摘 要:選擇常規(guī)氣象觀測資料、NCEP分析資料及雷達探測資料,對江西省2023年4月3—5日的一次強對流天氣演變過程進行分析,并闡述了其對吉安地區(qū)的影響。結果顯示:在此次強對流天氣過程中,江西省處在500 hPa高空槽前,并且受強西南氣流影響。在低空急流作用下,暖濕氣流持續(xù)向江西輸入,形成“中高層干冷、低層暖濕”的不穩(wěn)定環(huán)境,再加上高空槽前上升運動,為此次江西省大部雷暴、大風、強降雨天氣的發(fā)生提供了有利的環(huán)流背景形勢。江西北部區(qū)域強對流天氣過程和冷池流出、中層的干侵入等系統(tǒng)具有極大聯(lián)系,水汽通量持續(xù)在贛南一帶輻合,是促使該區(qū)域降水天氣持續(xù)維持的重要原因,這也導致吉安地區(qū)尤其是南部片區(qū)出現(xiàn)了暴雨和短時強降水等災害天氣。
關鍵詞:強對流天氣;環(huán)流背景;演變過程
中圖分類號:P461 文獻標志碼:B 文章編號:2095–3305(2024)06–0-03
強對流天氣是我國大部分地區(qū)發(fā)生頻率很高的氣象災害,主要涉及大風、雷電、短時強降水、冰雹等天氣類型,強對流天氣會在較短時間內(nèi)帶來較強的危害[1-2]。因此,加強對局部地區(qū)強對流天氣的預報工作十分必要。近年來,很多學者將強對流天氣預報作為重要課題進行研究。黃榮等[3]分析了廣西一次強冰雹天氣過程,發(fā)現(xiàn)該次強對流天氣的影響系統(tǒng)包括地面冷鋒、低層切變線和500 hPa高原槽、南支槽。相關學者通過分析貴州省強對流天氣各類得出結論:貴州出現(xiàn)的冰雹、大風等強對流天氣是在高空冷槽、低層的切變線、中尺度輻合線及南風急流的共同作用下產(chǎn)生的。
江西省處于我國華東地區(qū),大風、雷電、強降水等強對流災害出現(xiàn)十分頻繁,尤其是在主汛期(4—6月)易發(fā)頻發(fā),經(jīng)常給當?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運輸及城市基礎設施等造成不同程度的危害。基于此,以2023年4月3—5日江西省1次強對流天氣為例,重點探究了該次強對流天氣的演變過程及其對吉安地區(qū)的影響,為今后更好地提高強對流天氣預報預警準確率提供參考。
1 天氣實況
經(jīng)收集和查詢有關數(shù)據(jù),2023年4月3—5日,江西省出現(xiàn)了一次雷暴、大風、強降水等強對流天氣過程。在此次強對流天氣期間,有900余個測站出現(xiàn)6級及以上大風。此外,此次強對流期間降水主要包括2條雨帶(江西中北部與江西南部)。其中,江西中北部降水從4月3日晚上至4月4日早上,日積雨量達到100 mm
以上的測站有17個;江西省南部區(qū)域降水量主要出現(xiàn)在4月4日上午至4月5日,在此期間日累積雨量達到100 mm以上的測站有130多個。
受強對流天氣影響,4月3日15:00—5日15:00,吉安市全市共63站出現(xiàn)暴雨,1站出現(xiàn)大暴雨,大部分集中在南部縣區(qū)。最大降雨為萬安寶山敬老院站103.3 mm,其次為萬安枧頭焦源站101.6 mm,第三為萬安寶山安長站96.3 mm。1 h雨強以遂川縣五指峰站41.9 mm(4月4日07:00~08:00)為最大,3 h雨強以遂
川縣五指峰站58.2 mm(4月4日07:00~10:00)為最大。
2 環(huán)流背景
通過分析此次江西省強對流天氣環(huán)流形勢場可知,2023年4月3日20:00,本省主要處在500 hPa高空槽前,此時850 hPa低渦逐漸朝著東北方向移動發(fā)展。通過圖1可以發(fā)現(xiàn),4月3日20:00,低渦中心處在鄂、皖兩省份相接壤區(qū)域;隨著時間的推移,4月4日20:00低渦發(fā)展至河南東北面,地面存在江淮氣旋,低值系統(tǒng)很深厚。850 hPa假相當位溫與風場上顯示鋒面從低渦中心伸出,冷、暖氣流積聚。鋒區(qū)南邊的暖氣團中,850 hPa西南急流十分明顯,急流核風速超過
24 m/s,低空急流影響區(qū)域較大,江西省均受強西南氣流影響。在低空西南急流作用下,暖濕氣流持續(xù)向江西輸入,形成“中高層干冷、低層暖濕”的不穩(wěn)定環(huán)境,再加上高空槽前上升運動,這些為此次雷暴、大風、強降雨天氣的發(fā)生提供了有利的環(huán)流背景形勢。吉安地區(qū)處于500 hPa高空槽前,低層受西南急流影響,850 hPa冷式切變線逐漸東移,吉安位于切變線南側,為強對流天氣的發(fā)生發(fā)展提供有利的動力條件和水汽條件,實況也出現(xiàn)了較明顯的對流天氣過程;4月5日08:00 500 hPa江西中北部受高空脊影響,850 hPa江淮氣旋逐漸東移入海,切變線剛好位于吉安中部,但西南氣流明顯減弱,風向風速輻合區(qū)位于贛南一帶,隨著切變線東移,4月5日吉安對流天氣明顯減弱。
3 江西中北部區(qū)域強對流天氣演變趨勢和物理量特點
通過分析江西九江地區(qū)新一代天氣雷達探測資料了解到,在此次強對流天氣出現(xiàn)前,中尺度對流帶從湘北逐漸向贛北區(qū)域發(fā)展,2023年4月3日23:00左右對流帶發(fā)展成弓狀,回波強度達到60 dBz以上,這種情況下極易產(chǎn)生強對流天氣。新一代天氣雷達徑向速度顯示,回波在移動至贛北后,局部區(qū)域風速達到26 m/s以上,同時存在顯著的速度較模糊?;夭ㄒ苿又邻M中吉安一帶,風速越來越弱,弓狀形態(tài)逐漸消失。
通過分析K指數(shù)可見,大范圍強對流天氣開始前K指數(shù)逐漸增大,4月3日20:00,穩(wěn)定在35~40 ℃。從3日20:00 K指數(shù)分布圖(圖2a)可知,K指數(shù)大值區(qū)從西南伸向東北,江西處于大值區(qū),冷暖空氣交匯有利于不穩(wěn)定能量的增加和釋放,為暴雨的產(chǎn)生提供了良好條件。
分析2023年4月3日20:00衛(wèi)星FY-4A/AGR110通
道亮溫特征了解到,湘中一帶中層大氣屬于干區(qū),即處于通道上亮溫大值區(qū),且在該區(qū)域逐漸朝贛北一帶延伸發(fā)展1個顯著的干舌,這表明贛北干空氣由上朝下進入低空,干空氣夾卷及下沉極易產(chǎn)生大風、雷雨強對流天氣(圖2b)。圖2c全省地面24 h變溫較大。由圖2d可知,干侵入的層次處于中低層500~700 hPa,為此次強對流天氣的產(chǎn)生提供了有利的不穩(wěn)定
形勢。
4 江西南部區(qū)域強對流天氣演變趨勢和物理量特點
對2023年4月4—5日江西南部區(qū)域強對流天氣產(chǎn)生影響的對流系統(tǒng)由桂東北一帶發(fā)展而來。4月4日凌晨時新生對流觸發(fā),在此之后對流系統(tǒng)逐漸新生且在湖南處于最強狀態(tài),并產(chǎn)生明顯的線狀對流帶,且逐漸朝東邊區(qū)域進入東贛南一帶。
4日08:00贛南500 hPa有低槽,處于槽前西南氣流,850、700 hPa有西南急流,925 hPa偏南風風速達到16 m/s,切變南壓,20:00系統(tǒng)繼續(xù)南壓,贛南925 hPa有風向風速切變,700 hPa仍維持西南急流并持續(xù)至6日,可見環(huán)流形勢有利于產(chǎn)生持續(xù)性的強降水等天氣。從地面圖上看,是一個冷空氣東移南壓的過程,高空槽、切變線和地面冷空氣的共同作用,加強了氣流的輻合上升運動,暖濕空氣被強迫抬升,觸發(fā)了不穩(wěn)定能量的釋放,產(chǎn)生了強的對流不穩(wěn)定天氣。分析此次南部強對流天氣散度場與風場了解到,4月4—5日有顯著的高層輻散區(qū)與低層輻合區(qū),最強時對流區(qū)輻合層一直覆蓋至700 hPa區(qū)域,顯示氣流上升運動顯著,有利于強對流天氣發(fā)生與發(fā)展。
水汽條件是影響降水強度的關鍵,暴雨發(fā)生既要有充沛的水汽,還要有源源不斷的水汽輸送并在降水區(qū)附近輻合。從水汽條件來看(圖3),分析4月3日20:00
700、850 hPa水汽通量,全省處于一個大的水汽通量矢量輸送帶。至5日20:00(圖略),水汽輻合大值區(qū)東移南壓,850 hPa水汽通量減弱但700 hPa贛南仍存在水汽通量大值區(qū)。通過分析此次強對流天氣期間吉安市與贛南區(qū)域水汽通量散度場了解到,水汽通量輻合區(qū)域分布在贛南低層,輻合區(qū)域越來越大,自2023年4月4日上午存在小面積局部性輻合發(fā)展。隨著時間的推移,贛南區(qū)域水汽通量輻合區(qū)越來越廣泛,而吉安地處的贛中一帶的水汽通量輻合區(qū)從高空到低空開始演變成水汽通量輻散區(qū),這意味著江西南部區(qū)域的水汽通量輻合阻擋了水汽從南朝江西中北部傳輸。通過上述可以發(fā)現(xiàn),此次強對流天氣期間,江西南部降雨持續(xù)出現(xiàn),而江西中北部降水強度越來越弱,吉安也是如此,這是因為由南向北的水汽輸送被阻擋,而南部輻合持續(xù)存在,進而有利于江西南部降水長時間維持。從K指數(shù)分布情況可看出,5日20:00贛南仍處于K指數(shù)大值區(qū),這也進一步導致了吉安市南部縣區(qū)的暴雨、短時強降水等災害天氣,而北部縣區(qū)降水相對不強、大的降水和對流天氣維持時間也較短。
分析4月3—5日吉安所處的位置能量條件和動力條件演變情況可見,4日08:00 K指數(shù)大值區(qū)位于吉安區(qū)域,至20:00,大值區(qū)迅速南壓至贛南,并維持至5月20日;從850 hPa假相當位溫圖上可見類似情形的演變;從850 hPa水汽通量圖來看,4日08:00大值區(qū)仍處于贛中南一帶,至20:00許南壓至贛南,與吉安地區(qū)較強降水的集中時間有較好的對應關系,但處于過渡的地區(qū)和時間段,不易把握一些影響因素的演變,預報和實況仍存在一定的差距。
5 結論
(1)此次江西省強對流期間降水主要包括2條雨帶(江西中北部與江西南部)。江西中北部雷暴、大風、降水天氣主要出現(xiàn)在4月3日晚上至4月4日早上;而江西南部降水主要集中在4月4—4月5日,降水持續(xù)時間長。
(2)在此次強對流天氣過程中,江西省處在500 hPa高空槽前,并且受強西南氣流影響。在低空急流作用下,暖濕氣流持續(xù)向江西輸入,形成“中高層干冷、低層暖濕”的不穩(wěn)定環(huán)境,再加上高空槽前上升運動,為此次江西省大部雷暴、大風、強降雨天氣的發(fā)生提供了有利的環(huán)流背景形勢。
(3)江西北部區(qū)域強對流天氣過程和冷池出流、中層的侵入具有極大聯(lián)系,水汽通量持續(xù)在贛南一帶輻合,是促使該區(qū)域降水天氣持續(xù)維持的重要原因。
(4)吉安處于江西中部,在此次大環(huán)背景下出現(xiàn)強對流天氣的可能性極大,從預報結果來看,基本把握了預報方向和天氣發(fā)展趨勢。但處在2條雨帶之間,強對流天氣強度和落區(qū)預報的難度相對較大,在定量預報分析過程中容易出現(xiàn)偏差較大情況,預報和實況仍存在差距,需在今后預報工作中進一步總結提煉類似過程的發(fā)生機理,深入分析影響因素。
參考文獻
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收稿日期:2024-01-11
作者簡介:黃燁(1995—),女,江西吉安人,助理工程師,主要從事氣象工作。