2017年8月11日內(nèi)蒙古赤峰龍卷環(huán)境場及雷達特征分析

袁慧敏

摘要 利用探空資料、天氣圖和雷達探測資料，對2017年8月11日14：00—16：00蒙古赤峰市克什克騰旗和翁牛特旗交界地區(qū)發(fā)生的龍卷天氣進行了分析。結果表明，此次龍卷災害發(fā)生在蒙古冷渦前部，其環(huán)境場具有較強的對流不穩(wěn)定性、較大的低層垂直風切變和較低的對流凝結高度。從雷達產(chǎn)品分析，兩次龍卷接地是由同一個超級單體風暴造成的，低層有明顯的鉤狀回波、弱回波區(qū)及與之對應的前側V形缺口，識別出了3DC和中氣旋。通過對風暴參數(shù)的分析，整個龍卷天氣過程中，超級單體風暴的最大反射率因子都在60 dBz左右，在龍卷接地前基于單體的VIL和風暴頂高有明顯越增，VIL增大到60 kg/m2以上，而回波頂高增加到13 km以上。龍卷接地前，對應的中氣旋頂高不會超過6 km，中氣旋頂高和底高間的距離在2～4 km，中氣旋的切變不小于15×10-3/s。

關鍵詞 冷渦；龍卷；TVS

中圖分類號：P458.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）05-036-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.05.013

龍卷是破壞力極大的小尺度災害性天氣，發(fā)生時常造成重大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。龍卷是小尺度的渦旋，生命周期短，不易被常規(guī)觀測手段捕捉，更不易提前預報和預警。多年來有關龍卷的研究頗多，既有對產(chǎn)生龍卷的環(huán)境特征分析，也有對龍卷發(fā)生時的反射率因子和速度場的探討，但仍沒有很好的辦法對其作出精確預測和預警。筆者對2017年8月11日14：00—16：00內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗和翁牛特旗交界地區(qū)發(fā)生的龍卷天氣進行了分析，為將來能夠及時有效地預報龍卷以降低龍卷所造成的影響和損失提供支撐。

1 災情實況

2017年8月11日14：00—16：00，內(nèi)蒙古赤峰市克什克騰旗和翁牛特旗交界地區(qū)發(fā)生龍卷天氣（圖1）。14：28赤峰市克什克騰旗前進村遭受龍卷襲擊，持續(xù)約10 min，龍卷路徑約2 km；15：26八里莊、十里鋪村、五臺山村、山咀子村先后受龍卷襲擊，持續(xù)約15 min，龍卷路徑長度約6 km。整個龍卷天氣過程的EF0+寬度最大約1 km。此次龍卷災害造成5人死亡，58人受傷，轉移安置人口1 760人；倒塌房屋360間，損壞房屋1 004間；農(nóng)作物受災面積21 208.08 hm2，成災面積16 116.37 hm2，絕收面積5 849.32 hm2，直接經(jīng)濟損失10 053.29萬元。

此次強對流天氣過程是在蒙古冷渦影響下產(chǎn)生。內(nèi)蒙古中東部、華北等地出現(xiàn)較大范圍雷雨天氣，其中內(nèi)蒙古東南部、河北北部和西南部、北京東部、山西中東部等地局地出現(xiàn)短時強降水、雷暴大風和冰雹等強對流天氣。

2 龍卷天氣環(huán)境背景分析

2017年8月11日，我國華北和東北大部分地區(qū)受蒙古冷渦影響。NCEP-GFS的14：00分析場顯示，內(nèi)蒙古東部和南部、華北地區(qū)大氣很不穩(wěn)定，其中包括內(nèi)蒙赤峰在內(nèi)的華北東北部和東北西部的BLI<-6 K，對流有效位能超過2 000 J/kg，整層可降水量在30～40 mm，對流層低層沿河北與內(nèi)蒙交界處存在弱的輻合，上述地區(qū)也是0～6 km垂直風切大值區(qū)，風速切變超過20 m/s，非常有利于有組織的強對流天氣的發(fā)生（圖2～3）。

11日08：00赤峰的探空分析也顯示，赤峰及周邊地區(qū)對流層中層干冷空氣侵入明顯，對流有效位能正值區(qū)主要位于200～500 hPa，非常有利于風雹天氣的發(fā)生（圖4）。

在此有利的大尺度環(huán)境條件下，11日午后赤峰地區(qū)正好位于地面能量鋒區(qū)（地面θse梯度大值區(qū)，圖略）。12：00，在赤峰西北面中尺度對流系統(tǒng)初生并快速發(fā)展東移，14：00開始影響赤峰的西北部地區(qū)，并在隨后的幾個小時強烈發(fā)展為颮線系統(tǒng)，橫掃赤峰及其東面的內(nèi)蒙古東部地區(qū)，其中15：00—18：00主要影響赤峰地區(qū)。

3 龍卷天氣云圖與雷達分析

2017年8月11日16： 20高分辨率可見光云圖可見翁牛特旗和克什克騰旗附近有2個明顯的對流云團先后發(fā)展向東偏北方向移動，上沖云頂、暗影特征顯著，表明對流活動強烈（圖5）。

16：10赤峰雷達0.5°仰角雷達顯示，有較強中尺度對流系統(tǒng)活動，最強回波60 dBz，三維剖面上具有回波懸垂結構（圖6）。受災區(qū)距離赤峰雷達站約150 km，所能探測最低高度約2 km，對于龍卷的監(jiān)測有很大的局限性，目前雷達資料上沒有發(fā)現(xiàn)龍卷特征，不能判定事發(fā)地是否有龍卷天氣。

16：35回波向東偏南方向發(fā)展移動，17：56小颮線特征明顯，移動迅速，陣風鋒開始遠離回波主體，趨于減弱（圖6）。

2017年8月11日14：00—19：00赤峰強對流天氣過程中，15：07—15：41和17：37—17：47時間段雷達監(jiān)測到大于60 dBz的強回波（圖7）：在組合反射率產(chǎn)品中15：36強回波呈三角形狀，有類似超級單體的特征，監(jiān)測到大于60 dBz的強回波。

從速度產(chǎn)品圖中可見，災區(qū)有氣旋性速度對生成，其中負速度為12 m/s，正速度為17 m/s。為進一步分析速度對，選用風暴相對速度產(chǎn)品進行描述。15：41靠近雷達（負速度區(qū)域）測值為7 m/s，遠離雷達（正速度區(qū)域）測值為24 m/s；對應區(qū)域相對速度達到31 m/s；其中負速度區(qū)域位于遠離雷達一側，正速度區(qū)域位于靠近雷達一側，有明顯輻合氣旋生成（圖8）。

根據(jù)風暴信息追蹤產(chǎn)品顯示，在15：41有風暴被識別標注，并向東南方向移動，這與實況相符（圖略）。15：31中氣旋產(chǎn)品顯示，有中氣旋生成（圖9）。

在15：46，回波頂高產(chǎn)品顯示，強對流頂高達到14 km（圖略），對赤峰北部而言，這種回波頂高的高度屬于較強。

4 小結

（1）此次龍卷災害發(fā)生在蒙古冷渦前部，500 hPa溫度槽疊加在850 hPa溫度脊之上以及低層的逆溫層都有利于對流天氣的發(fā)生發(fā)展，其環(huán)境場具有較強的對流不穩(wěn)定性、較大的低層垂直風切變和較低的對流凝結高度。

（2）從雷達產(chǎn)品分析，2次龍卷接地是由同一個超級單體風暴造成的，低層有明顯的鉤狀回波、弱回波區(qū)及與之對應的前側V形缺口，由于距離超100 km雷達未識別出TVS，但識別出了3DC和中氣旋，尤其是發(fā)展到低層的中等強度的中氣旋。但龍卷發(fā)生時中氣旋的位置不同，第1次位于低層鉤狀回波的頂點，第2次位于強回波的后側。

（3）通過對風暴參數(shù)的分析，整個龍卷天氣過程中，超級單體風暴的最大反射率因子都在60 dBz左右，在龍卷接地前基于單體的VIL和風暴頂高有明顯越增，VIL增大到60 kg/m2以上，而回波頂高增加到13 km以上。

（4）龍卷接地前，對應的中氣旋頂高不會超過6 km，中氣旋頂高和底高間的距離在2～4 km，中氣旋的切變不小于15×10-3/s。

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責任編輯：鄭丹丹