福州機場一次強雷雨天氣過程的中尺度分析

關(guān)輝

摘 要：本文采用NCEP/NCAR1°×1°逐6h再分析資料、常規(guī)觀測資料及FY2號衛(wèi)星資料對2014年6月18日的強雷雨過程的中尺度對流系統(tǒng)及其發(fā)生發(fā)展的背景場進行分析。結(jié)果表明：（1）本次強對流天氣過程是地面弱冷空氣、中低空西南急流、中低層切變的相互作用下形成的；（2）水汽通量的強輻合為中尺度對流系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展提供了有利的熱力背景；（3）高層輻散與中低層強輻合以及強上升運動為中尺度對流系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展提供了有利的動力背景。

關(guān)鍵詞：強雷雨；冷槽；水汽強輻合；亮溫

中圖分類號：P446 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）11-0234-02

1 引言

強對流天氣指發(fā)生突然、移動迅速、天氣劇烈、破壞力極大的災(zāi)害性天氣，主要有雷雨大風、局部強降水、冰雹、龍卷等。而對其分析和預(yù)報歷來是氣象業(yè)務(wù)的難點。

2014年6月18日福州長樂機場發(fā)生了一次強雷暴、大暴雨天氣過程，雷暴持續(xù)達6小時。由于受雷雨天氣影響，福州機場積壓了近100個航班無法起降。

本文將利用NCEP/NCAR 1°×1°逐6h的再分析資料、常規(guī)觀測資料及FY-2衛(wèi)星資料，對這次強對流天氣發(fā)生發(fā)展的環(huán)境條件及中尺度特征進行分析，發(fā)現(xiàn)一些對短期和短時臨近預(yù)報有參考意義的結(jié)果，以期為今后的預(yù)報工作提供參考。

2 機場天氣實況

根據(jù)機場的常規(guī)觀測資料，6月18日13：33（北京時，下同）本場開始出現(xiàn)雷暴，15：40至16：55本場出現(xiàn)強雷雨，20：19本場再次出現(xiàn)短時大暴雨，20：48轉(zhuǎn)為中陣雨并減弱。

3 天氣形勢分析

強對流天氣是以大尺度天氣系統(tǒng)為背景，大尺度環(huán)境條件影響著或決定著中小尺度天氣系統(tǒng)的生成、發(fā)展和移動過程，而且還影響著對流系統(tǒng)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、強度和組織程度。本次持續(xù)性雷雨天氣過程也是在有利的大尺度環(huán)流背景下發(fā)生的。

3.1 地面天氣形勢

第7號臺風“海貝思”登陸后穿過福建，于17號夜間移出東海，并逐漸轉(zhuǎn)性為溫帶氣旋。我國的長江流域地區(qū)有一高壓中心，其東側(cè)偏北氣流引導(dǎo)北方弱冷空氣南下，在浙閩交界至江西一帶存在一條靜止鋒，本場處于靜止鋒南側(cè)。臺風“海貝思”殘余云系引導(dǎo)南下的弱冷空氣與暖濕的西南季風氣流于本場北邊區(qū)域交匯，為對流系統(tǒng)的發(fā)展提供了低層的擾動源。

3.2 高空天氣形勢

6月18日，高空500hPa，東亞大陸中高緯為兩槽一脊形勢。本場處于副熱帶高壓邊緣，至20時，副高減弱東退，副高西側(cè)的西南氣流則源源不斷向沿海地區(qū)輸送水汽。500hPa溫度場上，本場處于暖脊控制。在長江中下游地區(qū)有一明顯的溫度冷槽，高空槽東移，引導(dǎo)弱冷空氣擴散南下，在沿海與副高前沿形成很強的輻合，為隨后發(fā)生的強對流天氣提供了可能。

08時，中低層在長江口以南有明顯的風切變存在，隨著海上低值系統(tǒng)的東移，切變線也東移南壓。本場處切變線南側(cè)西南急流中，低空急流不僅輸送來充沛的水汽，而且在東移過程中，與切變北側(cè)的偏北氣流交匯，產(chǎn)生劇烈的上升運動，為形成持續(xù)性強對流天氣提供條件。

850hPa、500hPa溫度場中，在長江口以南地區(qū)均存在一條冷舌，延伸至閩北地區(qū)。切變線東移南壓過程中，南北冷暖氣流交匯，形成上冷下暖的有利配置，極易誘發(fā)強對流天氣發(fā)展。因此，在春夏季午后，冷槽的出現(xiàn)，對判斷強雷雨、雷雨大風、颮等強對流天氣的發(fā)生起到很好的指示作用。

4 強對流系統(tǒng)發(fā)生的環(huán)境場特征

4.1 水汽條件

水汽通量是單位時間內(nèi)流經(jīng)與速度矢正交的某一單位截面積的水汽質(zhì)量，它能定量地描述水汽輸送的強度和方向（其方向和風向相同）。

6月18日08至20時我國南方沿海700hPa及850hPa有一支西南走向的低空急流，中心風速達24m/s。這條暖濕空氣帶形成明顯的濕舌，引起低層水汽通量輻合。這支強勁的西南急流將孟加拉灣的水汽自廣東地區(qū)向浙閩及華東沿海輸送，并逐步東移入海。700hPa急流中心也隨之東移。強對流天氣發(fā)生前，本場處于急流最大風速中心前方，一般該區(qū)域會有明顯的水汽輻合和質(zhì)量輻合或強上升運動，這對強對流活動的連續(xù)發(fā)展極為有利。

850hPa上本場處于急流帶的西側(cè)，而在急流軸的左前方是正切變渦度區(qū)，有利于對流活動發(fā)生。14時急流的水汽輸送平流明顯加強，這與地面觀測到本場的相對濕度驟升相符。強烈的低層水汽輻合為強對流天氣的發(fā)展提供源源不斷的能量，使得大氣低層處于濕潤的環(huán)境中，有利于強對流發(fā)展。

4.2 大氣動力學(xué)特征分析

強對流系統(tǒng)發(fā)生前，往往大氣會呈現(xiàn)出低層輻合、高層輻散的高低空形勢配置。這種配置有利于低層氣流輻合而加速強對流系統(tǒng)的發(fā)展。

在強對流天氣過程發(fā)生前，200hPa高空上，浙閩交界高空輻散中心已經(jīng)形成，至14時，陸上的輻散區(qū)與海上的輻散區(qū)交匯，輻散區(qū)擴大并向東移動，與強對流天氣系統(tǒng)的實際移動方向相吻合。高層強烈輻散產(chǎn)生強大的抽吸作用，造成低層氣流的上升運動，有利于產(chǎn)生強對流天氣。

中層500hPa高空，在強對流天氣發(fā)生前期，大氣低層在福建北部沿海地區(qū)已出現(xiàn)強輻合中心。至14時，全省都處于輻合區(qū)中。低空強輻合引起劇烈的上升運動，使低層暖濕不穩(wěn)定的空氣釋放不穩(wěn)定能量，促進對流發(fā)展。

這次強對流天氣過程中，高層輻散區(qū)位置與低層輻合區(qū)有很好的匹配，必然會對應(yīng)著空氣柱中的強上升運動，為強對流天氣的發(fā)生提供了有利的環(huán)境條件。

5 衛(wèi)星云圖資料分析

圖1為6月18日本次機場強對流天氣過程發(fā)生前后FY-2E氣象衛(wèi)星紅外通道黑體亮溫（TBB）資料。通常，對流系統(tǒng)越強，伸展云頂越高，所對應(yīng)的云頂亮溫值越低。強對流系統(tǒng)TBB值通?！?52℃。

18日03時，在浙閩交界及湘粵交界處生成的對流云團交匯合并，形成一條東北-西南走向的帶狀云團，但各自強冷云頂保持獨立。至17時，分散的對流云團發(fā)展合并，強度增強并覆蓋本場，中心最小TBB值達-81℃（見圖1）。

云團呈現(xiàn)自西向東移動趨勢，這與高空的流場走向一致，對應(yīng)的強對流天氣系統(tǒng)也是自西向東移動。至夜里23時，云團逐漸減弱，冷云砧也逐漸縮小，降水也隨之減弱消失，強對流天氣過程結(jié)束。

綜上，本場上空自強雷雨天氣發(fā)生前，在本場北邊地區(qū)有中心強度低于-32℃的中尺度對流云團發(fā)展，隨著副熱帶高壓減弱東退，對流云團也自西向東發(fā)展，強雷雨區(qū)與云團位置、強度、移動路徑具有較好對應(yīng)關(guān)系。FY2-E衛(wèi)星TBB資料每隔1h更新，時效性強，因此，通過實時衛(wèi)星TBB產(chǎn)品能較好地提前預(yù)判強對流發(fā)展的可能性。

6 結(jié)語

本文以2014年6月18日發(fā)生于福州機場的一次強雷雨天氣過程為研究對象，著重分析了此次強對流天氣發(fā)生的大氣環(huán)境特征，分別從熱力學(xué)、動力學(xué)特征特征等角度探究此次過程發(fā)生的背景條件及誘發(fā)機制。

（1）本次強對流天氣過程是地面弱冷空氣、中低空西南急流及中低層切變的相互作用下而形成的；高空暖脊使得大氣層結(jié)由穩(wěn)定變成不穩(wěn)定，在中低層切變作用下產(chǎn)生強對流上升運動。

（2）強烈的低層水汽輻合為強對流天氣的發(fā)展提供源源不斷的能量，有利于強對流發(fā)展。

（3）中低空有穩(wěn)定層存在，能將低空的暖濕空氣與對流層中上層相對較干的冷空氣分開，低層暖水汽得以集結(jié)，從而對流發(fā)展所需的高靜力能量得以積累；當穩(wěn)定層因其他系統(tǒng)作用被破壞時，極易誘發(fā)強對流運動。

（4）低層輻合，高層輻散的抽吸作用，有利于低層氣流輻合上升，加速強對流系統(tǒng)的發(fā)展。

（5）強雷雨天氣發(fā)生前，強雷雨區(qū)與云團位置、強度、移動路徑具有較好對應(yīng)關(guān)系，對流云團黑體亮溫TBB對短時臨近強雷雨預(yù)報有很好的指示作用。

由于資料有限，本文是通過分辨率為1°×1°的NCEP/NCAR資料對福州機場的強對流天氣個例進行分析，雖然總結(jié)出了一些臨近預(yù)報的著眼點和指標，但其普遍性和有效性還有待于進一步的檢驗和完善。另外，這些指標只能對強對流天氣作初步的定性分析和預(yù)報，對于強對流天氣類型和強度的準確預(yù)報仍是難點，需要更多的新工具和方法進行深入研究。

參考文獻

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