吉安市春季一次局地強對流天氣過程分析

劉立群 阮啟亮 王文娟

（江西省吉安市氣象局，江西吉安 343000）

1 天氣實況

2014年3月26日20：00至27日20：00，在吉安市的新干、峽江、吉水以及永豐境內出現(xiàn)了局地短時強降水、雷雨大風、冰雹等強對流天氣。因強對流天氣劇烈、突發(fā)性強給受影響地區(qū)帶來嚴重災情。新干縣的界埠鎮(zhèn)、桃溪鄉(xiāng)、神政橋鄉(xiāng)和溧江鎮(zhèn)因短時強降水引發(fā)洪澇災害。吉水縣城受雷雨大風、冰雹襲擊，使正在施工中的恩江二橋鋼架結構倉庫、職工宿舍倒塌，辦公室屋頂被掀翻，部分電器設備被燒壞，經濟損失嚴重。吉水烏江鎮(zhèn)一建材廠倒塌，26.6 hm2大棚蔬菜和13.33 hm2濕地松受損。從降水量來看，吉安市中北部普降中到大雨，新干、吉水出現(xiàn)暴雨，降水量分別為70.2、53.7 mm。另外有10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量在50 mm以上。26-27日傍晚前后有7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)8～11級雷雨大風。新干與吉水均出現(xiàn)直徑達為5 mm的冰雹，另外新干26日22：00出現(xiàn)41.3 mm/h的短時強降水現(xiàn)象。

2 影響系統(tǒng)分析

2014年3月26-27日，從500 hPa高空圖可以看出，我國中高緯度為兩槽一脊形勢，短波槽活動頻繁，使北方冷空氣不斷南下，與西南暖濕氣流在江南一帶匯合。3月26日08：00東部低槽位于南京、武漢至宜昌一線，溫度槽落后于高度槽，槽后冷平流明顯。西部低槽在高原東部，高壓脊位于河套西部，冷空氣沿脊前偏北氣流到達長江流域。東部低槽攜帶的冷空氣提供了中層干冷空氣的入侵條件。08：00處于低槽底部附近的湖南省西北部不斷有對流云系沿引導氣流東移，影響江西省中北部天氣。

3月26日20：00，500 hPa東部低槽北段東移至海上；南段移動緩慢，位于湘贛北部，冷溫槽穩(wěn)定維持在我國東部，700 hPa長江以南處于西南氣流中，并與冷溫相配合。850～925 hPa上湘贛大部為暖溫脊控制。這種冷暖平流的配置使吉安市上空的大氣層處于極不穩(wěn)定狀態(tài)，有利于發(fā)生強對流天氣。850 hPa上26日20：00位于偏南氣流的風速輻合區(qū)中。在地面圖上鷹潭市、撫州市北部到吉安市北部有一輻合線。26日18：00在對流云系南部的宜春市、新余市境內衍生的小尺度對流云發(fā)展東移，結構密實，邊界整齊清晰。在輻合線的觸發(fā)下產生強烈上升運動，造成當?shù)氐亩虝r暴雨、冰雹和雷雨大風等強對流天氣。

3月27日，江西省上空的對流層中高層主要為西南氣流控制，20：00高原東部槽移到貴州、廣西兩地。700 hPa上華南到江南南部的西南急流明顯加強，廣西北部由26日的8～12 m/s迅速增大為16～18 m/s。贛州市于27日20：00出現(xiàn)20 m/s的急流核，24 h變溫為3℃。850 hPa上西南風也增強為12 m/s。西南急流的加強造成了低層強的暖濕平流，加強大氣的對流不穩(wěn)定潛勢，并且可加強低層氣流的擾動，從而釋放出不穩(wěn)定能量[1]。低空急流對中尺度天氣系統(tǒng)發(fā)展的作用主要體現(xiàn)在有利于熱力不穩(wěn)定增長、水汽輸送和低空垂直切變的維持。急流核可以作為動力擾動的一種表現(xiàn)形勢，成為強對流天氣的觸發(fā)者和組織者[2]。在西南急流核向北輸送的過程中，850 hPa上在福建省南部到江西省中部形成西北東南向的偏西南與東南風的輻合線，吉水縣的強對流天氣發(fā)生于輻合線附近。

3 環(huán)境條件分析

3.1 特殊層高度3月26-27日，吉安市0℃層高度在3.6～3.9 km，-20℃層的高度在6.5～6.9 km，兩層之間的位勢高度差為2.5～3.1 dagpm。0℃層與-20℃層的高度適中，且之間的厚度小，有利于冰雹的生長與形成。

3.2 大氣溫度垂直遞減率當850 hPa與500 hPa的溫差達26℃或28℃以上時，能加大低層空氣負浮力，有利于形成冰雹、大風類等強對流天氣[2]。3月26-27日，ΔT（850-500）的值在25℃～28℃，大氣溫度垂直遞減率增大，使大氣處于潛在不穩(wěn)定環(huán)境中，加強低層垂直上升運動，促進對流風暴的強烈發(fā)展與維持。

3.3 垂直風切變強的垂直風切變通常是強對流天氣發(fā)生的前兆[3]，使上升氣流與下沉氣流得以長時間維持，加劇風暴內空氣的旋轉，有利于強風暴的發(fā)生與發(fā)展。在強對流風暴發(fā)生前后，垂直風切變較大，中層有明顯的干冷空氣侵入。從對流風暴發(fā)生前贛州站的資料可以看出，3月26日20：00 600 hPa以下為深厚的濕區(qū)，T-Td≤5℃，700 hPa為2℃。中層干冷空氣在 500 hPa附近，T-Td為40℃。0～ 3 km的垂直風切變較?。? m/s）；0～6 km的垂直風切變較強，達18 m/s。27日20：00的大氣層結也呈現(xiàn)出類似特點，不同的是0～3 km的垂直風切變與0～6 km的垂直風切變都很強，分別達14、16 m/s。強的垂直風切變使對流風暴發(fā)展更強、也更具有組織性和持續(xù)性。

4 物理量分析

4.1 熱力條件3月26日08：00在湖南省中部有K指數(shù)為35℃的高值中心，其高值區(qū)向東伸展到吉安中北部，峽江附近為33℃。在26日20：00，35℃高值中心區(qū)域迅速擴大，吉安市K指數(shù)為38℃。在27日08：00、20：00，吉安一直維持37℃～38℃的高值區(qū)。在春季如此大的K指數(shù)為強對流天氣的發(fā)生提供良好的熱力條件。

在 700 hPa假相當位溫圖上，26日08：00到27日08：00吉安市中北部均處于高能舌中，假相當位溫值達到50℃～53℃，其北側為能量鋒區(qū)。強對流天氣發(fā)生在靠近大值區(qū)的鋒區(qū)南側。27日20：00隨著700 hPa西南急流的增強，高能區(qū)向北擴展，東南沿海的低值中心加強北上，在閩粵到贛南形成強的能量鋒區(qū)，吉安市假相當位溫度為57℃，對應的強對流區(qū)域位于此能量鋒區(qū)北側的大值區(qū)附近。從850 hPa到500 hPa的假相當位溫差值場可知，在高能區(qū)域，均為7℃～10℃的負值區(qū)，θse的這種隨高度而減小的特征說明吉安處于對流不穩(wěn)定，為強對流天氣提供熱力不穩(wěn)定條件。

4.2 水汽條件從3月26-27日比濕分布可看出，850 hPa上黔、桂及湘、贛中部為9～12 g/kg的高濕區(qū)，且20：00較08：00高濕區(qū)的范圍、中心值更大。在26日20：00、27日20：00，位于廣西北部的比濕中心值為12 g/kg，吉安市上空的比濕為10 g/kg。要小于發(fā)生暴雨時的14 g/kg，說明強對流產生的暴雨具有局地性特點。

在850 hPa水汽通量散度場上，強天氣時段即3月26日20：00、3月27日20：00，在吉安市北部分別有-12 g/s·cm2·hPa 和 -22 g/s·cm2·hPa 的水 汽 通 量 輻 合中心，與強降水區(qū)有較好的對應關系。疊加850 hPa流線，可知造成吉安市強對流天氣的水汽主要來源于南海。

4.3 動力條件從圖1可以看出，26日20：00、27日20：00渦度垂直分布，吉安市上空為深厚的氣旋性渦度，在850 hPa層以上為正渦度區(qū)，大值中心均在300 hPa附近，量值分別為5.4×10-5、4.8×10-5/s，27日20：00在 700 hPa另有2.1×10-5/s的中心。而26日08：00、27日08：00正渦度值明顯偏小，為0.3～0.6×10-5/s。強對流風暴發(fā)生時渦度值躍增，并且隨高度增加而增大，表明有強上升運動，促使對流風暴的發(fā)展與維持。在垂直速度場上，26日20：00與27日20：00在400～500 hPa均有上升運動中心，27日上升運動更強，垂直伸展高度達150 hPa。強上升氣流為強對流天氣提供良好的動力條件。

26日20：00沿115.4°E的散度剖面圖上，在850、400 hPa各有一輻合中心，400 hPa（-1.2×10-5/s）值稍強于 850 hPa（-0.9×10-5/s）。300 hPa以上為輻散區(qū)，最強輻散位于250 hPa，值為 1.6×10-5/s。27日20：00沿115.1°E散度剖面圖上，從850-250 hPa均為輻合區(qū)，輻散層在 150 hPa以上。-2.2×10-5/s輻合中心在 700 hPa?？梢?7日強對流風暴發(fā)生時輻合區(qū)更為深厚。強風暴發(fā)生在低空輻合、高空輻散區(qū)域中。

圖1 2014年3月26-28日沿115°E、27°N渦度時間剖面圖

5 雷達回波分析

影響新干的雷達回波主要以塊狀回波為主，回波面積小，邊緣清晰，結構密實。3月26日17：48在宜春有小的對流單體生成，在東移過程中，迅速發(fā)展增強。20：54移至峽江與新干交界處，水平尺度約為30 km×40 km，位于強回波南側的峽江縣戈坪鎮(zhèn)于20：58出現(xiàn)23.3 m/s的雷雨大風。21：12強回波開始正面襲擊新干，最強回波仍達55 dBz以上，強回波中心及反射率因子梯度大值區(qū)均在新干縣城附近，造成測站1 h為41 mm的短時強降水和冰雹天氣，其西北面的界埠鎮(zhèn)瞬時風速達23.3 m/s。從中尺度站的資料可以看到，在19：00-21：00時在新余市南部到新干中部有地面輻合線生成，50～55 dBz以上的強回波沿地面輻合線發(fā)展東移。

27日白天受高空西南氣流加強的影響，在上游地區(qū)湖南省衡陽市有積層混合性降水回波移入吉安市西部，最大反射率因子為35～45 dBz。14時回波的對流性加強，強回波先是從永新縣發(fā)展，沿對流層中層平均氣流方向移動，主要影響吉安市中北部一帶。1.5°上最大反射率因子為60 dBz，因移動速度快，最大小時雨量為20 mm/h。從18：00-20：00有3個呈南北向的平行短帶回波階梯式的自西向東移，位于東面的第1個回波單體于17：43進入永新與安福交界處，強回波中心值達64 dBz。19時受地面3 h負變壓中心及贛江的局地熱力作用的影響，強回波區(qū)域不斷擴大，反射率因子梯度增加，并在其前側出現(xiàn)入流槽口（圖略），徑向風速達15～27 m/s，表明對流風暴中具有強斜升氣流。19：23-19：27最大反射率因子由63 dBz躍增到68 dBz，且低層有弱回波區(qū)，中高層有強回波，6o仰角上69 dBz強反射率因子疊加在0.5o仰角上的弱回波上（圖略），使回波具有懸垂結構，顯示了強烈對流天氣的回波特征。使吉水及以東一帶鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭遇冰雹、雷雨大風等強對流天氣的襲擊。

對吉水發(fā)生強對流天氣時的強回波單體進行趨勢分析，發(fā)現(xiàn)在19：19-20：13的最大反射率因子均為60 dBz以上。從其高度的變化來看，在19：27、19：37、19：46出現(xiàn)交替上升和下降的現(xiàn)象，總體趨勢是逐漸升高，由4 km升到7 km高度，說明強反射率因子在此期間由0℃層擴展到了-20℃層高度，小冰雹隨強上升氣流不斷增長加厚，最終生成大冰雹。吉水測站19：23觀測到的冰雹，因高反射率因子高度處于0℃層附近，直徑只有5 mm。而位于強風暴下游的地區(qū)隨著對流云的增高，對流天氣更加劇烈，出現(xiàn)8～11級雷雨大風和大冰雹天氣。

6 結語

通過上文分析，得出以下結論。①此次局地強對流天氣是在有利的天氣背景下發(fā)生的，500 hPa有高空槽東移，槽后冷空氣提供中層干冷空氣侵入條件，中低層有對流不穩(wěn)定能量積聚，850 hPa與地面的輻合線為強對流天氣的觸發(fā)系統(tǒng)。②0℃層高度與-20℃層高度適中，為形成冰雹提供有利的環(huán)境條件；850～500 hPa有大的垂直溫度遞減率，有利于發(fā)生強對流天氣。強的垂直風切變使強對流天氣更具組織性和持續(xù)性。③物理量場的分布表明，吉安市上空為低層輻合高層輻散、正渦度區(qū)，垂直上升速度伸展高為強對流天氣提供良好的動力條件；發(fā)生強對流天氣時，K指數(shù)在37℃～38℃，吉安市處于θse的高值中心的鋒區(qū)附近；水汽通量輻合中心在吉安中北部，能夠保障強對流天氣發(fā)生的水汽供應。④雷達回波圖上，反射率因子超過60 dBz，并且高反射率因子擴展到0℃～20℃高度層。反射率因子梯度大，高層強回波位于低層弱回波上，使回波具有懸垂結構，前側入流槽口明顯，能顯示冰雹、雷雨大風的雷達回波特征。