桂林市一次強(qiáng)對流天氣過程診斷分析

鄧樹榮 龐傳偉 唐作佳

摘要 利用常規(guī)氣象觀測和加密自動站資料以及衛(wèi)星多普勒雷達(dá)資料，對2015年4月20日桂林強(qiáng)對流過程進(jìn)行診斷分析。結(jié)果表明：此次過程是由MCS造成的以短時暴雨為主的復(fù)合型強(qiáng)對流，雙逆溫層條件下由輻射加熱和西南暖濕急流存儲的巨大不穩(wěn)定能量，主要由低空強(qiáng)輻合和大振幅高空槽觸發(fā)抬升，高層強(qiáng)輻散進(jìn)一步加強(qiáng)了氣流上升，合適的環(huán)境條件還造成了大風(fēng)和冰雹天氣；此外，使用V-3θ圖更易發(fā)現(xiàn)和預(yù)報此次過程。

關(guān)鍵詞 天氣過程；背景場；探空

中圖分類號：P458.12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）03-060-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.03.025

Abstract Based on data of conventional meteorological observation， encrypted automatic station， satellite and Doppler radar， a severe convection weather process occurred on April 20， 2015 in Guilin was diagnosed and studied. The results showed that this process was a composite severe convection caused by MCS， which was dominated by short term rainstorms. A large amount of unstable energy stored by radiation heating and southwest warm and wet jet stream under the condition of double inversion layer was mainly triggered by low space strong convergence and large amplitude high slot. Upper level severe divergence further enhanced air stream uplift. The right conditions also resulted in high winds and hail. In addition， V 3θ diagram were made to facilitate the discovery and prediction of the process.

Key words Weather process； Background field； Radiosonde

廣西壯族自治區(qū)位于云貴高原東南緣，地勢西高東低，四周多山地、丘陵環(huán)繞，每年春季廣西中北部具有較強(qiáng)的高空急流，冷暖空氣在此頻繁交匯，大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對流天氣頻發(fā)。強(qiáng)對流天氣具有突發(fā)性強(qiáng)、災(zāi)害重、預(yù)報難等特點(diǎn)，氣象工作者長期致力于對其分析研究。V-3θ圖是利用大氣中溫、壓、濕、風(fēng)的垂直分布判斷大氣滾流對天氣演變的影響來預(yù)報天氣轉(zhuǎn)折性變化。筆者利用常規(guī)氣象觀測和加密自動站資料，以及衛(wèi)星、多普勒雷達(dá)資料，并繪制桂林站V-3θ圖，對2015年4月19—20日桂林強(qiáng)對流過程進(jìn)行診斷分析，為強(qiáng)對流天氣預(yù)報預(yù)警提供依據(jù)。

1 天氣過程概況

2015年4月19日約17：00到次日凌晨03：00，桂林市自北向南出現(xiàn)了一次暴雨、冰雹、大風(fēng)的強(qiáng)對流天氣：桂林中部普降暴雨，局部大暴雨，最大雨量為桂林朝陽鄉(xiāng)125.9 mm（圖1）；臨桂、桂林、資源、恭城4縣出現(xiàn)冰雹；靈川、恭城、臨桂、資源、永福、龍勝、興安、桂林出現(xiàn)8級以上短時大風(fēng)。

2 背景場分析

對此次過程背景分析（圖2），19日08：00至過程開始前，廣西地面由西南暖低壓控制，晴熱天氣使近地面劇烈增溫，午后桂林站氣溫達(dá)到34℃；低層為強(qiáng)盛西南暖濕氣流控制，溫度和露點(diǎn)同時增加，積累了大量不穩(wěn)定能量，850 hPa急流中心在廣西東部達(dá)20 m/s，位于貴州中部到湖南北部冷式切變線逐漸南壓；500 hPa南支槽東移趨于與華北槽同相疊加，振幅加大對低層的減壓作用使得地面暖低壓強(qiáng)烈發(fā)展，在其引導(dǎo)下，低層切變線和地面冷空氣南下觸發(fā)此次強(qiáng)對流過程；此外，200 hPa急流中心東移，至20：00桂林位于急流中心右后側(cè)的強(qiáng)輻散中心，抽吸作用得到加強(qiáng)[1]。

3 桂林探空分析

3.1 T lnP圖分析

分析19日08：00訂正后的桂林探空（圖3，地面氣溫、露點(diǎn)訂正到17：00），2 km以下低層大氣接近飽和，同時中上層存在一定厚度的干層，表明桂林上空為對流不穩(wěn)定大氣；同時低層存在雙逆溫層，利于不穩(wěn)定能量累積；17：00桂林地面氣溫上升到34℃、露點(diǎn)上升到22℃，對流有效位能接近3 000 J/kg，表明桂林上空大氣變得極度不穩(wěn)定，可以看到地面溫度已經(jīng)達(dá)到對流溫度[2]，從而使得地面大氣自發(fā)上升，同時下沉對流有效位能也很大、近地層處于絕熱狀態(tài)利于下沉氣流獲得負(fù)浮力而加速形成地面大風(fēng)[3]；此外，500 hPa到地面為中等強(qiáng)度的垂直風(fēng)切變，0、-20℃高度分別為5、8 km，隨著冷空氣南下和上游地區(qū)降水的影響，利于冰雹的溫度層結(jié)條件得到進(jìn)一步改善。

但是，若未對T lnP圖作訂正處理，則桂林為雙逆溫的穩(wěn)定氣層，對流有效能量為零，很難預(yù)計到當(dāng)天的強(qiáng)對流天氣。

3.2 V 3θ圖分析

基于“3.1”所述原因，繪制桂林站V 3θ圖（圖4），可以看到，在19日08：00，θ線在近地層明顯右傾，θse線和θ*線幾乎重合，說明在近地層均存在暖濕穩(wěn)定的逆溫層，與中層的偏南風(fēng)急流順滾流相配合，十分有利于低層不穩(wěn)定能量和水汽的累積[4]。從地面到高空有多曲折式左傾的現(xiàn)象，表明大氣層結(jié)趨于不穩(wěn)定。θse線和θ*線與T軸基本垂直或形成鈍角，同時具有上下濕、中間干的“大肚子”，說明水汽分布不均勻，并且在對流層頂有超低溫現(xiàn)象，這些特征都預(yù)示短時間內(nèi)將有冰雹天氣發(fā)生。而到20日08：00，切變線南壓，桂林上空低空轉(zhuǎn)為東北氣流控制，θse線和θ*線也從“大肚子”轉(zhuǎn)為了“蜂腰”的特征，不穩(wěn)定能量得到釋放，說明強(qiáng)對流天氣結(jié)束。

通過以上分析，可以很清楚地看出在對流過程前，桂林上空就已具備強(qiáng)不穩(wěn)定層結(jié)和充足的水汽條件。

4 衛(wèi)星和雷達(dá)分析

分析過程前后衛(wèi)星和雷達(dá)資料（圖略）發(fā)現(xiàn)，19日17：00起塊狀對流云逐漸發(fā)展為橢圓形MCS，并在其移動方向后部出現(xiàn)指狀云團(tuán)，表明存在后向傳播現(xiàn)象，對應(yīng)雷達(dá)回波上出現(xiàn)顯著的列車效應(yīng)，導(dǎo)致桂林出現(xiàn)大暴雨。此外，在雷達(dá)回波上還出現(xiàn)了顯著的TBSS、旁瓣回波、穹隆回波等冰雹特征[5]，以及由強(qiáng)下沉氣流形成冷池、陣風(fēng)鋒等特點(diǎn)，為復(fù)合型強(qiáng)對流天氣過程特點(diǎn)。

5 結(jié)論

（1）此次強(qiáng)對流過程發(fā)生在低層高溫高濕、高層位于急流中心右后側(cè)強(qiáng)輻散中心的有利條件下，雙逆溫層使得低層不穩(wěn)定能量得到有效存儲，在受到高空槽和切變線強(qiáng)抬升時集中爆發(fā)形成強(qiáng)對流。

（2）充足的水汽輸送和“對頭風(fēng)”形式的強(qiáng)輻合是此次過程造成短時強(qiáng)降雨的關(guān)鍵因素，后向傳播和列車效應(yīng)進(jìn)一步增加降雨量。

（3）中層存在干層和近地面的絕熱狀態(tài)使得下沉氣流獲得負(fù)浮力而加速，導(dǎo)致多縣出現(xiàn)大風(fēng)；較適宜的溫度層結(jié)、強(qiáng)垂直風(fēng)切變和強(qiáng)上升導(dǎo)致多地出現(xiàn)冰雹。

（4）通過V 3θ圖，較容易提前發(fā)現(xiàn)強(qiáng)對流天氣所需的不穩(wěn)定層結(jié)條件，具有指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)

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責(zé)任編輯：鄭丹丹