SWIFT平臺監(jiān)測的一次大風(fēng)天氣初探

普布桑姆 陳宮燕 德吉白瑪

（西藏自治區(qū)林芝市氣象局，西藏 林芝 860000）

林芝地處西藏高原東南部，屬高原溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，受印度洋暖濕氣流的影響，水汽充沛，屬于西藏降水較多的地區(qū)，因此預(yù)報員側(cè)重于降水天氣預(yù)報，由于地形地貌緣故，大風(fēng)天氣多位于西部，巴宜區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)天氣次數(shù)較少，因此對于大風(fēng)、冰雹等強(qiáng)對流天氣的分析相對較少。近年來，隨著氣候變暖趨勢加劇，大風(fēng)、冰雹、短時強(qiáng)降水等極端天氣頻發(fā)，短時強(qiáng)對流天氣更容易造成直接的人民生命和財產(chǎn)損失，尤其是近幾年，農(nóng)牧民由于大風(fēng)天氣導(dǎo)致的溫室大棚或房屋倒塌的事件也越來越多，預(yù)報員也進(jìn)一步認(rèn)識到，準(zhǔn)確預(yù)報大風(fēng)天氣并預(yù)警可以很大程度的挽救和減少廣大人民群眾經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)損失。

1 大風(fēng)實況

2018年3月23日15時至16時，巴宜區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)、冰雹等短時強(qiáng)對流性天氣，15點56分瞬時風(fēng)速達(dá)到21.5m/s(9級)，16點05分開始下霰，伴有雷，16點10分轉(zhuǎn)為冰雹，16點20分減弱。此次強(qiáng)對流天氣歷時短、強(qiáng)度強(qiáng)，屬為罕見。

2017年4月，林芝短臨預(yù)報平臺“SWIFT”正式投入業(yè)務(wù)使用，一直用于汛期短時強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測與預(yù)警。2018年3月23日15時30分通過該平臺監(jiān)測到強(qiáng)對流云團(tuán)（圖1），并迅速向東南方向移動，速度從-12.8m/s迅速增長到-23.2m/s，且范圍擴(kuò)大，持續(xù)到16時15分減弱至-14.62m/s，在此次短時強(qiáng)對流過程中，SWIFT平臺對于跟蹤捕捉強(qiáng)對流云團(tuán)的移動和發(fā)展，起到了一定的指示意義，為今后類似強(qiáng)對流天氣過程預(yù)報提供一些預(yù)報依據(jù)。

圖1 3月23日15時54分雷達(dá)疊加地面要素場

2 環(huán)流形勢和環(huán)流條件

2.1 環(huán)流形勢分析

2.1.1 500形勢分析。從500HPA環(huán)流形式看，2018年3月22日20時(圖略)，整個環(huán)流呈兩槽一脊型。林芝市處在弱的槽前脊后的位置，西南風(fēng)轉(zhuǎn)西風(fēng)，23日08時（圖2）轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，林芝市中西部位于槽后，受西北氣流控制，青藏高原南部為西風(fēng)控制，且風(fēng)速較大，水汽來源被切斷。強(qiáng)不穩(wěn)定層結(jié)構(gòu)建為西北氣流型1[1]，對流層中高層有強(qiáng)降溫（圖2），低層有弱增溫（圖略）。

圖2 3月23日08時500hPa形勢場、變溫場

2.1.2 中分析。從中分析（圖3）上看，200hPa急流位于林芝市上空，速度達(dá)到40m/s以上，500hPa槽后西北氣流明顯，南部中空急流阻斷水汽向北輸送，700hPa南部的西南低空急流位于高空急流右側(cè)，地面上輻合線的后側(cè)有明顯的干侵入線，且降壓非常明顯，從地面到高空，整體形勢非常有利于強(qiáng)對流天氣的觸發(fā)，而邊界層輻合線和干線是觸發(fā)系統(tǒng)。

圖3 2018年3月23日08時中分析

2.1.3 地面分析。從地面三線圖(圖4)來看，23日14時溫度較前一日有所上升，隨后開始下降，露點溫度從22日開始呈上升趨勢，23日14時之后一路攀升，溫度露點差減小，低層有增濕效應(yīng)明顯。從地面要素剖面圖看，14時之后，地面出現(xiàn)熱低壓，熱低壓發(fā)展使得氣壓梯度力增大，進(jìn)而引起地面風(fēng)速加大，造成地面大風(fēng)。

圖4 3月21日至24日地面三線圖及地面要素剖面圖

2.2 環(huán)境條件

大風(fēng)產(chǎn)生的原因與強(qiáng)降水不同，因此分析物理量的著眼點主要放在層結(jié)不穩(wěn)定的產(chǎn)生[2]上。

圖5 探空曲線訂正及數(shù)據(jù)對比圖

表1 探空數(shù)據(jù)對比表

2.2.1 不穩(wěn)定條件。從探空曲線圖（圖5）上看，22日08時高空中層較濕，到23日08時，高空中層明顯變干，中下層較濕，符合底層濕潤，中層干冷的配置（即“上干下濕溫度層結(jié)”[2]），濕度層結(jié)也是環(huán)境熱力的重要表征之一[2]，更有利于不穩(wěn)定能量的結(jié)構(gòu)觸發(fā)，從訂正后的探空曲線圖上可以看到，高空有明顯的“喇叭口”形狀，對流層中下層環(huán)境溫度遞減率較大，近地層變干，說明中空的干冷空氣逐漸向地面侵入[3]。

3 雷達(dá)回波演變特征分析

3.1 強(qiáng)度、速度場分析

2018年3月23日15時25分，在林芝市巴宜區(qū)的西北方向有云團(tuán)發(fā)展，15時30分迅速加強(qiáng)成一對流單體，中心強(qiáng)度達(dá)40dBz，速度場上以負(fù)速度為主，36分范圍進(jìn)一步擴(kuò)大并向東南方向移動，中心強(qiáng)度仍維持40dBz，反射率梯度較大，從其速度場上看，負(fù)速度進(jìn)一步加強(qiáng)，開始出現(xiàn)-18.57m/s的大風(fēng)速區(qū)。15時42分對流回波的中心強(qiáng)度開始減弱至31.5 dBz，而速度場上強(qiáng)負(fù)速度區(qū)域進(jìn)一步擴(kuò)大，最大風(fēng)速達(dá)-21.06m/s，隨后強(qiáng)度中心逐漸減弱，風(fēng)速強(qiáng)中心不斷加大并向東南方向移動，53分風(fēng)速達(dá)到-23.4m/s，且墻中心不斷向巴宜區(qū)靠近，58分-23.4m/s的強(qiáng)中心正好位于巴宜區(qū)上空，與實況非常吻合。大風(fēng)速區(qū)維持到16∶10分開始減弱，15分減弱至14.62m/s，大風(fēng)天氣結(jié)束。

圖6 2018年3月23日15時30分、36分強(qiáng)度場及15時42分、53分、58分、16時15分（1.5°仰角）速度場演變特征

3.2 回波垂直結(jié)構(gòu)

從2018年3月23日15時30分的反射率因子剖面圖看，回波呈鉤狀，有入流缺口[4]，回波高度在7公里左右，35dBz強(qiáng)回波伸展至4公里高度，強(qiáng)回波中心為40dBz，到36分強(qiáng)反射率因子核心迅速下降至1公里左右；從15時36分的徑向速度剖面圖上可以看到明顯的中層徑向輻合[5]。

圖7 2018年3月23日15時30分、36分反射率因子、徑向速度剖面圖

3.3 風(fēng)廓線分析

從風(fēng)廓線圖像可以看出，低層風(fēng)速較大，中間風(fēng)場較亂，大風(fēng)開始前2.4公里以下均為北風(fēng)控制，15時53分開始在2.1-2.4公里高度上出現(xiàn)風(fēng)切變，15時58分出現(xiàn)大風(fēng)，低層0.6-1.5公里風(fēng)速達(dá)22m/s左右，與實況吻合。

此次大風(fēng)天氣，速度場上一直以向著雷達(dá)方向前進(jìn)的負(fù)速度為主力，且層次較低，前進(jìn)速度也很快，負(fù)速度區(qū)的風(fēng)速大小、范圍及前進(jìn)方向都與地面實況有很好的對應(yīng)關(guān)系[6]；從其反射率因子、徑向速度剖面圖上有明顯的入流缺口，高反射率因子核心不斷下降，中層徑向輻合等大風(fēng)發(fā)生前的先兆特征[7]，而大風(fēng)開始前在風(fēng)廓線上也有明顯的特征，這些對以后預(yù)報這類短時強(qiáng)對流天氣有很好的指示意義。

4 結(jié)論

本文綜合使用林芝短臨預(yù)報平臺“SWIFT”多種觀測資料對2018年3月23日巴宜大風(fēng)天氣的實況特征、環(huán)流背景及對流的觸發(fā)機(jī)制進(jìn)行分析，得到如下

圖8 2018年3月23日15時30分—16時26分林芝雷達(dá)站風(fēng)廓線圖

此次大風(fēng)天氣過程，主要是受槽后西北氣流控制，水汽來源被切斷，對流層中層有強(qiáng)降溫，低層有弱的增溫，這就構(gòu)成了強(qiáng)的不穩(wěn)定層結(jié)，同時高低空急流位置配合好，地面降壓升溫的形勢下，有輻合線和干線觸發(fā)了強(qiáng)對流天氣；加之地面要素場剖面圖有明顯的熱低壓發(fā)展。

從訂正后的探空曲線圖上可以看到指示大風(fēng)現(xiàn)象的“喇叭口”形狀，并且濕度層結(jié)呈現(xiàn)為“上干下濕”的環(huán)境不穩(wěn)定的熱力結(jié)構(gòu)，中層的干冷空氣明顯的向地面侵入。

此次大風(fēng)天氣，速度場上一直以向著雷達(dá)方向前進(jìn)的負(fù)速度為主力，且層次較低，前進(jìn)速度也很快，負(fù)速度區(qū)的風(fēng)速大小、范圍及前進(jìn)方向都與地面實況有很好的對應(yīng)關(guān)系；從其反射率因子、徑向速度剖面圖上有明顯的入流缺口，高反射率因子核心不斷下降，中層徑向輻合等大風(fēng)發(fā)生前的先兆特征，而大風(fēng)開始前在風(fēng)廓線上也有明顯的特征，這些對以后預(yù)報這類短時強(qiáng)對流天氣有很好的指示意義。

此次過程由于預(yù)報員在預(yù)報天氣過程中著重著眼于降水的預(yù)報，對大風(fēng)天氣預(yù)報要領(lǐng)不熟悉，導(dǎo)致忽略了大風(fēng)出現(xiàn)的可能性，通過林芝短臨預(yù)報平臺“SWIFT”對此次過程中地面要素場、高空以及雷達(dá)產(chǎn)品的剖析，有利于此類較少出現(xiàn)的強(qiáng)對流天氣積累經(jīng)驗，希望在將來的預(yù)報中，能夠吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗，從而能夠更好地提前預(yù)報預(yù)警此類強(qiáng)對流天氣，以減少人民財產(chǎn)、公共財產(chǎn)的損失。