李延江，陳小雷，景華，李飏，王莎

（1.河北省秦皇島海洋氣象臺，秦皇島河北 066000；2.河北省氣象臺，秦皇島河北 050021）

1 引言

強對流是指伴隨雷暴現(xiàn)象的對流性短時強降水、大風、冰雹及雷電等災害性天氣[1]。這種天氣的水平尺度一般小于200 km，強中心垂直高度可達12—15 km，是氣象災害中歷時短、天氣劇烈、破壞性強的災害性天氣，也是目前陸地監(jiān)測、預報、預警難點[2]之一。較強的強對流天氣系統(tǒng)對區(qū)域經(jīng)濟會造成較大影響，直接威脅港口設施及船舶安全。例如：2009年7月18日在渤海西部、南部岸區(qū)分別出現(xiàn)了由850 hPa橫切變線南壓過程引發(fā)的短時強降水、大風天氣過程，120個站出現(xiàn)暴雨，海區(qū)最大陣風達32 m/s，煙臺24 h最大雨量為224 mm,造成了重大人員和財產(chǎn)損失，3個省區(qū)海岸帶地區(qū)直接經(jīng)濟損失達1億元以上。2011年9月1日01—07時，渤海西部沿海地區(qū)出現(xiàn)了由強對流天氣引發(fā)的暴雨、海區(qū)大風及冰雹天氣，其中，滄州海岸帶風速最大為30.8 m/s，海區(qū)東北風20 m/s持續(xù)時間為1 h以上，黃驊港5根直徑為30 cm纜樁被拉斷，6艘800噸以上船舶發(fā)生碰撞，并出現(xiàn)局部風暴潮災害，直接經(jīng)濟損失達8千萬人民幣以上。近年來，隨著環(huán)渤海地區(qū)中尺度監(jiān)測網(wǎng)的逐步完善[3]，廣大氣象工作者克服海洋氣象災害實況資料匱乏的不利條件進行了一系列科研探索，大量的強對流天氣研究成果[4]為我們展現(xiàn)了天氣發(fā)生的宏觀特征和基本條件。盧煥珍[5]、王彥[6]等人借助多普勒天氣雷達自動站對產(chǎn)生海岸帶雷暴大風的對流風暴進行個例分析，總結(jié)出雷暴大風雷達回波的主要形態(tài)（弓狀回波、陣風鋒、帶狀回波）、大風來臨前反射率因子核心下落、徑向速度場有輻合特征等結(jié)論；賀靚[7]、郭慶利[8]、梁衛(wèi)芳[9]慕建利[10]等應用衛(wèi)星資料、多普勒雷達、閃電資料、自動氣象站資料對近年來海岸帶及陸地發(fā)生雷電、大風個例進行分析，得出雷暴發(fā)生條件、得到了一些中尺度對流系統(tǒng)中地閃、云頂亮溫與雷達回波的關(guān)系；許愛華等[11]針對半山區(qū)62次強對流天氣過程，在分析強對流天氣發(fā)生時高低空配置及分型基礎上，提煉了引發(fā)強對流天氣的中尺度對流云帶發(fā)生發(fā)展的云型特征。這些成果大多為陸地強對流天氣過程的定性描述和分析，對海區(qū)強對流系統(tǒng)直接或間接引發(fā)的海洋強對流災害個例研究甚少，與實際業(yè)務需求及海洋-陸地“均一化”的目標尚有距離。

本文利用2007—2011年河北氣象局強對流天氣個例庫標準資料，25個例輔助標準為：河北海區(qū)同步雷達回波強度大于35 dBz,回波頂高大于8 km；海區(qū)1—3 h雷電正、負閃電總次數(shù)大于11次，且為中尺度帶狀或塊狀分布；海區(qū)實況為海島站、浮標站等同步資料。研究入海前后的強對流中尺度系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)特征；分析三類天氣尺度背景場條件下的高空與低層急流配置及K指數(shù)和SI指數(shù)對應值，綜合分析渤海邊界層輻合線與強對流天氣落區(qū)對應關(guān)系；初步建立渤海強對流天氣概念模型；為海區(qū)強對流天氣監(jiān)測與預報技術(shù)的研究提供參考依據(jù)。

2 渤海強對流天氣背景分析

渤海強對流天氣的發(fā)生[12-13]是大尺度背景特定環(huán)流條件下的產(chǎn)物,高層大氣的經(jīng)向環(huán)流加大，引導冷、暖空氣南北向相對運動，必然導致中低層風場、溫度場、濕度場垂直方向短期變化和中、小尺度天氣系統(tǒng)的水平方向的合并[14]。而突發(fā)性中尺度天氣的強度、出現(xiàn)的地點又與大氣穩(wěn)定度、動力因子、水汽條件及海陸溫差[15]有十分密切的關(guān)系。大多數(shù)不同尺度的強對流天氣系統(tǒng)是由陸地移向海區(qū)的，并在不同的海岸帶區(qū)域獲取新的能量，重新加強發(fā)展，影響新的海岸帶直至內(nèi)陸區(qū)域，它的生、消僅是環(huán)渤海區(qū)域大尺度背景下的一個中間過程。

近20年渤海海岸帶強對流天氣氣候統(tǒng)計特征顯示：一般強對流天氣最早出現(xiàn)在2月下旬，最晚出現(xiàn)在11月末，強對流天氣主要集中在5—9月，其中5、6、9月多短時大風、雷電、冰雹災害天氣，7—8月多強降水、雷電災害天氣。天氣尺度背景下的強對流天氣系統(tǒng)一般為三條路徑由陸地移向海區(qū)，分別為蒙古低渦（低槽）底部400 hPa偏西急流引導中尺度系統(tǒng)由西向東覆蓋渤海；東北低渦（低槽）后部400 hPa西北急流引導中尺度系統(tǒng)由北向南覆蓋渤海并進入黃海北部；副高邊緣400 hPa西南急流引導中尺度系統(tǒng)由南向北覆蓋渤海；獨立的中小尺度海風鋒一般不產(chǎn)生強對流天氣，僅在海岸帶附近與中尺度輻合線合并時產(chǎn)生強對流天氣，天津渤海灣海區(qū)受地形因素影響有時會產(chǎn)生原地打轉(zhuǎn)“強雷電型”單體風暴。渤海強對流天氣的發(fā)生發(fā)展與季節(jié)、影響系統(tǒng)的時空尺度分布相關(guān)（見表1），與陸地強對流天氣生成所需要三個條件基本相同（垂直不穩(wěn)定、水汽、抬升機制）。其天氣學特征及中尺度動力學條件為：

（1）主要天氣尺度影響系統(tǒng)來自蒙古-東北低渦與低槽、副高邊緣等。強對流系統(tǒng)移向移速與高空500—400 hPa引導氣流相關(guān)；災害天氣落區(qū)一般在低空急流左側(cè)或中尺度風場輻合區(qū)；

（2）低層中尺度抬升因子為850—925 hPa切變線、地面鋒及邊界層輻合線等。925 hPa低空急流一般對應海岸帶低層垂直風切變大值區(qū)。400 hPa高空急流一般對應探空資料垂直風切變大值區(qū)；

（3）中尺度動力學條件為：用來衡量熱力不穩(wěn)定大小的最佳參量是對流有效位能CAPE?！暗蜏u、低槽等明顯系統(tǒng)”對流有效位能CAPE為1200—1400 J/kg；K指數(shù)為28—34℃，最大達38℃以上；SI指數(shù)為-1.2°—-3.7℃，最大達-6.0℃以下；“海岸帶輻合線等不明顯系統(tǒng)”各類對流不穩(wěn)定參數(shù)偏小2—3個數(shù)值。

3 渤海強對流天氣衛(wèi)星云圖監(jiān)測及個例分析

3.1 FY-2E紅外/水汽云圖分型及實況特征值

渤海大致范圍為117°—123°E，37°—41°N，處于中緯度區(qū)域，西風帶短波系統(tǒng)影響較多，直接影響系統(tǒng)為天氣尺度及次天氣尺度的渦旋狀、帶狀及中尺度對流云團，移至渤海時空強度演變由衛(wèi)星云圖監(jiān)測逐步判別。在對上述典型個例強對流天氣影響系統(tǒng)分析基礎上，采用同步資料疊加分析得出（見表2）。初步分為3種類型：

（1）云區(qū)由西向東運動-蒙古低槽轉(zhuǎn)低渦型。前期由低槽次天氣尺度云系覆蓋渤海大部引發(fā)混合云強降水，伴有雷電、大風天氣。12—24 h后在東移過程中轉(zhuǎn)低渦型，其后部零散對流云團單體在陸地發(fā)展，在偏西向高空急流及地面輻合線共同作用下移至海岸帶區(qū)域合并為中尺度帶狀云系，入海后云頂TBB值-52℃→-76℃→-30℃ ，移向E，移速為50 km/h，造成新一輪海區(qū)強對流天氣發(fā)生；

表1 典型個例天氣動力、穩(wěn)定度特征值與海區(qū)強對流天氣一般對應關(guān)系 08—20時（北京）

（2）云區(qū)由北向南運動-東北低渦型。高空低渦在東北移速減慢，在高空西北向急流激發(fā)（風速垂直切變加大）及海岸帶輻合線（925 hPaNE向低空急流）抬升作用下，在渤海北部海岸帶-海區(qū)弱對流云帶加強，入海后云頂TBB值-32℃→-81℃→-38℃，移向S，移速60 km/h，次天氣尺度云系覆蓋渤海大部引發(fā)混合云強降水，并伴有雷電、大風天氣；

（3）云區(qū)由南向北運動-副高邊緣型。500 hPa副熱帶高壓588線位于日本海至我國黃海-東海西部一線，渤海位于副高邊緣左側(cè)中尺度對流云系前部，在黃河中下游及徐州附近有中尺度對流云團發(fā)展，中尺度象元面積100×200 km，3 hTBB變化-72℃→-86℃→-78℃ ；移向N，移速為60 km/h；西南向400 hPa高空急流在合肥-大連一線，海區(qū)持續(xù)偏東風6—8 m/s，次天氣尺度云系覆蓋渤海大部引發(fā)海岸帶-海區(qū)大暴雨、強雷電及短時大風天氣。

3.2 副高邊緣型個例分析

3.2.12010年7月19—20日強對流降水過程FY-2E紅外云圖的演變過程

在7月19日12時（世界時），低渦狀云區(qū)在渤海西部一線移速減慢（見圖1），中尺度云團強TBB中心覆蓋渤海大部，呈西南-東北向大尺度云區(qū)移動，疊加6 h降水值后明顯看出雨強中心與TBB中尺度象元分布一致性，海區(qū)-海岸帶出現(xiàn)大范圍的暴雨區(qū)；02時降水系統(tǒng)云系移出河北海區(qū)，降水明顯減弱，大暴雨云團中尺度象元MEB為-91℃→-71℃→-32℃；同步水汽圖比紅外云圖渦旋狀特征更清晰一些，雷電資料為7月19日20時-20日02時天津雷電正閃6，負閃4，秦皇島正閃0，負閃2，即秦皇島海岸帶對流降水偏弱，初步判斷降水以混合云為主，對流降水為次之，可能是高層冷空氣切入較快，對流降水發(fā)展條件受到抑制。

表2 渤海強對流天氣FY-2E紅外/水汽云圖分型及實況特征值（117°—126°E，36°—42°N）

3.2.2 同步CloudSat衛(wèi)星云剖面分析

為了進一步探討海區(qū)-海岸帶強降水天氣中尺度云團空間結(jié)構(gòu)，應用CloudSat衛(wèi)星云剖面圖對比同步FY-2E紅外云圖，資料參數(shù)為：北京時20日2時，第28段1001個象元運行3 min，剖線長度約1200 km,高度30 km,軌道號22475掃描范圍34.6—50.0°N,120.0—123.6°E。剖面空間軌跡是隨時間變化的見（見圖2），同步剖面cloudsat衛(wèi)星運行軌跡經(jīng)過所選區(qū)域為副高邊緣天氣尺度云帶（雨帶），客觀展示了中尺度降水系統(tǒng)空間傳播某一時刻的形態(tài)分布，主體剖面頂高接近12 km,上升與下沉氣流基本對稱，周邊有拖帶中、小尺度云團，夜間02時造成強降水的中尺度低渦云系主體已經(jīng)移出河北海區(qū)其后部轉(zhuǎn)為陣雨，渤海西部中β尺度雨團是一個動態(tài)變化過程，上游暴雨減弱雨團移動到渤海海區(qū)-西海岸帶，在有利的垂直速度、相對濕度輻合區(qū)域產(chǎn)生新的暴雨云團，結(jié)束后對下游中尺度雨團發(fā)展是一個快速波動傳輸過程，與多單體風暴的傳播機制相似；同步雷電資料地閃頻數(shù)偏少，強降水時段峰值以混合云為主，與同步FY-2E云圖分析結(jié)論比較一致。其預報意義為：秦皇島海區(qū)02時（北京時）應取消暴雨預警信號，相對遼寧西部海區(qū)、北部海區(qū)則應升級雷電、暴雨預警信號。

圖1 FY-2E紅外云圖2010.7.19.12z-00z(世界時)

圖2 FY-2E紅外云圖2010.7.20.02s(BJ)同步CloudSat衛(wèi)星云剖面圖

3.3 兩次東北低渦過程衛(wèi)星云圖監(jiān)測

兩次海區(qū)強對流降水過程FY2C紅外云圖的演變過程非常相似，云圖動態(tài)分析看到的是“帶狀”大尺度云區(qū)向南移動。主體云區(qū)南壓過程中在渤海一線速度減慢，西南方向的河南一線相對弱帶狀云系迅速向NE移動發(fā)展與主體云系對接，低層850—950 hPa風場NE向與SW向急流輻合區(qū)在渤海中部海區(qū)，雷達監(jiān)測到的帶狀回波由北向南向移動與云圖中尺度象元MEB相對應。

2007年7月18日08時大暴雨云團呈準帶狀分布（見圖3），位于西海岸帶的天津—唐山—遼寧一線，09—10時海岸帶-海區(qū)出現(xiàn)大范圍的大暴雨區(qū)，11—12時渤海一線云團略增強少動；河南一帶狀有發(fā)展北上趨勢，此后云團呈波動式傳播，16時與主體云系對接，呈長條狀緯向分布位于山西南部-河北南部-山東省，中尺度象元的TBB最低為-115℃，邢臺、滄州出現(xiàn)暴雨天氣，隨后就是濟南大暴雨災害天氣的發(fā)生。天津雷達顯示正好相反帶狀由NE向SW延伸，即與低空NE向急流有關(guān)，強降水持續(xù)降水時間為3—6 h。

2009年7月18日00—02時渤海一線云團略增強少動（見圖4）；河南東部一帶中尺度對流云系有發(fā)展北上趨勢，此后云團呈波動式傳播，03時與主體云系對接，呈長條狀緯向分布位于河北中南部-山東半島，中尺度象元的TBB低值區(qū)為-115℃，隨著橫向云帶在渤海南壓，滄州海岸帶出現(xiàn)暴雨區(qū)，隨后就是煙臺大暴雨天氣的發(fā)生。天津雷達顯示正好相反，帶狀由NE向SW方向延伸，即與低空NE向急流有關(guān)，降水時間出現(xiàn)在21—05時（夜間降水），夜間輻射增溫減弱對流發(fā)展條件受限。

4 進入渤海海區(qū)強對流天氣雷達回波特征及典型個例分析

4.1 進入渤海海區(qū)強對流天氣雷達回波特征分析

參考同步天氣背景及云圖特征分析結(jié)果，應用PUP回放系統(tǒng)對25個典型個例，做進一步綜合分析，分析渤海強對流回波源地，移動路徑及發(fā)生、發(fā)展、消失規(guī)律，分析海區(qū)中β尺度單體及多單體風暴雷達反射率因子、回波頂高特征及分級值，回波頂高與雷電分布對應關(guān)系；提煉出6種海區(qū)強對流回波分型，對比臨近時次海岸帶實況、海島站、浮標及雷電資料給出強對流災害天氣的估測類型，為建立渤海強對流天氣概念模型及預報、預警指標提供技術(shù)支撐。

4.2 典型個例分析

4.2.1 海區(qū)2009.7.28海風鋒雷達回波個例分析

圖3 FY2C紅外云圖2007.7.18.08—18 s(BJ)

圖4 FY-2C紅外云圖2009.7.18.02—05 s(BJ)

發(fā)展階段：（見圖5）兩個體掃后09∶12′緯向型帶狀海風鋒CR37—38及ET回波特征，09時秦皇島-唐山海區(qū)有一帶狀回波生成，兩個體掃后09∶12′，回波水平尺度為230×30 km,多單體風暴，強度45—50dBZ，ET8—9km，移向NNE，移速30—40km/h。天津海區(qū)同步生成塊狀水平尺度30×40 km，單體風暴，強度55—60 dbz，ET11 km，海區(qū)原地旋轉(zhuǎn)，持續(xù)時間1—2 h，原地后迅速減弱，對應天氣短時雷雨，同步雷電密度較大，可能與地形有關(guān)。

成熟階段：三個體掃后09∶18′，強度增至55—60 dBz，岸區(qū)ET10—13 km，移向NNE，移速25—35 km/h。對應天氣短時雷雨大風，持續(xù)時間1—2 h；徑向速度圖V27.0.5°—3.4°回波特征為：0.5°仰角海區(qū)邊界層2000 m高度風向SE-ESE，風速約4—5 m/s回波面積明顯小于CR37，1.5°仰角海區(qū)邊界層1000 m高度持續(xù)風向ESE，風速約5—7 m/s回波面2.4°—3.4°仰角海區(qū)邊界層1500—2000 m高度風向出現(xiàn)明顯輻合區(qū)，有利于對流強發(fā)展。

表3 進入海區(qū)強對流回波與強對流天氣一般對應關(guān)系

消亡階段：09∶42′，回波趨于減弱，岸區(qū)單體風暴，強度下降至30—40 dBZ，ET8 km，天津海區(qū)回波原地旋轉(zhuǎn)迅速減弱，同步雷電密度值減小。

4.2.2 海區(qū)2009.6.9帶狀回波動態(tài)分析

圖5 渤海海區(qū)09.7.28緯向型帶狀海風鋒CR37—38及ET回波特征

從海區(qū)16 s經(jīng)向型帶狀CR37產(chǎn)品6次體掃回波圖中（見圖6）明顯看到：中β尺度帶狀回波16:18′（北京時），水平尺度為240×60 km,多單體風暴，帶狀回波強度50—55 dBZ，對應天氣短時雷雨大風，持續(xù)時間半小時；位于唐山海岸帶中β尺度帶狀回波主體向海區(qū)移動，低層風場各自獨立，高層引導氣流相對一致；16∶48′（北京時）中β尺度帶狀回波進入海區(qū)后逐漸減弱。前期是岸區(qū)輻合線與海風鋒合并，產(chǎn)生對流天氣能量釋放后，逐漸減弱，入海后沿高空引導氣流平均風向移動，在營口-大連岸區(qū)重新發(fā)展。

圖6 海區(qū)09.6.16經(jīng)向型帶狀海風鋒CR37產(chǎn)品6次體掃回波圖

圖7 河北海區(qū)-海岸帶2010.10.1CR37、ET41、龍卷參數(shù)綜合圖

4.2.3 海岸帶2010.10.1帶狀回波龍卷、冰雹天氣個例2010年10月1日14—15時（北京時）在渤海西海岸帶出現(xiàn)短時雷雨、大風（沒有龍卷災情報告）、冰雹天氣。見圖714:42′位于海岸帶中β尺度帶狀回波，水平尺度為300×30 km,單體風暴，回波強度55—60 dBZ，質(zhì)心ET13 km，并出現(xiàn)龍卷和中氣旋，移向沿海岸帶NE—SW向移動，移速50—60 km/h，持續(xù)時間1 h，進入海區(qū)后逐漸減弱。同步四個體掃V27.1.5°徑向速度圖也明顯看出典型的多風暴單體特征，低層輻合風場切變線恰好在沿岸區(qū)發(fā)展，中β尺度帶狀回波水平風場有逆風區(qū)和速度對，高層風場輻散，有利強對流天氣發(fā)展維持。

5 渤海強對流天氣概念模型初建

業(yè)務實踐表明：海區(qū)強對流天氣是監(jiān)測、預報中難點問題之一，沒有什么成功經(jīng)驗，目前尚屬于探索階段，定量描述海區(qū)強對流天氣3維時空尺度變化比較困難，實況資料一般以“近似資料”代替為主，有效應的用雷達、云圖同步資料綜合疊加并加入中尺度數(shù)值產(chǎn)品是其關(guān)鍵應用技術(shù)手段，若干雷達反演個例顯示：空間風場與回波剖面疊加，沒有回波處不一定是下沉區(qū)域，有回波區(qū)域也存在下沉氣流，對于中β尺度對流云團多數(shù)為不對稱渦旋狀；任何強因子都是相對的，是動態(tài)變化，客觀存在互補問題，是一個天氣意義組合問題，不同尺度云團的空間剖面為強對流天氣概念模型改進提供新的依據(jù)。針對渤海25次強對流天氣過程，在分析強對流天氣發(fā)生時天氣尺度影響系統(tǒng)及中尺度動力學因子的基礎上，綜合同步個例的衛(wèi)星云圖、雷達回波基本特征分析，從實用性角度歸納出3個海區(qū)強對流天氣概念模型：

5.1 蒙古低渦（低槽）型及應用指標

（1）形勢場（見圖8）：低渦（低槽）位于蒙古東部一線，槽線底部在黃河以南，400 hPa急流在河套至北京地區(qū)，朝鮮半島-東北南部為暖高壓脊。

（2）低層風場：對應高空形勢，850—925 hPa海區(qū)為“徑向型”次天氣尺度或中尺度切變線。

（3）衛(wèi)星云圖：渤海位于大尺度渦旋云系中部，中尺度象元面積300×400 km，3 hTBB變化-52℃→-76℃→-30℃ ；移向E，移速為50 km/h；一般情況“低槽型“進入渤海中尺度象元TBB值減弱，移至東部海岸帶后有增強趨勢。

（4）雷達回波：帶狀回波生成于承德-北京一線，進入渤海后回波強度維持在40—50 dBz，回波頂高11—13 km，且海區(qū)地閃1—3 h分布與回波頂高大于8 km區(qū)域接近一致，負閃密度增加時降水強度增大，正閃密度大值區(qū)對應冰雹。

（5）海岸帶探空北京、樂亭、錦州站：CAPE為900—1300 J/kg；K指數(shù)為28—32℃ ；SI為0—-2℃；Wsr0—6 km為20—22 m/s。一般多發(fā)于5—6月，海區(qū)氣象災害強度次序：強雷電、大風、冰雹、強降水。

（6）蒙古低槽型一般指蒙古“東部”低槽型，位于蒙古低渦與東北低渦之間，移速比低渦型相對快一些，在東北中南部加深為低渦，對應帶狀云系進入渤海后減弱，系統(tǒng)云區(qū)多數(shù)斷裂成兩塊中尺度云帶，雷達回波強度減弱，強對流天氣持續(xù)時間相對短。具體應用時參照上述預報指標，相關(guān)物理量場對流參數(shù)量級低1—2個數(shù)值。

5.2 東北低渦（低槽）型及應用指標

（1）形勢場（見圖9）：低渦（低槽）位于東北中部或南部一線，槽線底部在山東半島以南，400 hPa急流在錫林浩特至秦皇島地區(qū)，貝加爾湖-烏蘭巴托為暖高壓脊。

（2）低層風場：對應高空形勢，850—925 hPa海岸帶-海區(qū)為“緯向型”次天氣尺度或中尺度切變線。

（3）衛(wèi)星云圖：渤海位于大尺度渦旋云系后部，帶狀中尺度象元面積300×400 km，3 hTBB變化-52℃→-76℃→-78℃；移向SSE移速為60 km/h；一般情況“低槽型“進入渤海中尺度象元TBB值少變，移至南部海岸帶后有增強趨勢。

（4）雷達回波：帶狀回波生成于遼寧阜新-承德一線，進入渤海后回波強度維持在45—55 dBz，回波頂高12—13 km，且海區(qū)地閃1—3 h分布與回波頂高大于8 km區(qū)域接近一致。

（5）海岸帶探空錦州、樂亭、大連：CAPE為800—1350 J/kg；K指數(shù)為30—33℃ ；SI為0—-3℃；Wsr0—6 km 為21—24 m/s。

一般多發(fā)于7—8月，海區(qū)氣象災害強度次序：強降水、大風、雷電、冰雹。

5.3 副高邊緣型

（1）形勢場（見圖10）：500 hPa副熱帶高壓588線位于日本海至我國黃海-東海西部一線并有西伸北抬趨勢，高壓中心位于日本九州島附近；400 hPa急流在合肥-臨沂至大連；賽音山達-呼和浩特移向為弱低值系統(tǒng)。

（2）低層風場：對應高空形勢，850—925 hPa海岸帶-海區(qū)為“經(jīng)向型’中尺度切變線或渦旋并有低空急流；海區(qū)持續(xù)偏東風6—8 m/s。

（3）衛(wèi)星云圖：渤海位于副高邊緣左側(cè)中尺度對流云系前部，在邯鄲、徐州塊狀中尺度對流有發(fā)展北移趨勢，中尺度象元面積100×200 km，3 hTBB變化-72℃→-86℃→-78℃；移向NE,移速為60km/h；一般情況中尺度云團進入渤海西海岸帶-海區(qū)TBB值增強，移至北部海岸帶2—3 h后有繼續(xù)增強趨勢。同步水汽圖比紅外云圖渦旋狀及塊狀特征更清晰一些。

圖8 蒙古低渦（低槽）相對渤海強對流東移型天氣概念模型圖

圖9 東北低渦（低槽）相對渤海強對流南壓型天氣概念模型圖

圖10 副熱帶高壓邊緣相對渤海強對流北上型天氣概念模型圖

（4）雷達回波：塊狀回波生成于滄州-天津南部一線，并呈波動式傳播，進入渤海后回波強度維持在50—55 dBz，回波頂高9—12 km，且海區(qū)地閃1—3 h分布與回波頂高大于8 km區(qū)域接近一致；正閃密度分布小于負閃。

（5）海岸帶探空大連、樂亭、錦州站：CAPE為1000—1410 J/kg；K 指數(shù)為 32°—35℃ ；SI為-1—-3℃；Wsr0—6 km 為22—26 m/s。

一般多發(fā)于7—8月，海區(qū)氣象災害強度次序：強降水（6 h海岸帶大暴雨）、雷電、大風。

6 結(jié)論與探討

（1）渤海強對流天氣的發(fā)生是大尺度背景特定環(huán)流條件下的產(chǎn)物,它的生、消及演變規(guī)律僅是中緯度環(huán)渤海區(qū)域大尺度背景下的一個中間過程。強對流天氣主要集中在5—9月，天氣尺度背景下的強對流天氣系統(tǒng)一般為三條路徑由陸地移向海區(qū)，分別為蒙古低渦（低槽）底部400 hPa偏西急流引導中尺度系統(tǒng)由西向東覆蓋渤海；東北低渦（低槽）后部400 hPa西北急流引導中尺度系統(tǒng)由北向南覆蓋渤海并進入黃海北部；副高邊緣400 hPa西南急流引導中尺度系統(tǒng)由南向北覆蓋渤海；獨立的渤海海風鋒一般不產(chǎn)生強對流天氣，僅在海岸帶附近與中尺度輻合線合并時產(chǎn)生強對流天氣，天津渤海灣海區(qū)受地形因素影響有時會產(chǎn)生原地打轉(zhuǎn)“強雷電型”單體風暴。災害天氣落區(qū)一般在低空急流左側(cè)或中尺度風場輻合區(qū)。低層中尺度抬升因子為850—925 hPa切變線、地面鋒及邊界層輻合線等。

（2）同步衛(wèi)星云圖監(jiān)測：①云區(qū)由西向東運動-蒙古低槽轉(zhuǎn)低渦型。前期由低槽次天氣尺度云系覆蓋渤海大部，引發(fā)混合云強降水，伴有雷電、大風天氣。12—24 h后在東移過程中轉(zhuǎn)低渦型，其后部零散對流云團單體在陸地發(fā)展，在偏西向高空急流及地面輻合線共同作用下移至海岸帶區(qū)域，合并為中尺度帶狀云系，入海后云頂TBB值-52℃→-76℃→-30℃，移向E,移速為50 km/h，造成新一輪海區(qū)強對流天氣發(fā)生；②云區(qū)由北向南運動-東北低渦型。高空低渦在東北移速減慢，在高空西北向急流激發(fā)（風速垂直切變加大）及海岸帶輻合線（925 hPaNE向低空急流）抬升作用下，在渤海北部海岸帶-海區(qū)弱對流云帶加強，入海后云頂TBB值 -32℃→-81℃→-38℃，移向S,移速 60 km/h，次天氣尺度云系覆蓋渤海大部引發(fā)混合云強降水，并伴有雷電、大風天氣。③云區(qū)由南向北運動-副高邊緣型。500 hPa副熱帶高壓588線位于日本海至我國黃海-東海西部一線，渤海位于副高邊緣左側(cè)中尺度對流云系前部，在黃河中下游及徐州附近有中尺度對流云團發(fā)展，中尺度象元面積100×200 km，3 hTBB變化-72℃→-86℃→-78℃ ；移向N，移速為60 km/h；西南向400 hPa高空急流在合肥-大連一線，海區(qū)持續(xù)偏東風6-8 m/s。

（3）雷達回波監(jiān)測：進入渤海西部的中β尺度多單體風暴帶狀回波，一般低層有明顯輻合線，垂直高度2 km以下（VWP），水平尺度100×30 km,回波強度 45—55 dBz,ET11—12 km,移向 NE,移速70—80 km/h,對應天氣為短時強降水、大風、雷電；持續(xù)時間1—2 h,入北部海區(qū)后迅速減弱；渤海西部海區(qū)生成帶狀回波，水平尺度50×200 km,多單體風暴，回波強度55—60 dBz,ET9—11 km,移向E-SE,移速50—60 km/h，對應天氣短時雷雨大風，持續(xù)時間2—3 h,移至中部海區(qū)減弱，進入東部岸區(qū)后迅速增強；天津海區(qū)同步生成塊狀水平尺度30×40 km,單體風暴，強度55—60 dBz,ET11 km,海區(qū)原地旋轉(zhuǎn)，持續(xù)時間1—2 h,原地迅速減弱，對應天氣短時雷雨，同步雷電地閃密度較大，可能與環(huán)形地形有關(guān)。海岸帶-海區(qū)中γ尺度（15×25 km）塊狀合并雷達回波生成，強回波區(qū)45—55 dBz“雙質(zhì)心”，在垂直結(jié)構(gòu)上，ET大于12 km，VWP風向風速順時針隨高度增大，850 hPa以下為大于12 m/s超低空東北向急流，移向E,移速20—30 km/h，對應天氣短時大暴雨、雷電，持續(xù)時間1—2 h,其準靜止狀態(tài)是強降水重要條件之一。

（4）海區(qū)強對流天氣蒙古低渦（低槽）天氣概念模型

形勢場：低渦（低槽）位于蒙古東部一線，槽線底部在黃河以南，400 hPa急流在河套至北京地區(qū)，朝鮮半島-東北南部為暖高壓脊。

低層風場：對應形勢場，850—925 hPa海岸帶-海區(qū)為“徑向型’次天氣尺度或中尺度切變線。

衛(wèi)星云圖：渤海位于大尺度渦旋云系中部，中尺度象元面積300×400 km，3 hTBB變化-52℃→-76℃→-30℃ ；移向E，移速為50 km/h；一般情況“低槽型”進入渤海中尺度象元TBB值減弱，移至東部海岸帶后有增強趨勢。

雷達回波：帶狀回波生成于承德-北京一線，進入渤海后回波強度維持在40—50 dBz，回波頂高11—13 km，且海區(qū)地閃1—3 h分布與回波頂高大于8 km區(qū)域接近一致，負閃密度增加時降水強度增大，正閃密度遞增對應冰雹概率的可能性加大。

海岸帶探空物理量：CAPE為900—1300 J/kg；K指數(shù)為28°—32℃ ；SI為0°—-2℃；Wsr0—6 km為20—22 m/s。一般多發(fā)于5—6月，海區(qū)氣象災害強度次序強雷電、大風、冰雹、強降水。

海洋強對流天氣的研究屬海洋與大氣科學的前沿部分，難度較大，傳統(tǒng)的天氣動力學、海洋學和新監(jiān)測資料應用是其主要的理論和技術(shù)支撐。由于是內(nèi)海，海島站、浮標站、云地閃、雷達反演、云圖特征綜合分析結(jié)果可近似代替災害天氣實況估測值，隨著“環(huán)渤海中尺度天氣系統(tǒng)監(jiān)測網(wǎng)”的逐步完善及SWAN反演產(chǎn)品的應用，短時監(jiān)測、預警能力基本達到或接近內(nèi)陸預報區(qū)的水準。文中缺少陸地與海洋界面水汽通量、云物理因子等同步數(shù)值模擬分析，有待于進一步研究。

[1]丁一匯.高等天氣學[M].北京:氣象出版社,2005:309-311.

[2]壽紹文.中尺度氣象學[M].北京:氣象出版社,2003:55-62,359-365.

[3]俞小鼎.新一代天氣雷達對局地強風暴預警的改善[J].氣象,2004.30(8):3-7.

[4]陳明軒,俞小鼎,譚曉光,等.對流天氣臨近預報技術(shù)的發(fā)展與研究進展[J].應用氣象報,2004,15(6):754-766.

[5]盧煥珍,趙玉潔,俞小鼎,等.雷達觀測的渤海灣海陸風輻合線與自動站資料的對比分析[J].氣象,2008,34(9):57-64,后插2.

[6]王彥,李勝山,郭立,等.渤海灣海風鋒雷達回波特征分析[J].氣象,2006,32(12):23-28.

[7]賀靚,于超,呂新民,等.渤海中南部海區(qū)一次雷暴大風過程分析[J].海洋預報,2011,28(1):19-24.

[8]郭慶利，薛波，黨英娜.渤海海峽雷雨大風的多普勒雷達回波特征[J].海洋預報,2011,28(1):13-18.

[9]梁衛(wèi)芳,楊育強,薛允傳.自動站臨近預報技術(shù)在一次大范圍強對流天氣中的應用[J].海洋預報,2007,24(2):93-99.

[10]慕建利,李澤椿,諶蕓.一次強暴雨過程地閃活動特征與中尺度對流系統(tǒng)和強降水的關(guān)系[J].氣象,2012,38(1):56-65.

[11]許愛華,馬中元,葉小峰.江西8種強對流天氣形勢與云型特征分析[J].氣象,2011,37(10):1185-1195.

[12]林隱靜,王洪慶,韓雷,等.京津冀地區(qū)一次中-β尺度對流風暴云砧結(jié)構(gòu)的演變特征[J].熱帶氣象學報,2010,(5):591-597.

[13]張騰飛,段旭,張杰,等.云南強對流暴雨的閃電和雷達回波特征及相關(guān)性[J].熱帶氣象學報,2011,(3):378-379.

[14]王改利,劉黎平.暴雨云團的多尺度識別方法及其在臨近預報中的應用[J].大氣科學,2007,31(3):400-409.

[15]苗愛梅,梁海河,賈利冬,等.副高邊緣兩次暴雨過程的地閃特征[J].氣象科技,2007,35(s):8-14.

[16]周筠君,郄秀書,王懷斌,等.利用對地閃的觀測估算對流性天氣中的降水[J].高原氣象,2003,22(2):168-172.