虞佳維，陶燁明，翁曉潔

（嵊泗縣氣象局，浙江 舟山202450）

1 引言

強對流天氣通常指伴有短時強降水、冰雹、雷雨大風、強雷電等現(xiàn)象的災(zāi)害性天氣，具體突發(fā)性強、持續(xù)時間短、局地性強等特點，給國民經(jīng)濟和人民生命財產(chǎn)安全造成嚴重損失，因此提高“定點、定時、定量”預報的準確率至關(guān)重要[1-5]。引發(fā)強對流天氣的原因較多，此次過程為比較典型的冷渦雷暴，此前，鄭媛媛等通過對2009年6月3日、5日和14日在黃淮和江淮地區(qū)分別產(chǎn)生颮線并造成大范圍雷雨大風、冰雹等強對流天氣進行分析發(fā)現(xiàn)，在東北冷渦發(fā)展階段，即溫壓結(jié)構(gòu)不對稱、大氣斜壓性強時，冷渦的西、西南、南至東南部容易發(fā)生雷雨大風、冰雹等強對流天氣[6]。范曉紅等綜合分析了2009-06-05在嘉興發(fā)生的由東北冷渦引起的區(qū)域性冰雹天氣，確定了有利于對流發(fā)生的天氣形式、物理量場以及雷達回波特征[7]。對舟山市而言，觸發(fā)如此強的冷渦雷暴實數(shù)罕見，弄清天氣形勢、環(huán)境特征等對后續(xù)類似天氣預警有指導意義。本文主要通過實況特征、雷達圖特征、天氣形勢以及物理場進行綜合分析[8]，確定2020-04-12強對流天氣發(fā)生的特征。

2 過程概況

此次冷渦激發(fā)的對流系統(tǒng)主要自西北向東南，先后影響江蘇、上海和浙江三地。受冷渦影響，2020-04-12T16：00—2020-04-12T17：00時，江蘇開始出現(xiàn)大風天氣，19：00左右冷渦自北向南開始影響舟山地區(qū)。分析累計降水量可知，此次過程累計降水舟山四個縣區(qū)均為小雨量級，無短時強降水出現(xiàn)，但局地出現(xiàn)小范圍冰雹，分析極大風速可知，全市普遍出現(xiàn)10～11級北到西北風，嵊泗和岱山海域局部出現(xiàn)12～13級，其中下三星站、馬跡山站和小洋山站出現(xiàn)13級，最大下三星站40.8 m/s。舟山10～11級風自2020-04-12 T19：00持續(xù)至2020-04-12T22：00。

3 環(huán)流背景及物理場分析

3.1 環(huán)流背景

分析500 hPa形勢場可知，2020-04-11T14：00貝加爾湖地區(qū)有高壓中心，脊線從中國東北北部經(jīng)蒙古直至青海，亞洲東北部有明顯的高空槽緩慢東移，溫度槽落后于高度槽，這種配置有利于槽的加深發(fā)展。隨著高空槽不斷加深，在2020-04-12凌晨，逐漸發(fā)展成閉合的高空冷渦，之后高空冷渦逐漸東移南落，同時伴隨著冷渦中心的不斷發(fā)展，2020-04-12T08：00冷中心強度為﹣32℃，渦后西北氣流不斷加強，橫槽在南壓過程中，曲率不斷加強，冷渦中心逆時針快速南擺轉(zhuǎn)豎，帶動高空鋒面不斷南壓。從700 hPa形勢場可知，2020-04-11T14：00貝加爾湖地區(qū)也存在高壓中心，亞洲東北部經(jīng)蘇北至湖南有一槽發(fā)展，此時舟山地區(qū)受西南氣流影響，濕區(qū)明顯，水汽條件較好，隨著槽不斷加深發(fā)展，2020-04-12T08：00起逐漸轉(zhuǎn)為槽后冷空氣控制，濕區(qū)移出，水汽條件明顯轉(zhuǎn)差。從850 hPa形勢場可知，2020-04-11T14：00貝加爾湖地區(qū)存在阻高，浙北到南寧一線有切變存在，濕區(qū)明顯，隨著冷空氣不斷向南滲透，切變系統(tǒng)發(fā)展為低壓入海，舟山地區(qū)逐漸轉(zhuǎn)為干冷的西北氣流控制。地面場上，舟山地區(qū)場處于陸地高壓前部和海上低壓后部，受氣壓梯度影響，2020-04-12下午出現(xiàn)增風。

總體上，從三層配置上看，從2020-04-11起貝加爾湖地區(qū)從500～850 hPa上均有高壓中心的存在，阻高的持續(xù)將東北冷渦向南撲倒，中高層受到槽后西北氣流控制，冷平流引發(fā)干冷空氣的入侵，使冷空氣直接在黃淮一帶堆積，并讓浙江附近的地面擾動吸力倍增。三層均存在急流帶。

3.2 水汽條件

從2020-04-12T14：00各層濕度分布圖可見，三層均受槽后西北氣流控制，江蘇到浙北一帶非常干冷，20：00隨著曲率下擺，在舟山地區(qū)500 hPa有比較弱的濕區(qū)，700 hPa和850 hPa濕度條件仍較差。此次過程發(fā)生前期濕度條件較差，雖然隨著曲率下擺，高層濕度條件有所轉(zhuǎn)好，但是對于產(chǎn)生強降水所需要的水汽條件而言仍較差，因此，此次過程產(chǎn)生的強對流天氣主要是雷雨大風。

3.3 大氣熱力條件分析

由K指數(shù)計算公式可知，K指數(shù)由溫度直減率、低層水汽條件和中層飽和度三項構(gòu)成，同時反映了大氣層結(jié)穩(wěn)定度和中低層的水汽條件[9]。從水汽條件分析可知，此次過程中低層水汽條件較差，850 hPa露點溫度項和700 hPa露點溫度差對K指數(shù)為負貢獻。850 hPa與500 hPa溫差分布圖如圖1所示。從圖1中可知，舟山地區(qū)K指數(shù)第一項在14：00已經(jīng)達到30℃，雖然在17：00，K指數(shù)第一項高值區(qū)有所東移南落，并且高值區(qū)范圍縮小，但是對舟山地區(qū)而言，17：00仍存在26℃左右的較大溫度差，這表明舟山處于強的層結(jié)不穩(wěn)定狀態(tài)，這將有利于強對流的發(fā)生發(fā)展。

圖1 850 hPa與500 hPa溫差分布圖

除上述有利的熱力條件外，在分析雷達回波圖時，可以清楚的看到，回波在入海后得到明顯的加強，這與下墊面也存在一定的關(guān)系。此次強對流天氣發(fā)生在傍晚，對于整體環(huán)境而言都處于降溫的狀態(tài)，但是海上的降溫幅度會明顯小于陸地，這也使回波在入海后在獲得熱力和水汽后得到加強。分析CAPE值和抬升指數(shù)（LI）可知，在下午到傍晚這段時間內(nèi)，舟山地區(qū)的CAPE值有一定增長，但是數(shù)據(jù)也僅有0～300 J/kg左右，這一數(shù)值相對于平時發(fā)生強對流時的CAPE值明顯偏低。同樣的，對于抬升指數(shù)（LI），在下午到傍晚這段時間內(nèi)，抬升指數(shù)有明顯的減小，并且趨近于負值，但最終LI值為0～1，根據(jù)歷史資料統(tǒng)計，當LI值＞0時，不利于強對流的發(fā)生，因此，LI值在此次過程為不利因素。

3.4 大氣動力條件分析

分析2020-04-12T08：00—2020-04-12T22：00期間850 hPa散度場可見，2020-04-12T08：00在山東南部一帶有﹣10×10-5s-1的輻合中心，隨著冷空氣南下，輻合中心也不斷南落，2020-04-12T20：00輻合中心位于舟山，有利于地面對流發(fā)生。從高空風力條件看，高空風速達26 m/s，風速大，并且500 hPa與850 hPa之間垂直風切變達18～24 m/s，較大垂直風切變，使中層干冷空氣的侵入得到增強，加強了風暴中的下沉氣流，為下?lián)舯┝鞯陌l(fā)生創(chuàng)造了有利條件。

3.5 探空要素分析

探空資料代表方圓150 km以內(nèi)的環(huán)境氣象要素的垂直分布情況，由于強天氣過程從北到南，因此選取距離嵊泗120 km的寶山站作為分析環(huán)境條件的站點，寶山站T-LnP圖如圖2所示。

從圖2（a）中可知，2020-04-12T08：00大氣層結(jié)表現(xiàn)為上層干冷，下層暖濕，并且濕度以700 hPa附近為分界，即700 hPa以上濕度下降明顯，溫度、露點分布在中高層出現(xiàn)“喇叭口”。從風垂直切變可以看出，從1 000 hPa到700 hPa之間，風速迅速增大并且風向出現(xiàn)順轉(zhuǎn)，說明700 hPa以下有暖平流，700 hPa到400 hPa之間，風向增大，并且風向出現(xiàn)逆轉(zhuǎn)，說明此范圍內(nèi)有冷平流，在400 hPa以上的高度，高空一直處于西風急流中。這一現(xiàn)象加劇了大氣的不穩(wěn)定能量的積累。從圖2（b）中可知，隨著高空冷渦南落過境，不穩(wěn)定能量得到釋放，“喇叭口”位置出現(xiàn)在400 hPa以上。

圖2 2020-04-12寶山站T-LnP圖

4 雷達圖特征分析

本文所用的雷達資料為舟山站雷達資料。2020-04-12舟山站組合反射率圖和風暴相對徑向速度圖如圖3所示。分析雷達反射率發(fā)現(xiàn)，18：28回波整體還位于蘇南到上海一帶，此時最大反射率為51.5 dBz，高反射率點分布零散，并且這些單點在回波向東南方向移動過程中強度有所減弱。但在19：06左右回波前部入海，在入海過程中，部分回波得到發(fā)展加強，強回波面積逐步增大，且最高反射率再次增強，根據(jù)實況記錄，嵊泗西部海域灘滸站19：04出現(xiàn)11級西北大風。19：44高反射率回波中心已經(jīng)形成并且此時高反射率回波均位于海上，此時最大反射率為57.5 dBz，根據(jù)以往經(jīng)驗，回波強中心在55 dBz以上組織結(jié)構(gòu)較好，易發(fā)生雷雨大風天氣。從圖3中可見，在高反射率后方有“弱回波通道”，這意味著可能出現(xiàn)下?lián)舯┝黠L，向下沉氣流提供干燥和高動量空氣，直至20：33左右，反射率達到最高62.0 dBz。至21：00左右可以看到回波反射率出現(xiàn)降低，并處于一直降低的狀態(tài)，比較穩(wěn)定，說明強對流回波此時處于衰亡階段。

圖3 2020-04-12舟山站組合反射率圖和風暴相對徑向速度圖

分析徑向速度圖發(fā)現(xiàn)，18：28在回波前部，存在低層輻合高層輻散，表征回波前部入海后將得到發(fā)展。從19：06—19：44回波入海過程中以72 km/h快速的向東南方向移動，在此過程中徑向速度圖出現(xiàn)速度模糊，表征出現(xiàn)大風，對應(yīng)于嘉興區(qū)域出現(xiàn)9級偏北大風，在19：06的正速度區(qū)中也出現(xiàn)了速度大值區(qū)，但是相對雷達距離較遠，但也需引起重視，并且在嵊泗西北方向正速度區(qū)出現(xiàn)范圍較小的負速度區(qū)，表明該區(qū)域存在近處輻合遠處輻散，因此對應(yīng)反射率區(qū)域前端強度進一步增強后端有所減弱。在19：44—21：00回波移速有所減慢至60 km/h，速度的減慢使得堆積的能量在經(jīng)過位置釋放時間延長，在21：00后回波衰亡過程中移速再一次加快。綜上所述，回波自西北至東南掃過舟山區(qū)域，主要帶來雷雨大風天氣。

5 小結(jié)

盡管此次強對流天氣比較突然，但是也是可以提前預知和防范的。基于常規(guī)觀測資料和NCEP/NCAR再分析資料，對舟山2020-04-12天氣過程進行分析，此次強對流天氣主要發(fā)生在有利的大尺度環(huán)流背景下和有利的物理機制下，具體如以下幾個方面。

此次過程天氣過程濕度條件差，主要以雷暴大風為主；此次強對流天氣環(huán)境背景主要是由貝加爾湖地區(qū)阻高持續(xù)，高空槽不斷發(fā)展并且隨著橫槽快速南擺轉(zhuǎn)豎導致舟山附近曲率不斷增加，高空冷鋒不斷南壓，中高空冷空氣不斷補充南下在黃淮一帶堆積所造成的，非通常人們認為的冷空氣梯度風；在此次過程發(fā)生前具有下層暖濕、上層干冷的不穩(wěn)定環(huán)境配置，并且高低空溫度差十分明顯，對過程預報有指示意義；強對流回波在舟山海域附近得到增強，與下墊面有一定關(guān)聯(lián)，較大的高空風速以及較大的垂直風切變，使中高層干冷空氣的侵入得到增強，加強了風暴中的下沉氣流，從而使動量下傳大風在回波入海過程中進一步增強。