2021年5月漳州市一次冰雹過程中尺度分析

張凌藝　蔡藝友　卓麗容

摘要 利用常規(guī)和非常規(guī)資料對2021年5月9日漳州市一次冰雹過程進(jìn)行中尺度特征分析，結(jié)果表明：此次冰雹過程是西南暖濕氣流強(qiáng)迫背景下形成的強(qiáng)對流天氣;風(fēng)廓線雷達(dá)在區(qū)域性冷空氣的入侵資料比常規(guī)資料更精細(xì)，雙偏振雷達(dá)對冰雹天氣識別具有很好的指示特征。

關(guān)鍵詞 冰雹;西南暖濕氣流;風(fēng)廓線

中圖分類號：P458.121.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：2095–3305（2022）04–0142–03

受西南氣流影響，2021年5月9日漳州市出現(xiàn)分散性暴雨、局地冰雹和7～10級雷雨大風(fēng)的天氣。這次強(qiáng)對流天氣主要發(fā)生在漳州境內(nèi)，9日15：30～7：42多地出現(xiàn)降雹（冰雹直徑在9～30 mm），過程降水量以平和崎嶺鄉(xiāng)98.1 mm最大，漳州本站極大風(fēng)力達(dá)到10級（28.2 m/s）。這次強(qiáng)對流天氣發(fā)生在出現(xiàn)在春末夏初，局地性強(qiáng)，為西南急流暖濕強(qiáng)迫背景下的較為典型的強(qiáng)對流天氣流型配置[1]。

1 環(huán)流形勢及影響系統(tǒng)

根據(jù)北京時(shí)間2021年5月9日08：00高空圖中尺度分析，9日08：00 200 hPa在25°N附近有一支高空急流（>30 m/s），閩南上空為該高空急流出口區(qū)右側(cè)，呈現(xiàn)高層輻散，有利于形成垂直上升運(yùn)動(dòng)（圖1）。從500 hPa上看，在我國華東地區(qū)有一個(gè)東北—西南向的西風(fēng)槽東移，副高南落，高度槽落后于溫度槽呈現(xiàn)前傾，冷空氣入侵槽前，出現(xiàn)大范圍層結(jié)不穩(wěn)定。700 hPa閩南地區(qū)上空有西南暖濕平流。在850 hPa高度上可以看到，廣東東北部至閩西南地區(qū)有顯著濕區(qū)（T-Td≤6℃），氣流從干區(qū)進(jìn)入顯著濕區(qū)，同時(shí)漳州與中國臺灣島之間存在溫度脊，脊后出現(xiàn)風(fēng)速輻合，暖濕氣流堆積抬升，不穩(wěn)定條件好，有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。

另外，從9日14：00地面圖上看，午后增溫明顯，平和地區(qū)高溫達(dá)33℃以上，3 h呈現(xiàn)負(fù)變壓。廣東東部熱低壓環(huán)流，并出現(xiàn)倒槽。龍巖與漳州交界處有鋒面，不穩(wěn)定能量積聚，不穩(wěn)定性增強(qiáng)[2]。

2 物理量分析

2.1 T-log P圖分析

從2021年5月9日廈門探空站T-log P圖來看，1 km有明顯逆溫層，700 hPa以下露點(diǎn)曲線與層結(jié)曲線相近，大氣處于較飽和狀態(tài)，700 hPa以上露點(diǎn)曲線與層結(jié)曲線呈喇叭狀，為上干下濕狀態(tài)（圖2）。抬升凝結(jié)高度（LCL）和自由對流高度（CCL）都較低，有利于對流云的生成和發(fā)展，K指數(shù)達(dá)到39.2℃，SI低至-3.51，說明當(dāng)時(shí)閩南上空層結(jié)不穩(wěn)定。汕頭探空站也呈現(xiàn)上干下濕狀態(tài)，對流有效位能（CAPE）值為1 448.6 J/kg，2個(gè)探空站0℃、-20℃分別在 4.7 km（570 hPa左右）和8.0 km（370 hPa）處，0℃層和-20℃層較低，有利于冰雹的形成和降雹的發(fā)生（圖3）。從風(fēng)速大小上看，925 hPa為2 m/s、850 hPa為6 m/s、500 hPa為20 m/s、200 hPa為22 m/s，說明當(dāng)天閩南上空垂直風(fēng)切變大，有利于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生。

2.2 垂直速度分析

圖4a為2021年5月9日08：00沿24.5°N過漳州的垂直速度剖面圖，降雹區(qū)位于圖中豎線區(qū)域。從圖中可見，08：00漳州上空850 hPa以上均為負(fù)值區(qū)，說明垂直上升運(yùn)行直達(dá)對流層頂，同時(shí)最大上升速度中心位于500 hPa附近，中心值-1.1 Pa/s，0℃層位于570 hPa附近，有利于小冰晶上升增大，形成大冰雹;另外850 hPa上西側(cè)下沉氣流，東側(cè)上升運(yùn)動(dòng)，閩南正處于正負(fù)速度交匯處，西部為正值區(qū)，存在垂直速度鋒區(qū)，迫使西南暖濕氣流到達(dá)閩南上空時(shí)輻合抬升，有利于強(qiáng)對流發(fā)生[3]。

2.3 假相當(dāng)位溫分析

圖4b為 2021年5月9日08：00沿24.5°N過漳州的垂直假相當(dāng)位溫剖面圖，可見，在閩南低層?xùn)|側(cè)假相當(dāng)位溫線密集，低值中心位于700 hPa 附近，密集帶向東北方向傾斜，且假相當(dāng)位溫越靠近地面值越小，為冷區(qū)，已受弱冷空氣控制，在廣東東部至閩南（850 hPa 附近）存在高值區(qū)，為暖區(qū)，同時(shí)低層存在逆溫區(qū)，大氣不穩(wěn)定。

2.4 水汽條件分析

圖5a為2021年5月9日08：00沿24.5°N過漳州的垂直水汽通量剖面圖，強(qiáng)對流天氣發(fā)生前整層大氣水汽通量均為正值，漳州市上空水汽通量值為12×10-4～16×10-4 g /（cm·hPa·s），水汽通量最大值區(qū)集中在850 hPa附近，水平正值中心集中在廣東南部，中心軸線呈現(xiàn)東—西走向，通過低層西南氣流向閩南區(qū)域輸送充沛的水汽，極利于暴雨的發(fā)生[4]。

從沿24.5°N的水汽通量散度剖面圖上看（圖5b），低層水汽通量輻合明顯，850 hPa為水汽通量散度負(fù)值中心，低層較強(qiáng)水汽輻合和高層水汽輻散這種高低層水汽通量散度場配置，有利于低層暖濕空氣上升凝結(jié)釋放潛熱，對降水的產(chǎn)生形成正反饋?zhàn)饔谩?/p>

3 雷達(dá)資料分析

從多普勒雷達(dá)資料來看，本次暴雨過程漳州市上空的雷達(dá)回波為積云層狀云混合降水回波，強(qiáng)回波強(qiáng)度達(dá)60 dBZ以上，全市出現(xiàn)冰雹、大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)雷雨等強(qiáng)對流天氣（圖6a）。其中影響范圍較廣、生命史較長的單體有2個(gè)。14：30對流單體在南靖中部生成，向東北移動(dòng)隨后在華安減弱消失;15：47中部單體分離，向東南方向移動(dòng)，在薌城區(qū)維持（持續(xù)時(shí)間55 min）;16：09南部單體生成發(fā)展，沿平和向漳浦緩慢移動(dòng)（持續(xù)時(shí)間1 h 51 min），最強(qiáng)回?fù)軓?qiáng)度達(dá)到72 dBZ。

從差分反射率上看，16：20薌城上空為強(qiáng)降水區(qū)，其中出現(xiàn)低ZDR區(qū)，呈現(xiàn)灰色，指示有大冰雹產(chǎn)生（圖6b）。從反射率因子和垂直速度剖面圖上看，強(qiáng)降水回波質(zhì)心高度約6 km，回波強(qiáng)度達(dá)65 dBZ，高于-20℃層，有懸垂結(jié)構(gòu)，形成中氣旋，30 dBZ以上的回波伸展高度達(dá)13～14 km，垂直上升運(yùn)動(dòng)直達(dá)18 km以上，十分有利于強(qiáng)對流的發(fā)生發(fā)展（圖6c和圖6d）。同時(shí)12 km有最大下降速度，氣流受到冰雹下落拖拽，產(chǎn)生下?lián)舯┝鳎纬纱箫L(fēng)。

4 風(fēng)廓線資料分析

從9日風(fēng)廓線時(shí)間剖面圖上看，水平風(fēng)向風(fēng)速與垂直風(fēng)向風(fēng)速變化呈現(xiàn)非連續(xù)性。閩南上空中有明顯的西南引導(dǎo)氣流，9日凌晨低層為弱西南氣流，高低層氣流耦合使得低空風(fēng)向切變形成潛在不穩(wěn)定（白線）。9日上午低層西南氣流加強(qiáng)（白色矩形區(qū)），水汽條件進(jìn)一步增強(qiáng)，風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流，中層以上風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)有冷平流，這種高低層配置有利于對流發(fā)展[5]。降水發(fā)生前，整層大氣以上升運(yùn)動(dòng)為主（綠色塊），臨近時(shí)段中低層風(fēng)力減弱形成幅合，觸發(fā)降水（圖7）。16：00～17：00整個(gè)對流層出現(xiàn)動(dòng)量下傳，下沉氣流速度達(dá)9.0 m/s以上，對應(yīng)16：25平和縣出現(xiàn)直徑15 mm的冰雹。降雹結(jié)束后中低層轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)有冷平流，弱冷空氣南下，鋒區(qū)東移，東部對流條件增強(qiáng)。

5 結(jié)論

（1）此次暴雨過程是在西南氣流暖濕強(qiáng)迫背景下形成的強(qiáng)對流天氣。西風(fēng)槽東移，中層弱冷空氣入侵和低層西南暖濕平流輻合抬升對降水的觸發(fā)和增加作用，午后地面的增溫增濕作用，是構(gòu)成此次大范圍降雹過程的環(huán)流背景。

（2）低層水汽充沛，中高層較干燥，上干下濕并存在逆溫層的結(jié)構(gòu)有利于強(qiáng)對流天氣的產(chǎn)生。垂直上升運(yùn)動(dòng)、水汽通量散度等物理量配置有利于上升運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，表明這一帶地區(qū)上空存在較好的發(fā)生強(qiáng)對流的動(dòng)力條件。

（3）對流單體、中氣旋在此次過程的雷達(dá)圖中表現(xiàn)突出，回波質(zhì)心高度、雙偏振雷達(dá)參數(shù)差分方式率對冰雹天氣識別且有很好的指示特征[6]。

（4）從降雹前后時(shí)段的風(fēng)廓線雷達(dá)圖可知，水平風(fēng)向風(fēng)速與垂直風(fēng)向風(fēng)速變化呈現(xiàn)非連續(xù)性，風(fēng)向風(fēng)速切變明顯;對本次降雹過程而言，風(fēng)廓線雷達(dá)早于天氣圖獲知冷空氣的入侵時(shí)間，并能清楚地分析出冷暖平流的分布形勢。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱乾根.天氣學(xué)原理和方法[M].北京：氣象出版社，2010.

[2] 馮晉勤，俞小鼎，蔡菁，等.福建春季西南急流暖濕強(qiáng)迫背景下的強(qiáng)對流天氣流型配置及環(huán)境條件分析[J].氣象，2017， 43（11）：1354-1363.

[3] 周志敏，萬蓉，崔春光，等.一次降雹性天氣過程的風(fēng)廓線資料分析[C]//第27屆中國氣象學(xué)會年會災(zāi)害天氣研究與預(yù)報(bào)分會場論文集.[出版地不祥]： [出版者不祥]： 2010：1243-1253.

[4] 古紅萍.風(fēng)廓線雷達(dá)資料在北京夏季強(qiáng)降水天氣中的分析和應(yīng)用及數(shù)值模擬[D].北京：中國氣象科學(xué)研究院，2007.

[5] 劉玉，官曉東，王正廷，等.2012年4月11日冰雹過程動(dòng)力條件及風(fēng)廓線分析[J].水利科技，2014（2）：29-32.

[6] 黃元森，丁光義，陳小梅.2012年2月23日冰雹過程的中尺度特征分析[J].海峽科學(xué)，2012（8）：9-11.

責(zé)任編輯：黃艷飛

Mesoscale Analysis of a Hailstorm Over the Zhang-zhou City in May 2021

ZHANG Lingyi et al （Longwen Meteor-ological Bureau， Zhangzhou， Fujian 363005）

Abstract Using conventional and non-conventional observation data， a Hailstorm over the Zhangzhou city in May 2021 was analyzed based on mesoscale analysis. The result showed that： the hailstorm is a kind of instable and strong convective weather caused by the Southwest warm moist air flow; The intrusion data of wind profile radar in regional cold air was more precise than the conventional data， and the dual polarization radar had a good indicator feature for hail weather identification.

Key words Hailstorm; Southwest warm moist air flow; Wind-profile radar