河南北中部一次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程分析

張珍，張夢(mèng)彤，宋自福

（焦作市氣象局，河南 焦作 454003）

1 過(guò)程概況

2018年5月14～15日河南北中部出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程，靈寶、盧氏出現(xiàn)冰雹，直徑在2～3mm，大部分地區(qū)出現(xiàn)大風(fēng)（圖1），最大瞬時(shí)風(fēng)速出現(xiàn)在洛陽(yáng)宜陽(yáng)高村達(dá)31.9m/s，河南北中部大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)間多在15日14～21時(shí)；濮陽(yáng)出現(xiàn)大暴雨（圖2），焦作、鄭州、新鄉(xiāng)、鶴壁、安陽(yáng)部分地區(qū)出現(xiàn)暴雨，河南北中部有30個(gè)自動(dòng)雨量站降雨量在100mm以上，最大濮陽(yáng)雙廟156.5mm。強(qiáng)降水集中出現(xiàn)在兩個(gè)時(shí)段，15日08～09時(shí)，以焦作站為代表，1小時(shí)降水量達(dá)60.4mm；15日下午到夜里，強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在濮陽(yáng)，濮陽(yáng)瓦屋頭17～18時(shí)1小時(shí)降水量達(dá)94.7mm。本文利用常規(guī)探測(cè)資料，對(duì)本次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程進(jìn)行分析。

a為5月14日11時(shí)～15日11時(shí)雨量圖，b為5月15日11時(shí)～16日11時(shí)雨量圖

2 天氣形勢(shì)分析

2.1 500hPa形勢(shì)分析

5月14日20時(shí)500hpa環(huán)流形勢(shì)（圖3），中緯地區(qū)為兩槽一脊型，副高588線(xiàn)位于華南一帶，低槽位于漢中、宜賓到騰沖一線(xiàn)，15日08時(shí)低槽東移至安康、達(dá)川到重慶一線(xiàn)，15日20時(shí)低槽繼續(xù)東移北上至鄭州、宜昌到貴陽(yáng)一線(xiàn)，并且形成低渦，16日08時(shí)低槽繼續(xù)東移至鄭州、南陽(yáng)到宜昌一線(xiàn)，到16日20時(shí)低槽移出河南。

2.2 700hPa影響系統(tǒng)

5月14日20時(shí)（圖4）低槽位于武都、成都到騰沖一線(xiàn)，河南處在槽前西南氣流中，陽(yáng)城、安陽(yáng)到菏澤為一切變線(xiàn)，西南急流在貴陽(yáng)、恩施到盧氏一線(xiàn)，鄭州西南風(fēng)8m/s，河南北中部t-td在15～28℃，水汽條件較差，鄭州與太原之間有暖切變存在。15日08時(shí)低槽東移，槽前西南急流東移北抬至桂林、南陽(yáng)到鄭州一線(xiàn)，鄭州至延安有暖切變存在，鄭州t-td為13℃，到15日20時(shí)暖切變消失，低槽位于北京到邢臺(tái)，西南急流東移北抬，鄭州站風(fēng)速增強(qiáng)為10m/s，河南北中部位于濕區(qū)，16日08時(shí)低槽東移南下，鄭州站轉(zhuǎn)為西北風(fēng)。

2.3 850hPa影響系統(tǒng)

5月14日20時(shí)（圖5）河南處在西南氣流中，鄭州t-td為7℃，15日08時(shí)邢臺(tái)至太原有暖切變線(xiàn)生成，河南北中部濕度明顯增大，鄭州t-td為1℃，鄭州站風(fēng)速為9m/s，鄭州到邢臺(tái)有明顯的風(fēng)速輻合，15日20時(shí)暖切變線(xiàn)仍維持，16日08時(shí)隨著冷空氣南下暖切變線(xiàn)轉(zhuǎn)為冷槽，20時(shí)低槽東移南下，鄭州站轉(zhuǎn)為西西北風(fēng)。

2.4 地面影響系統(tǒng)

從15日08時(shí)地面圖（圖6）可以看出，在焦作地區(qū)有一輻合中心，從焦作到新鄉(xiāng)和焦作到郟縣分別有一輻合線(xiàn)，對(duì)應(yīng)著焦作、新鄉(xiāng)、鄭州、洛陽(yáng)等地出現(xiàn)強(qiáng)降水，其中輻合中心附近焦作雨量最大、雨強(qiáng)最大，到11時(shí)輻合線(xiàn)消失，河南基本無(wú)強(qiáng)降水，14時(shí)（圖7）在濮陽(yáng)、新鄉(xiāng)到鄭州一線(xiàn)有輻合線(xiàn)生成，其中濮陽(yáng)地區(qū)輻合線(xiàn)兩側(cè)風(fēng)速明顯大于其它地區(qū)，其后以濮陽(yáng)為中心的強(qiáng)降水開(kāi)始，20時(shí)以后輻合線(xiàn)減弱，強(qiáng)降水逐漸減弱。

綜合高空、地面形勢(shì)分析可以看出，15日08～09時(shí)，以焦作站為代表的強(qiáng)降水主要是由高空低槽和低層暖切變和急流造成，地面輻合中心是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)機(jī)制；而以濮陽(yáng)為代表的大暴雨主要是受500hpa低槽東移和700hpa、850hpa暖切變轉(zhuǎn)變?yōu)槔洳塾绊?，并?00hpa有西南急流和850hpa風(fēng)速輻合配合，而地面輻合線(xiàn)是強(qiáng)對(duì)流的觸發(fā)機(jī)制，700hpa暖切變轉(zhuǎn)變?yōu)槔洳蹠r(shí)間為15日中午前后，而850hpa暖切變轉(zhuǎn)為冷槽是15日20時(shí)以后，700hpa、850hpa暖切變線(xiàn)轉(zhuǎn)換冷槽時(shí)間相差12小時(shí)左右。

3 物理量分析

3.1 水汽條件分析

從15日08時(shí)鄭州t-td可以看出，850hpa為1℃，700hpa為13℃，鄭州附近為上干下濕，從925hpa水汽通量散度場(chǎng)（圖略）看出河南有水汽輸送，綜合高空低槽和低層暖切變和急流及地面輻合中心，造成15日08時(shí)焦作地區(qū)附近強(qiáng)對(duì)流產(chǎn)生。15日14時(shí)到16日08時(shí)，整層水汽持續(xù)改善，從水汽通量散度場(chǎng)（圖7）分布也可知：在暴雨前中低層暴雨區(qū)均處在水汽輻合區(qū)中心附近，水汽輸送條件較好。

3.2 動(dòng)力條件分析

分析散度場(chǎng)可知：15日08時(shí)（圖8）200hPa河南北中部處在中心值為50×10-6s-1的輻散區(qū)內(nèi)，850hPa除東南部外大部分地區(qū)處在中心值為-29×10-6s-1的輻合區(qū)，豫西北高低層散度差值最大，有利于垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)展，相應(yīng)400hPa附近出現(xiàn)中心值達(dá)-37×10-2Pa·s-1強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)區(qū)，此時(shí)焦作出現(xiàn)強(qiáng)降水。隨著系統(tǒng)發(fā)展東移，14時(shí)輻散、輻合區(qū)及上升運(yùn)動(dòng)中心亦隨之東移至河南東北部（圖9），對(duì)應(yīng)下午到夜里濮陽(yáng)出現(xiàn)強(qiáng)降水?？梢?jiàn)，天氣尺度系統(tǒng)發(fā)展及高、低空散度場(chǎng)的有利配合為強(qiáng)降水提供了有利的動(dòng)力條件。

3.3 不穩(wěn)定能量條件分析

T-lnp是大氣運(yùn)動(dòng)的熱力圖解，能夠反映測(cè)站及其上空各種氣象要素垂直分布情況，可以用來(lái)判斷大氣垂直運(yùn)動(dòng)的有效工具。從15日08時(shí)到16日08時(shí)鄭州站的T-lnp圖的演變（圖略）過(guò)程可以看出：從前到后，從底層到高層，大氣濕度是逐漸增加的，在暴雨發(fā)生時(shí)，大氣處于飽和狀態(tài)，水汽供應(yīng)充分，為強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生提供了有利條件。從不穩(wěn)定能量的演變過(guò)程（表1）可以看出，15日08時(shí)鄭州cape達(dá)1904.4，15日20時(shí)cape達(dá)3019.4，16日08時(shí)，cape達(dá)48.7，強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生時(shí)不穩(wěn)定能量達(dá)最大值，為強(qiáng)對(duì)流產(chǎn)生提供了充足的能量，產(chǎn)生了地面大風(fēng)和北中部短時(shí)強(qiáng)降水。強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)后，不穩(wěn)定能量快速釋放，大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)。由表1可以看出，鄭州站K指數(shù)在15日白天開(kāi)始增大，夜間猛增至45℃，Si指數(shù)從15日白天開(kāi)始到夜里一直在下降， 這與強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生在夜間相吻合。

表1 鄭州站各時(shí)次K、Si、Cape對(duì)比表

Cape（J/kg） 19.4.4 3019.4 48.7

4 結(jié)語(yǔ)

（1）此次過(guò)程是一次伴有短時(shí)強(qiáng)降水、雷雨大風(fēng)的強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程，地面沒(méi)有明顯冷空氣參與。

（2）此次過(guò)程是在高空槽、低空切變線(xiàn)和低空西南急流以及地面輻合線(xiàn)等共同影響下產(chǎn)生的，高空低槽和中低空切變線(xiàn)提供了有利的輻合上升環(huán)境場(chǎng)，高低空構(gòu)成了“上干冷、下暖濕”的不穩(wěn)定層結(jié)。低空西南急流提供了充分的水汽。

（3）地面輻合線(xiàn)和地面輻合中心是此次強(qiáng)對(duì)流天氣的重要觸發(fā)機(jī)制。

（4）強(qiáng)對(duì)流過(guò)程的水汽、不穩(wěn)定能量和抬升觸發(fā)機(jī)制三條件在此次過(guò)程中配合較好，是造成此次暴雨、大暴雨并伴有強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程發(fā)生發(fā)展的主要原因。

（5）700hpa和850hpa暖切變轉(zhuǎn)變?yōu)槔洳凼潜敬螐?qiáng)對(duì)流過(guò)程主要影響系統(tǒng)。