漢中市2013年8月11日強(qiáng)對(duì)流天氣過程分析

胡江波，孟 茹，鄭薇薇，楊睿敏

（陜西省漢中市氣象局，陜西 漢中 723000）

1 引言

2013年8月11日漢中市出現(xiàn)一次明顯的強(qiáng)對(duì)流天氣過程，全市11個(gè)縣（區(qū)）均出現(xiàn)強(qiáng)雷暴，部分地方出現(xiàn)了大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水，局地出現(xiàn)了冰雹。全市275個(gè)加密雨量站共出現(xiàn)暴雨17站次，大雨94站次，降水分布不均，最大降水區(qū)域出現(xiàn)在寧強(qiáng)、勉縣、南鄭、留壩、洋縣及佛坪（圖1）。

圖1 2013年8月11日漢中市區(qū)域站降水量分布

強(qiáng)降雨導(dǎo)致部分縣受災(zāi)嚴(yán)重，其中，佛坪縣有5個(gè)鎮(zhèn)不同程度受災(zāi)，受災(zāi)人口560人，倒塌房屋1間，緊急轉(zhuǎn)移5戶7人，損壞村組道路58.5km，沖毀人飲工程5處、管道1800m，沖毀農(nóng)田41.2畝，農(nóng)作物絕收808畝，直接經(jīng)濟(jì)損失205萬元，水利設(shè)施經(jīng)濟(jì)損失42萬元。洋縣大面積農(nóng)作物受災(zāi)，基礎(chǔ)設(shè)施受損，電線桿斷裂13根，線路損害4處10km，村組水泥道路損壞500m，樹木折斷500棵，河堤損毀1處。南鄭縣碑壩鎮(zhèn)境內(nèi)遭受雷電、冰雹襲擊，1cm大小的冰雹持續(xù)了30min，致使玉米、紅薯、烤煙等農(nóng)作物遭受嚴(yán)重?fù)p失，全鎮(zhèn)種植煙草烤煙的回龍、松坪、西溝、韭菜巖4個(gè)村受災(zāi)尤為嚴(yán)重，39戶688畝烤煙受災(zāi)，其中絕收374.2畝，造成直接經(jīng)濟(jì)損失162.4萬元。

2 高空形勢(shì)分析

在2013年8月10日08時(shí)500hPa的高空?qǐng)D上，中緯度氣流平直，內(nèi)蒙中部到青海東北部有一西風(fēng)槽，高原上有南風(fēng)發(fā)展，副熱帶高壓西伸脊點(diǎn)位于109°附近，控制我國東南部大部分地區(qū)。到10日20時(shí)（圖2），副熱帶高壓有所加強(qiáng)北抬，西伸脊點(diǎn)穩(wěn)定少動(dòng)，漢中市處于副熱帶高壓外圍的暖濕氣流控制中，另外南疆到青藏高原為大陸高壓控制，西風(fēng)槽不斷發(fā)展加深，已經(jīng)東移到甘肅南部，西風(fēng)槽在加深過程中不斷攜帶冷空氣南下，是造成此次強(qiáng)對(duì)流天氣的冷空氣源。

圖2 2013年8月10日20時(shí)500hPa高空?qǐng)D

10日20時(shí)700hPa的高空?qǐng)D上（圖3），為明顯的東高西低形勢(shì)，在四川西部地區(qū)有西南低渦生成，漢中市正好處于西南渦右前方的偏南氣流中，不斷輸送水汽和不穩(wěn)定能量，同時(shí)在漢中西部有一切變線存在，有利于輻合抬升，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放。另外，850hPa漢中地區(qū)為一暖區(qū)控制。因此在漢中上空形成了上干冷、下暖濕的天氣形勢(shì)，這種形勢(shì)造成了8月11日漢中市劇烈的強(qiáng)對(duì)流天氣。

圖3 2013年8月10日20時(shí)700hPa高空?qǐng)D

3 中尺度分析

從8月10日20時(shí)高空中尺度分析可以看出（圖4），500hPa在內(nèi)蒙古西部到甘肅南部有一明顯冷槽，并且與之配合較好的有一溫度槽，溫度槽的位置落后高度槽，這種配置有利于槽的加深，另外在漢中上空及甘肅中北部青海一帶有顯著降溫區(qū)；700hPa自河套西部經(jīng)寧夏到漢中西部有一南北向的切變線存在，漢中為顯著濕區(qū)控制，850hPa陜西省自北向南為暖脊控制，另外漢中上空T850－T500為28℃，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，這種中高層干冷、低層暖濕，以及不穩(wěn)定層結(jié)為強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生提供了有利條件。

圖4 2013年8月10日20時(shí)高空中尺度分析

4 對(duì)流條件因子

4.1 能量場(chǎng)分布和大氣層結(jié)

K指數(shù)是考慮了氣層水汽條件的一種不穩(wěn)定指數(shù)，由于K指數(shù)中考慮了中低層的水汽條件，是分析強(qiáng)對(duì)流、暴雨的一種較好的熱力穩(wěn)定度指數(shù)[1～3]。從8月10日08時(shí)的K指數(shù)分布看（圖略），漢中市處在32～36℃的高能區(qū)，表現(xiàn)為不穩(wěn)定層結(jié)特征，由于中低層的水汽條件較好，因而K指數(shù)較大，到10日20時(shí)，K指數(shù)迅速增大，整個(gè)漢中市處于＞40℃的高能區(qū)，反映出中低層的水汽條件和能量條件明顯較好，因而8月11日過程的強(qiáng)降水比較突出。

SI指數(shù)能夠較好反映氣層穩(wěn)定度的指數(shù)，SI＜0℃表示氣層不穩(wěn)定，負(fù)值越大，氣層越不穩(wěn)定。從8月10日08時(shí)的SI指數(shù)分布看（圖略），漢中市SI＞0℃，大氣層結(jié)較穩(wěn)定，到10日20時(shí)，由于白天地面的輻射加熱，大氣層結(jié)由穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定狀態(tài)，SI達(dá)到－3.06℃，與強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)應(yīng)較好，負(fù)值大的區(qū)域更是強(qiáng)對(duì)流易發(fā)區(qū)域，因而在漢中市出現(xiàn)了劇烈的強(qiáng)對(duì)流天氣。

8月10日20時(shí)在漢中市上空，925hPa的θse有一92℃的大值中心（圖5），且對(duì)流低層925hPa的θse明顯高于近地面層，即θse／?z＞0℃，說明在對(duì)流低層出現(xiàn)一個(gè)明顯的逆溫層。另外850hPa與500hPa的θse的差值為18℃左右，為顯著的對(duì)流不穩(wěn)定。由于逆溫層把低空的暖濕空氣同中高層干冷的空氣隔開，成為干暖蓋，干暖蓋為產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣所需的不穩(wěn)定能量積蓄及釋放提供重要作用，更有利于深厚對(duì)流活動(dòng)的產(chǎn)生。

圖5 2013年8月10日20時(shí) 沿33°N的緯向剖面

4.2 探空分析

衡量熱力不穩(wěn)定大小的物理含義最清晰的參數(shù)是對(duì)流有效位能（CAPE）[4～7]，CAPE表示氣塊上升過程中所有因溫度差異形成的正浮力對(duì)氣塊所做的功。從8月10日08時(shí)的探空分析來看（圖略），漢中站的對(duì)流有效位能CAPE為461.2J／kg，安康站為700.2J／kg，武都站為492.0J／kg，對(duì)流有效位能均不大，表征大氣的對(duì)流不穩(wěn)定并不顯著。但經(jīng)過白天地面的輻射加熱，到10日20時(shí)，漢中站的對(duì)流有效位能CAPE達(dá)到3534 J／kg（圖6a），大氣層結(jié)也由穩(wěn)定轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定，安康站為347.2J／kg（圖6b），武都站為611.3J／kg（圖略），對(duì)流有效穩(wěn)定較小，且大氣層結(jié)穩(wěn)定，故強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)在漢中市，從本次過程來看，CAPE值的大小與對(duì)流天氣的強(qiáng)弱有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，CAPE值越大，產(chǎn)生天氣越劇烈。

從垂直風(fēng)場(chǎng)分析，漢中站500hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流；500hPa以上風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流，這種結(jié)構(gòu)有利于漢中市強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生和發(fā)展。

5 云圖分析

圖6 2013年8月10日20時(shí)TLOG圖

8月10日白天，漢中市上空晴朗少云（圖7），午后地面加熱增暖明顯，為對(duì)流發(fā)生提供了熱力條件，由于低層暖平流和地面的加熱增暖作用，到11日01時(shí)左右，在漢中地區(qū)南部開始有對(duì)流單體生成，寧強(qiáng)、鎮(zhèn)巴開始出現(xiàn)雷暴，并伴有陣性降水。到11日02時(shí)，對(duì)流單體生成發(fā)展，影響范圍擴(kuò)大到漢中的漢臺(tái)、城固及佛坪等縣（區(qū)），對(duì)應(yīng)區(qū)域也出現(xiàn)了雷暴和陣性降水天氣。此后對(duì)流單體繼續(xù)生成發(fā)展，松散零碎的對(duì)流單體到11日04時(shí)，連接成為一個(gè)大面積的中尺度對(duì)流云團(tuán)，影響漢中大部分地區(qū)（圖8），對(duì)流云團(tuán)控制的區(qū)域6站出現(xiàn)短時(shí)暴雨（1h降水量≥20mm），其中，留壩的紅巖溝1h降水量為28.2mm，火燒店21.7mm，洋縣的卡房水庫為41.2mm，鐵河為28.1mm，黑峽為31.3mm，兩河口為30mm。到11日05時(shí)，對(duì)流云團(tuán)影響范圍繼續(xù)擴(kuò)大，本時(shí)次共出現(xiàn)短時(shí)暴雨5站次，其中南鄭縣2站次，佛坪縣2站次，洋縣1站次。此后對(duì)流云團(tuán)在漢中市不斷生成與消散，造成漢中多站次出現(xiàn)短時(shí)暴雨及強(qiáng)雷暴天氣，本次強(qiáng)對(duì)流天氣主要降水時(shí)段集中在11日02：00～11：00，共出現(xiàn)29站次短時(shí)暴雨，到11日15時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣過程結(jié)束。

圖7 2013年8月10日16：00紅外云圖

6 雷達(dá)回波分析

圖8 2013年8月11日04：00紅外云圖

本次強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生的強(qiáng)降水屬于混合云降水，混合云中的對(duì)流單體直接導(dǎo)致了出現(xiàn)在漢中局部地方的短時(shí)強(qiáng)降水。從組合反射率因子來看，8月11日01時(shí)左右在漢中市南部的南鄭、寧強(qiáng)及鎮(zhèn)巴一帶不斷地有對(duì)流單體生成，此后不斷發(fā)展加強(qiáng)，到02時(shí)37分左右（圖9），漢中南部零散的對(duì)流單體逐漸合并加強(qiáng)，同時(shí)在佛坪也有強(qiáng)回波產(chǎn)生，其強(qiáng)度超過50dBz，對(duì)應(yīng)區(qū)域產(chǎn)生了強(qiáng)降水，11日02：00～03：00，共出現(xiàn)短時(shí)暴雨4站次，其中，佛坪本站降水量達(dá)24mm，到11日03時(shí)39分，強(qiáng)回波主要分布在城固、洋縣北部、留壩、勉縣，最大回波強(qiáng)度超過60dBz，與之對(duì)應(yīng)的速度圖上（圖10），在城固、洋縣北部及勉縣有明顯的輻合區(qū)。此后混合降水云強(qiáng)回波一直持續(xù)影響漢中大部分地方，造成漢中多地出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水。

圖9 2013年8月11日T 02：37組合反射率因子

圖10 2013年8月11日 T 03：39基本速度（2.4°）

7 結(jié)語

（1）本次強(qiáng)對(duì)流天氣過程的主要影響系統(tǒng)是西風(fēng)槽，西風(fēng)槽在加深過程中不斷攜帶冷空氣南下，是造成此次強(qiáng)對(duì)流天氣的冷空氣源；700hPa西南低渦不斷為漢中市輸送水汽和不穩(wěn)定能量，低層切變線觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)機(jī)制；另外漢中上空T850－T500為28℃，處于不穩(wěn)定狀態(tài)。因此，這種中高層干冷、低層暖濕，以及不穩(wěn)定層結(jié)的上下疊置造成了漢中市劇烈的強(qiáng)對(duì)流天氣。

（2）對(duì)流層低層925hPa附近的逆溫層所形成的干暖蓋，有利于深厚對(duì)流活動(dòng)的產(chǎn)生，CAPE值的大小與對(duì)流天氣的強(qiáng)弱有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，CAPE值越大，產(chǎn)生天氣越劇烈。

（3）中尺度對(duì)流云團(tuán)造成漢中多地出現(xiàn)短時(shí)暴雨及強(qiáng)雷暴天氣。

（4）本次強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生的強(qiáng)降水屬于混合云降水，混合云中的對(duì)流單體直接導(dǎo)致了出現(xiàn)在漢中局部地方的短時(shí)強(qiáng)降水，回波強(qiáng)度和降水強(qiáng)度有著很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，回波強(qiáng)度超過50dBz可以作為短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)指標(biāo)。

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