2011年7月17日一次雷暴大風(fēng)、短時(shí)暴雨過(guò)程分析

姚靜 袁媛 胡啟元 馬曉華

摘要 利用NCEP再分析資料以及自動(dòng)站、多普勒雷達(dá)、衛(wèi)星紅外云圖等氣象資料，對(duì)2011年7月17日14：00～21：00陜西省一次雷暴大風(fēng)、短時(shí)暴雨天氣進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，此次強(qiáng)對(duì)流天氣受東北冷渦后部冷槽和低值系統(tǒng)影響，底層的暖濕氣流、高層的冷平流以及不穩(wěn)定層結(jié)共同作用形成；K指數(shù)分布看，陜西大部分地區(qū)為24～36 ℃的高能區(qū)，表現(xiàn)為不穩(wěn)定層結(jié)特征；陜西延安以南地區(qū)的SI指數(shù)為-2～0 ℃，陜南東部SI指數(shù)<-4 ℃，與強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)應(yīng)較好，特別是在負(fù)值大值區(qū)的下游更是強(qiáng)對(duì)流易發(fā)區(qū)域；衛(wèi)星云圖上，對(duì)流云團(tuán)經(jīng)過(guò)的地方，對(duì)應(yīng)陜西省發(fā)生了短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣；多普勒天氣雷達(dá)回波強(qiáng)中心達(dá)50 dBz以上，與之同時(shí)次的速度圖上出現(xiàn)了強(qiáng)的輻合中心。

關(guān)鍵詞 雷暴大風(fēng)；短時(shí)暴雨；天氣過(guò)程；診斷分析；陜西省

中圖分類號(hào) S161 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）16-05149-04

強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴主要產(chǎn)生雷雨大風(fēng)、冰雹和短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣，是河南省主要災(zāi)害性天氣之一，其來(lái)勢(shì)猛、強(qiáng)度強(qiáng)、生命史短、危害大，每年發(fā)生頻繁，給人民群眾和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)很大危害。如2005年5月30日下午到晚上陜西出現(xiàn)了一次大范圍強(qiáng)對(duì)流冰雹大風(fēng)天氣，30日15：00最大風(fēng)速達(dá)28 m/s，咸陽(yáng)市的旬邑縣最大冰雹直徑達(dá)60 mm，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，這次過(guò)程造成了近20萬(wàn)hm2農(nóng)田受災(zāi)或絕收，直接經(jīng)濟(jì)損失近5億元。

強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生、發(fā)展主要依靠大氣的熱力、動(dòng)力條件，其中最重要的是中層有干空氣或中低層有逆溫層和強(qiáng)垂直風(fēng)切變。近幾年，隨著探測(cè)和數(shù)值模擬手段的提高，強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)測(cè)水平有了很大的提高。張芳華等對(duì)2005年7月12日上海颮線天氣過(guò)程分析發(fā)現(xiàn)，處在上干冷、下暖濕的不穩(wěn)定大氣層結(jié)中，對(duì)流層上層干冷空氣的侵入和邊界層暖濕氣流強(qiáng)烈輻合是颮線天氣的觸發(fā)機(jī)制；颮線以斷續(xù)線型與后續(xù)線型相結(jié)合的回波型式形成，在對(duì)流單體的右側(cè)不斷新生單體，最終連接成弓狀回波帶，產(chǎn)生雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣[1]。李云川等利用新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品建立了河北省冰雹、大風(fēng)、強(qiáng)降水識(shí)別指標(biāo)[2]；張晰瑩等分析表明雖然弱冰雹云回波強(qiáng)度弱無(wú)典型雹云特征，但速度特征明顯，具有明顯的中尺度輻合輻散特征等[3]。筆者利用NCEP再分析資料以及自動(dòng)站、多普勒雷達(dá)、衛(wèi)星紅外云圖等氣象資料，采用天氣動(dòng)力學(xué)診斷方法和強(qiáng)天氣分析技術(shù)，對(duì)2011年7月17日14：00～21：00陜西省一次雷暴大風(fēng)、短時(shí)暴雨天氣過(guò)程的環(huán)流背景、物理量場(chǎng)進(jìn)行分析，探討這次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程的系統(tǒng)演變特征和觸發(fā)機(jī)制，提高對(duì)此類強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生發(fā)展機(jī)理的認(rèn)識(shí)水平。

1 過(guò)程概況與災(zāi)情

1.1 過(guò)程概況 7月17日14：00～16：00商洛部分地區(qū)開(kāi)始出現(xiàn)雷暴，洛南、商州、柞水等地區(qū)出現(xiàn)短時(shí)暴雨，17：00～19：00寶雞、榆林、漢中以及商洛、咸陽(yáng)部分地區(qū)均出現(xiàn)短時(shí)暴雨、雷暴大風(fēng)。20：00～21：00逐漸停歇。之后各地雷達(dá)回波減弱，天氣逐漸轉(zhuǎn)好。據(jù)自動(dòng)站統(tǒng)計(jì)，7月17日08：00～21：00發(fā)生雷暴53站次、6級(jí)以上短時(shí)大風(fēng)10站次（府谷、長(zhǎng)武、白河、鎮(zhèn)巴、旬邑、永壽、淳化、富縣、涇陽(yáng)、陳倉(cāng)），據(jù)區(qū)域站（圖1）統(tǒng)計(jì)，短時(shí)暴雨67站次，強(qiáng)降水主要時(shí)段為14：00～21：00。這次強(qiáng)對(duì)流天氣范圍大、強(qiáng)度強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)（達(dá)10 h），災(zāi)害性天氣類型多，有雷暴、短時(shí)強(qiáng)降水和大風(fēng)；短時(shí)大風(fēng)站數(shù)多，全省共出現(xiàn)10縣大風(fēng)天氣；且跨越了陜北、關(guān)中、陜南地區(qū)。

1.2 災(zāi)情 7月17日，商洛市商州區(qū)7個(gè)鎮(zhèn)遭受冰雹和大風(fēng)襲擊，據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，農(nóng)作物受災(zāi)面積813.9 hm2，成災(zāi)面積443.6 hm2，因?yàn)?zāi)減產(chǎn)糧食200萬(wàn)kg，直接經(jīng)濟(jì)損失530萬(wàn)元，其中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失454萬(wàn)元；鎮(zhèn)安縣米糧鎮(zhèn)遭受冰雹襲擊，全鎮(zhèn)農(nóng)作物受災(zāi)面積544.7 hm2，其中467.3 hm2玉米出現(xiàn)倒伏，77.3 hm2烤煙不同程度遭受冰雹襲擊和大風(fēng)災(zāi)害，有7 700多株核桃樹(shù)受災(zāi)，減產(chǎn)38 500 kg，有30多根大樹(shù)被風(fēng)吹倒，導(dǎo)致電力中斷2 h，災(zāi)害造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)311.5萬(wàn)元。17日，寶雞市陳倉(cāng)區(qū)慕儀鎮(zhèn)以及鳳翔橫水、彪角、虢王3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受冰雹襲擊持續(xù)足有20 min，冰雹多為乒乓球大小，人根本無(wú)法在室外活動(dòng)，多處農(nóng)田種植的作物幾乎全部被毀，2 000.0 hm2農(nóng)作物受災(zāi)。

2 高空形勢(shì)場(chǎng)分析

7月17日08：00，500 hPa中高緯度是西低東高的形勢(shì)（圖2a），在內(nèi)蒙古地區(qū)有一冷渦，冷渦的后部不斷有冷空氣下滑，這股冷空氣影響陜西省的關(guān)中和陜北大部分地區(qū)，自內(nèi)蒙冷渦中心到陜西省陜南地區(qū)有一明顯的槽，且與之配合較好的有一溫度槽存在，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生。700 hPa陜西省處于暖濕的溫度脊中（圖2b），暖平流自甘肅中東部到陜西省中部，另外在陜南西部地區(qū)有一弱的切變存在；850 hPa陜西省自北向南有一豎切變（圖2c）。在陜西上空基本形成了上冷下暖，低層暖平流、中高層冷平流的冷渦天氣形勢(shì)，高空冷渦底后部引導(dǎo)冷空氣南下與暖濕氣流激烈交匯，造成劇烈的強(qiáng)對(duì)流天氣。地面圖上，關(guān)中西部、陜南東部均存在輻合線。因此，整層的輻合上升、底層的暖濕氣流、高層的冷平流以及不穩(wěn)定層結(jié)為強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生提供了有利條件。

3 中尺度綜合分析

7月17日08：00 200 hPa自內(nèi)蒙古到陜西省陜南地區(qū)冷槽非常強(qiáng)盛；500 hPa內(nèi)蒙中部為一冷渦，在冷渦后部有一低槽，即在陜北、關(guān)中有一低槽；700 hPa在陜西省陜南有一切變，并處于暖平流中，850 hPa陜西省自北向南有一豎切變。陜西省大部分地區(qū)T850–T500為25 ℃，處于不穩(wěn)定狀態(tài)（圖3）。在7月17日15：00～16：00地面自動(dòng)站陜西省陜北、關(guān)中西部以及陜南東部均存在輻合線（圖4）。因此，整層的輻合上升以及底層的暖濕氣流、高層的冷平流和不穩(wěn)定層結(jié)為強(qiáng)對(duì)流的發(fā)生提供了有利條件[4]。

4 對(duì)流條件因子

4.1 能量場(chǎng)分布和大氣層結(jié) 從7月17日08：00的K指數(shù)分布看（圖5a），陜西大部分地區(qū)為24～36 ℃的高能區(qū)，表現(xiàn)為不穩(wěn)定層結(jié)特征，反映出17日中低層的水汽條件和能量條件明顯較好，因此17日過(guò)程的強(qiáng)降水比較突出，據(jù)區(qū)域站統(tǒng)計(jì)，短時(shí)暴雨67站次，強(qiáng)降水主要時(shí)段為14：00～21：00。7月17日08：00陜西延安以南地區(qū)的SI指數(shù)為-2～0 ℃，陜南東部SI指數(shù)<-4 ℃（圖5b），與強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)應(yīng)較好，特別是在負(fù)值大值區(qū)的下游更是強(qiáng)對(duì)流易發(fā)區(qū)域，因而在陜南東部的安康地區(qū)出現(xiàn)了劇烈的強(qiáng)對(duì)流天氣。17日 08：00在陜西中南部的30°～35°N △θse500-850在-14～0 ℃（圖6a），為顯著的對(duì)流不穩(wěn)定；850 hPa θse有一75 ℃的大值中心（圖6b），對(duì)流層低層850 hPa的θse明顯高于近地面層，即 θse/ z>0 ℃ ，說(shuō)明在對(duì)流層低層出現(xiàn)一個(gè)明顯的逆溫層，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。

4.2 探空分析 從7月17日延安（圖7a）、西安（圖7b）、漢中探空分析來(lái)看，根據(jù)17日14：00對(duì)流溫度訂正的對(duì)流有效位能CAPE來(lái)看，延安為1 758.3 J/kg、西安2 321.4J/kg、漢中2 252.9 J/kg。 從垂直風(fēng)場(chǎng)分析，500 hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生和發(fā)展，陜北南部、關(guān)中西部、陜南東部普遍出現(xiàn)雷暴、大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等天氣。

5 云圖分析

7月17日，500 hPa蒙古冷渦后部不斷有冷空氣下滑，08：00～12：00云圖上全省上空少云（圖8a），地面加熱增溫明顯；12：00～24：00不斷有強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)生成，且在陜西省上空移動(dòng)速度較快，對(duì)流云團(tuán)經(jīng)過(guò)的地方，對(duì)應(yīng)陜西省發(fā)生了短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣（圖8b）。

6 雷達(dá)分析

從17日15：00漢中雷達(dá)組合反射率分析（圖9a），漢中東南部到安康地區(qū)有對(duì)流性回波，且強(qiáng)中心達(dá)50 dBz以上，與之同時(shí)刻的速度圖上（圖9b），看到漢中東部城固到石泉之間有強(qiáng)的輻合中心，同時(shí)在漢中南部也有一輻合區(qū)存在。寶雞16：57組合反射率剖面圖上（圖10a）可以看到對(duì)流發(fā)展高度較高，達(dá)9 km，強(qiáng)中心位于6 km左右，強(qiáng)度在65 dBz以上，如此強(qiáng)的對(duì)流云回波給寶雞地區(qū)帶來(lái)了強(qiáng)烈的短時(shí)暴雨和雷暴天氣[5]。西安雷達(dá)向?qū)氹u方向的反射率剖面圖（圖10b）顯示出回波發(fā)展更加強(qiáng)烈，整個(gè)上空的回波強(qiáng)中心面積大，強(qiáng)度達(dá)65 dBz以上，寶雞地區(qū)發(fā)生了強(qiáng)烈的雷暴天氣。

7 預(yù)報(bào)服務(wù)總結(jié)

短時(shí)預(yù)報(bào)員從17日13：50共和市縣氣象局進(jìn)行電話會(huì)商6次，及時(shí)主動(dòng)地進(jìn)行指導(dǎo)和服務(wù)，將強(qiáng)回波的走向和發(fā)展情況和對(duì)方進(jìn)行會(huì)商，在必要時(shí)指導(dǎo)對(duì)方做出預(yù)報(bào)和預(yù)警，對(duì)方也將最新實(shí)況告知省臺(tái)，上下緊密聯(lián)動(dòng)，預(yù)報(bào)和服務(wù)效果非常好。當(dāng)日的預(yù)報(bào)員向各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送了短時(shí)暴雨大風(fēng)冰雹警報(bào)4份，特別是17：10指出未來(lái)0～2 h長(zhǎng)武、彬縣、旬邑、麟游、淳化、耀縣、甘泉等地境內(nèi)有雷雨，并伴有6級(jí)以上短時(shí)大風(fēng)，準(zhǔn)確率達(dá)80%以上，為地級(jí)市縣的預(yù)報(bào)和服務(wù)及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行了指導(dǎo)。

8 結(jié)論

（1）7月17日500 hPa中高緯度是西高東低的形勢(shì)，在內(nèi)蒙古地區(qū)有一冷渦，冷渦的后部不斷有冷空氣下滑，這股冷空氣影響陜西省的關(guān)中和陜北大部分地區(qū)，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生。

（2）從能量場(chǎng)分析，7月17日08：00陜西大部分地區(qū)K指數(shù)為24～36 ℃的高能區(qū)，表現(xiàn)為不穩(wěn)定層結(jié)特征；17日08：00陜西延安以南地區(qū)的SI指數(shù)為-2～0 ℃，陜南東部SI指數(shù)<-4 ℃，與強(qiáng)對(duì)流天氣對(duì)應(yīng)較好，特別是在負(fù)值大值區(qū)的下游更是強(qiáng)對(duì)流易發(fā)區(qū)域，因而在陜南東部的安康地區(qū)出現(xiàn)了劇烈的強(qiáng)對(duì)流天氣。

（3）從垂直風(fēng)場(chǎng)分析，7月17日500 hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生和發(fā)展。陜北南部、關(guān)中西部、陜南東部普遍出現(xiàn)雷暴、大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等天氣。

（4）從衛(wèi)星云圖分析，7月17日12：00～24：00不斷有強(qiáng)對(duì)流云團(tuán)生成，且在陜西省上空移動(dòng)速度較快，對(duì)流云團(tuán)經(jīng)過(guò)的地方，對(duì)應(yīng)陜西省發(fā)生了短時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣。

（5）從多普勒天氣雷達(dá)圖分析，雷達(dá)回波強(qiáng)中心達(dá)50dBz以上，與之同時(shí)次的速度圖上出現(xiàn)了強(qiáng)的輻合中心。

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責(zé)任編輯 張彩麗 責(zé)任校對(duì) 李巖