2020-05-05江西颮線過程特征分析

馬尚芹，馬中元，謝 維，袁 春，李歡歡

(1.新余市氣象局，新余 338000；2.江西省氣象科學(xué)研究所，南昌 330046)

0 引言

由許多雷暴單體(其中包括若干超級單體)側(cè)向排列而形成的強(qiáng)對流云帶叫做“颮線”[1]。颮線出現(xiàn)時(shí)通常伴有強(qiáng)雷電、雷暴大風(fēng)、冰雹、強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣，對人民生命財(cái)產(chǎn)造成極大的損失。

國內(nèi)外氣象工作者對颮線已經(jīng)開展了很多研究[2-4]。漆梁波[5]等研究發(fā)現(xiàn)2002-08-24發(fā)生在長江三角洲的一次颮線過程產(chǎn)生于一個(gè)中尺度對流系統(tǒng)(MCS)當(dāng)中，地面冷鋒副高邊緣的高能水汽輸送帶與高空小槽配合，使該MCS得以發(fā)展和加強(qiáng)，副高南撤和下游有利的動力和層結(jié)條件使得MCS中的雷暴群發(fā)展為颮線；而于庚康[6]、謝夢莉[7]等研究認(rèn)為，地面輻合線、鋒面、低空急流及地形對颮線的觸發(fā)和維持起著重要的作用；張華龍[8]等研究發(fā)現(xiàn)雷暴大風(fēng)與紅外云圖亮溫梯度均具有較好的空間對應(yīng)關(guān)系，亮溫梯度增大先于雷暴大風(fēng)增強(qiáng)，可作為提前預(yù)警指標(biāo)。

文章對2020-05-05江西中北部颮線天氣過程的天氣背景、天氣雷達(dá)、衛(wèi)星云圖、分布特征等進(jìn)行分析，研究成果對強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測預(yù)警和預(yù)報(bào)服務(wù)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 天氣實(shí)況

2020-05-05T02：00—10：00，江西中北部出現(xiàn)1次颮線天氣過程，隨著颮線自西向東逐漸移動，江西中北部出現(xiàn)較大范圍雷暴大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水、強(qiáng)雷電等強(qiáng)對流天氣。此次颮線過程具有持續(xù)時(shí)間較長、強(qiáng)天氣劇烈、影響范圍較廣等特點(diǎn)。

02：00—10：00，江西國家站出現(xiàn)21站次雷暴大風(fēng)，風(fēng)速最大值為萍鄉(xiāng)市的32.3 m/s，區(qū)域站出現(xiàn)雷暴大風(fēng)176站次，≥28.5 m/s(11級)大風(fēng)有3站次。02：00—10：00，贛北和贛東北局部出現(xiàn)了暴雨天氣，≥30 mm/h強(qiáng)降水100站，≥50 mm/3 h強(qiáng)降水56站，≥50 mm/6 h強(qiáng)降水83站，1 h最大降水量出現(xiàn)在撫州市廣昌縣千善站，為52.1 mm。由于颮線范圍窄、移動快，所以降水維持時(shí)間短，國家站累積降水量僅贛北和贛東北5站超過50 mm。02：00—10：00，江西總雷電次數(shù)33，939次，其中正閃2830次，負(fù)閃31，109次，單次雷電強(qiáng)度達(dá)到-433～+646 kV。

2 天氣背景與數(shù)值預(yù)報(bào)

2.1 天氣形勢

在5月4日20：00天氣圖上(圖1)，500 hPa高空低槽位于105°E附近(圖1a)，槽前西南氣流與700 hPa急流在湘東北與贛西北交匯(圖1b)，850 hPa切變線位于湘北至贛西北，湖南東北部、江西中北部，Td 17℃的高濕區(qū)、850 hPa暖脊與500 hPa冷溫槽在贛西北疊加(圖1c)，與500 hPa干區(qū)形成上干冷下濕暖層結(jié)，地面倒槽從重慶貴州北部、湖南中北部伸向贛西北(圖1d)。

圖1 2020-05-04T20：00天氣圖

在5月5日08：00天氣圖上，200 hPa贛北、贛東北有明顯分流區(qū)，500 hPa低槽移至江西中北部，850 hPa切變線位于湘贛交界，與500 hPa低槽形成前傾結(jié)構(gòu)，850 hPa江西中北部仍處于顯著濕區(qū)之中，Td達(dá)19 ℃，850 hPa與925 hPa急流在贛中南部交匯，925 hPa暖平流與500 hPa冷平流在江西中北部疊加，地面圖上贛北處于低渦氣旋控制中。

5月4日20：00至5日08：00，高空冷槽、地面倒槽和氣旋、中低層切變、低層西南急流在江西中北部交匯，受前傾槽結(jié)構(gòu)和200 hPa強(qiáng)輻散等多個(gè)有利條件共同影響，江西中北部出現(xiàn)颮線系統(tǒng)并伴隨大范圍的強(qiáng)雷電、雷暴大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水天氣。

2.2 物理量統(tǒng)計(jì)

從5月4日20：00至5日08：00，南昌和長沙探空觀測資料可以看出，4日20：00，KI指數(shù)達(dá)38～39 ℃，SI指數(shù)低于-3 ℃，風(fēng)暴強(qiáng)度指數(shù)SSI超過了300，南昌站對流有效位能CAPE數(shù)值超過了2500 J/kg，長沙站接近2000 J/kg，上述數(shù)據(jù)表明大氣層結(jié)為不穩(wěn)定狀態(tài)且不穩(wěn)定能量較強(qiáng)，這些指數(shù)特征有利于產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣，0～3 km和0～6 km的風(fēng)矢量差分別大于10 m/s和20 m/s，有利于雷暴大風(fēng)產(chǎn)生。5日08：00，隨著對流天氣的產(chǎn)生，能量逐漸釋放，對流參數(shù)數(shù)值有所減小。

從5月4日20：00的高空露點(diǎn)溫度Td以及比濕Q垂直分布來看，850 hPa江西、湖南境內(nèi)Td、Q在17 ℃和14 g/kg以上，而700 hPa的Td和Q分別只有5～6 ℃和 8 g/kg，表明江西、湖南境內(nèi)濕層不深厚，具有明顯的上干下濕結(jié)構(gòu)，不利于產(chǎn)生大范圍暴雨天氣，而有利于產(chǎn)生大風(fēng)等強(qiáng)對流天氣。

2.3 數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品分析

從歐洲細(xì)網(wǎng)格5月4日08：00至5日05：00—08：00數(shù)值預(yù)報(bào)來看，贛北到贛東北700 hPa以下有負(fù)的散度中心，200 hPa為正的散度中心，垂直速度上升中心在贛北和贛東北比較明顯，一直持續(xù)到200 hPa，在風(fēng)場上，200 hPa贛東北有明顯的分流區(qū)，700 hPa、850 hPa的大風(fēng)速在贛東北輻合明顯且范圍寬廣，贛東北熱量水汽條件比贛中及贛北南部更有利于產(chǎn)生暴雨天氣。

從歐洲細(xì)網(wǎng)格、日本和GRAPES_GFS模式4日08：00起報(bào)，4日23：00至5日11：00的12 h雨量預(yù)報(bào)來看，歐洲細(xì)網(wǎng)格模式(圖2a)、日本中尺度模式(圖2b)，對此次過程降水中心位置落區(qū)預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確，而GRAPES_GFS模式(圖2c)降水中心位置落區(qū)偏南，歐洲細(xì)網(wǎng)格模式降雨量級預(yù)報(bào)更接近實(shí)況，日本中尺度模式和GRAPES_GFS模式降雨量級預(yù)報(bào)明顯偏小，都沒有預(yù)報(bào)暴雨。

圖2 歐洲細(xì)網(wǎng)格(a)、日本中尺度(b)、GRAPES_GFS(c)5月4日23：00至5日11：00雨量預(yù)報(bào)

3 雷達(dá)回波與衛(wèi)星云圖演變

3.1 雷達(dá)回波演變

5月5日02：00，颮線雷達(dá)回波主體移入江西，強(qiáng)度最大達(dá)65～70 dBz，回波頂高在16 km以上；06：00，在湖南中部有另外一個(gè)對流系統(tǒng)從萍鄉(xiāng)到吉安西部移入江西，雷達(dá)回波強(qiáng)度為55～60 dBz，回波頂高14～16 km。北部的颮線系統(tǒng)在08：00從贛東北到撫州移出江西，南部的回波系統(tǒng)10：00從吉安移出江西。颮線雷達(dá)回波的位置、移動以及強(qiáng)度與雷暴大風(fēng)的分布吻合較好，颮線雷達(dá)回波主體的北段回波范圍較大，回波強(qiáng)度比南段稍弱，比較有利于產(chǎn)生較長時(shí)間的降水，從而累積雨量比南段大。

3.2 衛(wèi)星云圖演變

通過分析FY2G紅外云圖可知，對流系統(tǒng)整體移動方向?yàn)樽晕飨驏|，云圖中有大片白亮色，表明回波頂較高，云頂溫度低，02：00最白亮云系進(jìn)入江西西部時(shí)，云頂亮溫最低達(dá)到195 K，對應(yīng)對流最強(qiáng)烈的區(qū)域，萍鄉(xiāng)出現(xiàn)了全省此次過程的最大風(fēng)速32.3 m/s。此次影響江西的云系主要有南北兩個(gè)云團(tuán)，北部云團(tuán)最強(qiáng)部分02：00左右進(jìn)入江西，造成北部出現(xiàn)大范圍雷電、大風(fēng)以及贛北和贛東北的暴雨天氣，南部云團(tuán)06：00左右自萍鄉(xiāng)和吉安西部進(jìn)入江西，主要在吉安到撫州南部一帶造成強(qiáng)對流天氣。08：00和10：00左右，南北兩個(gè)云團(tuán)分別移出江西，江西的颮線強(qiáng)對流天氣過程結(jié)束。

4 地形對雷達(dá)回波的影響

贛西地區(qū)從萍鄉(xiāng)經(jīng)宜春袁州區(qū)到新余市，位于袁河流域，平均海拔高度在200 m以下，袁河流域以北為九嶺山脈，以南為羅霄山余脈武功山脈，平均海拔高度在1000 m以上，在贛西地區(qū)袁河流域形成了一個(gè)南北高中間低的東西走向的狹窄通道，稱為西部走廊地形[9]。

當(dāng)此次回波位于湖南中部時(shí)，呈現(xiàn)南北向的帶狀結(jié)構(gòu)，隨著回波移到萍鄉(xiāng)西部，結(jié)構(gòu)仍是較明顯的南北帶狀結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度加強(qiáng)，而當(dāng)回波進(jìn)入贛西地區(qū)的狹窄通道后，由于南北山脈的阻擋作用，以及中間狹長通道的狹管效應(yīng)，導(dǎo)致原來南北向的回波帶南北移速減慢，中間移速加快，回波帶變成了弓狀結(jié)構(gòu)。這種弓狀回波帶在其他颮線個(gè)例中也經(jīng)常出現(xiàn)。

5 結(jié)束語

文章經(jīng)過以上分析得到以下結(jié)果：

1)此次颮線天氣過程具有持續(xù)時(shí)間長、強(qiáng)天氣劇烈、范圍廣的特點(diǎn)，5日凌晨到上午先后有兩個(gè)對流系統(tǒng)自西向東影響江西省中北部。

2)高空冷槽、地面氣旋中心、中低層切變、低層西南急流在江西中北部交匯，形成上干冷下濕暖的結(jié)構(gòu)，濕層不夠深厚，導(dǎo)致江西中北部颮線系統(tǒng)并伴隨大范圍的強(qiáng)雷電、大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水天氣，暴雨站數(shù)較少。

3)多普勒雷達(dá)和FY衛(wèi)星云圖資料移動路徑、范圍與強(qiáng)度，與江西省雷暴大風(fēng)對應(yīng)非常吻合。歐洲細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)贛北和贛東北風(fēng)速輻合、垂直運(yùn)動、低層輻合高層輻散范圍更加寬廣，因而降水累積量更大。

4)贛西地區(qū)南北高中間低的特殊地形作用，使得湖南東移來的雷達(dá)回波由南北向演變成弓形結(jié)構(gòu)。