劉 娟,馬中元,廖滿庭,張王鵬,李正陳

(1.銅鼓縣氣象局,銅鼓 336200;2.江西省氣象科學(xué)研究所,南昌 330046)

0 引言

臺風(fēng)外圍颮線回波帶指在臺風(fēng)外圍環(huán)流中產(chǎn)生的颮線回波帶,是大氣中極端的天氣現(xiàn)象和自然災(zāi)害之一。2014-07-18T15:30第9號臺風(fēng)“威馬遜”(超強臺風(fēng))在海南省文昌市翁田鎮(zhèn)沿海登陸,登陸時臺風(fēng)中心附近最大風(fēng)力達(dá)17級(60 m/s)。臺風(fēng)外圍的環(huán)流引發(fā)江西出現(xiàn)自南向北移動的強颮線天氣,颮線回波帶伴隨著瞬間強風(fēng)、強雷電和短時強降水等災(zāi)害性天氣。

研究颮線產(chǎn)生的雷暴大風(fēng)、短時強降水等災(zāi)害性天氣對于災(zāi)害性天氣的監(jiān)測預(yù)警具有重要意義,同時也為氣象研究的持續(xù)發(fā)展提供重要支撐。中國不少專家學(xué)者對此進行了研究[1-2]。馬中元等[3-5]對江西颮線回波帶上中小尺度系統(tǒng)產(chǎn)生的雷暴大風(fēng)天氣,以及副高邊緣雷暴大風(fēng)回波特征等進行了分析;段和平等[6-8]對颮線的天氣、雷達(dá)回波、風(fēng)廓線雷達(dá)等特征,以及多尺度回波系統(tǒng)演變等所造成的雷暴大風(fēng)天氣進行了研究;江西超級單體回波結(jié)構(gòu)往往帶來冰雹、雷暴大風(fēng)、短時強降水和強雷電等災(zāi)害性天氣,副高控制下或在副高邊緣,易產(chǎn)生局地龍卷回波[9-11]。這些研究結(jié)果,為江西颮線天氣的研究和雷暴大風(fēng)預(yù)警預(yù)報提供科學(xué)依據(jù)。

1 資料來源

天氣圖資料來源于MICAPS平臺;地面氣象站資料來源于江西氣象信息內(nèi)網(wǎng)平臺和銅鼓國家站觀測資料;雷達(dá)回波資料來源于江西WebGIS雷達(dá)拼圖平臺。全文使用北京時間。

2 雷暴大風(fēng)年分布與地面要素關(guān)系

2.1 雷暴大風(fēng)年分布

銅鼓縣隸屬于江西省宜春市,屬亞熱帶氣候,多雷雨天氣。當(dāng)冷空氣或低壓系統(tǒng)、颮線系統(tǒng)襲擊銅鼓縣時,容易引發(fā)雷暴大風(fēng)天氣。雷暴大風(fēng)指8級以上(風(fēng)速≥17.2 m/s)伴有雷電和降水的大風(fēng)。這種天氣可能會對人民群眾的生命和財產(chǎn)安全造成威脅。

銅鼓雷暴大風(fēng)頻繁。根據(jù)歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計,銅鼓縣1975—2022年(48 a)共出現(xiàn)風(fēng)速≥17.2 m/s 雷暴大風(fēng)32次,最多1 a(1985年)出現(xiàn)4次(圖1);風(fēng)速最大是在2014-07-18第9號臺風(fēng)“威馬遜”外圍颮線影響下產(chǎn)生的大風(fēng)(銅鼓風(fēng)速達(dá)21.1 m/s)。

圖1 1975—2022年銅鼓縣雷暴大風(fēng)出現(xiàn)頻次年分布

2.2 “威馬遜”臺風(fēng)天氣系統(tǒng)

2014-07-18T08:00,“威馬遜”臺風(fēng)環(huán)流位于瓊州海峽,臺風(fēng)東北部850 hPa有低空東南急流將南海充沛的水汽輸送進內(nèi)陸。強大的副熱帶高壓控制了中國東部的大部地區(qū),銅鼓處于副高控制之下,但200 hPa位于西南風(fēng)與西北偏西風(fēng)構(gòu)成的顯著分流區(qū)之中,500 hPa廣東至江西大部為干區(qū),溫度露點差≥10 ℃,地面圖上贛西北有地面輻合線,同時又為低層暖中心,即高層輻散、低層輻合,有一定的對流潛勢。18日20:00,臺風(fēng)向北移動,地面輻合線、200 hPa分流區(qū)維持,贛北至湖北、安徽南部的溫度遞減率增加,850 hPa與500 hPa溫度差≥28 ℃。在此期間,臺風(fēng)環(huán)流外圍,對流觸發(fā),沿著中低層偏南氣流向北移動,由于對流條件很好,線狀對流發(fā)展,17:00在進入贛南后形成颮線。

7月18日08:00—20:00,長沙站對流有效位能由958.1 J/kg增至1,763.3 J/kg,最大抬升指數(shù)由-4.9 ℃降至-5.5 ℃,K指數(shù)由40 ℃增至42 ℃,SI指數(shù)達(dá)-3.89 ℃。大氣環(huán)境條件表明長沙附近大氣層結(jié)極不穩(wěn)定,對流有效位能較大,颮線在向長沙移動的過程之中,強度進一步增強,19:00進一步發(fā)展成“弓”形颮線,造成贛西大范圍的雷暴大風(fēng)、短時強降水天氣過程。

2.3 江西1 h降水

7月18日14:00,“威馬遜”臺風(fēng)外圍雨帶進入江西贛州地區(qū),降水強度較弱,雨強維持在10 mm/h以下;15:00—17:00,臺風(fēng)雨帶北抬,雨強逐步加大,局部(瑞金、吉安附近)出現(xiàn)短時強降水;18:00,臺風(fēng)雨帶降水強度有所減弱,北抬過程中雨帶更趨緊密;19:00—20:00,威馬遜臺風(fēng)外圍雨帶重新發(fā)展加強,宜春市多地出現(xiàn)短時強降水;20:20銅鼓出現(xiàn)風(fēng)速為21.1 m/s的雷暴大風(fēng);21:00,臺風(fēng)雨帶開始減弱并緩慢移出宜春地區(qū)。

3 “威馬遜”臺風(fēng)外圍颮線回波帶

臺風(fēng)外圍颮線回波(Outer Rainband Squall Line,ORSL)是指在臺風(fēng)外圍,由臺風(fēng)外輻合環(huán)流提供動力,產(chǎn)生強對流的一種天氣現(xiàn)象。ORSL通常表現(xiàn)為一條東西走向的狹長的強對流降水帶,主要特征包括:ORSL的寬度很小,通常在5～50 km,長度則通常在數(shù)百千米至上千千米;ORSL的主要降水過程通常以短時強降水、雷暴大風(fēng)和冰雹形式出現(xiàn);ORSL往往會隨著臺風(fēng)的移動而移動,并可能在臺風(fēng)來臨前夕到達(dá)某些地區(qū);ORSL的影響范圍可能覆蓋到臺風(fēng)路徑上的多個城市和地區(qū),對人民群眾和社會生產(chǎn)、生活造成的危害都很大;ORSL的預(yù)測難度大,有時難以準(zhǔn)確預(yù)測其位置和軌跡。ORSL具有強烈的短時強降水、雷暴大風(fēng)和冰雹等特征,可以通過雷達(dá)回波特征監(jiān)測預(yù)警ORSL的演變,及時發(fā)布預(yù)警和預(yù)報信息,引導(dǎo)公眾做好防護工作,降低ORSL帶來的不利影響。

3.1 典型回波特征

臺風(fēng)外圍颮線回波帶排列比較緊密,帶上強回波單體強度可達(dá)60～65 dBZ,影響銅鼓時,颮線回波帶結(jié)構(gòu)比較清晰,大體呈東西走向?！巴R遜”臺風(fēng)是由南向北方向移動,回波帶前沿比較緊密,回波帶后側(cè)則有較大范圍的混合型回波,表明颮線后側(cè)存在一支強風(fēng)區(qū)維持颮線回波帶的發(fā)展。

3.2 回波演變

“威馬遜”臺風(fēng)外圍颮線影響江西經(jīng)歷了初始階段、強盛階段、減弱階段和消散階段。初始階段回波系統(tǒng)開始形成并漸漸增強,組合反射率CR增加,雷暴云的上升運動較為強烈,閃電活動頻繁;強盛階段回波系統(tǒng)成熟期達(dá)到最高強度,持續(xù)時間長,回波系統(tǒng)為強降水和雷暴大風(fēng)的主要來源;減弱階段回波強度開始減弱,反射率和雷暴云的上升運動都減弱,降水和風(fēng)力因此逐漸減弱;消散階段回波系統(tǒng)逐漸消散,反射率迅速降低,降水逐漸停止,雷電活動逐漸變少,雷暴云的強度迅速減弱。當(dāng)臺風(fēng)外圍環(huán)流經(jīng)過江西南部時,在山地抬升、午后地面增溫和沿臺風(fēng)外圍環(huán)流走向等因素影響下,14:00開始產(chǎn)生對流回波,單體回波強度在45～55 dBZ,單體呈不連續(xù)的帶狀排列,颮線進入初始階段;15:00回波發(fā)展,帶狀結(jié)構(gòu)開始明顯;16:00—19:00臺風(fēng)外圍颮線回波帶逐漸形成,回波帶上強單體回波強度達(dá)到60～65 dBZ,閃電分布密集,颮線進入強盛階段;20:00,臺風(fēng)外圍颮線移近銅鼓縣時,20:20出現(xiàn)風(fēng)速為21.1 m/s的雷暴大風(fēng);21:00之后,颮線回波帶開始分裂,逐漸進入減弱階段和消散階段。

4 結(jié)束語

文章通過分析銅鼓縣2014-07-18在“威馬遜”臺風(fēng)影響下產(chǎn)生的大風(fēng)得出以下結(jié)論:

1)1975—2022年銅鼓縣出現(xiàn)風(fēng)速≥17.2 m/s雷暴大風(fēng)共32次,風(fēng)速最大的一次是受2014-07-18第9號臺風(fēng)“威馬遜”外圍颮線影響。

2)“威馬遜”臺風(fēng)環(huán)流位于瓊州海峽,強大的副熱帶高壓控制了中國東部的大部地區(qū),銅鼓縣處于副高控制之下,200 hPa位于西南風(fēng)與西北偏西風(fēng)構(gòu)成的顯著分流區(qū)之中,500 hPa廣東至江西大部為干區(qū),地面圖上贛西北有地面輻合線。

3)“威馬遜”臺風(fēng)外圍雨帶進入江西,臺風(fēng)雨帶北抬,雨強逐步加強,吉安、宜春等地出現(xiàn)短時強降水,20:20銅鼓出現(xiàn)風(fēng)速為21.1 m/s的雷暴大風(fēng)。

4)臺風(fēng)外圍颮線回波帶排列比較緊密,帶上強回波單體強度可達(dá)60～65 dBZ,颮線回波帶結(jié)構(gòu)呈東西走向?！巴R遜”臺風(fēng)由南向北移動,回波帶前沿比較緊密,回波帶后側(cè)有較大范圍的混合型回波,表明颮線后側(cè)存在一支強風(fēng)區(qū)維持颮線回波帶的發(fā)展。