濮陽(yáng)市一次雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程分析

王春玲，崔 力，杜麗婭，劉 平，劉曉燕

(濮陽(yáng)市氣象局，河南濮陽(yáng) 457000)

?

濮陽(yáng)市一次雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程分析

王春玲，崔 力，杜麗婭，劉 平，劉曉燕

(濮陽(yáng)市氣象局，河南濮陽(yáng) 457000)

利用常規(guī)天氣圖，河南省自動(dòng)站觀測(cè)資料，濮陽(yáng)新一代多普勒雷達(dá)回波資料，對(duì)2014年6月19日14—16時(shí)發(fā)生在濮陽(yáng)市北部的一次雷雨大風(fēng)強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程進(jìn)行了綜合分析。結(jié)果表明：(1)此次雷雨大風(fēng)過(guò)程是由500 hPa河套地區(qū)低槽、700 hPa河套低渦及其攜帶的人字形切變線、850 hPa切變線、地面中尺度輻合線及華北冷空氣南擴(kuò)共同影響造成的。(2)上干冷下暖濕、中低層又有干冷空氣的侵入、高空有較強(qiáng)偏西風(fēng)氣流存在的大氣層結(jié)，為此次強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生提供了有利的環(huán)境條件。(3)大風(fēng)發(fā)生時(shí)雷達(dá)回波最強(qiáng)，基本反射率因子圖上中心強(qiáng)度達(dá)到48 dBz，回波頂高圖上最大高度達(dá)到13 km以上，徑相速度圖上表現(xiàn)為γ中尺度氣旋式渦旋。

雷雨大風(fēng)；低槽；人字形切變線；中尺度輻合線；氣旋式渦旋

強(qiáng)對(duì)流天氣是一種嚴(yán)重的災(zāi)害性天氣，由于發(fā)生迅速，強(qiáng)度大，容易形成災(zāi)害。對(duì)于雷雨大風(fēng)的研究，許多氣象專家從不同的角度進(jìn)行了分析，得到有意義的結(jié)論[1-3]。但由于天氣形勢(shì)及地域的差別，每次天氣過(guò)程都有不同的特點(diǎn)。利用常規(guī)天氣圖、河南省自動(dòng)站觀測(cè)資料，濮陽(yáng)新一代多普勒雷達(dá)回波資料等，對(duì)發(fā)生在濮陽(yáng)市的一次雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程進(jìn)行綜合分析，以期為濮陽(yáng)市今后強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)提供一些參考，更好地為地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供氣象服務(wù)保障。

1 天氣概況

2014年6月19日下午到夜間，濮陽(yáng)市出現(xiàn)了一次雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程，過(guò)程前期是暖區(qū)對(duì)流性降水，后期是穩(wěn)定性降水[4]，過(guò)程降水量為14.0～66.5 mm，空間分布極不均勻。14：00—16：00，位于濮陽(yáng)北部的南樂(lè)、清豐一帶出現(xiàn)了強(qiáng)對(duì)流天氣，瞬時(shí)極大風(fēng)速達(dá)到22.6 m/s(14：45出現(xiàn)在南樂(lè)站)，1 h最大降水量為37 mm(15：00—16：00出現(xiàn)在清豐站)。重點(diǎn)分析發(fā)生在14：00—16：00的強(qiáng)對(duì)流天氣。

雷雨發(fā)生時(shí)，測(cè)站氣象要素發(fā)生突變，南樂(lè)站的變化尤為明顯。14: 00—15: 00，南樂(lè)站氣溫下降7.4 ℃，相對(duì)濕度增加29%，風(fēng)向由東東南轉(zhuǎn)成西北逆轉(zhuǎn)了155°，平均風(fēng)速增大了4.4 m/s，14:20開始出現(xiàn)降水，截止15:00，僅40 min降水量達(dá)到了30 mm。

2 高空環(huán)流形勢(shì)

強(qiáng)對(duì)流天氣主要是在中小尺度系統(tǒng)中產(chǎn)生的，但中尺度系統(tǒng)形成的的基本條件是由天氣尺度系統(tǒng)提供的[5]。19日08：00，500 hPa天氣圖(圖1a)上，蒙古國(guó)中部有一冷渦并不斷分裂冷空氣南下。河西走廊有一下滑槽，河套東部有一低槽，槽前有一支西南急流從我國(guó)西南地區(qū)向華北南部輸送暖濕氣流，河南東北部存在水汽輻合。河西走廊和河南北部分別有冷溫度槽存在，并且溫度槽落后于高度槽，高度槽后的冷平流促使低槽加深東移，于19日下午到夜間影響濮陽(yáng)地區(qū)。700 hPa天氣圖(圖1b)上，河套北部(東勝)有一304 dagpm的低渦中心，低渦后部河西走廊地區(qū)有冷溫度槽存在，且與500 hPa溫度槽疊加，低渦攜帶“人”字形切變線，向南的切變線與500 hPa河套東部的低槽對(duì)應(yīng)，濮陽(yáng)處在“人”字形切變線東南方、308 dagpm線邊緣的西南暖濕氣流中，有利于對(duì)流天氣的產(chǎn)生。850 hPa天氣圖(圖略)上，山西南部—陜西南部有一切變線，切變線兩側(cè)多數(shù)站點(diǎn)t-td≤3 ℃，切變線周圍為大范圍顯著濕區(qū)，濮陽(yáng)處于切變線東南方東南氣流中，隨著系統(tǒng)的東移，切變線影響了濮陽(yáng)地區(qū)。

細(xì)實(shí)線為等高線，單位dagpm；虛線為等溫線，單位℃；粗實(shí)線為槽線；粗雙實(shí)線為切變線；細(xì)雙實(shí)線箭頭為西南急流軸；圓點(diǎn)為南樂(lè)站。圖1 2014-06-19T08:00 500(a)、700 hPa(b)環(huán)流形勢(shì)

另外，在850和925 hPa天氣圖上(圖略)，華北中南部為寬廣的溫度脊，溫度脊區(qū)上方500 hPa天氣圖上，華北南部有冷溫度槽疊加，邢臺(tái)和鄭州探空站850與500 hPa的溫度差均為26 ℃，溫度差大值區(qū)控制河南(上冷下暖)。

3 地面形勢(shì)

19日08：00地面天氣圖上(圖2a)，貝加爾湖附近的冷高壓中心分別向東南方向和偏南方向伸出兩個(gè)冷高脊,一個(gè)高脊是從蒙古國(guó)東部伸向華北北部，于19日下午向南伸展并擴(kuò)散冷空氣南下影響華北地區(qū)；另一高脊從蒙古國(guó)西部伸向河西走廊，其前沿冷鋒位于河套東部(110°E附近)，于19日傍晚到夜間影響華北地區(qū)。

08：00 地面天氣圖上還顯示，從我國(guó)西南地區(qū)伸向華北有一東北—西南向的暖倒槽，其北端伸到了華北中北部。受此暖倒槽控制，19日白天濮陽(yáng)14：00氣溫高達(dá)29 ℃左右，為午后產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣提供了熱力條件[1]。另外，河北中南部—河南西部有一條北東北—南西南向的地面輻合線，濮陽(yáng)處于輻合線東側(cè)的東東南氣流中。14：00(圖2b)，華北北部擴(kuò)散冷空氣南下，倒槽東移發(fā)展，氣旋渦度增大，輻合上升運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)，輻合線東移至濮陽(yáng)市西側(cè)，濮陽(yáng)西北部的南樂(lè)站風(fēng)向開始由東東南風(fēng)轉(zhuǎn)成了北風(fēng)，輻合線兩側(cè)的氣溫差達(dá)7 ℃左右，t-td≤3 ℃，并伴有雨區(qū)，為雷雨大風(fēng)的產(chǎn)生提供了動(dòng)力條件和濕度條件。

a.08：00；b.14：00；細(xì)實(shí)線為等壓線，單位為hPa；帶鋸齒粗實(shí)線為冷鋒；雙實(shí)線為輻合線；圓點(diǎn)為南樂(lè)站點(diǎn)。圖2 2014-06-19地面形勢(shì)圖

河南省自動(dòng)站觀測(cè)資料(圖略)顯示，19日13:30，南樂(lè)中部形成一條東北—西南向的中尺度輻合線，其左側(cè)為2 m/s的東北風(fēng)，右側(cè)為2 m/s的東南風(fēng)。14:20輻合線左側(cè)的風(fēng)向由東北向轉(zhuǎn)為西北向。14：40左側(cè)西北風(fēng)風(fēng)速明顯增大，輻合線有所東南壓，14：45—14：55，輻合線左側(cè)的西北風(fēng)風(fēng)速達(dá)到12～14 m/s，輻合線右側(cè)仍為2 m/s的偏東南風(fēng)，風(fēng)速輻合增強(qiáng)；南樂(lè)測(cè)站14：43—14：46出現(xiàn)了17 m/s以上的西北大風(fēng)，14：45極大風(fēng)速達(dá)22.6 m/s。14:55之后，隨著中尺度輻合線的東移南壓，南樂(lè)大風(fēng)逐漸減弱。

4 大氣層結(jié)分析

雷暴產(chǎn)生的充分必要條件是：大氣層結(jié)不穩(wěn)定、水汽、抬升觸發(fā)機(jī)制[1]。T-lnp圖是分析大氣層結(jié)穩(wěn)定度，預(yù)報(bào)強(qiáng)對(duì)流天氣的重要工具。利用雷雨大風(fēng)發(fā)生前近1 h南樂(lè)站14: 00的氣溫和露點(diǎn)溫度，使用上海訂正探空軟件，對(duì)19日08:00鄭州站的T-lnp圖進(jìn)行訂正，得到南樂(lè)站14:00探空資料(圖3)。從圖3可以看出，14：00南樂(lè)站的對(duì)流有效位能CAPE值為1 409 J/kg，說(shuō)明濕對(duì)流不穩(wěn)定能量較大；θse(500-850)為-19.45 ℃，表明大氣為對(duì)流性不穩(wěn)定層結(jié)；K指數(shù)為33 ℃，沙氏指數(shù)為-1.8 ℃，此時(shí)大氣層結(jié)具備熱力不穩(wěn)定條件。700～625 hPa的t-td≤3 ℃，625～400 hPa的t-td為11～25 ℃，存在上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)；1 000～850 hPa的t-td≤3 ℃，850～700 hPa，t-td≥12 ℃，在兩個(gè)濕層之間夾了一個(gè)干層，說(shuō)明中低層有明顯的干冷空氣侵入，這種大氣層結(jié)有利于對(duì)流天氣發(fā)生。從圖3還可以看出，1 000 hPa上存在2 m/s的東東南風(fēng)(風(fēng)向120°),925 hPa上為6 m/s的南西南風(fēng)(風(fēng)向195°),風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)75°，風(fēng)速增大4 m/s，低層存在明顯的暖平流；925～850 hPa,風(fēng)向隨高度逆轉(zhuǎn)了25°，中低層存在弱的冷平流；850～400 hPa風(fēng)向隨高度由南東南轉(zhuǎn)為西南，順轉(zhuǎn)了70°，暖平流不明顯，又因?yàn)樵搶訙囟嚷饵c(diǎn)差值較大、溫度又低，說(shuō)明中層具有干冷的特性；300 hPa及以上為大于20 m/s的西西北高空強(qiáng)風(fēng)速帶，有利于低層輻合上升?？梢钥闯錾细衫湎屡瘽?、中低層存在干冷空氣侵入、高空有較強(qiáng)偏西風(fēng)氣流存在的大氣層結(jié)，為此次強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生提供了有利的環(huán)境條件[2]。

5 雷達(dá)資料分析

5.1 基本反射率因子

1.5°仰角基本反射率因子圖(圖4)上，19日14：01，在河北中南部至河南北部有一條南北向混合云回波帶，中心強(qiáng)度為48 dBz，位于河北省魏縣中部，此時(shí)南樂(lè)境內(nèi)無(wú)回波；14：37強(qiáng)回波中心東移到大名縣中東部，中心強(qiáng)度仍維持48 dBz，回波帶尾部開始影響南樂(lè)西部，此時(shí)南樂(lè)境內(nèi)的回波最大強(qiáng)度為43 dBz；14: 43回波帶強(qiáng)中心位置、強(qiáng)度無(wú)明顯變化，南樂(lè)境內(nèi)的回波移動(dòng)到了南樂(lè)中部，中心強(qiáng)度維持在43 dBz；14:49南樂(lè)的回波中心強(qiáng)度減弱為38 dBz。大風(fēng)出現(xiàn)前南樂(lè)境內(nèi)的回波較強(qiáng)且穩(wěn)定維持了大約兩個(gè)體掃，14:46大風(fēng)發(fā)生后，回波強(qiáng)度減弱，高度降低，范圍縮小，對(duì)南樂(lè)的影響趨于結(jié)束。

圖3 2014-06-19利用14:00南樂(lè)站地面資料訂正后的鄭州08:00探空?qǐng)D

5.2 徑向速度

2.4°仰角的徑向速度圖(圖5)上，14：25河北省南部魏縣至河南省北部南樂(lè)縣的西部有入流區(qū)存在，南樂(lè)西部的最大入流風(fēng)速為-12 m/s，出流風(fēng)速為7 m/s，有輻合區(qū)出現(xiàn)；14：31南樂(lè)縣境內(nèi)的最大入流風(fēng)速增大到了-17 m/s；隨著輻合區(qū)的移動(dòng)，14：37在南樂(lè)西北部，入流中心風(fēng)速維持為-17 m/s，最大出流速度增大為12 m/s，正、負(fù)速度中心相距不足5 km，形成了γ中尺度氣旋式渦旋[3]，與此同時(shí)，1.5°和3.4°仰角的徑向速度圖上(圖略)也存在γ中尺度氣旋式渦旋，說(shuō)明此渦旋伸展到一定高度；14：43中尺度氣旋式渦旋東移南壓，開始影響南樂(lè)測(cè)站，受此渦旋的影響，南樂(lè)站于14:46出現(xiàn)了瞬時(shí)風(fēng)速為22.6 m/s的大風(fēng)天氣。此次雷雨大風(fēng)天氣是由中尺度氣旋式渦旋造成的，在速度圖上一旦發(fā)現(xiàn)中層有輻合區(qū)出現(xiàn)，應(yīng)警惕中尺度氣旋式渦旋甚至中氣旋生成及其所帶來(lái)的強(qiáng)對(duì)流天氣。

圖4 2014-06-19濮陽(yáng)多普勒雷達(dá)1.5°仰角基本反射率因子圖(a.14:37；b.14:43)

圖5 2014-06-19濮陽(yáng)多普勒雷達(dá)2.4°仰角徑向速度圖(a.14:37；b.14:43；□內(nèi)為渦旋區(qū))

5.3 回波頂高度

從回波頂高度演變圖(圖6)可以看出，14：19在河北省大名縣西部有一塊回波頂高度為13 km的回波；14：25回波頂高大值中心南壓到大名西南部，并增大到16 km；14：31回波頂高降低到13 km，其前沿(頂高10 km)已經(jīng)進(jìn)入南樂(lè)西北部；14：37回波東南移動(dòng)到南樂(lè)中北部，回波頂高度達(dá)到13.1 km；14：43回波頂高大值中心移至南樂(lè)北部，最大回波頂高度達(dá)到13.4 km，說(shuō)明此回波對(duì)流發(fā)展比較旺盛，受其影響，南樂(lè)14:46出現(xiàn)大風(fēng)天氣；14：49回波頂高大值中心東移，南樂(lè)大風(fēng)減弱。強(qiáng)天氣發(fā)生前，河南南樂(lè)北部—河北大名南部維持一回波頂高度超過(guò)13 km的對(duì)流性回波，且該區(qū)域回波頂高度高于周圍回波頂高度，說(shuō)明南樂(lè)境內(nèi)的對(duì)流較強(qiáng)，易出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。

圖6 2014-06-19濮陽(yáng)多普勒雷達(dá)2.4°仰角回波頂高度(a.14:37；b.14:43)

6 結(jié)論

(1)此次雷雨大風(fēng)過(guò)程是由500 hPa河套地區(qū)低槽、700 hPa低渦及“人”字形切變線、850hPa切變線、地面中尺度輻合線及華北冷空氣共同影響造成的。

(2)上干冷下暖濕、中低層干冷空氣的侵入、高空較強(qiáng)偏西風(fēng)氣流存在的大氣層結(jié)，為此次強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生提供了有利的環(huán)境條件。

(3)大風(fēng)發(fā)生時(shí)，雷達(dá)回波最強(qiáng)，基本反射率因子圖上中心強(qiáng)度達(dá)到48 dBz，回波頂高圖上最大高度達(dá)到13 km以上，徑相速度圖上表現(xiàn)為γ中尺度氣旋式渦旋。

[1] 牛淑貞，張宇星，呂林宜.一次冷渦橫槽型強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2013,36(2)：1-8.

[2] 趙玲，李樹嶺，魏光輝，等.一次颮線風(fēng)暴的環(huán)境條件和雷達(dá)回波特征分析[J].氣象與環(huán)境科學(xué),2013,36(4)：29-35.

[3] 李改琴,許慶娥,吳麗敏,等.一次龍卷風(fēng)天氣的特征分析[J].氣象,2014,40(5):628-636.

[4] 關(guān)月，何立富.2014年6月大氣環(huán)流和天氣分析[J]. 氣象,2011,40(9):1159-1164.

[5] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文，等.天氣學(xué)原理和方法[M].3版.北京：氣象出版社,2000：380.

王春玲，崔力，杜麗婭，等.濮陽(yáng)市一次雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程分析[J].陜西氣象，2016(6)：22-26.

1006-4354(2016)06-0022-05

2016-04-01

王春玲(1963—)，女，河南封丘人，高工，從事天氣、氣候預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)工作及研究。

P458

A