龐 波，陰蜀城，朱 彪*，許 軍

1.福建省災(zāi)害天氣重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建福州 350028；2.福建省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心，福建福州 350028；3.福建省泉州市氣象局，福建泉州 362000；4.國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院，福建福州 350007

雷暴是我國東南沿海地區(qū)福建省常見的一種天氣現(xiàn)象。福建省地形獨(dú)特，雷暴初生對流條件復(fù)雜，在活動過程中，其結(jié)構(gòu)和形狀會受到天氣環(huán)境參數(shù)的影響；不同的對流指數(shù)環(huán)境中，雷暴過程的適應(yīng)性和活躍程度也不一致，雷暴密集區(qū)通常給建筑物、供電設(shè)施、電子電氣設(shè)施、人畜生命安全造成嚴(yán)重威脅[1]。因此，有必要分析不同環(huán)境參數(shù)下強(qiáng)雷暴的成因和活動，為氣象部門加強(qiáng)強(qiáng)對流天氣預(yù)警、提高預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率提供有效參考依據(jù)。采用歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心ERA 5再分析資料（水平分辨率為0.25°×0.25°）和對應(yīng)研究時段的福建省16個閃電定位儀監(jiān)測數(shù)據(jù)，選取福建省2022年7月22日和25日2次雷暴天氣過程分析其發(fā)展與成因，以期為預(yù)報(bào)員預(yù)報(bào)雷暴等強(qiáng)對流天氣提供有效參考。

1 2022年7月22日強(qiáng)雷暴天氣個例分析

1.1 天氣實(shí)況分析

2022年7月22日，福建省受副熱帶高壓控制，脊前東風(fēng)氣流將西太平洋暖濕空氣輸送至福建省中部，與垂直南風(fēng)攜帶暖濕氣流在福建省中部停滯輻合，受橫切變北抬的影響，福建省中北部局部地區(qū)出現(xiàn)零星雷雨[2]。福建省2022年7月22日00:00～00:00(UTC)雷暴天氣伴有微弱陣雨，以對流性降水為主，24 h累計(jì)降水量最大值為5 mm，此次降水落區(qū)主要發(fā)生在福建中北部武夷山、古田—屏南—寧德交界處、永泰—閩侯—福州—連江等3個降水落區(qū)，其他區(qū)域沒有明顯降水。

此次天氣個例在永安、尤溪、德化、永泰等地及平和與南靖交界處監(jiān)測到較密集的正地閃活動，正地閃最強(qiáng)值在22日21:53:26出現(xiàn)在南平市延平區(qū)，強(qiáng)度為167.5 kA，最小值在18:18:32出現(xiàn)在泉州市德化縣，強(qiáng)度為5.3 kA；監(jiān)測到的負(fù)地閃集中區(qū)與正地閃發(fā)生落區(qū)基本相吻合，但負(fù)地閃最強(qiáng)值相對正地閃偏東，19:18:07出現(xiàn)最大值（-4.9 kA），21:53:26最小值（139.2 kA）均出現(xiàn)在三明市尤溪縣。

1.2 高空環(huán)流背景分析

分析福建省2022年7月22日08:00、14:00、20:00UTC 3個時次850、700、500 hPa位勢高度場、溫度場、濕度場及風(fēng)場空間分布，2022年7月22日08:00～20:00 500 hPa等壓面上整個福建省均受副熱帶高壓脊所控制，08:00高度場在福建中部地區(qū)形成自東南向西北走向的高壓脊，其中，途經(jīng)邵武—順昌—南平—閩侯—福州—長樂等地區(qū)，均位于脊線上，在尤溪、永泰、閩清等地受反氣旋式環(huán)流圍繞，形成1個閉合小高壓，溫度平流較弱，沒有形成明顯的冷暖溫差，但閉合高壓內(nèi)，垂直北風(fēng)氣流促使該區(qū)域出現(xiàn)1個明顯的溫度脊，且等溫線與等高線相垂直；14:00脊前東南氣流加強(qiáng)使等高線向北壓，強(qiáng)烈的被壓形勢導(dǎo)致在福建東南地區(qū)形成明顯的冷中心，且沿海線一帶等溫線密集，出現(xiàn)較強(qiáng)的溫度梯度，而中北部依然受平直西風(fēng)和弱的西南氣流的影響，在東部寧德市形成暖中心。北部脊后弱西風(fēng)氣流穩(wěn)定發(fā)展，南部地區(qū)脊前東南氣流將西太平洋暖濕空氣源源不斷輸送至羅源和連江等地，停滯輻合與脊后西南氣流形成明顯切變，將冷暖空氣匯合為福建省中部地區(qū)強(qiáng)對流天氣；20:00整個高壓系統(tǒng)向東移，脊前由強(qiáng)烈的東南氣流轉(zhuǎn)化成平直的東風(fēng)氣流，等高線的閉合小高脊消失，轉(zhuǎn)而受弱低溫系統(tǒng)控制，此次雷暴過程減弱[3-4]。

1.3 水汽條件和輸送來源

水汽主要分布在大氣低層，考慮到600 hPa以上水汽含量較少，因此，本個例從底層到高層以850、700 hPa為主，分析水汽含量及其飽和程度。700 hPa水汽主要集中在7月22日08:00福建中部和東北部落區(qū)，14:00水汽集中于中部，相對濕度達(dá)到95%，東北部地區(qū)水汽受西風(fēng)氣流影響有所消散，而20:00相對濕度減少至不足30%。850 hPa除08:00中南部水汽條件較差外，其他2個時次水汽條件基本穩(wěn)定，全省相對濕度均維持在60%～80%。

結(jié)合福建省2022年7月22日08:00、14:00、20:00UTC的850、700 hPa的比濕場、風(fēng)場空間分布特征（圖1）可知，低層水汽來源于西太平洋和副熱帶高壓上的熱帶海洋氣團(tuán)，上午偏東氣流將西太平洋水汽輸送至福建中南部，下午垂直南風(fēng)氣流將南海水汽輸送條件，兩者氣流匯合在福建中部地區(qū)形成輻合作用，為發(fā)生強(qiáng)對流天氣提供有利條件。中北部地區(qū)受西風(fēng)氣流影響，該輻合區(qū)水汽隨著氣流而消散，且該區(qū)域風(fēng)速較弱，輸送能力微弱，本次雷暴天氣并未產(chǎn)生明顯降水。700 hPa以上在福建省中部產(chǎn)生1個明顯暖平流，而850 hPa顯示出該區(qū)域周圍有明顯的冷平流，上層高冷、下層暖濕的結(jié)構(gòu)有利于充分儲存和形成強(qiáng)的對流不穩(wěn)定，產(chǎn)生雷暴等強(qiáng)對流天氣。

圖1 福建省2022年7月22日08:00、14:00、20:00UTC的850 hPa、700 hPa、比濕場(單位:g/kg)、風(fēng)場(單位:m/s)空間分布特征

1.4 不穩(wěn)定能量釋放條件

7月22日3個時次的K指數(shù)和對流有效位能CAPE值空間分布上，08:00～14:00 K指數(shù)大值區(qū)基本都維持在福建省中東部，最大K值可達(dá)36 K，隨后K指數(shù)開始減弱，直到20:00 K指數(shù)大值區(qū)東移出福建省，由此可知，在福建省中東部地區(qū)潛能較大，大氣層為強(qiáng)的不穩(wěn)定狀態(tài)，最小K指數(shù)值在福建省西南部，在14:00～20:00尤為明顯，最小K值不足10 K，而在給定環(huán)境中，對流有效位能在此次雷暴天氣過程中均為福建沿海岸地區(qū)做了很大貢獻(xiàn)。隨著時間推移，CAPE值也在東部，在3個時次中，最大對流有效位能達(dá)到5 000 J/kg，對流有效位能穩(wěn)定區(qū)基本出現(xiàn)在西北部地區(qū)，沒有產(chǎn)生不穩(wěn)定能量；氣塊在東南氣流的作用下上升產(chǎn)生較大正浮力能量，為產(chǎn)生雷暴天氣帶來有利條件。

2 2022年7月25日強(qiáng)雷暴天氣個例分析

2.1 天氣實(shí)況概述

2022年7月25日，福建以東南為界線，偏東地區(qū)出現(xiàn)大范圍閃電活動，主要集中在12:00～20:00，25日雷暴天氣為東南部地區(qū)帶來微弱降水，特別是在安溪、德化—永泰交界處、寧德等地帶來陣雨，24 h累計(jì)降水最大值在寧德，為5 mm，其次在安溪縣，24 h累計(jì)降水量為2.5 mm。

從正地閃和負(fù)地閃空間分布可知，地閃活躍區(qū)均出現(xiàn)在龍巖、安溪、永安、德化、尤溪、古田—寧德—屏南交界處等地，正地閃最強(qiáng)值在將樂縣，正地閃最小值在25日16:07:20出現(xiàn)在寧德福鼎市，強(qiáng)度為2.6 kA；而負(fù)地閃主要發(fā)生在平和—南靖交界處、龍巖邊界、永安縣、安溪縣、德化縣、尤溪縣、永泰縣、古田—屏南—寧德交界處等地，最強(qiáng)值在25日16:21:33出現(xiàn)在寧德福鼎市，強(qiáng)度為-3.3 kA，負(fù)地閃最小值在25日10:46:20泉州市德化縣，強(qiáng)度為152.3 kA。

2.2 高空環(huán)流背景

分析福建省2022年7月25日08:00、14:00、20:00 UTC3個時次850、700、500 hPa的位勢高度場、溫度場、濕度場及風(fēng)場空間分布特征，發(fā)現(xiàn)500 hPa的08:00，德化—尤溪—永泰交界處受偏西南氣流的影響形成弱的暖平流，但等高線不密集，以平均2 m/s的風(fēng)速將暖空氣輸送至該區(qū)域，該交界處周圍存在2個明顯冷區(qū)，冷暖空氣交匯促使該區(qū)域形成強(qiáng)對流天氣；14:00副熱帶高壓脊線北抬，福建東南部沿海岸處形成明顯的東南—西南向切變，中部表現(xiàn)出較強(qiáng)溫度梯度，福建中南部暖平流區(qū)范圍擴(kuò)大，東南部洋面上受副高北抬影響，形成切斷低壓；20:00切變線向西北方向移動，福建省西部地區(qū)也出現(xiàn)西南—西北方向橫切變。700 hPa濕度場顯示14:00相對濕度明顯高于20:00，14:00相對濕度在整個福建省表現(xiàn)出3個濕區(qū)，分別位于中南部尤溪—德化—永泰、東北部，以及中北部順昌等地；850 hPa的14:00福建省西南部和沿海地區(qū)濕區(qū)加強(qiáng)，風(fēng)速南部偏弱北部開始加強(qiáng)，南部暖濕空氣開始向北輸送，20:00沿海岸地區(qū)相對濕度較小，整個形勢場減弱。

2.3 水汽條件和輸送來源

由2022年7月25日08:00、14:00、20:00 UTC 3個時次850、700、500 hPa的比濕場、風(fēng)場空間分布特征可知（圖2），此次強(qiáng)對流天氣水汽輸送主要源自南海，尤其是25日14:00～20:00不同層次比濕場都在福建省中南部尤溪—永泰—德化等中南部和沿海岸地區(qū)形成明顯濕區(qū)。850 hPa的14:00比濕場顯示2股明顯水汽輸送路徑：一是南風(fēng)攜帶南海水汽至福建省沿海岸處，受東風(fēng)影響，該水汽路徑發(fā)生變化，繼續(xù)向福建中南部地區(qū)輸送，中南部地區(qū)風(fēng)速開始變小，水汽停滯；二是西南風(fēng)氣流將南海水汽直接向北輸送，在福建省西南沿岸詔安、平和、永定、上杭等地形成明顯風(fēng)向切變，兩者水汽在此匯合，形成大量比濕，強(qiáng)度超過20 g/kg，從底層到高層隨著高度增加比濕相對減弱。

圖2 福建省2022年7月25日08:00、14:00、20:00UTC850 hPa、700 hPa、比濕場(單位:g/kg)、風(fēng)場(單位:m/s)空間分布特征

2.4 不穩(wěn)定能量釋放條件

分析福建省7月25日08:00、14:00、20:00 UTC 3個時次的K指數(shù)和對流有效位能CAPE值空間分布特征發(fā)現(xiàn)，25日對流有效位能在14:00強(qiáng)度最強(qiáng)，以14:00為參考，福建省東北—西南為界，對流有效位能大值區(qū)和小值區(qū)分別占據(jù)福建省東南部和東北部，東南部最強(qiáng)對流有效位能出現(xiàn)在平和、華安、南靖、尤溪縣等地，達(dá)到5 000 J/kg，最小值出現(xiàn)在分界線西北地區(qū)，大氣層結(jié)相對穩(wěn)定，沒有釋放對流不穩(wěn)定能量；25日K指數(shù)從時間上分析和對流有效位能的結(jié)論相一致，依然是14:00的K指數(shù)強(qiáng)度最大，但空間上與對流有效位能的大小值落區(qū)不相符，K指數(shù)大值區(qū)在08:00～14:00基本覆蓋整個福建省，最大值于14:00出現(xiàn)在福建省中北部和東南沿海地區(qū)，強(qiáng)度達(dá)40 K。該區(qū)域有利于引發(fā)雷雨過程；西部地區(qū)K指數(shù)最小，因此判斷此次天氣過程北部強(qiáng)對流主要受熱力因素影響，而南部是熱力與動力結(jié)構(gòu)相結(jié)合，加強(qiáng)對流發(fā)展強(qiáng)度，對觸發(fā)對流和決定風(fēng)暴類型起著重要作用。

3 2次強(qiáng)雷暴天氣個例總結(jié)

（1）2022年7月22日雷暴主要影響福建省中東部地區(qū)，此次雷暴天氣過程主要考慮熱力條件，動力抬升為輔，受西太平洋副熱帶高壓控制，脊前偏東氣流將西太平洋水汽和暖濕空氣輸送至福建省沿海岸，南風(fēng)氣流將南海水汽和暖濕空氣輸送至福建省中部，與上述東風(fēng)攜帶暖濕氣氣流匯合，北部脊后弱的平直西風(fēng)氣流導(dǎo)致前2股暖濕氣流在福建中東部地區(qū)形成輻合，為其帶來強(qiáng)對流天氣；

（2）2022年7月25日引發(fā)雷暴天氣過程的主要因素以動力抬升雷暴和熱力抬升雷暴為主導(dǎo)，福建省北部強(qiáng)對流主要受熱力因素影響，南風(fēng)攜帶南海水汽。在中部受東風(fēng)氣流影響輻合，與垂直至上的暖濕氣流在福建中南部引發(fā)對流運(yùn)動，中部地區(qū)處于明顯切變線，熱力與動力結(jié)構(gòu)相結(jié)合，加強(qiáng)對流發(fā)展。