宿州一次雷雨大風(fēng)的預(yù)報(bào)特征分析

柏玉

摘要利用常規(guī)氣象觀測資料、NCEP再分析資料、多普勒雷達(dá)資料和衛(wèi)星云圖資料，對2013年8月9日凌晨發(fā)生在宿州市碭山、蕭縣的雷雨大風(fēng)強(qiáng)對流天氣進(jìn)行了過程特征分析。

結(jié)果表明，此次強(qiáng)對流天氣形勢屬于副熱帶高壓西側(cè)的低槽東移型；自由對流高度高，0～3、0～6 km垂直風(fēng)切變很小，是雷雨大風(fēng)強(qiáng)對流天氣發(fā)生的有利物理?xiàng)l件，且強(qiáng)對流臨近時(shí)低層垂直風(fēng)切變有變大的趨勢；雷暴主體和弧狀云線以及外流邊界附近的新生對流云線，將帶來地面強(qiáng)的短時(shí)大風(fēng)天氣，且新生對流云線預(yù)示其移動方向；弓形回波后部的弱回波通道，是災(zāi)害性短時(shí)大風(fēng)發(fā)生的區(qū)域；在對流風(fēng)暴距離雷達(dá)65 km以內(nèi)時(shí)，可以根據(jù)其最低仰角徑向速度的大值區(qū)判斷地面有大風(fēng)，且可根據(jù)該大值區(qū)的移動判斷地面雷暴大風(fēng)區(qū)的移動。

關(guān)鍵詞雷雨大風(fēng)；預(yù)報(bào)特征；環(huán)流背景；物理量場；衛(wèi)星云圖

中圖分類號S165文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0517-6611（2015）29-211-04

雷雨大風(fēng)是宿州市汛期的主要災(zāi)害性天氣之一，2013年8月宿州市出現(xiàn)了3次雷雨大風(fēng)天氣過程。雷雨大風(fēng)指在出現(xiàn)雷雨天氣現(xiàn)象時(shí)，陣風(fēng)風(fēng)力達(dá)到或超過8級（風(fēng)速≥17.2 m/s）的天氣現(xiàn)象。而大風(fēng)一般在瞬時(shí)8級以上即可折斷樹木和高稈農(nóng)作物、損壞房屋，10級以上（≥24.5 m/s）常具有巨大的破壞力，帶來重大經(jīng)濟(jì)損失，甚至造成人員傷亡。雷雨大風(fēng)作為強(qiáng)對流天氣的一種，有局地性、突發(fā)性和多變性等特點(diǎn)，使得它的定時(shí)、定點(diǎn)的精細(xì)化短期預(yù)報(bào)較為困難。但衛(wèi)星云圖、多普勒天氣雷達(dá)、區(qū)域自動站等資料的應(yīng)用，可以通過短時(shí)臨近預(yù)報(bào)彌補(bǔ)短期預(yù)報(bào)的不足，提前服務(wù)以減輕其造成的災(zāi)害損失。筆者在此利用常規(guī)氣象觀測資料、NCEP再分析資料、多普勒雷達(dá)資料和衛(wèi)星云圖資料，對2013年8月9日凌晨發(fā)生在宿州市碭山、蕭縣的雷雨大風(fēng)強(qiáng)對流天氣進(jìn)行了過程特征分析。

1災(zāi)害性天氣實(shí)況和災(zāi)情

1.1災(zāi)害性天氣實(shí)況

2013年8月9日03：00～04：00宿州市碭山、蕭縣出現(xiàn)雷雨大風(fēng)天氣，其中有3個(gè)測站（含鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動站、高速公路自動站）極大風(fēng)速>17 m/s，03：00～03：55碭山本站風(fēng)速為17.5 m/s，風(fēng)向?yàn)镹W；03：10～03：20碭山朱樓風(fēng)速為26.8 m/s，風(fēng)向?yàn)镹WW。03：00～04：00蕭縣莊里（高速公路自動站）風(fēng)速為17.5 m/s，風(fēng)向?yàn)镹W。最大風(fēng)速出現(xiàn)在碭山朱樓（圖1），瞬時(shí)風(fēng)力達(dá)10級。

1.2災(zāi)情

據(jù)宿州市民政局統(tǒng)計(jì)，此次風(fēng)暴災(zāi)害襲擊造成兩縣55.5萬人受災(zāi)，死亡6人，11人不同程度受傷，緊急轉(zhuǎn)移人口2 356人，農(nóng)作物受災(zāi)面積 28 520 hm2，倒塌房屋732間，損毀房屋6 402間，折斷樹木10萬余棵，直接經(jīng)濟(jì)損失68 500萬元。

2天氣形勢分析

2.1大尺度環(huán)流背景

8月8日20：00 500 hPa（圖2）東北冷渦加強(qiáng)，其后部橫槽引導(dǎo)冷空氣南下至黃淮地區(qū)，配合河套地區(qū)的高空槽東移，碭山處于588 dagpm線邊緣，即為副熱帶高壓邊緣。副熱帶高壓邊緣有利于西南暖濕水汽的輸送，冷空氣侵入時(shí)，冷暖交匯易于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。同時(shí)700和850 hPa在河南、山東、天津交界處有較大的風(fēng)速切變輻合

存在，兩層切變輻合線的位置基本重合，有較好的動力條件。地面處于低壓槽前的西南氣流里，后部為一高壓脊，配合溫度場之冷區(qū)。8日20：00～9日08：00伴隨冷空氣南下，高空槽東移，588 dagpm線逐步南退至宿州市中東部。

由NCEP 1°×1° 6 h再分析資料可知，在9日02：00的風(fēng)場和相對濕度場上（圖3），垂直高度上850 hPa以上有急流存在，1 000 hPa和地面10 m的風(fēng)場均在河南中東部（淮北西部）有一切變輻合線存在（圖3c、d的紅線處），1 000和925 hPa垂直風(fēng)切變達(dá)6 m/s。雷雨大風(fēng)的對流性天氣就發(fā)生在切變輻合線的南側(cè)，且越到臨近，低層垂直風(fēng)切變有變大的趨勢。干冷空氣和西南暖濕氣流相遇，“上干冷下暖濕”，切變線觸發(fā)對流，符合宿州出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)模型特征。

2.2單站探空和物理量場

自8月5日副熱帶高壓加強(qiáng)北抬，588 dagpm線控制了整個(gè)安徽省，宿州市進(jìn)入持續(xù)的高溫天氣，能量逐步積累。從物理量場上看，8日20：00淮北地區(qū)的對流有效位能（CAPE）由400 J/kg增大至1 600 J/kg以上，且梯度很大，徐州站點(diǎn)CAPE值高達(dá)2 104.9 J/kg，K指數(shù)也增至28～32 ℃。不穩(wěn)定能量的明顯增長、大氣層結(jié)不穩(wěn)定，有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。

進(jìn)一步分析8月8日20：00徐州站點(diǎn)的TlogP圖（圖4），自由對流高度（LFC）很高，為645.7 hPa，且0～3、0～6 km的垂直風(fēng)切變均很小，是有利于干微下?lián)舯┝餍纬傻拇髿鉄崃咏Y(jié)。同時(shí)對流層中低層環(huán)境溫度直減率接近于干絕熱遞減率，表現(xiàn)為明顯的干暖蓋形勢，有利于雷雨大風(fēng)“干”性對流的發(fā)展。

3衛(wèi)星云圖分析

在8月9日01：30的紅外云圖上可清晰地分辨在河南中東部的雷暴主體云團(tuán)，以及前部的一條云線（圖5a圓圈處），云線上有小而明亮的對流云團(tuán)，云線對應(yīng)地面處有一新生輻合線；在02：00（圖5b）主體云團(tuán)和云線結(jié)合，并沿著云線方向移動；在03：00的紅外云圖（圖5c）可看出合并云團(tuán)在宿州市碭山處發(fā)展得十分旺盛，導(dǎo)致深對流的形成，碭山蕭縣大范圍的雷雨大風(fēng)天氣就出現(xiàn)在云頂亮溫梯度大的區(qū)域下方。而03：00的水汽云圖上，對流合并云團(tuán)較為白亮，且云團(tuán)東南部有一弱的暗帶（圖5d箭頭處）存在，對應(yīng)下沉運(yùn)動區(qū)。

在對流發(fā)展的旺盛階段，雷暴中的下沉運(yùn)動必然形成近地面層的強(qiáng)烈水平輻散運(yùn)動，造成短時(shí)的災(zāi)害性大風(fēng)。同時(shí)，雷暴高壓的出流與環(huán)境大氣之間形成了新生輻合線，新生輻合線的抬升作用可能誘發(fā)新生對流，這是雷暴的一種重要傳播機(jī)制。應(yīng)注意雷暴成熟階段產(chǎn)生的弧狀云線，它的出現(xiàn)將伴隨以下幾種效應(yīng)：①帶來地面強(qiáng)的短時(shí)大風(fēng)天氣，產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)切變，地面降溫、氣壓陡升和強(qiáng)陣性降水。②擴(kuò)大雷暴作用范圍，移向較遠(yuǎn)處，并帶來短時(shí)強(qiáng)風(fēng)天氣。③代表中高壓的前邊界，弧狀云線的后部是雷暴產(chǎn)生的冷空氣堆。

43卷29期柏 玉宿州一次雷雨大風(fēng)的預(yù)報(bào)特征分析

4雷達(dá)回波分析

在8月9日03：09～03：20的雷達(dá)基本反射率圖上，有明顯的弓形回波生成，弓形回波中最大回波強(qiáng)度達(dá)52 dBz，且后部有弱回波通道（（圖6a1、a2箭頭處），表明存在強(qiáng)的下沉后側(cè)入流急流，它可向下沉氣流提供干燥的和高動量的空氣，通過垂直的動量下傳和增加的雨水蒸發(fā)，達(dá)到增加地面附近出流的強(qiáng)度。弓形回波指示了災(zāi)害性短時(shí)大風(fēng)的區(qū)域和風(fēng)暴進(jìn)一步運(yùn)動趨勢。

研究表明，在對流風(fēng)暴距離雷達(dá)65 km以內(nèi)時(shí)，可以根據(jù)其最低仰角徑向速度的大值區(qū)判斷地面有大風(fēng)，且可根據(jù)該大值區(qū)的移動判斷地面雷暴大風(fēng)區(qū)的移動。在8月9日0.5°仰角徑向速度圖上碭山中東部有20 m/s以上的速度大值區(qū)（圖6b1、b2圓圈處），且與雷達(dá)的距離<65 km，并沿東北方向移往蕭縣、徐州，徐州站點(diǎn)隨后在9日03：52出現(xiàn)了19 m/s的大風(fēng)。

在8日20：00徐州站點(diǎn)的TlogP圖中無明顯的垂直風(fēng)切變（圖4），而當(dāng)雷雨大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)，從徐州站的垂直風(fēng)廓線圖（圖7）可看出，低層風(fēng)向由西南風(fēng)轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，且風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有明顯的冷平流。在垂直風(fēng)切變增大的同時(shí)，各層風(fēng)速也相應(yīng)增大，動能下傳，形成大風(fēng)。

通過雷達(dá)圖的各種特征判斷，此次強(qiáng)對流天氣以雷雨大風(fēng)為主。

5結(jié)論

（1）此次強(qiáng)對流天氣形勢屬于副熱帶高壓西側(cè)的低槽東移型，且濕層較薄，中上層偏干冷。

（2）自由對流高度（LFC）很高，0～3、0～6 km垂直風(fēng)切變很小，中低層有干暖蓋是雷雨大風(fēng)強(qiáng)對流天氣發(fā)生的有利物理?xiàng)l件。同時(shí)雷雨大風(fēng)的對流性天氣易發(fā)生在切變輻合線的南側(cè)，且越到臨近，1 km以下低層的垂直風(fēng)切變有變大的趨勢。

（3）雷暴主體和其弧狀云線，以及外流邊界附近的新生對流云線，將帶來地面強(qiáng)的短時(shí)大風(fēng)天氣，產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)切變，新生對流云線與雷暴主體相互影響，預(yù)示其移動方向。

（4）弓形回波后部的弱回波通道是災(zāi)害性短時(shí)大風(fēng)發(fā)生的區(qū)域，同時(shí)向反射率梯度大的區(qū)域移動。

（5）對流風(fēng)暴距離雷達(dá)65 km以內(nèi)時(shí)，可以根據(jù)其最低仰角徑向速度的大值區(qū)判斷地面有大風(fēng)，且可根據(jù)該大值區(qū)的移動判斷地面雷暴大風(fēng)區(qū)的移動。

參考文獻(xiàn)

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