收稿日期：2023-12-20

基金項目：安陽國家氣候觀象臺開放研究基金；鶴壁市農(nóng)業(yè)氣象與遙感重點實驗室開放研究基金（AYNCOF202413）。

作者簡介：張靖瑋（1995—），女，河南鶴壁人，助理工程師，主要從事短期預報和短臨預警研究。

摘 要：基于地面自動站觀測資料、多普勒雷達監(jiān)測和FY-4A衛(wèi)星資料等多源數(shù)據(jù)，對2023年8月5日鶴壁地區(qū)強對流天氣的形成進行探討分析。此次強對流天氣過程是冷渦、副熱帶高壓、低層切變線和地面中尺度輻合線共同作用造成的，具有累積雨量大、降水時段集中、小時雨強大等特點，并伴有雷暴大風、短時強降水等強對流天氣，具有明顯的對流性質(zhì)。結(jié)論如下：強對流天氣發(fā)生時，鶴壁地區(qū)水汽充沛，且前期氣溫穩(wěn)定維持在33～35 ℃，4日白天鶴壁地區(qū)最高氣溫達到36 ℃，高溫高濕的條件為對流天氣聚集不穩(wěn)定能量；此外，從鄭州站5日08：00探空圖可以看出CAPE值和K指數(shù)均較大，表明大氣層結(jié)不穩(wěn)定；同時低層存在一定的垂直風切變，有利于對流單體的組織與增強。

關(guān)鍵詞：強對流天氣；鶴壁地區(qū)；水汽條件；雷達回波；FY-4A

中圖分類號：P458.121 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-03

短時強降水、雷暴大風、冰雹是夏季華北地區(qū)主要的強對流天氣，具有突發(fā)性和局地性強、致災(zāi)性大等特點，伴有地質(zhì)災(zāi)害、城市內(nèi)澇等次生災(zāi)害的強對流天氣更是嚴重危害人民生命財產(chǎn)安全[1-2]。

目前，已有國內(nèi)外學者對強對流天氣開展了大量研究。許愛華等[3]通過對21世紀以來中國中東部地區(qū)近百次強對流天氣個例的環(huán)境場進行了分析，從強對流的不穩(wěn)定條件和主要觸發(fā)條件方面，提出了中國強對流天氣的5種基本類型：暖平流強迫類、冷平流強迫類斜壓鋒生類、高架對流類、準正壓類。樊李苗等[4]研究了中國短時強降水、雷暴大風、強冰雹和混合型強對流天氣的環(huán)境參數(shù)特征，發(fā)現(xiàn)純粹短時強降水較其他強對流天氣而言，700～500 hPa和850～500 hPa溫差更小，垂直風切變更弱，0 ℃層、-20 ℃層和平衡層高度較高。張小玲等[5]研究發(fā)現(xiàn)，對流有效位能（CAPE）釋放的浮力抬升作用會加強中小尺度范圍的上升運動，有利于強對流天氣的發(fā)生與發(fā)展。屈花等[6]指出，高的對流性不穩(wěn)定、充沛的水汽、中層低壓槽、低層切變線、地面鋒面等有利于對流性天氣的發(fā)生與發(fā)展。因此，了解強對流天氣的環(huán)流特征和觸發(fā)機制對做好對流性天氣的精準預報、有效預防對流性天氣災(zāi)害具有重要意義。

2023年8月5日，鶴壁地區(qū)大部分地區(qū)出現(xiàn)中到大雨、局部暴雨，并伴有雷暴大風、短時強降水等強對流天氣。為進一步分析此次強對流天氣過程的環(huán)流特征和觸發(fā)機制，基于地面區(qū)域自動氣象站、多普勒雷達、FY-4A氣象衛(wèi)星和數(shù)值模式等資料，重點對此次強對流天氣的形成進行探討分析，以期為預報員精準預報預警業(yè)務(wù)和相關(guān)部門做好針對此類強對流天氣防災(zāi)、抗災(zāi)工作的開展提供技術(shù)支撐。

1 天氣過程

8月5日12：00～20：00，鶴壁大部分地區(qū)出現(xiàn)中到大雨、局部暴雨，并伴有雷暴大風、短時強降水等強對流天氣，全市平均降水量為36.7 mm（圖1）。

此次強對流天氣過程主要具有以下4個特點：第一，累積雨量大。2023年8月5日12：00～20：00累計降雨

量大于50 mm的氣象觀測站點有20個；累計降雨量大

于25 mm的氣象觀測站點有49個，最大降雨量出現(xiàn)在

淇縣全寨站，89.7 mm，達到暴雨量級。第二，降水時段集中、小時雨強大。圖2為2023年8月5日12：00～20：00累計降水量前2個站點：淇縣全寨站和?？h黎陽站逐小時降水量演變，從圖2可以看出，降水主要出現(xiàn)在中午12：00～13：00，小時最大雨強達70 mm/h（12：00～13：00）。第三，與地形存在一定的相關(guān)性，暴雨主要分布在豫西山區(qū)的東側(cè)。第四，具有明顯的對流性質(zhì)，此次強對流天氣過程局部地區(qū)還伴隨雷暴大風等強對流天氣，極大風速最大值為?？h郝村站，為32.1 m/s（11級，

12：58）。

2 環(huán)流背景分析

2.1 環(huán)流形勢

此次鶴壁極端暴雨是由冷渦后部低槽、切變線、地面中尺度輻合線等高低空配合共同造成的（圖3）。從環(huán)流形勢來看，系統(tǒng)具有前傾結(jié)構(gòu)，有利于不穩(wěn)定層結(jié)的發(fā)展。5日08：00 500 hPa，副高穩(wěn)定維持在洋面上，中高緯度地區(qū)冷渦后部低槽逐漸發(fā)展東移，引導冷空氣擴散南下，且鶴壁市處于副高外圍偏南氣流里，冷暖交匯，為強降水提供了有利的背景條件。

此外，受副高阻擋，槽前氣壓梯度增大，有利于西南風和低空急流增強；700 hPa鶴壁市處于切變線附近，隨著切變線快速發(fā)展東移，切變兩側(cè)輻合增強，為強對流天氣的產(chǎn)生提供了有利的動力抬升條件；地面上，暴雨區(qū)附近存在中尺度輻合線逐漸向東南移動，為此次強對流天氣過程提供了抬升觸發(fā)條件。

此外，在200 hPa上，鶴壁市處于分流輻散區(qū)，高層輻散、低層輻合，形成了強烈的抽吸作用，動力條件有利，加強了上升運動，使得對流發(fā)展更加旺盛。

2.2 水汽條件

圖4為2023年8月5日08：00整層可降水量，通過分

析可知，降水發(fā)生前，豫北至河北石家莊一帶水汽條件充足，存在整層可降水量大值區(qū)，整層可降水量可達60～65 mm。此外，2023年8月5日08：00 850 hPa，在河南北部至河北地區(qū)分布著一濕舌，豫北地區(qū)上空比濕值達17～18 g/kg，濕度條件非常好，且臺風“卡努”為豫北暴雨發(fā)生提供了一定的水汽。綜上，水汽充足，有利于強對流天氣的產(chǎn)生。

2.3 探空圖

從圖5鄭州站5日08：00探空圖可以看出，抬升凝結(jié)高度較低，暖云層厚，降水效率高，且CAPE值可達2 169.4 J/kg，十分有利于強對流天氣的產(chǎn)生；從濕度條件來看，700 hPa以下有一定的濕層，有利于局地強降水的產(chǎn)生；中層干侵入明顯，有利于雷暴大風的產(chǎn)生；從風廓線來看，高空為偏西風，850～925 hPa受西北風影響，925 hPa以下受到偏南風的影響，中低層存在一定的垂直風切變，有利于對流單體的組織與增強。

2.4 雷達圖

從11：30濮陽單站雷達0.5°仰角基本反射率（圖略）

可以看出，此時強回波中心已至豫北林州市，中心強度可達50 dBz以上。隨著回波逐漸東移發(fā)展，12：18強回波已移至鶴壁西北部，且在淇縣西部有所加強，全寨出現(xiàn)70 mm/h的強降水。隨著降水的持續(xù)，其拖拽作用導致強烈下沉氣流與前沿暖濕氣流交匯形成陣風鋒，并向四周輻散，14：30在淇縣西部至濮陽中部存在一條東西向的陣風鋒，其南移過程中后側(cè)不斷生成新的對流單體并向南傳播，導致?？h郝村出現(xiàn)了極大風速達32.1 m/s的大風天氣。14：30自東南移出鶴壁市，降水減弱。

2.5 衛(wèi)星云圖

低槽后部偏北風攜帶冷空氣南下入侵，強迫暖濕空氣抬升，兩者共同作用，使豫西山區(qū)有冷暖空氣的交匯，對流發(fā)展旺盛，有對流云團不斷生成。

5日08：00，鶴壁市晴朗少云。隨著氣溫不斷升高，

11：00處于河南與山西交界處的林州開始有對流云團發(fā)展，主要以孤立的對流單體為主，隨后向東南方向移動并不斷發(fā)展加強；11：30左右對流云團外圍云系移至鶴壁市鶴山區(qū)西北部，隨后向南傳播，并自西北向東南移入鶴壁市；12：45左右鶴壁市整體處于發(fā)展中的對流云團中；13：23對流云團穩(wěn)定維持在鶴壁市上空，且此時對流云團發(fā)展旺盛，云體邊緣清晰，結(jié)構(gòu)密實，云頂亮溫低至198 K，導致鶴壁自西北向東南逐漸出現(xiàn)短時強降水等強對流天氣；20：00對流云團逐漸移出鶴壁市，鶴壁降水強度明顯減弱。

3 結(jié)論

基于地面區(qū)域自動氣象站、多普勒雷達、FY-4A氣象衛(wèi)星和數(shù)值模式等多源資料，對2023年8月5日鶴壁地區(qū)強對流天氣的形成進行探討分析，結(jié)論如下：

（1）這是一次由冷渦后部低槽東移過程中攜帶冷空氣，與副高西側(cè)暖濕氣流匯合，在地面輻合線作用下觸發(fā)的一次強對流天氣過程。

（2）此次強對流天氣過程具有累積雨量大、降水時段集中、小時雨強大等特點，并伴有雷暴大風、短時強降水等強對流天氣，具有明顯的對流性質(zhì)。

（3）強對流天氣發(fā)生時鶴壁地區(qū)水汽充沛，且前期氣溫較高，高溫高濕的條件為對流天氣聚集能量；此外，從鄭州站5日08：00探空圖中可以看出，CAPE值和K指數(shù)均較大，表明大氣層結(jié)不穩(wěn)定；同時中低層存在一定的垂直風切變，有利于對流單體的組織與增強。

參考文獻

[1] 孫繼松，何娜，王國榮，等.“7·21”北京大暴雨系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)演變特征及成因初探[J].暴雨災(zāi)害，2012，31（3）：218-225.

[2] 孫偉，曹舒婭，解小寒，等.蘇南一次深秋局地強對流的多源資料分析[J].沙漠與綠洲氣象，2018，12（3）：56-63.

[3] 許愛華，孫繼松，許東蓓，等.中國中東部強對流天氣的天氣形勢分類和基本要素配置特征[J].氣象，2014，40（4）：400-411.

[4] 樊李苗，俞小鼎.中國短時強對流天氣的若干環(huán)境參數(shù)特征分析[J].高原氣象，2013，32（1）：156-165.

[5] 張小玲，陶詩言，張順利.梅雨鋒上的三類暴雨[J].大氣科學，2004（2）：187-205.

[6] 屈花，周繼先.對流性天氣發(fā)生的影響因子及其預報[J].生物技術(shù)世界，2014（7）：146-147，149.