清鎮(zhèn)市強(qiáng)對(duì)流天氣診斷分析

金昭貴++周皞++張皓++吳智鳳++袁仕鋒++袁碩++許毅++李娟++陳飛

摘 要：本文選擇地面、高空資料、NCEP再分析資料對(duì)2013年5月13日清鎮(zhèn)市強(qiáng)對(duì)流天氣大氣不穩(wěn)定層結(jié)、水汽條件和垂直上升運(yùn)動(dòng)等診斷分析。得出：此次冰雹強(qiáng)對(duì)流天氣過程主要是受高原短波槽及低層切變系統(tǒng)作用，為此次天氣過程提供了優(yōu)越的動(dòng)力條件，地面熱低壓使得地面及低層溫度上升、能量積聚。強(qiáng)的風(fēng)垂直切變對(duì)強(qiáng)對(duì)流發(fā)生發(fā)展起到了重要作用。上層干冷、下層暖濕的位勢不穩(wěn)定層結(jié)成為此次強(qiáng)對(duì)流爆發(fā)不可少的觸發(fā)條件，對(duì)流不穩(wěn)定能量大，形成的上升氣流深厚。

關(guān)鍵詞：清鎮(zhèn)市；強(qiáng)對(duì)流；診斷分析

中圖分類號(hào)：P456.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170533198

對(duì)流天氣指雷暴、暴雨、冰雹、下?lián)舯┝鞯戎行〕叨忍鞖狻Ｒ话惆驯?、暴雨和下?lián)舯┝鞣Q為強(qiáng)對(duì)流天氣，特別是冰雹天氣來勢兇猛、強(qiáng)度大且持續(xù)時(shí)間短，卻可使農(nóng)作物瞬間遭到毀滅。近些年氣象專家和學(xué)者對(duì)貴州對(duì)流天氣開展了大量研究，但針對(duì)清鎮(zhèn)市強(qiáng)對(duì)流天氣研究較少。本文利用常規(guī)氣象資料和NCEP等分析2013年5月13日清鎮(zhèn)市局地強(qiáng)對(duì)流天氣成因，旨在為清鎮(zhèn)市氣象預(yù)報(bào)服務(wù)、防災(zāi)減災(zāi)提供參考依據(jù)。

1 天氣實(shí)況

2013年5月13日16：00貴州清鎮(zhèn)市自北向南出現(xiàn)雷電、冰雹、大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣，19：00結(jié)束，持續(xù)約3h。18：00—19：00清鎮(zhèn)站溫度由25℃降到18℃，2個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)大雨，1個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)中雨，7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)小雨，其中新店鎮(zhèn)教場出現(xiàn)30.3mm降水為最大。清鎮(zhèn)城區(qū)、流長鄉(xiāng)、犁倭鄉(xiāng)出現(xiàn)瞬時(shí)大風(fēng)和冰雹，城區(qū)大風(fēng)達(dá)23.7m/s，冰雹約100粒/m2，直徑達(dá)15mm左右。

2 環(huán)流背景

2013年5月13日，500hPa高原短波槽東移影響貴州，槽前正渦度平流促使輻合上升運(yùn)動(dòng)，700hPa云南東部切變東移，是造成強(qiáng)天氣的主要影響系統(tǒng)，850hPa貴州主要受偏南氣流影響，帶來低層豐沛水汽。13日08：00貴陽比濕700hPa為9g/kg，850hPa為12g/kg，水汽條件較好；700hPa及850hPa四川東部到貴州分別一冷舌，說明從高原經(jīng)四川有冷平流進(jìn)入貴州，疊置在低層偏南暖濕氣流上，大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)。地面場上，四川熱低壓發(fā)展影響貴州，清鎮(zhèn)市晴到多云，氣溫上升明顯，西北風(fēng)轉(zhuǎn)偏南風(fēng)，風(fēng)速加大，地面溫度升高，能量積聚，500hPa低槽及700hPa切變東移，觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣。

3 大氣層結(jié)不穩(wěn)定性分析

3.1 物理量分析

選擇鄰近的貴陽站（清鎮(zhèn)市東部）探空資料分析大氣層結(jié)特征。13日大氣層結(jié)表現(xiàn)出不穩(wěn)定狀態(tài)且不穩(wěn)定加劇（圖2）。13日08：00，K指數(shù)為36℃，SI指數(shù)為-1.14℃，大氣已經(jīng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，19：00出現(xiàn)冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水及大風(fēng)，20：00這2個(gè)特征指數(shù)進(jìn)一步加大，K指數(shù)達(dá)39℃，SI指數(shù)降至-3.18，不穩(wěn)定特征更明顯。08：00、20：00 T500-T850為-25℃。以上物理量均達(dá)到強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)閾值。

θse隨高度的變化量（）反映氣層對(duì)流性不穩(wěn)定狀態(tài)，正值越大不穩(wěn)定性越強(qiáng)。13日08：00正值區(qū)出現(xiàn)在750hPa～500hPa，為1℃/10hPa；20：00正值區(qū)出現(xiàn)850hPa～600hPa及490hPa～515hPa，分別為0.67℃、4.4℃/10hPa。

3.2 0℃和-20℃層分析

0℃層（H0）和-20℃（H-20）表征積雨云內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征高度，2者高度差ΔH反映H0與H-20之間氣層穩(wěn)定度大小，對(duì)于定量過冷水，ΔH越大過冷水濃度越大，上升氣流速度一定時(shí)，過冷水濃度越大越有利于冰雹形成。13日08：00—20：00均為3.5km，說明高層冷空氣強(qiáng)且過冷水濃度大，對(duì)形成冰雹非常有利。

3.3 風(fēng)的垂直切變

風(fēng)在垂直方向的變化可反映溫度平流特征，風(fēng)向隨高度順時(shí)針變化表明該層有暖平流，逆時(shí)針變化反映有冷平流。08：00、20：00時(shí)850hPa～400hPa為暖平流、400～200hPa為冷平流，高層冷平流疊加在低層暖平流上的垂直結(jié)構(gòu)使大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。強(qiáng)烈的垂直風(fēng)切變是形成強(qiáng)對(duì)流天氣的必要條件，13日08：00風(fēng)速850hPa（1450m）8m/s、250hPa（10890m）40m/s，風(fēng)速垂直切變?yōu)?.4×10-3m/（hPa·s），為較強(qiáng)垂直風(fēng)切變環(huán)境，利于強(qiáng)對(duì)流形成。

4 上升運(yùn)動(dòng)

利用NCEP再分析資料對(duì)18日14：00垂直速度、渦度沿26°N做剖面（圖4），105E～107E上空有一垂直上升區(qū)，清鎮(zhèn)市（E106～E106.5、N26.5～N26.3）上空垂直上升運(yùn)動(dòng)伸展至300hPa，地面到400hPa為正渦度區(qū)，400hPa以上為負(fù)渦度區(qū)，高層輻散、中低層輻合促使垂直上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展和加強(qiáng)，利于清鎮(zhèn)市冰雹形成。

5 小結(jié)

地面受熱低壓控制，高原短波槽及低層切變東移觸發(fā)不穩(wěn)定能量爆發(fā)形成強(qiáng)對(duì)流天氣。

大氣層結(jié)不穩(wěn)定性在K指數(shù)、SI指數(shù)、θse隨高度變化等表現(xiàn)明顯，0℃及-20℃層也利于冰雹產(chǎn)生。

高層冷平流疊加在低層暖平流上的垂直結(jié)構(gòu)使大氣層結(jié)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，風(fēng)速垂直切變?yōu)?.4×10-3m/（hPa·s），為較強(qiáng)垂直風(fēng)切變環(huán)境，利于強(qiáng)對(duì)流天氣形成。

清鎮(zhèn)市上空高層輻散、中低層輻合促使垂直上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展和加強(qiáng)，利于清鎮(zhèn)市上空冰雹形成。

參考文獻(xiàn)

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

[2]黃振，宋煜，何玉科.2004年8月3日大連大暴雨天氣過程分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào)，2006，22（02）.

作者簡介：金昭貴（1983-），男，漢族，貴州清鎮(zhèn)市人，碩士研究生，工程師，從事綜合氣象業(yè)務(wù)工作。