陜西盛夏一次強(qiáng)雷暴天氣成因分析

王瑾婷，牛樂田，劉 勇，高 萌，劉 帆

(1.咸陽市氣象局，陜西咸陽 712000；2.渭南市氣象局，陜西渭南 714000；3.陜西省氣象臺(tái)，西安 710000)

雷暴發(fā)生在強(qiáng)烈的對(duì)流云中，其產(chǎn)生時(shí)伴有雷鳴和閃電，且有強(qiáng)烈的陣雨或暴雨，偶有下?lián)舯┝?、冰雹和龍卷風(fēng)發(fā)生[1]。張敏鋒等[2]研究指出我國雷暴發(fā)生的次高值區(qū)包括了青藏高原與其鄰近地區(qū)，研究該地區(qū)雷暴活動(dòng)特征對(duì)于雷暴天氣預(yù)測和防御指導(dǎo)具有一定意義。陶詩言[3]、丁一匯[4]在研究了暴雨和強(qiáng)對(duì)流天氣后指出，強(qiáng)雷暴天氣發(fā)生在低空暖濕氣流、700 hPa和500 hPa極為干燥的空氣侵入雷暴區(qū)的條件下；同時(shí)，強(qiáng)對(duì)流的發(fā)展和地面雷暴大風(fēng)的強(qiáng)弱與中層干冷空氣有關(guān)。王金蘭[5]研究顯示，由于副高控制下高層干冷空氣的下沉作用促進(jìn)了對(duì)流層在垂直方向的發(fā)展，低空熱力正環(huán)流的生消對(duì)暴雨的加強(qiáng)及維持起著十分重要作用。張宏芳等[6]對(duì)陜西省76 個(gè)臺(tái)站1960—2010 年雷暴個(gè)例統(tǒng)計(jì)分析認(rèn)為西太平洋副熱帶高壓、北半球極渦對(duì)陜西暖季雷暴空間模態(tài)有顯著影響，國內(nèi)許多氣象專家對(duì)高原東側(cè)發(fā)生的暴雨做了不少研究，盛夏暴雨大多與500 hPa短波槽的東移發(fā)展以及副熱帶高壓迅速南退有密切關(guān)系，副高西北側(cè)易于發(fā)生雷雨天氣和局地性暴雨[7-10]。同時(shí)，陜西氣象工作者對(duì)盛夏陜西地區(qū)產(chǎn)生的強(qiáng)雷雨天氣做了大量分析表明[12-16]，副熱帶高壓控制，低層干侵入、良好的水汽輻合條件等均是該地產(chǎn)生強(qiáng)雷暴天氣的主要原因。

從以往研究來看，對(duì)副高活動(dòng)影響下的暴雨或強(qiáng)對(duì)流天氣的研究頗多，主要包括副高活動(dòng)對(duì)于大尺度環(huán)流形勢改變而產(chǎn)生有利于強(qiáng)天氣發(fā)生的影響系統(tǒng)，或者副高的維持所積累的水汽和能量在其邊緣易于發(fā)生強(qiáng)天氣，但對(duì)副高控制區(qū)內(nèi)發(fā)生的強(qiáng)雷暴天氣形成機(jī)理研究較少；因此，本文對(duì)2017年7月27—28日在副高控制區(qū)內(nèi)陜西境內(nèi)發(fā)生的一次強(qiáng)雷暴天氣過程進(jìn)行綜合分析，以期為副高控制區(qū)內(nèi)陜西境內(nèi)此類復(fù)雜強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警工作提供一定的科學(xué)參考。

1 強(qiáng)雷暴天氣實(shí)況

2017年7月27日下午至28日凌晨，陜西省自北向南出現(xiàn)了一次強(qiáng)雷雨、冰雹、大風(fēng)天氣過程。27日13時(shí)榆林靖邊、銅川宜君出現(xiàn)短時(shí)暴雨，隨后系統(tǒng)逐步南移；27日下午到傍晚影響關(guān)中地區(qū)；28日凌晨在陜南商洛地區(qū)結(jié)束。整個(gè)過程歷時(shí)約20 h，全省共出現(xiàn)37站雷暴天氣，主要位于陜北南部和關(guān)中，共出現(xiàn)116站暴雨。其中延安出現(xiàn)區(qū)域性暴雨，榆林、銅川、寶雞、咸陽、西安、商洛、安康等地出現(xiàn)分散性暴雨。68站小時(shí)降雨量≥30 mm，其中28日06時(shí)商洛山陽張家灣小學(xué)1 h降雨量達(dá)70 mm。從各縣防雹工作站收集的非測站資料發(fā)現(xiàn)，27日17時(shí)在寶雞東南部與咸陽西南部交界區(qū)域出現(xiàn)冰雹，岐山站冰雹直徑為7 mm；岐山、眉縣、興平、藍(lán)田、戶縣、渭南等地出現(xiàn)17.0～36.1 m/s的大風(fēng)，其中咸陽武功27日17：25測站出現(xiàn)36.1 m/s瞬時(shí)大風(fēng)，觀測站周邊農(nóng)田、樹木全部受損，高壓線塔被大風(fēng)吹倒。

整個(gè)過程呈現(xiàn)出歷時(shí)長、跨越地區(qū)多、災(zāi)害種類多樣的特點(diǎn)。影響系統(tǒng)移動(dòng)發(fā)展自北向南，經(jīng)歷不同地區(qū)，帶來的天氣現(xiàn)象復(fù)雜多變，局地突發(fā)特征明顯，預(yù)報(bào)預(yù)警難度較大，過程降水量及強(qiáng)天氣如圖1。

2 天氣尺度和中尺度特征

2.1 天氣學(xué)背景

7月27日08時(shí)(北京時(shí)，下同)，500 hPa天氣圖(圖2)上，歐亞大陸高緯度為兩槽一脊形勢，副熱帶高壓(下簡稱副高)西伸到100°E，副高脊線位于30°N，內(nèi)蒙古東勝—甘肅合作—青海都蘭有西風(fēng)槽，陜西處于副高控制之中。27日14—20時(shí)，副高不斷西伸，脊線向西延伸約4個(gè)經(jīng)度。此次過程500 hPa高空槽偏弱且始終未東移至陜西上空，陜西始終處于副高控制之中。分析影響系統(tǒng)的垂直結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，700 hPa切變線位于500 hPa槽前西南暖濕氣流中，與陜西相距較遠(yuǎn)，不是此次強(qiáng)雷暴天氣的影響系統(tǒng)。27日08時(shí)延安和西安500 hPa溫度分別為-1 ℃和0 ℃，20時(shí)分別為-3 ℃和-2 ℃，均出現(xiàn)了下降；700 hPa延安和西安當(dāng)日08時(shí)和20時(shí)溫度沒有變化，中層沒有冷空氣侵入。

圖1 2017-07-27—28陜西總降雨量，24 h內(nèi)極大風(fēng)速(風(fēng)向桿，超過7級(jí))，冰雹發(fā)生區(qū)(白色三角標(biāo)識(shí))

圖2 2017-07-27陜西及其周邊中尺度天氣系統(tǒng)

300 hPa上，從甘肅中部—內(nèi)蒙古中部至東北地區(qū)有一寬廣的急流區(qū)，寬度超過500 km，急流核位于內(nèi)蒙古—吉林—遼寧一帶，最大風(fēng)速出現(xiàn)在內(nèi)蒙古通遼市，風(fēng)速值達(dá)到56 m/s，陜西位于高空急流入口區(qū)右后側(cè)輻散區(qū)。28日08時(shí)高空急流軸東移且略有南壓，其西側(cè)南壓約3～4個(gè)緯距，位于38°N附近。陜西的氣象工作者研究認(rèn)為，形勢場上高空急流右后側(cè)輻散區(qū)有利于陜西關(guān)中和陜南產(chǎn)生暴雨[11],本文與該研究結(jié)果相一致。

850 hPa上，內(nèi)蒙古東部—河套—貝加爾湖有高壓，高壓南側(cè)從東北經(jīng)華北有大于12 m/s東北風(fēng)吹向延安，關(guān)中中西部位于低空急流左前側(cè)。27日20時(shí)，偏東風(fēng)加強(qiáng)且南壓到關(guān)中地區(qū)，西安站偏東風(fēng)達(dá)16 m/s，延安站12 h溫度由20 ℃下降到15 ℃，有東北方向的干冷空氣進(jìn)入陜西關(guān)中，形成低空干冷空氣入侵，這與以往提及的影響強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的重要條件之一是中層干空氣入侵是不同的[3-4]。

地面上，27日08時(shí)35°N以南，100°E以東有低壓穩(wěn)定維持。其西北側(cè)甘肅中部存在高壓。27日17時(shí)，寧夏附近形成一較大的高壓中心，與其東南側(cè)熱低壓形成南北對(duì)應(yīng)狀態(tài)。地面高壓系統(tǒng)長時(shí)間維持，其右側(cè)有偏東路冷空氣不斷侵入到陜西中南部。同時(shí)，偏東路冷空氣對(duì)地面低壓系統(tǒng)形成阻擋，有利于冷暖氣流較長時(shí)間在該地區(qū)交匯。

此次強(qiáng)雷暴自北向南發(fā)展過程中，中層500～700 hPa的冷空氣強(qiáng)度很弱，沒有形成中層干空氣侵入；過程前期低層850 hPa受副高控制，濕度條件較好，同時(shí)，陜北南部至陜南地區(qū)850 hPa與500 hPa溫度差≥25 ℃，大氣不穩(wěn)定度較高。后期隨著東路冷空氣持續(xù)不斷向陜西地區(qū)輸送，暖濕氣流與低層冷空氣在陜西中南部對(duì)峙，在其雙方前沿，層結(jié)不穩(wěn)定增強(qiáng)，也就是關(guān)中地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)雷暴并伴有大風(fēng)、冰雹。

2.2 次級(jí)環(huán)流

利用陜西省96個(gè)自動(dòng)氣象站每小時(shí)的觀測資料分析地面中尺度系統(tǒng)變化(圖3)。27日14時(shí)，關(guān)中北部宜君出現(xiàn)一個(gè)水平尺度約為150 km的中尺度渦旋D3，同時(shí)，在榆林南部、延安西北部也出現(xiàn)一個(gè)未完全閉合的中尺度渦旋D2，在榆林西部靖邊附近出現(xiàn)直徑為80 km的中尺度渦旋D1，靖邊中山澗站1 h降雨量達(dá)32.8 mm。三個(gè)中尺度渦旋引起多處局地強(qiáng)降水，從垂直速度沿110°E緯向垂直剖面(圖略)可發(fā)現(xiàn)，次級(jí)環(huán)流的強(qiáng)上升支正好位于35°N～38°N，也就是強(qiáng)天氣此時(shí)發(fā)生區(qū)域。

27日17時(shí),D3向東南移動(dòng)至關(guān)中東部。此時(shí)，渭南大荔、華州，西安閻良以及三橋阿房宮站均出現(xiàn)大風(fēng)天氣；而D1和D2基本維持原地不動(dòng)，同時(shí)，在關(guān)中西部出現(xiàn)新的中尺度渦旋D4，該渦旋的出現(xiàn)引起該區(qū)域內(nèi)強(qiáng)天氣發(fā)生。從實(shí)況資料來看，寶雞鳳縣黃牛鋪鎮(zhèn)1 h降雨量達(dá)到66.2 mm，17時(shí)岐山站出現(xiàn)冰雹；關(guān)中多地出現(xiàn)17～36.1 m/s瞬時(shí)大風(fēng)。20時(shí)，300 hPa高空急流軸東移，中尺度渦旋D4也隨之東移至咸陽—西安，西安和咸陽多個(gè)監(jiān)測站出現(xiàn)短時(shí)暴雨。23時(shí)，850 hPa從甘肅南部一帶南下的西北風(fēng)逐漸進(jìn)入陜西關(guān)中—陜南，引導(dǎo)地面中尺度渦旋D4向東南方向移動(dòng)至商洛，在商洛多個(gè)地方出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，最大降雨量為商洛商州，1 h累計(jì)降水量達(dá)到61.5 mm。而后直至28日08時(shí)(圖略)，該中尺度渦旋在商洛一帶穩(wěn)定維持，給陜南商洛造成持續(xù)性強(qiáng)降水，08時(shí)以后渦旋逐漸減弱并移出陜西，趨于消散。

此次強(qiáng)雷暴過程與高低空急流耦合引發(fā)的次級(jí)環(huán)流作用有著密切聯(lián)系。850 hPa東北急流帶來的冷空氣經(jīng)華北平原向西經(jīng)陜北北部到達(dá)陜甘寧交界，陜西延安及關(guān)中地區(qū)正好位于低空急流的左前側(cè)輻合區(qū)、高空急流入口區(qū)右側(cè)輻散區(qū)，低層輻合高層輻散的高低空環(huán)流配置非常有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生。在垂直速度沿110°E緯向垂直剖面圖(圖4)上，27日08時(shí)，在300 hPa高空急流軸(42°N左右)入口區(qū)右側(cè)(35°N～40°N)有強(qiáng)烈的上升氣流，與850 hPa低空急流左前方的上升氣流重合，最大速度在400 hPa 附近為-7.5×10-3Pa/s。高空急流入口區(qū)左側(cè)為下沉氣流,在42°N～47°N,最大速度在500 hPa附近為30×10-3Pa/s。20時(shí)，在300 hPa上升氣流速度下降明顯，850 hPa附近出現(xiàn)多個(gè)速度小于-7.5×10-3Pa/s的上升氣流，位置在36°N以南，此時(shí)，高空急流的動(dòng)量下傳明顯，使得地面渦旋不斷發(fā)展并移動(dòng)。總體來看，陜西上空中低層均受副高外圍西南氣流控制，高空急流的出現(xiàn)造成其入口區(qū)內(nèi)抽吸作用明顯，同時(shí)還使得干冷空氣平流發(fā)展并增強(qiáng)，加上低空急流引發(fā)的暖濕氣流輸送，這樣的高低空配置加強(qiáng)了大氣的潛在不穩(wěn)定性，從而激發(fā)了次級(jí)環(huán)流的產(chǎn)生，次級(jí)環(huán)流引起的強(qiáng)上升氣流觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放，控制陜西南部及關(guān)中地區(qū)，為強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴的發(fā)生提供良好的動(dòng)力條件。

結(jié)合以上分析結(jié)果有以下發(fā)現(xiàn)。(1)中尺度渦旋 D1、D2在原地穩(wěn)定發(fā)展維持，此時(shí)次級(jí)環(huán)流引起的強(qiáng)上升支使得不穩(wěn)定能量在原地釋放，引起多地產(chǎn)生局地短時(shí)強(qiáng)降水。(2)中尺度渦旋D3和D4的移動(dòng)方向變化可能與高空急流產(chǎn)生的次級(jí)環(huán)流有著直接的聯(lián)系。過程初期，低層?xùn)|北氣流明顯，但D3和D4移動(dòng)方向并沒有指向西南，而是向東南方向移動(dòng)影響西安咸陽交界區(qū)域,這正是由低層冷高壓不斷南壓與高壓后側(cè)偏北明顯加強(qiáng)引起的；到了過程后期，高空急流區(qū)風(fēng)速下降，此時(shí)低層出現(xiàn)多個(gè)上升氣流大值區(qū)，且位置出現(xiàn)在36°N以南，兩個(gè)渦旋D3和D4明顯移往陜南東部。顯然，這種現(xiàn)象與高空急流的移動(dòng)方向引起的動(dòng)量下傳使其引發(fā)的次級(jí)環(huán)流移動(dòng)方向變化明顯有關(guān)。 (3)由于高低空急流變化引起次級(jí)環(huán)流變化,導(dǎo)致地面中尺度渦旋發(fā)展、擴(kuò)散, 并且多股強(qiáng)勁的上升氣流持續(xù)維持, 為強(qiáng)雷暴的產(chǎn)生提供了良好的動(dòng)力基礎(chǔ)。

圖3 2017-07-27地面中尺度渦旋的發(fā)展演變過程(流線為地面風(fēng)場)

圖4 2017-07-27T08—20垂直速度沿110°E緯向垂直剖面圖(垂直速度ω×(-100)(陰影區(qū)，單位為10-2 Pa/s)；u-ω風(fēng)場(流線))

3 物理量條件

3.1 不穩(wěn)定能量

從延安、西安不穩(wěn)定指數(shù)來看，08時(shí)：延安站，K指數(shù)為39 ℃，SI指數(shù)為-0.13 ℃，對(duì)流有效位能(CAPE值)為1 356.5 J/kg，0 ℃層高度為5.6 km，不穩(wěn)定能量充沛，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣產(chǎn)生;同時(shí)，西安站的K指數(shù)為37 ℃，SI指數(shù)為-1 ℃，CAPE值為629 J/kg，0 ℃層高度為5.9 km，不穩(wěn)定能量積聚，為后期關(guān)中地區(qū)的強(qiáng)天氣的發(fā)生提供有利條件。20時(shí)：延安站K指數(shù)下降為30 ℃，SI指數(shù)上升至4.91 ℃，CAPE值也因?yàn)榍捌谀芰康尼尫畔陆档?.8 J/kg；西安站，K指數(shù)上升至47 ℃，SI指數(shù)下降至-5.57 ℃，但此時(shí)CAPE值明顯加大，為2 562.5 J/kg。受副高控制，關(guān)中地區(qū)暖濕條件充足，能量條件積聚，有了動(dòng)力條件的觸發(fā)，強(qiáng)對(duì)流天氣迅速加劇，使得關(guān)中以及陜南多地產(chǎn)生強(qiáng)雷雨天氣。

3.2 溫度平流

溫度平流不僅會(huì)造成大氣層結(jié)的不穩(wěn)定，同時(shí)也會(huì)引發(fā)垂直運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生。分析850 hPa溫度平流可以發(fā)現(xiàn)：27日08時(shí)(圖5a)榆林中部有冷平流，中心強(qiáng)度-25×10-5℃/s，寧夏存在較為明顯的暖平流，中心強(qiáng)度20×10-5℃/s，冷、暖平流中心近似橢圓狀，在偏東風(fēng)影響下，關(guān)中東部出現(xiàn)弱的冷平流；14時(shí)(圖5b)冷平流區(qū)域擴(kuò)大，南移到關(guān)中東部地區(qū)；20時(shí)(圖5c)冷平流中心南移到陜南東部，中心值略有下降為-18×10-5℃/s，位于寧夏附近的暖平流中心南移且范圍擴(kuò)大，在關(guān)中地區(qū)水平方向出現(xiàn)冷、暖、冷中心配置?？梢娎渑瘹鈭F(tuán)的交匯，導(dǎo)致強(qiáng)烈的不穩(wěn)定條件加劇，對(duì)應(yīng)此時(shí)關(guān)中出現(xiàn)強(qiáng)雷暴并伴有冰雹和瞬時(shí)大風(fēng)。從溫度平流沿108°E的緯向垂直剖面可以發(fā)現(xiàn)，27日14時(shí)(圖5d)，950～700 hPa 為暖平流，其中心強(qiáng)度達(dá)到30×10-5℃/s，600～500 hPa 為冷平流，有-20×10-5℃/s的冷平流中心，400 hPa以上則為暖中心。在關(guān)中地區(qū)強(qiáng)天氣發(fā)生區(qū)垂直方向上有“暖、冷、暖”配置，大氣層結(jié)不穩(wěn)定增強(qiáng)，具備了強(qiáng)天氣發(fā)生的有利條件。

3.3 渦度、散度場

27日08時(shí)，渦度場(圖略)上，850～700 hPa陜西北部有正渦度大值區(qū)，強(qiáng)度達(dá)10×10-5s-1， 而在500 hPa有強(qiáng)負(fù)渦度區(qū)。隨著高壓南移，渦度大值中心自北向南不斷延伸；27日20時(shí)，850～300 hPa陜西關(guān)中以及陜南上空也出現(xiàn)正渦度區(qū)，并有多個(gè)渦度中心，中心值超過6×10-5s-1，該大值區(qū)維持至28日02時(shí)，與降水中心呈現(xiàn)出相同的分布狀態(tài)。散度場(圖略)上，850～700 hPa陜西北部上空輻散值低于-0.4×10-5s-1，存在輻合區(qū)，而500 hPa有大范圍的強(qiáng)輻散區(qū)，中心值為6×10-5s-1，此時(shí)降水主要出現(xiàn)在陜北榆林、延安一帶。從27日14時(shí)輻合區(qū)范圍逐漸擴(kuò)大，且全省均出現(xiàn)了輻合區(qū)，強(qiáng)度也有所增大，對(duì)應(yīng)的降水強(qiáng)度和范圍也隨之增強(qiáng)。27日20時(shí)，低層輻合中心值達(dá)到最大，絕對(duì)值超過了12×10-5s-1，此時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)中一帶的降水也達(dá)到峰值，之后，隨著輻合區(qū)南移且中心值減弱，強(qiáng)降水雨帶也隨之南移至陜南一帶。

3.4 水汽條件

分析850 hPa水汽通量散度以及風(fēng)場可知： 27日08時(shí)(圖6a)，陜北地區(qū)出現(xiàn)一致的偏東風(fēng)，從東北—華北—陜北的偏東氣流攜帶冷濕空氣逐漸在陜北北部—寧夏中部積聚，榆林市區(qū)和佳縣存在水汽通量大值區(qū)，中心值為15 g/(cm·hPa·s)；14時(shí)(圖6b)，水汽輸送帶范圍逐漸擴(kuò)大，中心略南移，最大強(qiáng)度達(dá)到16 g/(cm·hPa·s)，位于榆林靖邊，該地區(qū)中山澗雨量測站13時(shí)小時(shí)雨量達(dá)32.4 mm，隨著高壓南移加強(qiáng)，其南側(cè)偏東風(fēng)影響到關(guān)中地區(qū)；20時(shí)(圖6c)，陜北南部以及關(guān)中地區(qū)處于水汽輸送帶中，水汽通量超過17 g/(cm·hPa·s)，大值中心位于渭南潼關(guān)和華陰，此時(shí)西安及咸陽東北方向個(gè)別雨量測站出現(xiàn)強(qiáng)降水，其中西安六村堡雨量監(jiān)測站19時(shí)小時(shí)降雨量為65.3 mm，此后高壓繼續(xù)南壓；28日02時(shí)(圖6d)，陜南東部地區(qū)逐漸轉(zhuǎn)為東南風(fēng)，將南方暖濕空氣不斷地輸送至渭南南部及商洛地區(qū)，水汽通量大值中心位于商洛商南縣，中心值達(dá)19 g/(cm·hPa·s)，此時(shí)商洛柞水營盤鎮(zhèn)28日02時(shí)小時(shí)降雨量達(dá)47 mm。不難發(fā)現(xiàn)850 hPa高壓系統(tǒng)不斷南壓，其右側(cè)風(fēng)場自北向南移動(dòng)過程中不斷變化，為影響系統(tǒng)長時(shí)間持續(xù)提供充足的水汽和動(dòng)力供給。綜合分析暴雨落區(qū)、水汽通量和全風(fēng)速的位置關(guān)系，可以發(fā)現(xiàn)，陜北強(qiáng)降水開始階段，水汽通量大值區(qū)與短時(shí)暴雨落區(qū)對(duì)應(yīng)位置近乎一致；出現(xiàn)在關(guān)中及陜南東部的短時(shí)暴雨并不是出現(xiàn)在水汽通量大值區(qū)內(nèi)，而是出現(xiàn)在水汽通量大值區(qū)西北側(cè)約30～40 km，但有風(fēng)速輻合的區(qū)域。因此，后期降水的產(chǎn)生可能是由于前期能量積聚，低層風(fēng)速輻合大觸發(fā)不穩(wěn)定釋放，加之水汽輸送，動(dòng)力和水汽條件綜合影響使得短時(shí)暴雨產(chǎn)生。

圖5 2017-07-27 850 hPa溫度平流(陰影區(qū)，單位為10-5 ℃/s)和風(fēng)場(矢量箭頭，單位m/s)(a 08時(shí)，b 14時(shí)，c 20時(shí))及溫度平流沿108°E緯向垂直剖面圖(d 14時(shí)；單位為10-5 ℃/s))

4 雷達(dá)回波特征

此次強(qiáng)雷暴過程在寶雞、咸陽交界地區(qū)發(fā)生了冰雹及大風(fēng)。從西安多普勒雷達(dá)基本反射率因子圖上可以發(fā)現(xiàn)，27日16：00，在寶雞的西部有多個(gè)強(qiáng)回波單體生成，強(qiáng)回波大多呈塊狀結(jié)構(gòu)，面積較小，隨后回波略向東移且面積逐漸擴(kuò)大，回波強(qiáng)度為40～50 dBz，上述地區(qū)出現(xiàn)短時(shí)暴雨和大風(fēng)。17：20(圖7a)，強(qiáng)回波繼續(xù)發(fā)展仍呈塊狀結(jié)構(gòu)，位于鳳翔、麟游、岐山、陳倉之間，回波強(qiáng)度增加到50～60 dBz，最強(qiáng)中心達(dá)65 dBz，對(duì)流云正好位于岐山(圖中紅圈標(biāo)注)，且維持時(shí)間超過10 min，此時(shí)岐山觀測到冰雹發(fā)生。強(qiáng)回波緩慢東移，在其移動(dòng)前沿處眉縣、扶風(fēng)以咸陽彬縣有塊狀回波單體不斷嵌入，整個(gè)回波由塊狀結(jié)構(gòu)逐漸轉(zhuǎn)為線狀。17：54(圖7b)，回波發(fā)展為清晰的線狀“弓形回波”結(jié)構(gòu)，弓形回波前端下沉冷空氣向東擴(kuò)散，且出現(xiàn)斷裂口(圖中紅圈標(biāo)注)。18：28(圖7c)弓狀回波斷裂處與前方暖濕氣流交匯，此時(shí)回波加強(qiáng)，武功境內(nèi)雷達(dá)反射率因子大于65 dBz(圖中紅圈標(biāo)注)，對(duì)應(yīng)徑向速度(圖7e)出現(xiàn)氣旋式輻合，在咸陽乾縣、禮泉、永壽、淳化等地出現(xiàn)了短時(shí)大風(fēng)，其中武功瞬時(shí)大風(fēng)達(dá)36.1 m/s。與此同時(shí)，銅川北部也產(chǎn)生了塊狀對(duì)流云，強(qiáng)度不斷發(fā)展，在其前側(cè)出現(xiàn)窄帶回波，長度增大達(dá)到70 km以上，形成明顯的陣風(fēng)鋒。19：03(圖7d)，陣風(fēng)鋒前沿通過銅川到達(dá)咸陽東北部(圖中紅色箭頭標(biāo)注)，同時(shí)，從西邊東移的線狀回波北側(cè)減弱，南部不斷有新生單體與之合并，加上陣風(fēng)鋒影響，在咸陽南部和西安中西部地區(qū)出現(xiàn)徑向速度大于27 m/s的大風(fēng)速核(圖7f紅圈標(biāo)注)，即有大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水天氣發(fā)生。

圖6 2017-07-27—28 850 hPa風(fēng)場和水汽通量(陰影區(qū)，單位為g/(cm·hPa·s)；a 08時(shí)，b 14時(shí)， c 20時(shí)，d 28日02時(shí))

圖7 2017-07-27西安雷達(dá)基本反射率因子(仰角為 1.5°；a 17：20，b 17：54，c 18：28，d 19：03)以及徑向速度(仰角為 0.5°；e 18：28，f 19：03)

5 結(jié)論

(1)此次雷暴天氣過程主要發(fā)生在副高西伸加強(qiáng)的過程中，高原以東地區(qū)無明顯的短波槽或低渦東移，中層(500 hPa和700 hPa)并沒有強(qiáng)冷空氣的入侵，低層(850 hPa和地面)偏東路冷空氣持續(xù)不斷的侵入是強(qiáng)雷暴天氣的主要觸發(fā)條件。

(2)強(qiáng)雷暴主要發(fā)生于低空急流的左前側(cè)，高空急流入口區(qū)右后側(cè)。次級(jí)環(huán)流為強(qiáng)天氣的發(fā)生提供了持續(xù)強(qiáng)勁的上升運(yùn)動(dòng)，低層高壓底部不斷有冷空氣侵入，引起了地面中尺度渦旋發(fā)生，其移動(dòng)、發(fā)展與強(qiáng)天氣的發(fā)生有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

(3)850 hPa溫度平流場冷中心移動(dòng)、發(fā)展路徑與強(qiáng)天氣的發(fā)生區(qū)域有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在關(guān)中中西部冰雹、大風(fēng)發(fā)生之前，該區(qū)域垂直方向上溫度分布呈現(xiàn)“暖、冷、暖”結(jié)構(gòu)，對(duì)此類局地災(zāi)害性高的天氣具有一定的指示意義。

(4)綜合暴雨落區(qū)以及水汽通量和全風(fēng)速的位置關(guān)系，陜北榆林強(qiáng)降水開始階段，水汽通量大值區(qū)與短時(shí)暴雨落區(qū)對(duì)應(yīng)近乎一致；降水開始后，出現(xiàn)在關(guān)中及陜南東部的短時(shí)暴雨并不是出現(xiàn)在水汽通量大值區(qū)內(nèi)，而是出現(xiàn)在水汽通量大值區(qū)西北側(cè)約30～40 km風(fēng)速輻合的區(qū)域。

(5)此次強(qiáng)雷暴天氣雷達(dá)圖上，大于50 dBz的反射率因子區(qū)域與短時(shí)暴雨以及冰雹發(fā)生位置有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，陣風(fēng)鋒的出現(xiàn)以及徑向速度上大于27 m/s的強(qiáng)風(fēng)速核和氣旋式輻合也促使短時(shí)強(qiáng)降水和大風(fēng)天氣加強(qiáng)。