沿淮地區(qū)一次冬末雷暴天氣過(guò)程分析

摘 要：文章選取2013年2月3日15時(shí)16分至17時(shí)12分，在江蘇沿淮地區(qū)出現(xiàn)雷暴天氣過(guò)程，利用NCEP1°×1°再分析資料和地面加密自動(dòng)站、雷達(dá)等資料，通過(guò)從天氣形勢(shì)、物理量診斷、雷達(dá)回波特征等方面進(jìn)行分析，試圖揭示冬季雷暴天氣成因，探討冬季雷暴天氣的預(yù)報(bào)分析方法。結(jié)果表明，對(duì)流發(fā)生在深厚的天氣尺度上升區(qū)中（上升運(yùn)動(dòng)伸展到300hPa附近），而且對(duì)流層低層環(huán)境大氣的絕對(duì)濕度較大。對(duì)流層上部的強(qiáng)輻散疊置在低層輻合區(qū)上空，有利于上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)并向高層發(fā)展。500和850hpa溫差以及低層有明顯逆溫層存在，大氣具有上干冷下暖濕結(jié)構(gòu)特征，表明大氣層結(jié)不穩(wěn)定。同時(shí)雷達(dá)圖帶狀回波形成并始終維持較大的強(qiáng)度和氣旋式切變存在，對(duì)雷雨大風(fēng)有一定指示意義。

關(guān)鍵詞：冬季雷暴；成因分析；雷達(dá)回波

引言

江蘇省地處我國(guó)東部沿海，地勢(shì)低平，全省為暖溫帶-亞熱帶、濕潤(rùn)-半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，是冷暖氣流頻繁交匯的地帶。雷暴天氣是該地區(qū)夏季常發(fā)的氣象災(zāi)害之一，夏季暖濕氣流活躍，空氣潮濕，同時(shí)太陽(yáng)輻射強(qiáng)烈，容易形成強(qiáng)烈的上下對(duì)流。而在冬季，受大陸冷氣團(tuán)控制，空氣寒冷干燥，不容易形成劇烈的對(duì)流，因此很少有雷暴天氣的發(fā)生。但近年在冬末時(shí)節(jié)，隨著西太平洋副熱帶高壓有所北抬，冷空氣活動(dòng)的頻繁，江蘇地區(qū)處于冷暖空氣的交綏地帶，一些對(duì)流性天氣也開(kāi)始發(fā)生發(fā)展。眾所周知，對(duì)流性天氣判定一直是預(yù)報(bào)實(shí)踐中的難點(diǎn)，它影響著精細(xì)化預(yù)報(bào)和預(yù)警的準(zhǔn)確程度，在過(guò)渡季節(jié)更是如此。因此，分析和研究冬季雷暴過(guò)程產(chǎn)生機(jī)制，探討冬季雷暴天氣的預(yù)報(bào)分析方法是十分必要的。

有關(guān)對(duì)流天氣的研究由來(lái)已久，并且已經(jīng)取得了一些成果[1-2]，更有許多學(xué)者開(kāi)展了對(duì)強(qiáng)對(duì)流天氣的分析。葉愛(ài)芬用最不穩(wěn)定層來(lái)判斷強(qiáng)對(duì)流的潛勢(shì)[3]。由于地域性氣候特點(diǎn)和發(fā)生時(shí)節(jié)不同，還需在多個(gè)個(gè)例的分析上找出雷暴天氣的規(guī)律。本文選取2013年2月3日15時(shí)16分至17時(shí)12分，在江蘇沿淮地區(qū)出現(xiàn)雷暴天氣過(guò)程，利用NCEP1°×1°再分析資料和地面加密自動(dòng)站、雷達(dá)等資料，通過(guò)從天氣形勢(shì)、物理量診斷、雷達(dá)回波特征等方面進(jìn)行分析，試圖揭示冬季雷暴天氣成因，探討冬季雷暴天氣的預(yù)報(bào)分析方法。

1 環(huán)流形勢(shì)和影響系統(tǒng)

500hPa高度上低緯副高呈帶狀分布，我國(guó)南方均受高壓控制，588線維持25°N附近，其北側(cè)西到西南風(fēng)急流有利于孟加拉灣水汽向江蘇輸送；中高緯環(huán)流基本呈緯向分布，同時(shí)在中高緯度地區(qū)從貝加爾湖經(jīng)蒙古和內(nèi)蒙古到山西是一個(gè)槽區(qū)，對(duì)流發(fā)生在高空槽前。700hPa，河套地區(qū)有有小槽向東方向移動(dòng)；850hPa有明顯的切變線存在，同時(shí)等溫線于等壓線近乎垂直，有較強(qiáng)的暖平流存在，利于地面倒槽的發(fā)展。從850、700和500hPa幾層槽線和切變線的相對(duì)位置來(lái)看，天氣尺度輻合系統(tǒng)幾乎垂直。從上述系統(tǒng)的配置可以初步看到，高低空的熱力特征差異較夏季強(qiáng)對(duì)流較小。但是，從圖1可以看到，此次過(guò)程08時(shí)850hPa到500hPa輻合系統(tǒng)陡直，有利于在較窄的范圍內(nèi)產(chǎn)生比較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)。因此，單純根據(jù)環(huán)流型和高空槽的配置還不能完全說(shuō)明冬季是否會(huì)產(chǎn)生對(duì)流性天氣的原因，需要作進(jìn)一步的深入分析。

圖1 2013年2月3日08點(diǎn)500hPa、地面、700hPa、850hPa形勢(shì)場(chǎng)

2 水汽條件分析

水汽條件不止是產(chǎn)生降水的重要條件，它的分布與氣層穩(wěn)定度也有密切的關(guān)系。當(dāng)?shù)涂帐菨窨諝馄搅鲿r(shí)，有利于對(duì)流的產(chǎn)生。2月3日從早上8時(shí)開(kāi)始整個(gè)沿淮地區(qū)相對(duì)濕度均大于90%，空氣中水汽壓很接近飽和水汽壓。但是從比濕上分析，濕空氣中的水汽含量并不是特別大，這是由于在冬季空氣還是相對(duì)較干，對(duì)流發(fā)展會(huì)有一定的限制性，當(dāng)然在一定程度上導(dǎo)致了當(dāng)天的降水量級(jí)均在小到中等。

圖2 2013年2月3日08點(diǎn)850hPa、700hPa相對(duì)濕度和比濕

3 動(dòng)力條件分析

天氣尺度垂直運(yùn)動(dòng)的分布是動(dòng)力強(qiáng)迫、穩(wěn)定度等多種因素作用的綜合體現(xiàn)，也是決定中尺度對(duì)流系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的基本環(huán)境條件。從2月3日這次過(guò)程的垂直速度的分布可以看到（圖3），對(duì)流均產(chǎn)生在天氣尺度上升區(qū)內(nèi)，垂直速度的最大值出現(xiàn)在700hPa附近，強(qiáng)度為-2.1×10-3hPa·s-1，上升運(yùn)動(dòng)伸展到300hPa左右，高度達(dá)到對(duì)流層中高層，這與垂直分布的槽產(chǎn)生的天氣尺度強(qiáng)迫有關(guān)，從300hPa開(kāi)始往上就是下沉區(qū)，而且氣流平直、盛行西北風(fēng)。因此，這樣的動(dòng)力條件更有利于對(duì)流的發(fā)展，但是對(duì)流層上層的下沉氣流也限制了對(duì)流云發(fā)展的高度，導(dǎo)致強(qiáng)度不如夏季雷暴。

4 熱力條件分析

逆溫層是有利于強(qiáng)對(duì)流發(fā)展的層結(jié)。在逆溫層中貯存了大量的不穩(wěn)定能量，一旦有觸發(fā)條件，大量的不穩(wěn)定能量釋放出來(lái)，可使對(duì)流強(qiáng)烈發(fā)展。在2月3日08時(shí)從地面至925hPa之間有一個(gè)逆溫層存在。在有觸發(fā)機(jī)制的情況下，很容易發(fā)展成較強(qiáng)的對(duì)流。同時(shí)假相當(dāng)位溫呈東北-西南走向的型分布，與地面露點(diǎn)分布類似，對(duì)流發(fā)生在高能區(qū)中或能量鋒區(qū)上。沿淮地區(qū)正處于θse暖舌附近（圖略）。θse的暖舌代表一個(gè)高能高濕的區(qū)域，在這一區(qū)域中，存在大量的不穩(wěn)定能量。另外850hPa以下有暖平流，而高層對(duì)應(yīng)著冷平流中心， 500hPa和850hPa溫差大于24℃，同時(shí)低層有明顯逆溫層存在，大氣具有上干冷下暖濕結(jié)構(gòu)特征，表明大氣層結(jié)不穩(wěn)定（圖4）。

2月3日14時(shí)K指數(shù)和T500-T850

5 雷達(dá)回波分析

2月3日的雷暴過(guò)程，多普勒雷達(dá)觀測(cè)到云回波的演變過(guò)程，從回波特征中可總結(jié)出雷暴天氣的成因及臨近預(yù)報(bào)的著眼點(diǎn)。此次雷暴是由許多處在不同發(fā)展階段的對(duì)流單體群組成，呈東西向排列。各單體回波結(jié)構(gòu)緊密，邊界清晰，強(qiáng)度梯度大，具有典型的對(duì)流云回波結(jié)構(gòu)特征。由雷達(dá)回波圖分析看出，進(jìn)入3日14時(shí)，降雨回波帶已經(jīng)移到淮安以及以東地區(qū)，但回波一般，以后回波繼續(xù)東移，強(qiáng)度進(jìn)一步加強(qiáng)，尤其在15時(shí)左右，洪澤西部有一塊強(qiáng)度為45～55dbz的強(qiáng)回波生成，范圍不斷擴(kuò)大，并逐漸影響沿淮地區(qū)，雷達(dá)圖上人字型形成并始終維持較大的強(qiáng)度和氣旋式切變存在，對(duì)雷雨大風(fēng)有一定指示意義。

6 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)沿淮地區(qū)初冬雷暴天氣的分析，得到以下結(jié)論：河套地區(qū)高空槽發(fā)展東移，低空急流始終維持地面風(fēng)向輻合顯現(xiàn)，是本次雷暴天氣發(fā)生的天氣形勢(shì)背景和觸發(fā)機(jī)制。強(qiáng)勁的低空西南急流引導(dǎo)孟加拉灣暖濕氣流向東北方向輸送，我省處于濕舌內(nèi)，沿淮地區(qū)始終維持較大的水汽通量負(fù)值區(qū)，有水汽輻合存在，給雷暴天氣發(fā)生提供了較好的水汽條件。850hPa以下有暖平流，而高層對(duì)應(yīng)著冷平流中心，500和850hpa溫差大于24℃，同時(shí)低層有明顯逆溫層存在，大氣具有上干冷下暖濕結(jié)構(gòu)特征，表明大氣層結(jié)不穩(wěn)定。由于低空輻合、高空輻散導(dǎo)致上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)以及正渦度的產(chǎn)生和維持，給雷暴產(chǎn)生提供了動(dòng)力條件。雷達(dá)圖上人字型形成并始終維持較大的強(qiáng)度和氣旋式切變存在，對(duì)雷雨大風(fēng)有一定指示意義。

參考文獻(xiàn)

[1]徐桂玉，楊修群.我國(guó)南方雷暴的氣候特征研究[J].氣象科學(xué)，2001（3）：299-307.

[2]張敏鋒，馮霞.我國(guó)雷暴天氣的氣候特征[J].熱帶氣象學(xué)報(bào)，1998，14（2）：156-162.

[3]葉愛(ài)芬，肖偉軍.最不穩(wěn)定層的確定及應(yīng)用[J].廣東氣象，2007，29（1）：29-31.