2018年8月8日天津地區(qū)多次雷雨天氣過程分析

呂勝輝 馬芳

摘要? ? 利用NCEP再分析資料、多普勒雷達資料和風廓線雷達資料，對2018年8月8日發(fā)生在天津地區(qū)的多次雷雨天氣過程進行了綜合分析。結(jié)果表明，多次雷雨過程是副高邊緣的高溫高濕與高空槽東移冷空氣擾動共同作用造成的，一次是副高邊緣和弱冷空氣擾動造成的雷雨，自西南向東北方向移動，一次是高空槽過境造成的雷雨，自西北向東南方向移動;物理量診斷顯示雷雨發(fā)生時大氣中存在不穩(wěn)定層結(jié)，有源源不斷的水汽供應(yīng)和上升運動的維持;風廓線雷達能夠很好地監(jiān)測到風場的變化，捕捉高空的擾動信息，風廓線雷達探測到的低層下沉速度的強度變化基本上與降水強度變化有很好的對應(yīng)關(guān)系。

關(guān)鍵詞? ? 雷雨天氣;風廓線;雷達;天津地區(qū);2018年8月8日

中圖分類號? ? P458.121? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）06-0186-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學(xué)（資源服務(wù)）標識碼（OSID）

雷雨天氣伴有雷電，時常伴隨出現(xiàn)短時強降水、大風和冰雹等災(zāi)害性天氣，對航空飛行安全和人們的出行造成一定的影響，也對地方經(jīng)濟造成較為嚴重的損失。因此，如何準確預(yù)報出雷雨天氣并提前預(yù)警，成為氣象人員關(guān)注的重點。多年來，針對雷雨天氣預(yù)報經(jīng)驗進行總結(jié)和分析，有學(xué)者通過統(tǒng)計的方法總結(jié)了雷雨天氣的氣候特征[1-3]，有學(xué)者利用常規(guī)資料、衛(wèi)星資料和雷達資料等探測資料對一些強對流天氣進行了個例分析[4-5]，為雷雨天氣的預(yù)報提供了思路。

2018年8月8日，天津地區(qū)一日之內(nèi)發(fā)生了多次雷雨，雷雨發(fā)生在早晨上班和中午航班密集的時間，對航班的安全運行和民航旅客的出行造成了嚴重的影響。雷雨的反復(fù)出現(xiàn)，也為航空氣象服務(wù)增加了難度。本文通過NCEP再分析資料、天津機場的多普雷達資料和風廓線雷達資料進行了綜合分析，找到多次雷雨天氣過程的特點和物理量診斷參數(shù)，以期對以后多雷雨天氣的預(yù)報提供參考。

1? ? 天氣實況

第1次雷雨天氣過程中雷電從3：06開始，8：46結(jié)束，中間小有間歇，雷電最長持續(xù)2.83 h;降水從3：51開始，9：06結(jié)束，其中在5：47出現(xiàn)強降水，持續(xù)10 min。第2次雷雨過程中雷電從11：14開始，13：18結(jié)束;降水從10：41開始，12：43結(jié)束，雷雨持續(xù)2 h，其中在11：23出現(xiàn)強降水，持續(xù)3 min。2次雷雨過程總降水量26.7 mm，共造成了18架航班外出備降，大量航班延誤。

2? ? 天氣形勢分析

分析此次天氣過程的天氣形勢，從地面圖上看，天津地區(qū)一直處在弱的低壓區(qū)，高空形勢則表現(xiàn)明顯的500 hPa副高邊緣控制（圖1），2：00—14：00時間段，副高位置少動。從圖1（a）可以看出，2：00天津地區(qū)北部850 hPa和700 hPa上都有橫槽存在，而在天津地區(qū)500 hPa上則有暖平流，有利于增溫增濕，積蓄不穩(wěn)定能量。從圖1（b）可以看出，8：00 500 hPa天津地區(qū)處在冷平流和暖平流的交匯地帶，850 hPa和700 hPa的槽線東移南壓，逼近天津地區(qū)。從圖1（c）可以看出，14：00 500 hPa天津地區(qū)是冷平流，850 hPa和700 hPa的槽東移出天津地區(qū)。因此，此次多雷雨天氣過程是副高邊緣系統(tǒng)的高溫高濕與高空槽東移冷空氣擾動共同作用造成的。

3? ? 物理量場分析

3.1? ? 不穩(wěn)定層結(jié)條件

通過對NCEP再分析資料數(shù)據(jù)處理，計算出天津地區(qū)探空數(shù)據(jù)（表1）。2：00和8：00天津地區(qū)的沙氏指數(shù)都<0，大氣層結(jié)不穩(wěn)定，14：00沙氏指數(shù)>0，大氣層結(jié)趨于穩(wěn)定。CAPE值從2：00到14：00逐漸減小，不穩(wěn)定能量得到釋放。

天津地區(qū)位于東經(jīng)117°、北緯39°。沿117°對假相當位溫和垂直速度做垂直剖面（圖2），陰影區(qū)是垂直速度，正的為上升速度，等值線為假相當位溫?？梢钥闯?，假相當位溫隨高度變化，2：00天津地區(qū)（圖中黑色三角地區(qū)）700 hPa以下的假相當位溫隨著高度升高而降低，說明700 hPa以下大氣層結(jié)不穩(wěn)定。同理，8：00天津地區(qū)850 hPa以下大氣層結(jié)不穩(wěn)定。14：00天津地區(qū)的925 hPa以下層結(jié)不穩(wěn)定。2：00—14：00，不穩(wěn)定層結(jié)厚度越來越薄，14：00不穩(wěn)定層結(jié)比較低，不利于雷雨發(fā)生。

3.2? ? 水汽條件

沿117°對散度和水汽通量散度做垂直剖面圖（圖3），圖中陰影區(qū)是水汽通量輻合區(qū)，等值線為散度?？梢钥闯觯?：00和8：00天津地區(qū)有明顯的水汽通量輻合，有源源不斷的水汽供應(yīng)，為雷雨的發(fā)生提供了比較好的水汽條件。14：00有水汽通量輻散，水汽條件不利于雷雨產(chǎn)生。

3.3? ? 觸發(fā)條件

從圖2可以看出，2：00和8：00 850 hPa以上都是上升運動，有利于不穩(wěn)定能量的釋放，為雷雨的發(fā)生提供觸發(fā)條件。14：00在400 hPa以下都是下沉運動，不利于雷雨的發(fā)生。從圖3可以看出，2：00和8：00天津地區(qū)低層的散度為輻合，高層輻散，有利于上升運動的維持，從而為雷雨發(fā)生提供動力觸發(fā)條件。14：00地面是輻散，中層是輻合，不利于上升運動維持。

4? ? 雷達圖分析

從雷達回波分析可知，由于過濾掉30 dBZ以下的回波，表明天津機場大部分降水時的回波在30 dBZ以下，降水回波強度不強，在5：47和11：23強降水發(fā)生時正好是本場上空覆蓋強回波的時間。第1次雷雨過程雷達回波自西南向東北方向移動，見圖4（a），與500 hPa副高外圍偏西風的引導(dǎo)氣流方向一致，而且回波比較分散、組織性不強，是弱冷空氣與高溫高濕空氣共同產(chǎn)生的普通單體回波。第2次雷雨過程自西北向東南方向移動，見圖4（b），與850 hPa和700 hPa高空槽移動方向一致，槽后有冷空氣，回波發(fā)展前期有組織性，呈帶狀，由于大氣中垂直切變不強，在移動過程中能量釋放，回波有所減弱。

5? ? 風廓線雷達圖分析

天津機場風廓線雷達圖（圖5）中陰影部分是垂直速度。如圖5所示，在第1次雷雨過程中，4：00—8：00，從低層到中高層由擾動帶來的冷空氣與副高邊緣的高溫高濕空氣共同作用下造成雷雨天氣，剛開始時擾動層淺薄，在6：00左右，擾動層在2 000 m以上，厚度變厚。7：30—8：00，擾動加深，從低層到中高層都有擾動。9：00—11：00，大氣層沒有明顯擾動，表現(xiàn)為槽前的西南氣流，在低層800 m以下出現(xiàn)東風區(qū)（大的黑色方框區(qū)），為天津地區(qū)輸送了水汽。從11：00以后第2次雷雨過程開始，高空淺槽擾動出現(xiàn)，12：20低層800 m以下出現(xiàn)了北風，但850 hPa槽還未過境，機場仍處于降水狀態(tài)，伴有明顯的下沉速度區(qū)（小的黑色方框區(qū)）。13：00以后大氣層沒有了擾動，整個雷雨過程結(jié)束。分析降水比較大的時段，基本上與低層下沉速度大值區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。

6? ? 結(jié)論

（1）多次雷雨過程是副高邊緣的高溫高濕與高空槽東移冷空氣擾動共同作用造成的。一次是副高邊緣和弱冷空氣擾動造成的雷雨，自西南向東北方向移動;一次是高空槽過境造成的雷雨，自西北向東南方向移動。因此，副高邊緣雷雨過后，要特別關(guān)注高空槽的發(fā)展變化，提前做好雷雨反復(fù)發(fā)生的氣象服務(wù)預(yù)案。

（2）物理量場診斷分析表明，低層的水汽通量輻合為雷雨發(fā)生提供了源源不斷的水汽供應(yīng)。副高邊緣控制下的高溫高濕的環(huán)境以及假相當位溫隨著高度升高而降低，為雷雨發(fā)生提供了不穩(wěn)定的層結(jié)。高層輻散、低層輻合促進和維持的上升運動，為雷雨發(fā)生提供了動力觸發(fā)條件。

（3）多普勒雷達圖像分析表明，機場強降水發(fā)生的時間與強回波覆蓋機場有關(guān)，回波的移動與500hPa的引導(dǎo)氣流和高空槽過境的移動有關(guān)，由于冷空氣和風的垂直切變不強，主要表現(xiàn)為普通單體回波。

（4）風廓線雷達能夠很好地監(jiān)測到風場的變化，捕捉高空的擾動信息，風廓線雷達探測到的低層下沉速度的強度變化基本上與降水強度變化有很好的對應(yīng)關(guān)系。

7? ? 參考文獻

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