奈曼旗一次強(qiáng)對(duì)流天氣災(zāi)害調(diào)查分析

夏寧悅 姜佳慧 蔣姍姍

（通遼市氣象局，內(nèi)蒙古通遼 028000）

強(qiáng)對(duì)流天氣是一種發(fā)生突然、破壞力極大的強(qiáng)對(duì)流性災(zāi)害天氣，常伴有大風(fēng)、冰雹和局地短時(shí)強(qiáng)降水等。其空間尺度小、生命史短暫且?guī)в忻黠@的突變性，是當(dāng)前預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)[1]。通遼市位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東部、松遼平原西端，屬于北溫帶大陸性季風(fēng)氣候。奈曼旗位于通遼市西南部，科爾沁沙地南部，出現(xiàn)的強(qiáng)對(duì)流天氣以雷雨大風(fēng)和短時(shí)強(qiáng)降水為主，較少出現(xiàn)超級(jí)單體風(fēng)暴伴隨下沉氣流對(duì)地物造成破壞的情況[2]，但一旦出現(xiàn)就會(huì)對(duì)生產(chǎn)、生活造成較大影響。2021年7月12日，通遼市奈曼旗青龍山鎮(zhèn)出現(xiàn)了一次強(qiáng)對(duì)流天氣，通遼市氣象局接到奈曼旗氣象局上報(bào)，奈曼旗青龍山地區(qū)疑似遭受龍卷風(fēng)襲擊，組織調(diào)查組赴受災(zāi)地點(diǎn)進(jìn)行調(diào)查。通過走訪奈曼旗青龍山鎮(zhèn)四一村受災(zāi)群眾，對(duì)災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)及周圍環(huán)境進(jìn)行無人機(jī)航拍，并結(jié)合氣象臺(tái)站觀測(cè)資料和民政、電力等部門的調(diào)查情況，對(duì)青龍山鎮(zhèn)強(qiáng)對(duì)流天氣災(zāi)害的特征進(jìn)行評(píng)估分析，以期為今后同類災(zāi)害天氣的調(diào)查評(píng)估和監(jiān)測(cè)預(yù)警提供參考。

1 災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)分析

此次災(zāi)害發(fā)生在奈曼旗青龍山鎮(zhèn)四一村。該地區(qū)受災(zāi)較為嚴(yán)重，可見明顯的風(fēng)破壞路徑，路徑兩側(cè)區(qū)域遭受嚴(yán)重破壞。據(jù)受訪者描述，此次災(zāi)害發(fā)生時(shí)間為2021年7月12日20：40左右，風(fēng)力很大且持續(xù)時(shí)間短，可聽到劇烈的大風(fēng)呼嘯聲，大風(fēng)快速移動(dòng)，但大風(fēng)導(dǎo)致斷電且夜間光線差，因而無人觀測(cè)到漏斗狀云或飛射物，也沒有相關(guān)影像資料。

受災(zāi)地點(diǎn)實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，此次災(zāi)害風(fēng)力大、破壞性強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間很短（2～3 min）。農(nóng)戶房屋的屋頂、門窗、院墻等受損，屋頂瓦片大面積脫落，彩鋼頂被掀飛；200余株樹木被折斷、擰斷或者連根拔起；農(nóng)作物（主要為玉米）四散倒伏，無人員和動(dòng)物傷亡；20：34青龍山鎮(zhèn)13個(gè)變電站受損并導(dǎo)致停電。受災(zāi)地歷史上無龍卷風(fēng)災(zāi)害的記錄。

青龍山鎮(zhèn)政府調(diào)查資料表明，此次災(zāi)害共造成奈曼旗青龍山鎮(zhèn)四一村33戶農(nóng)戶及八虎山莊旅游區(qū)受損，經(jīng)濟(jì)損失40.7萬元。農(nóng)戶房屋屋頂、門窗、院內(nèi)外墻體及養(yǎng)殖棚舍屋頂、倉(cāng)房、草料儲(chǔ)備房受損，少數(shù)養(yǎng)殖棚、圍欄、車庫(kù)、牌匾、監(jiān)控、太陽能等群眾自由設(shè)施受損，樹木折斷200余株（圖1）；受災(zāi)耕地面積約20 hm2，受災(zāi)作物主要是玉米；八虎山莊旅游區(qū)143株樹木受損，雕塑、樹屋別墅、房車營(yíng)區(qū)受損，綠化草坪受損面積達(dá)7 300 m2。

圖1 奈曼旗青龍山鎮(zhèn)四一村災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)照片

從航拍影像可見，大風(fēng)從四一村西南側(cè)開始對(duì)地物造成破壞，經(jīng)過一片農(nóng)田進(jìn)入村莊，路徑總體呈西南至東北走向，路徑兩側(cè)的農(nóng)田、樹木和房屋受損，倒伏方向見圖2。破壞路徑長(zhǎng)度約1 000 m，平均寬度約80 m，最大寬度約120 m。

圖2 奈曼旗青龍山鎮(zhèn)四一村災(zāi)害示意圖

2 天氣實(shí)況

受低渦北上影響，奈曼旗7月12日午后至13日白天出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水天氣。截至13日17：00奈曼旗24個(gè)雨量自動(dòng)站均出現(xiàn)降水，最大降水量為青龍山鎮(zhèn)57.1 mm，達(dá)暴雨量級(jí)；5個(gè)雨量自動(dòng)站小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)20mm以上，最大小時(shí)雨強(qiáng)出現(xiàn)在青龍山鎮(zhèn)7月12日20：00—21：00（31.9 mm），為短時(shí)強(qiáng)降水；16 個(gè)監(jiān)測(cè)站中有4個(gè)監(jiān)測(cè)站出現(xiàn)大風(fēng) （極大風(fēng)速≥17.2 m/s），日極大風(fēng)速出現(xiàn)在白音塔拉蘇木21：12（19.5 m/s），青龍山鎮(zhèn)日極大風(fēng)速出現(xiàn)在 19：43（11.2 m/s）。

3 氣象資料分析

3.1 環(huán)流形勢(shì)分析

基于7月12日20：00天氣圖分析，急流軸風(fēng)速在30 m/s以上，200 hPa高度場(chǎng)上奈曼地區(qū)處于高空急流入口區(qū)的右側(cè)，高空輻散有利于上升運(yùn)動(dòng)發(fā)展，見圖3（a）；500 hPa高度場(chǎng)上，奈曼旗處于冷渦槽前偏南氣流控制中，850 hPa高度場(chǎng)上存在強(qiáng)烈的低空急流，急流軸風(fēng)速在16 m/s以上，奈曼旗處于低空急流軸左前方，同時(shí)低空急流為奈曼地區(qū)輸送暖濕空氣，底層暖濕空氣的增加又加劇了對(duì)流不穩(wěn)定能量的積累；850 hPa高度場(chǎng)上，奈曼旗中南部存在一條風(fēng)速切變線，有利于水汽的輻合，見圖3（b）；從海平面氣壓場(chǎng)來看，奈曼旗位于低壓前部，高壓后部的弱氣壓場(chǎng)中，有明顯暖式輻合線，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的觸發(fā)，見圖3（c）。綜上所述，良好的動(dòng)力條件和充沛的水汽條件為強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)展創(chuàng)造了有利環(huán)境[3]。

圖3 2021年7月12日20：00天氣圖

3.2 對(duì)流潛勢(shì)分析

此次災(zāi)害性天氣出現(xiàn)地點(diǎn)距離通遼探空站約180 km。從7月12日20：00通遼探空資料來看，CAPE值為1 178.8 J/kg，不穩(wěn)定能量較為深厚。底層存在著一定的垂直風(fēng)切變，從1 000 hPa的偏南風(fēng)2 m/s順轉(zhuǎn)到850 hPa的西南風(fēng)8 m/s，風(fēng)向轉(zhuǎn)了60°，風(fēng)速增大了6 m/s。垂直風(fēng)切變對(duì)于風(fēng)暴云形成傾斜結(jié)構(gòu)，是形成強(qiáng)風(fēng)暴的有利條件之一[4]。底層存在濕層，上干下濕的結(jié)構(gòu)增加了大氣的對(duì)流不穩(wěn)定性。從環(huán)境溫度直減率來看，500～700 hPa溫差為16.3℃，500～800 hPa溫差為24.1℃，上冷下暖的結(jié)構(gòu)增加了大氣的層結(jié)不穩(wěn)定性。對(duì)流凝結(jié)高度為895.7 m，抬升凝結(jié)高度為800.98 m，K指數(shù)為30.7℃，抬升指數(shù)-3.04℃，強(qiáng)天氣威脅指數(shù)為264.3，深對(duì)流指數(shù)為40.1℃（圖4）。以上強(qiáng)天氣指數(shù)均處于較高水平，說明大氣具有很強(qiáng)的不穩(wěn)定潛勢(shì)，有利于強(qiáng)風(fēng)暴的產(chǎn)生與發(fā)展[5]。

圖4 2021年7月12日20：00通遼站T-logP圖

3.3 雷達(dá)回波分析

大風(fēng)災(zāi)害發(fā)生前，奈曼旗中南部大部地區(qū)存在較強(qiáng)的回波帶。0.5°仰角（3.7 km高度）基本反射率因子20：25最強(qiáng)回波強(qiáng)度為50 dBZ左右，見圖5（a）；20：31最強(qiáng)回波強(qiáng)度增至55 dBZ，自西南向東北方向移動(dòng)。由于風(fēng)暴強(qiáng)大的后側(cè)入流，強(qiáng)回波短帶形成弓形回波[6]，在繼續(xù)移動(dòng)中弓形回波南端發(fā)展，并形成明顯的鉤狀回波（框內(nèi)），見圖5（b）。

圖5 2021年7月12日0.5°仰角基本反射率因子

從多普勒速度圖上可以看出，7月12日20：31的1.5°仰角（6.7 km高度）可觀察到明顯速度對(duì)，其旋轉(zhuǎn)速度為13.5 m/s，達(dá)到了中等強(qiáng)度中氣旋。結(jié)合以上分析可以判斷，該風(fēng)暴為超級(jí)單體風(fēng)暴[7]（圖6）。

圖6 2021年7月 12日 20：31的 1.5°仰角多普勒速度圖

從7月12日20：31的0.5°（3.7 km高度） 仰角多普勒速度圖可以看出，災(zāi)害地點(diǎn)附近上空存在速度模糊，計(jì)算速度模糊后可以得到56.5 m/s的最大出流速度，表征在風(fēng)暴的中低層產(chǎn)生了極大氣流[8]（圖7）。

圖7 2021年7月 12日 20：31的 0.5°仰角多普勒速度圖

7月12日20 ：37，在大風(fēng)災(zāi)害發(fā)生前后，0.5°仰角基本反射率因子最強(qiáng)回波強(qiáng)度下降至52.5 dBZ。在回波對(duì)應(yīng)位置的徑向速度圖上可見速度模糊降低、徑向速度減小，表征風(fēng)暴處于由盛轉(zhuǎn)衰階段[9]，見圖 8（a）。 20：43—20：49 回波強(qiáng)度進(jìn)一步減弱，且鉤狀回波特征逐漸消失，回波主體開始逐漸移出奈曼旗境內(nèi)，見圖8（b）和圖8（c）。

圖8 2021年7月12日20：37—20：49的0.5°仰角基本反射率因子

4 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)有氣象觀測(cè)資料、雷達(dá)探測(cè)資料和現(xiàn)場(chǎng)勘查結(jié)果分析：7月 12日 20：00—21：00青龍山地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)對(duì)流天氣，形成了超級(jí)單體風(fēng)暴，其在移動(dòng)過程中伴隨下沉氣流對(duì)地物造成破壞，導(dǎo)致災(zāi)害現(xiàn)場(chǎng)農(nóng)作物四散倒伏、樹木扭斷或連根拔起，有明顯的破壞路徑[10]。因此，根據(jù)《氣象災(zāi)情收集上報(bào)調(diào)查和評(píng)估規(guī)定》，此次災(zāi)害為超級(jí)單體風(fēng)暴造成的大風(fēng)災(zāi)害。按照氣象災(zāi)害評(píng)估分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，判定此次災(zāi)害為小型氣象災(zāi)害。

此次災(zāi)害性天氣過程尺度小、突發(fā)性強(qiáng)、持續(xù)時(shí)間短。災(zāi)害發(fā)生地與通遼雷達(dá)站距離超過180 km，因雷達(dá)固有的局限性，當(dāng)距離大于150 km時(shí)，其對(duì)小尺度強(qiáng)對(duì)流天氣監(jiān)測(cè)的有效性受到限制。針對(duì)此次災(zāi)害性天氣，0.5°仰角（最低仰角）觀測(cè)的回波高度為3.7 km左右，高度較高，不能探測(cè)到近地面或低空對(duì)流發(fā)展情況，不利于災(zāi)害性質(zhì)的判斷。