2017年撫州市一次颮線天氣診斷分析

郭 建 華

(江西省撫州市氣象局，344000，江西，撫州)

0 引言

江西颮線是一種帶(線)狀的的雷暴群所構(gòu)成的中小尺度的帶狀系統(tǒng)，颮線回波帶上風(fēng)向、風(fēng)速突變，通常具有典型的“弓狀”回波特征，沿著颮線可以出現(xiàn)雷暴、暴雨、冰雹、龍卷等強(qiáng)對流天氣。

近幾十年來，國內(nèi)外氣象學(xué)者對颮線進(jìn)行大量的研究。田薈君[1]等人對2014年5月31日華東地區(qū)一次暖區(qū)颮線過程的多普勒天氣雷達(dá)進(jìn)行詳細(xì)分析；陳鋒[2]等人基于雷達(dá)資料同化對一次浙江初春罕見颮線過程數(shù)值模擬的影響分析；楊吉[3]等分析總結(jié)了東北冷渦影響下江淮地區(qū)一次颮線過程的成因；官曉軍[4]等對福建省一次強(qiáng)颮線過程的強(qiáng)度和移動特征進(jìn)行詳細(xì)總結(jié)，較多研究成果為颮線天氣的研究提供了經(jīng)驗和依據(jù)[5-7]。

本文基于常規(guī)天氣圖、地面自動站和多普勒雷達(dá)等資料，對2017年6月5日撫州市一次短時雷暴大風(fēng)過程的地面氣象要素、環(huán)流形勢以及天氣尺度、不穩(wěn)定能量、價交換雷達(dá)回波演變特征等進(jìn)行分析，歸納總結(jié)撫州颮線、雷暴大風(fēng)預(yù)報指標(biāo)，為今后預(yù)報撫州颮線、雷暴大風(fēng)天氣提供預(yù)報參考依據(jù)。

1 颮線過程概況

2017年6月5日18:25開始到20:06，由一條強(qiáng)颮線(弓形回波)自西向東橫掃撫州市北部，共出現(xiàn)7站次的八級以上大風(fēng)天氣(圖1)，瞬時極大風(fēng)速以金溪左坊縣21 m/s為最大，同時伴有強(qiáng)雷電和局地短時強(qiáng)降水。此次風(fēng)災(zāi)具有突發(fā)性強(qiáng)、來勢迅猛、破壞力強(qiáng)等特點。

圖1 2017年6月5日18:25—20:06大風(fēng)實況分布圖

2 地面氣象要素變化特征

颮線過境時，常常引起風(fēng)向突變，風(fēng)速劇增、氣壓涌升、溫度驟降，伴隨的天氣有雷電、大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)等災(zāi)害性天氣。2017年6月5日18:25—20:06，颮線橫掃撫州市北部，據(jù)自動站數(shù)據(jù)資料顯示，颮線過境前后，地面氣象要素有以下變化特征。

2.1 氣壓的變化特征

據(jù)自動站氣壓變化曲線圖分析(圖2(a))，5日14:00—17:00，臨川、崇仁、金溪、宜黃四站氣壓變化不大，17:00—18:00，氣壓比前3 h略有上升，18:00—20:00，氣壓上升速率明顯加大，2 h內(nèi)上升將近 3.2～3.7 hPa。從這氣壓變化趨勢可以判斷颮線在此時過境。

2.2 溫度、濕度、風(fēng)的變化特征

據(jù)自動站溫、濕、風(fēng)變化曲線圖分析(圖2(b)～(d))，颮線入境前，臨川、崇仁、金溪、宜黃4站溫度、濕度14:00—18:00，變化微小，18:00—20:00，颮線過境時臨川、崇仁、宜黃溫度迅速下降，幅度大約在7.1～8.0 ℃，而金溪從19:00—20:00，降溫幅度為5.7 ℃，颮線過境后溫度變化趨于平穩(wěn)；18:00—20:00，臨川、崇仁、宜黃、金溪濕度大幅度躍升，2 h內(nèi)4站躍升值分別為30%、23%、35%、27%，20:00將接近飽和；4站颮線過境時，風(fēng)速變化曲線比入境前波動大，大約在3.3～6.4 m/s，風(fēng)向從南風(fēng)或西南風(fēng)轉(zhuǎn)為偏西風(fēng)或西北風(fēng)。從上述分析可看出，氣象要素發(fā)生變化時，伴隨大風(fēng)、強(qiáng)雷暴等劇烈天氣現(xiàn)象出現(xiàn)，氣壓跳躍，颮線過境后，溫度、濕度基本趨于平穩(wěn)，風(fēng)停雷止，颮線過程對撫州市影響結(jié)束。

圖2 2017年6月5日14:00—22:00 4站每小時氣壓(a)、氣溫(b)、濕度(c)、風(fēng)速(d)曲線分布圖

3 環(huán)流形勢及影響天氣尺度分析

根據(jù)高空環(huán)流形勢場顯示(圖3)，6月5日08:00，對流層高層(500 hPa)中高緯地區(qū)為兩槽一脊形勢，貝加爾湖和烏拉爾山以東為低槽，新西伯利亞以北為暖高壓脊控制，西太平洋副熱帶高壓 588 dagpm 特征線位于華南沿海一帶，其西北側(cè)強(qiáng)盛的西南暖濕氣流將水汽源源不斷地輸送到江南上空，四川以東存在一支活躍的南支槽，且溫度槽落后于高空槽，預(yù)示該槽未來加深東移，將攜帶槽后的冷空氣與江南上空的暖濕氣流相匯合，有利于強(qiáng)對流天氣發(fā)生。

圖3 2017年6月5日08:00時500 hPa實況圖

5日08:00(圖4(a)、(b))，中低層 700 hPa和850 hPa在25°N～34°N之間有切變活動，切變以南為一致西南氣流控制，從廣西北部、湖南南部、江西中部有一支風(fēng)速達(dá)14～20 m/s的西南低空急流，從850 hPa圖中顯示濕度大值區(qū)位于長江以南，濕度大，比濕達(dá)16～20 g/kg，對應(yīng)700 hPa、500 hPa比濕分別為10～11 g/kg、3～4 g/kg，大氣呈“上干下濕”特征；另外，長江以南溫度在16 ℃以上，高溫中心達(dá)到25 ℃，溫度脊經(jīng)廣西向西北方向伸展到吉安、九江一帶，這種前期的增溫增濕為強(qiáng)對流天氣發(fā)生累積的不穩(wěn)定能量起到促進(jìn)的作用。

圖4 2017年6月5日08:00時700 hPa(a)、 850 hPa(b)實況圖

5日08:00—20:00時地面圖上(圖5(a)、(b))，長江中下游地區(qū)為西南暖槽控制，08:00湖南中部地區(qū)有一條弱的輻合線生成，隨后這條輻合線逐漸東移南壓加強(qiáng)，17:00撫州、吉安位于輻合線東南側(cè)，吹4 m/s偏南風(fēng)。天氣晴熱，當(dāng)日最高氣溫除東鄉(xiāng)、資溪外，其余站均超過33 ℃，近地面層溫度升高，加劇了氣層的不穩(wěn)定度。強(qiáng)對流風(fēng)暴就是在輻合線(即吉安西北部)附近觸發(fā)生成并沿地面輻合線東移發(fā)展造成撫州市北部特大風(fēng)災(zāi)。20:00以后輻合線南移減弱，撫州上空已轉(zhuǎn)偏北風(fēng)，過程基本結(jié)束。

圖5 2017年6月5日08:00地面實況圖(a)、08:00—17:00地面輻合線疊加圖(b)

4 不穩(wěn)定能量分析

分析強(qiáng)對流颮線天氣發(fā)生發(fā)展的不穩(wěn)定能量變化，發(fā)現(xiàn)颮線的形成需要大量不穩(wěn)定能量積聚。強(qiáng)對流發(fā)生之前(圖6(a))，5日08:00，氣團(tuán)不穩(wěn)定能量K指數(shù)在江南上空均大于36 ℃，贛中一帶K指數(shù)大于40 ℃，表明贛中上空積累了較高的潛能，為此次強(qiáng)對流天氣提供了有利的不穩(wěn)定條件。分析5日08:00時，850 hPa θse場(圖6(b))廣西為一高能中心，沿湖南南部至贛南贛中方向有高能舌深入，其高能范圍內(nèi)有利于能量的爆發(fā)釋放。從假相當(dāng)位溫θse垂直分布圖可以看出(圖略)，θse隨著高度降低，在吉安贛州一帶均處于θse500～θse850小于13 ℃負(fù)值區(qū)內(nèi)，而撫州上空小于8 ℃負(fù)值區(qū)內(nèi)，贛中贛南這一帶處于極不穩(wěn)定狀態(tài)。分析08:00沙氏指數(shù) SI分布場(圖略)，可以看出在湖南南部、贛中贛南等地有東西向帶狀狹長的不穩(wěn)定區(qū)域，撫州上空沙氏指數(shù)SI為-3 ℃。

圖6 2017年6月5日08:00時K指數(shù)(a)和850 hPa θse(b)分布圖

5 雷達(dá)回波特征分析

從雷達(dá)回波演變(圖7)可知，在颮線形成和移入撫州境內(nèi)前，對流性天氣已十分明顯。14:30左右，多個對流單體在宜春地區(qū)開始形成，隨后在有利強(qiáng)對流發(fā)展的環(huán)境條件下，對流回波迅速加強(qiáng)并向東北方向移動，其移動方向后方不斷有新的回波單體生成并加強(qiáng)，隨著時間的推移，回波移動過程中分為南北兩部分，北段繼續(xù)向東北方向移動、南段轉(zhuǎn)為偏東方向移動，17:30左右南段回波在樟樹、新干、峽江、吉安市西部逐漸組成一條東北—西南向、水平尺度大約26 km 的颮線回波帶，平均強(qiáng)度在49 dbz，最強(qiáng)58 dbz，18:13颮線回波移近撫州上空時，強(qiáng)度再度加強(qiáng)，面積擴(kuò)大，強(qiáng)回波形成典型弓形回波，移速加快，颮線過境時，所經(jīng)之處有強(qiáng)雷暴和部分地方強(qiáng)風(fēng)發(fā)生。

圖7 2017年6月5日18:15雷達(dá)組合反射率產(chǎn)品(a)和徑向速度圖(b)

對應(yīng)的0.50仰角徑向速度圖顯示：18:13在弓形回波后部強(qiáng)入流區(qū)有一大片負(fù)速度區(qū)域，即一較大范圍的西風(fēng)或西南風(fēng)，在距離雷達(dá)100 km以西，探測高度在2.0 km以上，該區(qū)域的最大負(fù)速度達(dá)24 m/s，負(fù)的速度區(qū)前沿出現(xiàn)速度模糊(即撫州西北部)，出現(xiàn)這種特征意味著地面雷暴大風(fēng)即將出現(xiàn)，它能提前10—15 min被探測到，這種特征對預(yù)警雷暴大風(fēng)有指示作用。

6 結(jié)論

1)此次過程發(fā)生在中高緯度兩槽一脊的環(huán)流形勢下，中低層西南急流的形成促成了大氣對流不穩(wěn)定，而地面輻合線是強(qiáng)對流天氣發(fā)生的觸發(fā)機(jī)制。

2)颮線過境時溫壓濕等氣象要素發(fā)生了劇烈變化。

3)颮線形成之前，需要大量不穩(wěn)定能量積聚，而低層增溫、增濕為強(qiáng)對流天氣發(fā)生累積的不穩(wěn)定能量起到促進(jìn)的作用。

4)快速東移的弓形回波、強(qiáng)帶狀回波路徑之處易出現(xiàn)大風(fēng)，徑向速度圖上大片負(fù)的速度區(qū)前沿出現(xiàn)速度模糊,表明地面雷暴大風(fēng)即將出現(xiàn)，這種特征對預(yù)警雷暴大風(fēng)有指示作用。