張艷艷

摘 要 通過環(huán)流背景分析、影響系統(tǒng)分析及不穩(wěn)定層結(jié)特征分析，了解2014年8月20日張掖市一次局地暴洪冰雹天氣過程，為以后冰雹天氣過程的預(yù)報奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞 冰雹;不穩(wěn)定層結(jié);環(huán)流形勢

中圖分類號：P458.121.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.12.086

強(qiáng)對流天氣一般都是在有利的大尺度天氣背景下由中小尺度系統(tǒng)引發(fā)[1]。本文分析局地強(qiáng)降水及冰雹天氣過程的環(huán)流背景及影響系統(tǒng)。

1 大尺度環(huán)流背景及影響系統(tǒng)分析

2014年8月20日20時500 hPa上，天山一線有一橫槽，在其北部60°N～90°E處還有一短波槽。21日8時，如圖1所示，橫槽東移至河套地區(qū)，其北部短波槽東移發(fā)展形成一閉合中心。從低壓中心出發(fā)的低壓槽一直延伸到甘新交界處，槽后冷空氣沿西北風(fēng)南下，形成一中心值達(dá)-24 ℃的冷溫度槽。對應(yīng)在700 hPa上，如圖2所示，也有一低值中心，對應(yīng)的低壓槽略偏北，槽后有明顯的冷平流。分析發(fā)現(xiàn)，8時500 hPa上茫崖到敦煌已在-12 ℃冷氣團(tuán)中，而700 hPa為8 ℃的暖氣團(tuán)控制，溫度差達(dá)20 ℃。此外，由于降水天氣的作用，敦煌、酒泉以及張掖3站從地面到700 hPa的濕度都較大?？梢?，下暖濕、上冷干的不穩(wěn)定大氣層結(jié)，為河西西部強(qiáng)對流天氣的發(fā)生奠定了基礎(chǔ)。

在地面圖上，受橫槽前鋒面影響，20日20時到21日8時，河西中西部均出現(xiàn)了降水天氣，地面露點(diǎn)較大。21日14時，如圖3所示，蒙古中部為一低壓，鋒面從低壓中心出發(fā)經(jīng)河套地區(qū)到武威。雖然沒有明顯的地面冷鋒與北部低壓槽對應(yīng)，但在敦煌市有一1 011 hPa的小高壓，在內(nèi)蒙西部到酒泉市附近還有一弱的風(fēng)向切變。根據(jù)觀測資料，此時在敦煌市和玉門市已出現(xiàn)雷陣雨天氣。因此，午后近地面大氣受熱增溫，而高空冷平流東移進(jìn)入河西西部，加大了上下層溫差。敦煌市首先熱對流發(fā)展形成一雷暴小高壓，其前部的風(fēng)向切變觸發(fā)酒泉市和張掖市附近的不穩(wěn)定能量釋放，使河西中西部出現(xiàn)區(qū)域性的雷暴天氣，并在張掖市產(chǎn)生局地短時強(qiáng)降水、冰雹天氣。

2 不穩(wěn)定層結(jié)特征

實際大氣中發(fā)生的對流都是條件性不穩(wěn)定的結(jié)果，因此必須用“條件性靜力穩(wěn)定度”來判斷層結(jié)是否穩(wěn)定[2]。在天氣分析中，常用假相當(dāng)位溫的垂直遞減率來判斷。此外，單站探空分析T-lnp圖以及各種大氣穩(wěn)定度參數(shù)都是分析本地大氣環(huán)境熱力穩(wěn)定度的重要手段。

2.1 T-lnp圖分析

T-lnp圖是分析強(qiáng)對流天氣重要的方法之一。章國材[3]等指出，要使探空對某次強(qiáng)對流時間有較好的指示意義，探空應(yīng)遵循臨（領(lǐng)）近原則，時間上一般不超過對流發(fā)生前的3～4 h，空間上與強(qiáng)對流天氣發(fā)生地的距離小于100～150 km。我國探空時間為8時和20時，而強(qiáng)對流天氣多發(fā)生在午后，8時的探空資料往往不能真實體現(xiàn)強(qiáng)對流天氣發(fā)生時的環(huán)境條件。因此，通過對實測探空資料進(jìn)行訂正，構(gòu)建新的探空來研究對流發(fā)生時的中尺度環(huán)境條件顯得尤為重要。用14時的觀測數(shù)據(jù)對酒泉市和張掖市08時的探空資料進(jìn)行訂正來分析2014年8月21日的強(qiáng)對流天氣過程。

21日8時敦煌市、酒泉市和張掖市的T-lnp圖上（如圖4所示）均沒有明顯的對流不穩(wěn)定。張掖市850 hPa為弱的偏南風(fēng)，700～500 hPa轉(zhuǎn)成西北風(fēng)，500 hPa以上為強(qiáng)勁的西南風(fēng)，溫度露點(diǎn)曲線呈“喇叭口”配置。因此，下暖濕上干冷的大氣層結(jié)有利于雷暴大風(fēng)天氣的發(fā)生發(fā)展[4]。在經(jīng)過訂正的14時，T-lnp圖上可以看到，酒泉市和張掖市（如圖5所示）上空700～300 hPa出現(xiàn)正不穩(wěn)定能量區(qū)，當(dāng)具備一定的抬升條件時，氣層將釋放不穩(wěn)定能量。20時張掖市和酒泉市仍然有正不穩(wěn)定能量，但整層濕度增大，且700 hPa以上垂直風(fēng)切變減小，所以上升運(yùn)動減弱，逐漸轉(zhuǎn)為穩(wěn)定性的小雨天氣。

2.2 大氣穩(wěn)定度指標(biāo)特征

在強(qiáng)對流天氣預(yù)報業(yè)務(wù)中，常用一些大氣穩(wěn)定度指標(biāo)表征大氣層結(jié)的穩(wěn)定度，如CAPE、SI指數(shù)、K指數(shù)、Δθse（θse850hPa-θse5000hPa）等。將8時、20時和經(jīng)過訂正計算的14時張掖市和酒泉市的穩(wěn)定度指標(biāo)進(jìn)行比較，以期更好地完善張掖市的雷暴冰雹天氣的預(yù)報指標(biāo)體系，具體指標(biāo)見表1。由表1可以看出，8時張掖市和酒泉市的CAPE值都很小，但此時K指數(shù)、Δθse、SI指數(shù)較大，說明對流層中層存在熱力不穩(wěn)定層結(jié)。14時各不穩(wěn)定指標(biāo)達(dá)到最大值，到20時又略有減小，而強(qiáng)雷暴、冰雹、局地強(qiáng)降水天氣發(fā)生在15：30—19：00，說明訂正后的結(jié)果是真實可信的。

可見，在8時探空上雖然CAPE值很小，但K指數(shù)、Δθse、SI指數(shù)都較大，說明對流層中層存在熱力不穩(wěn)定層結(jié)。結(jié)合溫度露點(diǎn)曲線的配置，對當(dāng)?shù)氐睦妆┨鞖饪梢杂幸欢ǖ念A(yù)計。此外，午后受太陽輻射的影響，大氣溫度層結(jié)發(fā)生變化，可以利用14時的觀測資料對8時的探空進(jìn)行訂正，重新計算出各穩(wěn)定度指標(biāo)可以用于強(qiáng)對流天氣0～6 h的臨近預(yù)報，提高此類災(zāi)害性天氣的預(yù)報預(yù)警能力。

3 結(jié)語

2014年8月21日發(fā)生在河西中西部的這次區(qū)域性雷暴、局地短時強(qiáng)降水和冰雹天氣，是高空冷渦底部的冷平流型雷暴、冰雹天氣過程。下暖濕、上冷干的不穩(wěn)定大氣層結(jié)，為河西西部強(qiáng)對流天氣的發(fā)生奠定了基礎(chǔ)。午后高空冷平流的東移加大了上下層溫差，導(dǎo)致局地?zé)釋α鞯陌l(fā)展，同時地面風(fēng)向切變觸發(fā)不穩(wěn)定能量的釋放。

通過對此次局地強(qiáng)降水冰雹天氣過程的局地環(huán)境場分析發(fā)現(xiàn)，高空急流下方強(qiáng)的垂直風(fēng)切變有利于雹云前部上升運(yùn)動的發(fā)展和維持。8時T-lnp圖上大氣層結(jié)下暖濕上干冷，有利于雷暴大風(fēng)天氣的發(fā)生發(fā)展;在經(jīng)過訂正的14時T-lnp圖上有明顯的正不穩(wěn)定能量。通過比較8時、20時和經(jīng)過訂正計算出的14時市和酒泉市的穩(wěn)定度指標(biāo)，說明14時重新算出的各穩(wěn)定度指標(biāo)可以用于強(qiáng)對流天氣0～6 h的臨近預(yù)報，可為此類災(zāi)害性天氣的預(yù)報預(yù)警提供科學(xué)依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁一匯.高等天氣學(xué)[M].北京：氣象出版社，1991.

[2] 張杰.中小尺度天氣學(xué)[M].北京：氣象出版社，2006.

[3] 章國材.強(qiáng)對流天氣的分析與預(yù)報[M].北京：氣象出版社，2011.

[4] 曾祥耀，陳永旭.西北地區(qū)一次強(qiáng)雹暴天氣過程特征分析[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2013（7）：265-266.

（責(zé)任編輯：劉昀）