雷星宇 劉程

摘 要：本文利用多元觀測(cè)資料對(duì)2018年3月4日發(fā)生在南昌市的一次大范圍雷暴大風(fēng)過(guò)程進(jìn)行分析，并得到一些啟示。從天氣尺度來(lái)看，本次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程是在高空低槽、高低空急流與地面低壓倒槽以及輻合線等多個(gè)系統(tǒng)相配合下發(fā)生的。雷達(dá)觀測(cè)顯示，不斷出現(xiàn)的線狀對(duì)流單體逐漸演變成較大尺度的弓形颮線回波，弓形回波的移動(dòng)速度可以定性判斷地面大風(fēng)級(jí)別，同時(shí)反射率因子特征以及基本徑向速度特征對(duì)本次十級(jí)以上雷暴大風(fēng)的臨近預(yù)報(bào)有很好的指示作用。

關(guān)鍵詞：雷暴大風(fēng);物理量;颮線;雷達(dá)回波;地形

中圖分類號(hào)：P458文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）28-0139-03

Analysis of a Large-scale Thunderstorm Gale in Nanchang on March 4，2018

LEI Xingyu LIU Cheng

（Nanchang Meteorological Bureau，Nanchang Jiangxi 330038）

Abstract： This paper analyzed a large-scale thunderstorm Gale Process in Nanchang on March 4， 2018 by using multiple observation data， and obtained some enlightenment. In terms of synoptic scale， the severe convective weather process occurred under the cooperation of several systems， such as upper low trough， high and low-level jet stream， surface low-pressure inverted trough and convergence line. Radar observation shows that the continuous linear convective cell gradually evolved into large-scale bow squall line echo. The moving speed of bow echo can qualitatively judge the level of ground gale. Meanwhile， the characteristics of reflectivity factor and basic radial velocity have a good indication for the near forecast of thunderstorm with magnitude 10 or above.

Keywords： thunderstorm gale;physical quantity;stern line;radar echo;terrain

1 天氣過(guò)程概況

在對(duì)流風(fēng)暴產(chǎn)生的災(zāi)害性天氣現(xiàn)象中，雷暴大風(fēng)因發(fā)生頻率高、持續(xù)時(shí)間短、致災(zāi)性強(qiáng)且預(yù)報(bào)預(yù)警難度大等特征，其產(chǎn)生的環(huán)境條件、觸發(fā)機(jī)制和臨近預(yù)警一直是強(qiáng)對(duì)流災(zāi)害性天氣研究中的重要內(nèi)容之一[1]。2018年3月4日15：00—16：00，南昌市出現(xiàn)了明顯的大范圍雷暴大風(fēng)天氣，風(fēng)力之大、范圍之廣歷史罕見(jiàn)。據(jù)民政局統(tǒng)計(jì)，共有27個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、26%的區(qū)域風(fēng)力突破了當(dāng)?shù)貧v史記錄。期間，全市85個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、81%的區(qū)域出現(xiàn)了8級(jí)以上雷雨大風(fēng);35個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、34%的區(qū)域風(fēng)力達(dá)10級(jí)以上;16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、15%的區(qū)域風(fēng)力達(dá)11級(jí)以上;5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的風(fēng)力達(dá)12級(jí)，以南昌縣黃馬鄉(xiāng)華標(biāo)36.9 m/s為最大，進(jìn)賢縣衙前水庫(kù)35.4 m/s次之。南昌市共有18 511人受災(zāi)，因?yàn)?zāi)死亡4人，緊急轉(zhuǎn)移安置123人，需要緊急救助202人，倒塌房屋127間，嚴(yán)重?fù)p壞房屋196間，一般損壞房屋3 646間;農(nóng)作物受災(zāi)面積279.133 2 hm2，其中絕收22 hm2;直接經(jīng)濟(jì)損失3 079.21萬(wàn)元。

為此，本文一方面應(yīng)用常規(guī)觀測(cè)資料分析引起雷暴大風(fēng)發(fā)生發(fā)展的環(huán)境條件及觸發(fā)機(jī)制;另一方面，應(yīng)用雷達(dá)資料嘗試探討雷暴大風(fēng)臨近預(yù)警的著眼點(diǎn)，旨在為提高此類致災(zāi)性強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)預(yù)警能力提供參考依據(jù)。

2 天氣形勢(shì)分析

從2018年3月4日08：00天氣形勢(shì)背景可以看出，歐亞上空環(huán)流形勢(shì)中高緯為兩槽一脊形勢(shì)，低緯地區(qū)受南支槽槽前西南氣流波動(dòng)影響，較強(qiáng)南支槽位于云南東部到貴州西部之間。長(zhǎng)江以南地區(qū)處于[T-Td]≥15 ℃的500 hPa干區(qū)中，500 hPa高度場(chǎng)落后于溫度場(chǎng)，高空低槽呈現(xiàn)前傾槽的特征，槽前較大的正渦度平流輸送，利于地面低壓系統(tǒng)的發(fā)展，配合低層700 hPa以下強(qiáng)烈發(fā)展的暖濕平流，有利于加強(qiáng)槽前對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)，導(dǎo)致強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生。700 hPa槽線位置急流位于廣東中部至福建西部一線，四川東部到湖北西部存在西南渦和切變線，且西南渦和切變線的位置在垂直方向上幾乎重合，有利于上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)，江西中北部在700 hPa上存在[T-Td]≥25 ℃的異常干區(qū)，干區(qū)位置剛好處于急流出口區(qū)的左側(cè)，為對(duì)流天氣的發(fā)生提供了較好的動(dòng)力條件。分析850 hPa可以看出，與西南渦相連的切變線向東延伸到湖北東部至河南南部一帶，切變線南側(cè)為強(qiáng)盛的西南暖濕急流，與700 hPa急流走向基本一致，但位置略偏南，低層切變線和急流構(gòu)成了低層輻合系統(tǒng)，形成較強(qiáng)的輻合上升運(yùn)動(dòng);在安徽、江西、湖南至廣西之間存在比濕[Q]>10 g/kg的顯著濕區(qū)，在長(zhǎng)江中下游以南地區(qū)溫度在15 ℃以上，廣西至湖南再到江西之間存在一溫度脊，溫度脊位于濕區(qū)中，有利于對(duì)流天氣的產(chǎn)生。地面圖上（圖略），江南地區(qū)處于地面高溫高濕的低壓倒槽控制下，且存在風(fēng)向輻合，地面冷鋒位于湖北南部到湖南北部至重慶之間。

從2018年3月4日08：00中尺度環(huán)境條件配置得知，在850 hPa廣西至湖南暖濕區(qū)上空有500 hPa冷槽，850 hPa到500 hPa的溫度差顯示，08：00江西北部處于[T850-500]的大值區(qū)中，其中南昌[T850-500]為28 ℃，形成了高層冷槽、低層暖脊的不穩(wěn)定層結(jié)，且附近有切變輻合抬升存在，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)展。850 hPa以下處于顯著濕區(qū)中，但在700 hPa上江西中北部處于[T-Td]≥25 ℃的異常干區(qū)中;500 hPa上江南華南北部處于[T-Td]≥15 ℃的干區(qū)，形成上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)。高低空急流存在較強(qiáng)急流核，在急流核附近有利于產(chǎn)生水汽輻合和強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，有利于強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)連續(xù)發(fā)展;湖南至江西一帶均處于高空急流軸左側(cè)，強(qiáng)烈的高空輻散有利于上升運(yùn)動(dòng)的增強(qiáng)[2]，使得強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)展。高空低槽、高低空急流與地面低壓倒槽以及輻合線等多個(gè)系統(tǒng)相配合，使得處于湖南一帶的強(qiáng)對(duì)流帶東移進(jìn)入江西并得到加強(qiáng)。

3 對(duì)流風(fēng)暴特征

3.1 颮線過(guò)境地面氣象要素演變

選取出現(xiàn)12級(jí)（34.8 m/s）大風(fēng)的國(guó)家站進(jìn)賢作為分析颮線過(guò)境的站點(diǎn)。從3月4日進(jìn)賢自動(dòng)站觀測(cè)的風(fēng)速、氣溫、氣壓及濕度隨時(shí)間的演變圖（見(jiàn)圖1）可看出，氣溫從28.9 ℃下降到18.9 ℃，降幅10 ℃;氣壓從994.9 hPa升高到997.8 hPa，增幅2.9 hPa，其中15：00—15：40氣壓猛升，到15：50左右，進(jìn)賢縣自動(dòng)站氣壓曲線呈現(xiàn)“氣壓鼻”現(xiàn)象，即出現(xiàn)氣壓涌升之后又急劇下降;相對(duì)濕度上升32%;大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)段為15：20—15：50，風(fēng)速由靜風(fēng)快速增加至12級(jí)以上大風(fēng)，與雷達(dá)觀測(cè)到的強(qiáng)回波影響時(shí)間完全吻合。此次天氣過(guò)程，氣象要素變化十分劇烈，呈現(xiàn)風(fēng)速快速增加、氣壓驟然上升、氣溫急劇下降、相對(duì)濕度大幅上升的特征，反映了該過(guò)程是一次典型的颮線過(guò)程。

3.2 雷達(dá)回波特征

這是一次典型的颮線過(guò)程，出現(xiàn)比較典型的弓形回波，弓形回波中部風(fēng)速最大;對(duì)流系統(tǒng)的移動(dòng)速度非?？?，為100～120 km/h，這也是產(chǎn)生大風(fēng)的原因之一。

從華北雷達(dá)拼圖可以看到（圖略），3月4日09：00，在廣西境內(nèi)有多個(gè)線狀回波生成，然后逐漸演變成弓形，東移過(guò)程中形狀和強(qiáng)度少變，移速約為60 km/h，造成桂東和湘南出現(xiàn)區(qū)域性8—9級(jí)、局地10—11級(jí)的雷暴大風(fēng)?；夭ㄟM(jìn)入江西之前，位于湖南東部的弓形回波與其前沿對(duì)流單體合并。從2018年3月4日13：06雷達(dá)回波（圖略）可以看到，此時(shí)強(qiáng)回波逐漸進(jìn)入江西境內(nèi)，回波中心強(qiáng)度超過(guò)50 dBZ，同時(shí)可以看到雷暴云體冷性外流氣流的前緣存在明顯窄帶回波，這是雷暴中強(qiáng)烈下沉氣流形成的出流邊界產(chǎn)生的陣風(fēng)鋒，造成此時(shí)萍鄉(xiāng)出現(xiàn)8—11級(jí)陣風(fēng)。完全進(jìn)入江西后，弓形特征變得更為明顯，尺度增大，強(qiáng)回波面積也增大，強(qiáng)度在55 dBZ以上，成為東南-西北走向的較大尺度的弓形颮線回波。“弓形”回波是產(chǎn)生地面非龍卷風(fēng)害的典型回波特征，當(dāng)?shù)孛娉霈F(xiàn)強(qiáng)風(fēng)時(shí)，初始時(shí)的單體族演變成最強(qiáng)的地面風(fēng)出現(xiàn)在弓形的頂點(diǎn)處[3]。當(dāng)“弓形”回波加強(qiáng)移至南昌市時(shí)，弓形的頂點(diǎn)位于南昌市南部的進(jìn)賢縣、南昌縣附近，所以這也解釋了3月4日最大風(fēng)力（12級(jí)以上風(fēng)力）均出現(xiàn)在弓形回波頂點(diǎn)反射率因子最大的進(jìn)賢縣、南昌縣附近。

4 物理量分析

4.1 動(dòng)力場(chǎng)

從4日08：00 300 hPa散度場(chǎng)與環(huán)流場(chǎng)可以看出，300 hPa高空急流入口區(qū)與500 hPa南支槽前位置重合，廣西北部散度為正值，高層輻散，而湖南北部散度為負(fù)值，高層輻散，低層輻合，天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)，高層冷空氣入侵加強(qiáng)了低層輻合上升運(yùn)動(dòng)，有利于強(qiáng)對(duì)流天氣在廣西觸發(fā)。從08：00 500 hPa渦度場(chǎng)可以看出，在廣西北部到湖南為正渦度，而在14：00 500 hPa渦度場(chǎng)上，江西大部為正渦度大值區(qū)，所以槽前正渦度平流增強(qiáng)有利于地面低壓發(fā)展，從而產(chǎn)生強(qiáng)負(fù)變壓，有利于輻合加強(qiáng)，從而利于在廣西境內(nèi)觸發(fā)的強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴進(jìn)入后江西得以加強(qiáng)。

4.2 能量場(chǎng)

從4日13時(shí)假相當(dāng)位溫（[θse]）6 h變化可以得出，江西中北部07：00—13：00近地層[θse]升高18～22 ℃，不穩(wěn)定能量有所增強(qiáng);從1000～500 hPa垂直風(fēng)切變上可以看出，4日08：00，1 000～500 hPa垂直風(fēng)切變?yōu)?4 m/s，達(dá)到強(qiáng)垂直風(fēng)切變，使得低層暖濕氣流上升，增強(qiáng)大氣垂直交換及對(duì)流不穩(wěn)定，有利于回波組織形態(tài)變?yōu)槌叨容^大的線狀弓形。

以上分析表明，西部生成的對(duì)流風(fēng)暴在午后進(jìn)入南昌異常不穩(wěn)定區(qū)域后，較強(qiáng)的熱力不穩(wěn)定、上干冷下暖濕垂直結(jié)構(gòu)配合強(qiáng)的垂直風(fēng)切變非常有利于伴有雷暴大風(fēng)天氣的強(qiáng)風(fēng)暴的組織化發(fā)展。

5 結(jié)語(yǔ)

本文利用多元觀測(cè)資料對(duì)2018年3月4日15：00—16：00發(fā)生在南昌市的一次大范圍致災(zāi)性雷暴大風(fēng)天氣進(jìn)行了分析，主要得出以下結(jié)論。

①本次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程的天氣尺度背景是南支槽加強(qiáng)東移，高空低槽、高低空急流與地面低壓倒槽以及輻合線等多個(gè)系統(tǒng)相配合，槽前低層出現(xiàn)較強(qiáng)的暖濕急流和切變并在湖南東部和江西形成了上干冷下暖濕的溫濕配置結(jié)構(gòu)下發(fā)生并強(qiáng)烈發(fā)展的。

②由于干冷空氣侵入前期露點(diǎn)溫度較高的廣西一帶并形成風(fēng)向輻合觸發(fā)了對(duì)流，同時(shí)在500 hPa極為干冷的湖南東部不斷發(fā)展加強(qiáng)，東移進(jìn)入南昌極不穩(wěn)定區(qū)域，形成上干冷下暖濕垂直結(jié)構(gòu)，配合強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，使得對(duì)流單體組織化發(fā)展，從而造成極端雷暴大風(fēng)。

③自動(dòng)站資料顯示，對(duì)流風(fēng)暴經(jīng)過(guò)處氣象要素變化十分劇烈，呈現(xiàn)出典型的颮線過(guò)境特征。

④雷達(dá)回波顯示，在廣西境內(nèi)不斷出現(xiàn)的線狀對(duì)流單體逐漸演變成弓狀，快速東移并不斷加強(qiáng)最終形成東南-西北走向的較大尺度的弓形颮線回波。雷達(dá)可以從反射率和速度場(chǎng)上探測(cè)到這種弓形回波，弓形回波的移動(dòng)速度可以定性判斷地面大風(fēng)級(jí)別，同時(shí)反射率因子特征及基本徑向速度特征對(duì)本次十級(jí)以上雷暴大風(fēng)的臨近預(yù)報(bào)有很好的指示作用。

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