2019年2月20—21日三明市強對流天氣過程分析

潘志玲 王丹平

摘要 利用常規(guī)氣象觀測資料、多普勒雷達資料對2019年2月20—21日福建省三明市強對流天氣過程形成機制進行分析。結(jié)果表明，此次強對流天氣過程以雷雨大風(fēng)和冰雹為主，屬于暖區(qū)降水，降雹類型為暖平流強迫型。西南急流為此次強對流過程提供水汽、不穩(wěn)定能量，低層輻合系統(tǒng)對強對流觸發(fā)和維持有重要指示作用。對流云團回波特征明顯，出現(xiàn)鉤狀回波、“V”型缺口和三體散射長釘。此次風(fēng)暴單體強質(zhì)心位于0℃與-20℃高度，利于雹胚發(fā)展，但對大冰雹增長不利。

關(guān)鍵詞 強對流天氣;冰雹;雷達

中圖分類號：P458.1 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-3305（2020）02-117-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.046

Analysis of Severe Convective Weather Process in Sanming from February 20 to 21，2019

PAN Zhi-ling? et al（Meteorological Bureau of Taining County，Taining，F(xiàn)ujian 354400）

Abstract The formation mechanism of severe convective weather process in Sanming City of Fujian Province from February 20 to 21，2019 was analyzed by using conventional meteorological observation data and Doppler radar data. The results showed that the strong convective weather process was mainly thunderstorm，gale and hail，which belonged to warm precipitation，and the hail type was warm advection forced type.The southwest jet provided water vapor and unstable energy for the strong convection process，and the low level convergence system played an important role in triggering and maintaining the strong convection.The echo characteristics of convective clouds were obvious，such as hook echo，V？-notch and three body scatter spike.The strong centroid of the storm cell was at the height of 0℃ and -20℃，which was beneficial to the development of hail embryo，but unfavorable to the growth of large hail.

Key words? ?Severe convective weather;Hail;Radar

強對流天氣是由中小尺度天氣系統(tǒng)產(chǎn)生的災(zāi)害性天氣，每年春夏季是我國強對流頻發(fā)時段。近年來隨著衛(wèi)星、雷達及數(shù)值預(yù)報技術(shù)的發(fā)展，強對流研究、預(yù)報有了極大進步，但其突發(fā)性和落區(qū)不確定性仍是預(yù)報業(yè)務(wù)難點。國內(nèi)外許多學(xué)者都對強對流天氣作了大量分析研究。Schultz等利用閃電躍增算法監(jiān)測和區(qū)分對流系統(tǒng)是普通對流還是強對流[1]。許愛華等歸納我國中東部地區(qū)強對流主要分為冷平流強迫類、暖平流強迫類、斜壓鋒生類、準(zhǔn)正壓類、高架對流類5種類型[2]。由于地區(qū)差異往往造成強對流天氣復(fù)雜性，并且在2月出現(xiàn)強對流概率也較小。2019年2月20日08：00至21日08：00三明市出現(xiàn)一次強對流天氣過程，伴有雷電、冰雹、短時強降水、6～8級大風(fēng)。此次強對流造成全市煙葉受損58 hm2，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。筆者對2019年2月20—21日發(fā)生在福建三明的強對流過程進行綜合分析，為本地化強對流天氣預(yù)報和服務(wù)作貢獻。

1 過程概況

統(tǒng)計2月20日08：00至21日08：00 24 h累計降水量，全市有6個縣市14個區(qū)域站降水量超過50 mm，其中最大過程雨量出現(xiàn)在寧化安樂鎮(zhèn)（68.2 mm），其次是清流嵩口鎮(zhèn)（65.4 mm）。過程極大風(fēng)速19.3 m/s（8級，SSW），出現(xiàn)在沙縣虬江街道農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院。全市共3個縣市發(fā)生降雹，最大冰雹直徑10 mm，分別于17：04、17：11出現(xiàn)在永安市大湖鎮(zhèn)、曹遠鎮(zhèn)。

此次強對流主要發(fā)生在傍晚至夜間，強天氣活動區(qū)域集中在三明的西南地區(qū)至中部一帶。2月20日午后，在西南急流影響下，不斷有對流單體自江西贛州發(fā)展東北移向三明，于17：00、18：00左右分別在永安、清流降雹，并伴隨6～8級雷雨大風(fēng)。在風(fēng)暴單體東北移過程，三明西南至中部明顯有列車效應(yīng)。依據(jù)福建小時雨量大于30 mm為短時強降水標(biāo)準(zhǔn)，三明市只有2個區(qū)域站出現(xiàn)短時強降水，其中永安市貢川鎮(zhèn)南坂村1 h降水極值36 mm為最大。20：00左右又有新的弓形回波自寧化發(fā)展東北移。22：00左右經(jīng)沙縣降雹，隨后雷暴減弱瓦解。

2 天氣形勢分析

從形勢場分析，2月20日08：00三明位于200 hPa急流軸南側(cè)輻散區(qū)，對低層具有良好的Ekman抽吸作用。500 hPa高空不斷有南支槽波動?xùn)|移，三明位于南支槽前，西南急流將孟加拉灣水汽向三明輸送。低層低渦位于西南地區(qū)，700 hPa低渦東側(cè)暖切位置偏北，三明處于暖切南側(cè)急流軸控制下，20日20：00西南急流最大風(fēng)速達24 m/s。20日08：00 850 hPa暖切位于湖南北部—江西北部，三明受西南急流影響，最大風(fēng)速18 m/s，存在風(fēng)速輻合，至20日20：00暖切位置少動，西南急流動量東傳。風(fēng)速脈動為強天氣發(fā)生蓄聚不穩(wěn)定能量和水汽。20日20：00至21日08：00，925 hPa三明有輻合線維持。地面圖上，福建處冷高壓底部，兩廣至福建北部一帶有低壓倒槽發(fā)展，在福建中部有海陸風(fēng)輻合，低空輻合系統(tǒng)加強動力抬升運動，是觸發(fā)強對流的有利條件。

3 中尺度分析

根據(jù)2月20日08：00至21日08：00中尺度分析可知（圖1），三明高空3層受西南氣流控制，850 hPa比濕9～10 g/kg，且風(fēng)向與等溫線交角大，強勁的暖濕平流構(gòu)建低層熱力不穩(wěn)定，其中K指數(shù)32～34℃，500和850 hPa溫度差達25～26℃。分析發(fā)生降雹前，三明能量呈積聚的過程，20日08：00 K指數(shù)中心值34℃落于江西中南部，其后大值區(qū)逐漸向三明東北部東移。地面倒槽內(nèi)暖低壓發(fā)展，特別是降雹區(qū)午后天空狀況良好，地面氣溫回升明顯，永安市最高氣溫增至27.8℃，配合在925 hPa輻合線附近，對流發(fā)展更加劇烈。

4 物理量診斷分析

4.1 水汽條件

從850 hPa水汽通量散度可知，西南急流造成此次水汽輸送輻合大值區(qū)維持在福建東北部。2月20日08：00水汽通量輻合中心-12×10-6 g/（cm2·hPa·s），三明處于-8×10-6 g/（cm2·hPa·s）左右，這樣的水汽條件對于2月的福建相對適中，能產(chǎn)生一定強對流天氣。20：00輻合中心向沿海東傳減弱，三明僅為-4×10-6 g/（cm2·hPa·s）左右，水汽條件對持續(xù)性降水較差。

4.2 熱力條件

根據(jù)降雹區(qū)附近2月20日08：00邵武探空資料可知，層結(jié)呈“上干下濕”不穩(wěn)定狀態(tài)。0℃層高度3 680 m，-20℃高度6 828 m，對雹胚發(fā)展高度適中。K指數(shù)34℃，SI指數(shù)-0.22，SWEAT強天氣威脅指數(shù)333.9。此外自由對流高度低，對探空資料進行低層溫度訂正后，有效位能CAPE值增長為1 503 J/kg，表明此次過程中低空升溫極大加強對流發(fā)展?jié)搫荨Ｖ?0日20：00，探空資料顯示，層結(jié)狀態(tài)維持不穩(wěn)定配置，0℃層高度3 619.4 m，-20℃高度6 929.3 m，K指數(shù)達到35℃，SI指數(shù)-0.82，SWEAT強天氣威脅指數(shù)達270.2。綜合分析可知，熱力條件明顯，層結(jié)不穩(wěn)定利于冰雹和雷雨大風(fēng)強對流發(fā)生。

4.3 動力條件

邵武探空站2月20日08：00 0～6 km垂直風(fēng)切變?yōu)?8 m/s，20日20：00風(fēng)矢差達28 m/s，強垂直風(fēng)切變維持促進強對流垂直環(huán)流，增強抬升運動，對中尺度對流系統(tǒng)維持和發(fā)展有利。

分析20日08：00至21日08：00散度場，200 hPa上空存在強輻散中心在江西南北擺動，三明處于輻散區(qū)，而850 hPa為輻合區(qū)，高層出流加強低層動力抬升。對應(yīng)500 hPa垂直上升速度分析，強上升區(qū)由江西北部向三明北部移動中顯著增強，三明上空為持續(xù)強上升運動。

5 雷達資料分析

受西南急流影響，午后江西境內(nèi)不斷有對流單體發(fā)展東移北上，據(jù)降雹強度分析最強對流風(fēng)暴。16：00左右對流風(fēng)暴東移至清流和永安境內(nèi)，午后氣溫回升明顯，熱力條件有利，在低層輻合系統(tǒng)觸發(fā)下，風(fēng)暴單體最強反射率因子達74 DBz，回波頂高至12 km左右。16：48三明雷達站不同仰角平滑處理后雷達反射率因子和徑向速度圖（圖2），在仰角0.5°～1.5°圖上，強回波區(qū)為鉤狀回波，移動方向右側(cè)出現(xiàn)明顯“V”型缺口，表明此處為強上升氣流。而從3.4°徑向速度圖上，風(fēng)暴頂輻散持續(xù)近1 h。仰角0.5°～2.4°還存在指示降雹的三體散射長釘。對回波垂直剖面分析可知，反射率≥70 DBz高度在3～6 km，處于0～-20℃層，利于雹胚增長，但不利大冰雹發(fā)生，三明降雹最大直徑也僅為10 mm。而“V”型缺口上顯示有回波穹窿，強質(zhì)心位于其上方，雹云向移動方向懸垂結(jié)構(gòu)特征顯著，說明雹胚受到傾斜主上升氣流托舉而發(fā)展，這對冰雹直徑增長有利。

6 小結(jié)

（1）根據(jù)天氣形勢和中尺度分析，此次強天氣過程屬于暖區(qū)降水，降雹類型為暖平流強迫型。西南急流為此次強對流過程提供水汽、不穩(wěn)定能量，低層輻合系統(tǒng)對強對流觸發(fā)和維持有重要指示作用。

（2）整層濕度分布和強垂直風(fēng)切變利于以雷雨大風(fēng)、冰雹為主，局地短時強降水強對流，午后回暖為此次強對流儲蓄不穩(wěn)定能量。

（3）雷達回波特征表明，降雹十幾分鐘前已出現(xiàn)鉤狀回波、“V”型缺口和三體散射長釘，對提前預(yù)警和人影作業(yè)有一定研判作用。

（4）此次風(fēng)暴單體強質(zhì)心位于0℃與-20℃層間，利于雹胚發(fā)展，但對大冰雹增長不利。

參考文獻

[1] SCHULTZ C J，PETERSEN W A，CAREY L D. Preliminary development and evalua-tion of lightning jump algorithms for the real-time detection of severe weather[J]. Journal of Applied Meteorology & Climato-logy，2009，48（12）：2543-2563.

[2]許愛華，孫繼松，許東蓓，等.中國中東部強對流天氣的天氣形勢分類和基本要素配置特征[J].氣象，2014，40（4）：400-411.

責(zé)任編輯：鄭丹丹