一次強對流天氣的物理量場特征分析

趙玉金，段 榮，凌 明，朱 瑕

(貴州省黔西南自治州氣象局，貴州 興義 562400)

一次強對流天氣的物理量場特征分析

趙玉金，段 榮，凌 明，朱 瑕

(貴州省黔西南自治州氣象局，貴州 興義 562400)

利用常規(guī)氣象資料，對2011年5月1日黔西南州出現強對流天氣的天氣系統(tǒng)以及各種物理量場特征進行了分析。結果表明，這次強對流是產生在中低層對流不穩(wěn)定、高能舌和低層暖平流、高層冷平流以及低層輻合、高層輻散的上升運動區(qū)。對流有效位能和中高層正渦度對強對流的產生起主要作用。

強對流;物理量;特征

1引言

強對流天氣是發(fā)生突然、天氣劇烈、破壞力極大，常伴有雷雨大風、冰雹以及局部強降雨等強烈對流性災害天氣［1］。5月1日午后到傍晚貴州西部地區(qū)出現一次明顯的強對流天氣過程，其中位于貴州西南部的黔西南州就有晴隆、興仁、貞豐3縣出現強對流天氣。黔西南州災情較重的有晴隆縣、興仁縣。晴隆縣的紫馬鄉(xiāng)、中營鎮(zhèn)和長流鄉(xiāng)降大雨和冰雹，降雹持續(xù)時間最長為18 min，最大冰雹直徑為8 mm，地面上冰雹粒積有1 cm厚左右，3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)農作物受災1 136.6 hm2，成災362.1 hm2，絕收244.3 hm2，房屋受損5 318間，家禽死亡1 030只，果樹受災386 418棵，受災農戶2 450戶，受災人口9 540人。興仁縣的大山、回龍兩鄉(xiāng)鎮(zhèn)共12個村受災，農作物受災 660 hm2，成災 660 hm2，絕收 150 hm2，房屋損失1 130間，受災人口12 980人。通過對這次強對流天氣的天氣系統(tǒng)、物理量場進行診斷分析，總結出導致這次強對流天氣的特點，以期為制作強對流客觀預報提供一些參考依據。

2 環(huán)流條件

2.1 高空及地面形勢分析

4月29日08時—5月1日08時：500 hPa中高緯為兩槽一脊型，高原多小槽東移。4月29日08點500 hPa貴州省受西南氣流影響，高空槽位于貴州西北部，700 hPa、850 hPa貴州受西南氣流影響，地面受熱低壓影響;4月30日08點500 hPa槽線位于貴州中部一線，700 hPa切變亦位于貴州省中部一線，850 hPa受偏南氣流影響，地面受熱低壓影響;5月1日08點500 hPa在四川到昆明有一淺槽，700 hPa在貴州西部有切變線，地面為熱低壓控制(圖1)。說明貴州中部以西中高層有多小槽或切變線影響，地面雖為熱低壓控制，只要地面有弱的輻合線，大氣中低層對流不穩(wěn)定，仍有強對流的產生［2］。

圖1 2011年1日08時地面形勢圖

2.2 500 hPa及700 hPa溫度場分析

1日08時500 hPa上有冷平流從河套東側向四川、貴州下滑入侵，見圖2中實線箭頭所示，地面至700 hPa都為較強的暖平流，有一暖舌從廣西經貴州向高原伸展，暖平流在700 hPa最明顯，見圖2中虛線箭頭所示，強對流強對流就產生在低層暖平流和高層冷平流相疊置的區(qū)域，見圖2中陰影區(qū)。

圖2 2011年5月1日08時500 hPa、700 hPa溫度場(單位：℃)，其中實線為500 hPa等溫線，虛線為700 hPa等溫線，陰影區(qū)為出現雷雨強對流區(qū)。

3 物理量及穩(wěn)定度指數分析

3.1 對流有效位能(CAPE)特征

由此根據“對流有效位能”的定義，CAPE越大越有利于對流發(fā)展。2011年1日12時56 691(威寧)站 CAPE 值為 231.9J·kg-1、57 816(貴陽)站CAPE值179.5J·kg-1，說明貴州中部以西為高能區(qū)，強對流就產生在對流有效位能的高能區(qū)［2］。由于對流有效位能的釋放，1日午后—夜間貴州中部以西的地區(qū)包括黔西南出現雷雨強對流。

3.2 假相當位溫隨高度變化特征

潛在不穩(wěn)定是發(fā)生強對流天氣的必要條件，通常用假相當位溫θse隨高度變化來判斷大氣穩(wěn)定度［2］。選取降雹區(qū)附近的4個格點值，計算△θse(500 hPa-850 hPa)，從表1中可以看出1日00時—2日00時，500 hPa以下雹區(qū)上空θse隨高度增加而減少，大氣呈對流不穩(wěn)定狀態(tài)。1日00時—1日12時最不穩(wěn)定，△θse(500 hPa-850 hPa)達到-14.0℃，其次是1日00時，△θse(500 hPa-850 hPa)為-11.9℃。1日午后—傍晚有強對流產生，強對流產生在500 hPa以下△θse(500 hPa-850 hPa)，小于-6.5℃的不穩(wěn)定大氣中。

表1 2011 年5 月1 日雹區(qū)上空500 hPa、850 hPaθse、△θse(500 hPa-850 hPa)

3.3 散度場和垂直速度場特征

分析散度場分布發(fā)現，5月1日12時，貴州700 hPa以下為輻合區(qū)，700～400 hPa為輻散區(qū)。925 hPa輻合最強，中心值為-67.7×10-6·s-1;700 hPa上有一輻散區(qū)與之相對，區(qū)域值為8.7～16.7×10-6·s-1。高層輻散、低層輻合區(qū)，整層(925～400 hPa)都為上升運動，700 hPa上升運動最強，中心值為-59.2 ×10-3hPa·s-1(圖3)。強對流產生于低層輻合、高層輻散的上升運動區(qū)。

圖3 2011年5月1日12時700 hPa垂直速度場(單位：10-3hPa·s-1)

3.4 渦度特征

高空正渦度是促使地面低壓發(fā)展的動力因子。地面低壓發(fā)展必伴有上升運動及高層輻散、低層輻合。1日12時，貴州中部以西上空200 hPa以上大部分為負渦度，貴州上空850～500 hPa為正渦度，500 hPa渦度值最大，達21.2～31.2×10-5·s-1且位于貴州中部以西。

圖4 2011年1日12時200 hPa(a)、500 hPa(b)、700 hPa(c)、850 hPa(d)渦度(單位：10-5·s-1)

在高層輻散抽吸作用使低層輻合，產生上升運動，觸發(fā)低層對流發(fā)展，產生強對流。由此可見，5月1日強對流過程，主要由低層輻合產生的上升運動觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放導致強對流，加上200 hPa高層輻散，輻散抽吸作用加強了上升運動，使對流發(fā)展［3］。

3.5 k指數、SI指數分析

在貴州區(qū)域k指數為33.9～37.8℃，表明貴州區(qū)域高能舌控制，大氣層結在不穩(wěn)定能量聚集。貴州區(qū)域SI＜0，SI指數在-1.7～-3.7℃表明貴州區(qū)域大氣存在不穩(wěn)定層結結構。

4 結語

①這次強對流天氣是產生在高能舌區(qū)、700 hPa以下大氣層結不穩(wěn)定以及高層冷平流和低層暖平流相配合的區(qū)域。

②在低層輻合、高層輻散的上升運動區(qū)，對流發(fā)展，對流不穩(wěn)定能量釋放，產生強對流強對流。

［1］ 楊曉霞，張愛華，賀業(yè)坤.連續(xù)強對流天氣的物理量特征分析［J］. 氣象，2008，26(4)：50-54.

［2］ 段榮，王芬，熊方.西南低渦造成連大暴雨天氣個例診斷分析［J］. 安徽農業(yè)科學，2011，39(8)：4696-4699.

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［5］ 楊曉霞，等.一次大暴雨天氣過程的能量分析［J］.氣象，1997，23(8)：43-45.

［6］ 朱乾根，林錦瑞，壽紹文.天氣學原理和方法［M］.北京：氣象出版社，1981：92-94.

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P458.1+1

B

1003-6598(2012)02-0036-03

2011-10-18

趙玉金(1958-)，男，農藝師，主要從事氣候研究工作。

2008年貴州省黔西南州重點科研項目(2008-47)資助。