南昌一次大范圍雷暴大風(fēng)過程分析

雷星宇 劉程

摘 要：本文利用多元觀測資料對2018年3月4日發(fā)生在南昌市的一次大范圍雷暴大風(fēng)過程進行分析，并得到一些啟示。從天氣尺度來看，本次強對流天氣過程是在高空低槽、高低空急流與地面低壓倒槽以及輻合線等多個系統(tǒng)相配合下發(fā)生的。雷達觀測顯示，不斷出現(xiàn)的線狀對流單體逐漸演變成較大尺度的弓形颮線回波，弓形回波的移動速度可以定性判斷地面大風(fēng)級別，同時反射率因子特征以及基本徑向速度特征對本次十級以上雷暴大風(fēng)的臨近預(yù)報有很好的指示作用。

關(guān)鍵詞：雷暴大風(fēng);物理量;颮線;雷達回波;地形

中圖分類號：P458文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1003-5168（2020）28-0139-03

Analysis of a Large-scale Thunderstorm Gale in Nanchang on March 4，2018

LEI Xingyu LIU Cheng

（Nanchang Meteorological Bureau，Nanchang Jiangxi 330038）

Abstract： This paper analyzed a large-scale thunderstorm Gale Process in Nanchang on March 4， 2018 by using multiple observation data， and obtained some enlightenment. In terms of synoptic scale， the severe convective weather process occurred under the cooperation of several systems， such as upper low trough， high and low-level jet stream， surface low-pressure inverted trough and convergence line. Radar observation shows that the continuous linear convective cell gradually evolved into large-scale bow squall line echo. The moving speed of bow echo can qualitatively judge the level of ground gale. Meanwhile， the characteristics of reflectivity factor and basic radial velocity have a good indication for the near forecast of thunderstorm with magnitude 10 or above.

Keywords： thunderstorm gale;physical quantity;stern line;radar echo;terrain

1 天氣過程概況

在對流風(fēng)暴產(chǎn)生的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象中，雷暴大風(fēng)因發(fā)生頻率高、持續(xù)時間短、致災(zāi)性強且預(yù)報預(yù)警難度大等特征，其產(chǎn)生的環(huán)境條件、觸發(fā)機制和臨近預(yù)警一直是強對流災(zāi)害性天氣研究中的重要內(nèi)容之一[1]。2018年3月4日15：00—16：00，南昌市出現(xiàn)了明顯的大范圍雷暴大風(fēng)天氣，風(fēng)力之大、范圍之廣歷史罕見。據(jù)民政局統(tǒng)計，共有27個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、26%的區(qū)域風(fēng)力突破了當(dāng)?shù)貧v史記錄。期間，全市85個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、81%的區(qū)域出現(xiàn)了8級以上雷雨大風(fēng);35個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、34%的區(qū)域風(fēng)力達10級以上;16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、15%的區(qū)域風(fēng)力達11級以上;5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的風(fēng)力達12級，以南昌縣黃馬鄉(xiāng)華標(biāo)36.9 m/s為最大，進賢縣衙前水庫35.4 m/s次之。南昌市共有18 511人受災(zāi)，因災(zāi)死亡4人，緊急轉(zhuǎn)移安置123人，需要緊急救助202人，倒塌房屋127間，嚴(yán)重損壞房屋196間，一般損壞房屋3 646間;農(nóng)作物受災(zāi)面積279.133 2 hm2，其中絕收22 hm2;直接經(jīng)濟損失3 079.21萬元。

為此，本文一方面應(yīng)用常規(guī)觀測資料分析引起雷暴大風(fēng)發(fā)生發(fā)展的環(huán)境條件及觸發(fā)機制;另一方面，應(yīng)用雷達資料嘗試探討雷暴大風(fēng)臨近預(yù)警的著眼點，旨在為提高此類致災(zāi)性強對流天氣預(yù)報預(yù)警能力提供參考依據(jù)。

2 天氣形勢分析

從2018年3月4日08：00天氣形勢背景可以看出，歐亞上空環(huán)流形勢中高緯為兩槽一脊形勢，低緯地區(qū)受南支槽槽前西南氣流波動影響，較強南支槽位于云南東部到貴州西部之間。長江以南地區(qū)處于[T-Td]≥15 ℃的500 hPa干區(qū)中，500 hPa高度場落后于溫度場，高空低槽呈現(xiàn)前傾槽的特征，槽前較大的正渦度平流輸送，利于地面低壓系統(tǒng)的發(fā)展，配合低層700 hPa以下強烈發(fā)展的暖濕平流，有利于加強槽前對流不穩(wěn)定層結(jié)，導(dǎo)致強對流天氣的產(chǎn)生。700 hPa槽線位置急流位于廣東中部至福建西部一線，四川東部到湖北西部存在西南渦和切變線，且西南渦和切變線的位置在垂直方向上幾乎重合，有利于上升運動的加強，江西中北部在700 hPa上存在[T-Td]≥25 ℃的異常干區(qū)，干區(qū)位置剛好處于急流出口區(qū)的左側(cè)，為對流天氣的發(fā)生提供了較好的動力條件。分析850 hPa可以看出，與西南渦相連的切變線向東延伸到湖北東部至河南南部一帶，切變線南側(cè)為強盛的西南暖濕急流，與700 hPa急流走向基本一致，但位置略偏南，低層切變線和急流構(gòu)成了低層輻合系統(tǒng)，形成較強的輻合上升運動;在安徽、江西、湖南至廣西之間存在比濕[Q]>10 g/kg的顯著濕區(qū)，在長江中下游以南地區(qū)溫度在15 ℃以上，廣西至湖南再到江西之間存在一溫度脊，溫度脊位于濕區(qū)中，有利于對流天氣的產(chǎn)生。地面圖上（圖略），江南地區(qū)處于地面高溫高濕的低壓倒槽控制下，且存在風(fēng)向輻合，地面冷鋒位于湖北南部到湖南北部至重慶之間。

從2018年3月4日08：00中尺度環(huán)境條件配置得知，在850 hPa廣西至湖南暖濕區(qū)上空有500 hPa冷槽，850 hPa到500 hPa的溫度差顯示，08：00江西北部處于[T850-500]的大值區(qū)中，其中南昌[T850-500]為28 ℃，形成了高層冷槽、低層暖脊的不穩(wěn)定層結(jié)，且附近有切變輻合抬升存在，有利于強對流天氣的發(fā)展。850 hPa以下處于顯著濕區(qū)中，但在700 hPa上江西中北部處于[T-Td]≥25 ℃的異常干區(qū)中;500 hPa上江南華南北部處于[T-Td]≥15 ℃的干區(qū)，形成上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)。高低空急流存在較強急流核，在急流核附近有利于產(chǎn)生水汽輻合和強的上升運動，有利于強對流活動連續(xù)發(fā)展;湖南至江西一帶均處于高空急流軸左側(cè)，強烈的高空輻散有利于上升運動的增強[2]，使得強對流天氣發(fā)展。高空低槽、高低空急流與地面低壓倒槽以及輻合線等多個系統(tǒng)相配合，使得處于湖南一帶的強對流帶東移進入江西并得到加強。

3 對流風(fēng)暴特征

3.1 颮線過境地面氣象要素演變

選取出現(xiàn)12級（34.8 m/s）大風(fēng)的國家站進賢作為分析颮線過境的站點。從3月4日進賢自動站觀測的風(fēng)速、氣溫、氣壓及濕度隨時間的演變圖（見圖1）可看出，氣溫從28.9 ℃下降到18.9 ℃，降幅10 ℃;氣壓從994.9 hPa升高到997.8 hPa，增幅2.9 hPa，其中15：00—15：40氣壓猛升，到15：50左右，進賢縣自動站氣壓曲線呈現(xiàn)“氣壓鼻”現(xiàn)象，即出現(xiàn)氣壓涌升之后又急劇下降;相對濕度上升32%;大風(fēng)出現(xiàn)時段為15：20—15：50，風(fēng)速由靜風(fēng)快速增加至12級以上大風(fēng)，與雷達觀測到的強回波影響時間完全吻合。此次天氣過程，氣象要素變化十分劇烈，呈現(xiàn)風(fēng)速快速增加、氣壓驟然上升、氣溫急劇下降、相對濕度大幅上升的特征，反映了該過程是一次典型的颮線過程。

3.2 雷達回波特征

這是一次典型的颮線過程，出現(xiàn)比較典型的弓形回波，弓形回波中部風(fēng)速最大;對流系統(tǒng)的移動速度非?？?，為100～120 km/h，這也是產(chǎn)生大風(fēng)的原因之一。

從華北雷達拼圖可以看到（圖略），3月4日09：00，在廣西境內(nèi)有多個線狀回波生成，然后逐漸演變成弓形，東移過程中形狀和強度少變，移速約為60 km/h，造成桂東和湘南出現(xiàn)區(qū)域性8—9級、局地10—11級的雷暴大風(fēng)?；夭ㄟM入江西之前，位于湖南東部的弓形回波與其前沿對流單體合并。從2018年3月4日13：06雷達回波（圖略）可以看到，此時強回波逐漸進入江西境內(nèi)，回波中心強度超過50 dBZ，同時可以看到雷暴云體冷性外流氣流的前緣存在明顯窄帶回波，這是雷暴中強烈下沉氣流形成的出流邊界產(chǎn)生的陣風(fēng)鋒，造成此時萍鄉(xiāng)出現(xiàn)8—11級陣風(fēng)。完全進入江西后，弓形特征變得更為明顯，尺度增大，強回波面積也增大，強度在55 dBZ以上，成為東南-西北走向的較大尺度的弓形颮線回波?！肮巍被夭ㄊ钱a(chǎn)生地面非龍卷風(fēng)害的典型回波特征，當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)強風(fēng)時，初始時的單體族演變成最強的地面風(fēng)出現(xiàn)在弓形的頂點處[3]。當(dāng)“弓形”回波加強移至南昌市時，弓形的頂點位于南昌市南部的進賢縣、南昌縣附近，所以這也解釋了3月4日最大風(fēng)力（12級以上風(fēng)力）均出現(xiàn)在弓形回波頂點反射率因子最大的進賢縣、南昌縣附近。

4 物理量分析

4.1 動力場

從4日08：00 300 hPa散度場與環(huán)流場可以看出，300 hPa高空急流入口區(qū)與500 hPa南支槽前位置重合，廣西北部散度為正值，高層輻散，而湖南北部散度為負值，高層輻散，低層輻合，天氣尺度上升運動強，高層冷空氣入侵加強了低層輻合上升運動，有利于強對流天氣在廣西觸發(fā)。從08：00 500 hPa渦度場可以看出，在廣西北部到湖南為正渦度，而在14：00 500 hPa渦度場上，江西大部為正渦度大值區(qū)，所以槽前正渦度平流增強有利于地面低壓發(fā)展，從而產(chǎn)生強負變壓，有利于輻合加強，從而利于在廣西境內(nèi)觸發(fā)的強對流風(fēng)暴進入后江西得以加強。

4.2 能量場

從4日13時假相當(dāng)位溫（[θse]）6 h變化可以得出，江西中北部07：00—13：00近地層[θse]升高18～22 ℃，不穩(wěn)定能量有所增強;從1000～500 hPa垂直風(fēng)切變上可以看出，4日08：00，1 000～500 hPa垂直風(fēng)切變?yōu)?4 m/s，達到強垂直風(fēng)切變，使得低層暖濕氣流上升，增強大氣垂直交換及對流不穩(wěn)定，有利于回波組織形態(tài)變?yōu)槌叨容^大的線狀弓形。

以上分析表明，西部生成的對流風(fēng)暴在午后進入南昌異常不穩(wěn)定區(qū)域后，較強的熱力不穩(wěn)定、上干冷下暖濕垂直結(jié)構(gòu)配合強的垂直風(fēng)切變非常有利于伴有雷暴大風(fēng)天氣的強風(fēng)暴的組織化發(fā)展。

5 結(jié)語

本文利用多元觀測資料對2018年3月4日15：00—16：00發(fā)生在南昌市的一次大范圍致災(zāi)性雷暴大風(fēng)天氣進行了分析，主要得出以下結(jié)論。

①本次強對流天氣過程的天氣尺度背景是南支槽加強東移，高空低槽、高低空急流與地面低壓倒槽以及輻合線等多個系統(tǒng)相配合，槽前低層出現(xiàn)較強的暖濕急流和切變并在湖南東部和江西形成了上干冷下暖濕的溫濕配置結(jié)構(gòu)下發(fā)生并強烈發(fā)展的。

②由于干冷空氣侵入前期露點溫度較高的廣西一帶并形成風(fēng)向輻合觸發(fā)了對流，同時在500 hPa極為干冷的湖南東部不斷發(fā)展加強，東移進入南昌極不穩(wěn)定區(qū)域，形成上干冷下暖濕垂直結(jié)構(gòu)，配合強的垂直風(fēng)切變，使得對流單體組織化發(fā)展，從而造成極端雷暴大風(fēng)。

③自動站資料顯示，對流風(fēng)暴經(jīng)過處氣象要素變化十分劇烈，呈現(xiàn)出典型的颮線過境特征。

④雷達回波顯示，在廣西境內(nèi)不斷出現(xiàn)的線狀對流單體逐漸演變成弓狀，快速東移并不斷加強最終形成東南-西北走向的較大尺度的弓形颮線回波。雷達可以從反射率和速度場上探測到這種弓形回波，弓形回波的移動速度可以定性判斷地面大風(fēng)級別，同時反射率因子特征及基本徑向速度特征對本次十級以上雷暴大風(fēng)的臨近預(yù)報有很好的指示作用。

參考文獻：

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