(shí)，0.5°仰角上通州至大興方向出現(xiàn)了由北向南的陣風(fēng)鋒，移速約為25 km·h-1，這與冷池南邊界的位置及移動(dòng)速度完全吻合，而隨著陣風(fēng)鋒形成和移動(dòng)，通州和廊坊北部的風(fēng)速也明顯加大，極大風(fēng)速由14：00 的不足5.0 m·s-1增至17.2 m·s-1，達(dá)到8 級(jí)災(zāi)害性大風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。此外，陣風(fēng)鋒的移動(dòng)過程中還觸發(fā)了對流單體A 和B 的生成，此后半小時(shí)內(nèi)隨著陣風(fēng)鋒的遠(yuǎn)離，A 單體迅速減弱，B 單體發(fā)展加強(qiáng)，強(qiáng)降水量落區(qū)同時(shí)向東南方向擴(kuò)展［圖10（c）］，這與程月星等［32］研究結(jié)論一致，即上游雷暴冷池出流作用將觸發(fā)地面輻合抬升最強(qiáng)處新生單體并迅速發(fā)展。以上分析均證明了邊界層中尺度輻合線、陣風(fēng)鋒等抬升和地面冷池增強(qiáng)與對流風(fēng)暴的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切［10，33-35］，從而影響雷暴大風(fēng)的形成和強(qiáng)降水落區(qū)變化。

6 結(jié) 論

本文運(yùn)用多源探測資料，從大尺度環(huán)境條件和中小尺度觸發(fā)機(jī)制等多角度分析探討了2021年盛夏京津冀的一次強(qiáng)對流天氣，以揭示天氣過程發(fā)生發(fā)展前后各物理量變化趨勢和重要特征，為強(qiáng)降水、雷暴大風(fēng)等短臨預(yù)報(bào)預(yù)警提供更科學(xué)參考。

（1）2021年7月5日京津冀中部出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣，最大雨強(qiáng)72.2 mm·h-1，極大風(fēng)速達(dá)27.3 m·s-1（10 級(jí)），局地伴有短時(shí)小冰雹。低層925 hPa 及以下和中層800～700 hPa 的水汽強(qiáng)輻合早于強(qiáng)降水1～2 h出現(xiàn)，在強(qiáng)抬升作用下促使整層大氣可降水量不斷累積，為強(qiáng)對流的發(fā)生發(fā)展儲(chǔ)備了良好的水汽條件。

（2）“上干下濕”不穩(wěn)定層結(jié)維持，垂直θse能量鋒區(qū)形成并加強(qiáng)，0～6 km 強(qiáng)垂直風(fēng)切變，對流有效位能CAPE 躍升，K指數(shù)和SI 等條件的建立，共同構(gòu)成了此次強(qiáng)對流天氣形成的熱力、動(dòng)力不穩(wěn)定環(huán)境。

（3）中緯度500 hPa 西風(fēng)帶高空槽東移，攜帶干冷空氣南下，與850 hPa 由西南伸向華北的暖脊形成了不穩(wěn)定的溫度垂直分布，提供了天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)條件；冷暖空氣在華北不斷交匯引發(fā)了中尺度對流系統(tǒng)的發(fā)展，云底高度迅速下降、云底紅外亮溫驟增均預(yù)示著強(qiáng)對流云團(tuán)的形成，可見光云圖上云體東南邊界暗影的出現(xiàn)則表明了積雨云已發(fā)展至較高高度，強(qiáng)對流一觸即發(fā)。

（4）冷池在南移過程中與強(qiáng)降水落區(qū)相對應(yīng)，其間既有風(fēng)暴的移動(dòng)，也有冷池誘發(fā)的對流單體新生發(fā)展，而位于其移動(dòng)前方的地面輻合線對強(qiáng)降水的生成起到了直接觸發(fā)作用。相比夜間，午后強(qiáng)降水導(dǎo)致的局地降溫幅度更大，冷池效應(yīng)更明顯，這也提示預(yù)報(bào)員在分析強(qiáng)對流天氣時(shí)除了分析氣象要素變化，還要關(guān)注其出現(xiàn)時(shí)間，以及前期是否已有能量釋放，從而更加準(zhǔn)確預(yù)報(bào)中尺度系統(tǒng)的生消和強(qiáng)度發(fā)展。