褚穎佳，高帆，張永婧，鄭麗娜，胡鵬

摘要：2018年6月13日，多條線狀風(fēng)暴和陣風(fēng)鋒造成山東多地出現(xiàn)致災(zāi)大風(fēng)，基于常規(guī)、加密氣象觀測資料、衛(wèi)星云圖和多普勒天氣雷達(dá)資料，對(duì)此次大風(fēng)成因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：（1）冷渦后部橫槽轉(zhuǎn)豎引導(dǎo)冷空氣疊加在低層暖脊之上，850 hPa與500 hPa 溫差高達(dá)34.7 ℃，同時(shí)925～600 hPa 的干層與地面至925 hPa的近飽和層相疊置，上下層大氣之間溫、濕差異顯著，形成強(qiáng)熱力不穩(wěn)定，持續(xù)并增強(qiáng)的低層逆溫層使不穩(wěn)定能量得到積累，顯著干層和低層強(qiáng)溫度垂直遞減率為夾卷和蒸發(fā)冷卻過程提供了有利條件。（2）線狀風(fēng)暴各生命期強(qiáng)陣風(fēng)是由內(nèi)嵌其中的普通單體或超級(jí)單體下?lián)舯┝魉l(fā)。單體間下沉氣流合并使地面大風(fēng)的影響范圍和強(qiáng)度有所增大。強(qiáng)陣風(fēng)均伴隨較強(qiáng)降雨和降雹，雨滴和冰雹的拖曳是產(chǎn)生下?lián)舯┝鞯闹匾?，極大風(fēng)速與5 min降水量具有正向相關(guān)性，青島34.8 m·s?1的極端大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)5 min降水量達(dá)19 mm。（3）山東東南部的初生對(duì)流在地面輻合線、海風(fēng)鋒、對(duì)流云街上被接連觸發(fā)，遇陣風(fēng)鋒后生命史延長，得以并入到主風(fēng)暴，使風(fēng)暴發(fā)展壯大，而風(fēng)暴中的下沉氣流又驅(qū)動(dòng)多股陣風(fēng)鋒加速向南推進(jìn)，增強(qiáng)地面風(fēng)速，陣風(fēng)鋒與風(fēng)暴主體之間存在相互促進(jìn)機(jī)制。在對(duì)流潛勢較高的條件下，需關(guān)注邊界層輻合線對(duì)對(duì)流的觸發(fā)作用。

關(guān)鍵詞：線狀對(duì)流風(fēng)暴；陣風(fēng)鋒；超級(jí)單體；下?lián)舯┝鳎恢聻?zāi)性大風(fēng)

中圖分類號(hào)：? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? 文章編號(hào)：2096-3599（2023）02-0001-00

DOI：10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2023.02.001

Analysis on causes of a damaging gale event triggered by linear convective storms and gust fronts

CHU Yingjia1，2， GAO Fan1，2， ZHANG Yongjing1，2， ZHENG Lina1，2， HU Peng1，2

（1. Key Laboratory for Meteorological Disaster Prevention and Mitigation of Shandong， Jinan 250031， China; 2. Jinan Meteorological Bureau， Jinan 250102， China）

Abstract： Several linear convective storms and gust fronts triggered a damaging gale event in multiple places in Shandong on 13 June 2018. Based on conventional and intensive meteorological observation data， satellite cloud images， and Doppler radar data， the causes of the gale are analyzed. The results are as follows. （1） The horizontal trough behind the cold vortex turns to longitudinal style to guide cold air in superimposing on the warm ridge in the lower atmosphere. The temperature difference between 850 hPa and 500 hPa is as high as 34.7 ℃. At the same time， the dry layer of 925–600 hPa is superimposed on the nearly saturated layer from the surface to 925 hPa， resulting in a significant difference in temperature and relative humidity between the upper and lower atmospheres， as well as strong thermal instability. The continuous and intensified inversion layer in the lower layer helps accumulate unstable energy. The significant dry layer and the high vertical temperature lapse rate of the lower atmosphere provide favorable conditions for the entrainment and evaporative cooling process in the storm. （2） The gales in each life stage of the linear storm are caused by the downbursts in the embedded ordinary cells or supercells. The combination of downdrafts between cells increases the influence range and intensity of the surface gales. Strong gales in each life stage are accompanied by heavy precipitation and hails. The dragging of raindrops and hails is an important reason for downbursts. The maximum wind speed is positively correlated with the 5-minute precipitation， and the 5-minute precipitation reaches up to 19 mm when the extreme gust of 34.8 m·s?1 appears at Qingdao Station. （3） The primary convective cells in the southeast of Shandong are triggered successively at the surface convergence line， sea breeze front， and convective cloud street. After encountering the gust fronts， the primary convective cells are prolonged and are incorporated into the main storms， which accordingly grow stronger. The downdrafts in the storms， in turn， drive gust fronts to accelerate southward， increasing the surface wind speed. There is a mutual promotion mechanism between the gust fronts and main storms. Attention should be paid to the convection triggering action of boundary layer convergence line under high convective potential conditions.

Keywords： linear convective storm; gust front; supercell; downburst; damaging gale event

引言

山東是大范圍雷暴大風(fēng)事件（Derechos）發(fā)生的最高頻地區(qū)之一[1]，雷暴大風(fēng)所致的災(zāi)害事故給人民生命財(cái)產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)造成了巨大的損失。由于引發(fā)雷暴大風(fēng)的中小尺度對(duì)流系統(tǒng)具有局地性和突發(fā)性，因此雷暴大風(fēng)的監(jiān)測和預(yù)報(bào)、預(yù)警工作一直以來都面臨極大的挑戰(zhàn)。

產(chǎn)生雷暴大風(fēng)的方式主要有4種：風(fēng)暴中下沉氣流輻散、陣風(fēng)鋒、高空風(fēng)動(dòng)量下傳、風(fēng)暴上升氣流區(qū)的抽吸作用[2]。當(dāng)風(fēng)暴內(nèi)下沉氣流強(qiáng)烈，到達(dá)地面后產(chǎn)生8級(jí)或以上強(qiáng)風(fēng)時(shí)，該下沉氣流底部及其導(dǎo)致的強(qiáng)輻散風(fēng)被稱為下?lián)舯┝鳎@是最常見的致災(zāi)大風(fēng)發(fā)生機(jī)制[3-4]。下?lián)舯┝魍怯山邓铮ū⒑陀甑危┑耐弦纷饔盟苯影l(fā)動(dòng)，中層干空氣的卷入、雨滴蒸發(fā)、冰雹和雪花的融化等因素可對(duì)其起到增強(qiáng)作用[5-7]。下沉氣流在地面形成的冷池與周圍暖濕氣流的界面稱為陣風(fēng)鋒[2]，冷池陣風(fēng)鋒在災(zāi)害性大風(fēng)的產(chǎn)生中也具有重要作用[8]：快速移動(dòng)且持續(xù)的陣風(fēng)鋒可造成10級(jí)以上雷暴大風(fēng)[9]，冷池的水平尺度和強(qiáng)度也會(huì)直接影響地面災(zāi)害性大風(fēng)的強(qiáng)度[10-11]。同時(shí)，陣風(fēng)鋒也是一種重要的對(duì)流觸發(fā)機(jī)制[12]，有時(shí)還會(huì)影響對(duì)流系統(tǒng)的強(qiáng)度變化[13-16]。在實(shí)際個(gè)例中，下?lián)舯┝骱屠涑仃囷L(fēng)鋒產(chǎn)生的大風(fēng)往往難以截然分開[2]。

引發(fā)雷暴大風(fēng)的對(duì)流系統(tǒng)組織類型包括超級(jí)單體風(fēng)暴、強(qiáng)脈沖風(fēng)暴、多單體風(fēng)暴簇和颮線[1-2，17]，侯淑梅等[18]通過普查發(fā)現(xiàn)，線狀中尺度對(duì)流系統(tǒng)與多單體風(fēng)暴合并的多數(shù)個(gè)例會(huì)產(chǎn)生雷暴大風(fēng)災(zāi)害。弓形回波是出現(xiàn)雷暴大風(fēng)典型的回波形態(tài)[19]。王秀明等[10]對(duì)一次由超級(jí)單體和颮線所致的區(qū)域性雷暴大風(fēng)成因進(jìn)行分析，指出下沉氣流輻散和合并、強(qiáng)冷池密度流、降水蒸發(fā)是引發(fā)極端雷暴大風(fēng)的重要原因。楊曉亮等[20]在一次秋季颮線過程的分析中指出，由雷暴高壓驅(qū)動(dòng)的冷池密度流增強(qiáng)了地面風(fēng)速，大風(fēng)主要出現(xiàn)在輻合線到正變壓中心之間的區(qū)域。王艷春等[21]、王玨等[22]、夏文梅等[23]、梅嬋娟等[24]、吳福浪等[25]也分別對(duì)出現(xiàn)在超級(jí)單體、脈沖風(fēng)暴、颮線等風(fēng)暴中的大風(fēng)事件進(jìn)行了細(xì)致的分析。

2018年6月13日，山東受多條線狀風(fēng)暴及其前側(cè)陣風(fēng)鋒影響出現(xiàn)了區(qū)域性大風(fēng)災(zāi)害。線狀風(fēng)暴內(nèi)產(chǎn)生的強(qiáng)風(fēng)風(fēng)速極端，致災(zāi)性強(qiáng)，在當(dāng)日預(yù)報(bào)中陣風(fēng)風(fēng)力被低估，山東東南部的臨沂、日照等地的對(duì)流和大風(fēng)在當(dāng)日預(yù)報(bào)中出現(xiàn)漏報(bào)，因此分析本次雷暴大風(fēng)的成因?qū)⒂兄谠鲞M(jìn)對(duì)類似天氣的認(rèn)識(shí)和積累預(yù)報(bào)經(jīng)驗(yàn)。本文將重點(diǎn)分析此次區(qū)域性致災(zāi)大風(fēng)的天氣系統(tǒng)、環(huán)境條件以及線狀風(fēng)暴和陣風(fēng)鋒引發(fā)大風(fēng)的過程，以期為山東地區(qū)雷暴大風(fēng)預(yù)報(bào)和預(yù)警提供一定的參考。

1 資料

所用資料包括：2018年6月13日山東省內(nèi)濱州（118.0°E、37.4°N，海拔104.2 m）、濰坊（118.9°E、36.7°N，海拔269.0 m）、青島（120.2°E、36.0°N，海拔173.8 m）、臨沂（118.4°E、35.3°N，海拔301.7 m）4部多普勒天氣雷達(dá)資料，高空和地面常規(guī)氣象觀測資料，山東省區(qū)域自動(dòng)站逐5 min加密地面氣象觀測資料，以及FY-4G可見光云圖。

文中附圖涉及的行政邊界是基于國家測繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作，所有底圖均無修改。圖1審圖號(hào)為GS（2017）3320號(hào)，其他圖中涉及的行政邊界審圖號(hào)為GS（2019）3082號(hào)。

2 天氣實(shí)況及災(zāi)情

2018年6月13日11：00—20：00（北京時(shí)，下同），多條線狀風(fēng)暴自西向東影響山東，山東境內(nèi)出現(xiàn)大范圍的雷暴大風(fēng)（圖1），并伴有短時(shí)強(qiáng)降雨和冰雹。共有318站次出現(xiàn)8級(jí)及以上陣風(fēng)，涉及14個(gè)地市。其中魯西南、魯中至青島地區(qū)直接受線狀風(fēng)暴影響，風(fēng)速極端，致災(zāi)性強(qiáng)，最大陣風(fēng)風(fēng)速為42.1 m·s?1（14級(jí)），出現(xiàn)在膠州營海，17：08青島國家級(jí)地面氣象觀測站出現(xiàn)34.8 m·s?1（12級(jí)）陣風(fēng)，成為該站1966年以來6月的最大陣風(fēng)。而山東東南部的臨沂、日照等地受風(fēng)暴前側(cè)陣風(fēng)鋒影響，多站監(jiān)測到8～9級(jí)陣風(fēng)，風(fēng)力弱于線狀風(fēng)暴區(qū)，但大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)本地未發(fā)生降水或僅有微弱降水，此種情況下產(chǎn)生的大風(fēng)在短時(shí)臨近預(yù)警中較容易被忽視。

此次區(qū)域性雷暴大風(fēng)事件使山東省受災(zāi)極其嚴(yán)重。強(qiáng)風(fēng)發(fā)生時(shí)正值省內(nèi)小麥?zhǔn)斋@期和陽信鴨梨等重要經(jīng)濟(jì)作物的生長期，大風(fēng)造成大面積農(nóng)作物倒伏減產(chǎn)、樹木折斷。據(jù)統(tǒng)計(jì)，農(nóng)作物受災(zāi)面積共16 702 hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)3.4億元。受災(zāi)總?cè)丝?1 653人，其中青島膠州灣海域一艘載有6人的漁船發(fā)生傾覆，2名船員確認(rèn)遇難，4名船員失蹤。此外，青島地區(qū)的極端強(qiáng)風(fēng)伴隨強(qiáng)降雨影響時(shí)正值晚高峰，樹木被連根拔起，路燈桿、廣告牌等設(shè)施被刮倒，建筑物被吹塌，部分區(qū)域電力一度中斷，致使城區(qū)交通嚴(yán)重癱瘓。

3 環(huán)流形勢和環(huán)境條件

此次雷暴大風(fēng)過程發(fā)生在東北冷渦背景下。6月13日08：00（圖2a），500 hPa冷渦中心位于河北北部（117.0°E，42.0°N），且有?16 ℃冷中心與之相配合；冷渦后部橫槽呈東北—西南走向，伸至河套地區(qū)，橫槽及槽后西北氣流強(qiáng)勁，大氣干冷（太原站氣溫為?12℃，溫度露點(diǎn)差為18 ℃，風(fēng)速為26 m·s?1）。08：00—20：00，橫槽轉(zhuǎn)豎，干冷空氣東侵至山東上空，疊加在850 hPa 22 ℃暖溫度脊之上，使位勢不穩(wěn)定層結(jié)增強(qiáng)。地面上有氣旋發(fā)展，暖鋒位于山東中北部，呈東西走向，暖鋒北側(cè)形成溫度露點(diǎn)差（t?td）≤4 ℃的濕區(qū)，顯示山東中北部及半島地區(qū)近地面大氣處于高濕的狀態(tài)。

青島探空資料顯示，6月12日08：00—13日08：00，低層一直有逆溫層存在，并逐漸增強(qiáng)、增厚（圖略），13日08：00逆溫層頂接近925 hP a（圖2b），逆溫強(qiáng)度達(dá)8 ℃·km?1，持續(xù)并增強(qiáng)的逆溫層非常有利于不穩(wěn)定能量的積累。利用13：00青島站地面氣溫（26 ℃）和露點(diǎn)溫度（20 ℃）對(duì)對(duì)流有效位能（convective available potential energy，CAPE）進(jìn)行訂正后，其數(shù)值從1 008 J·kg?1增強(qiáng)到2 300 J·kg?1?？梢?，在判斷對(duì)流能量條件時(shí)需關(guān)注低層逆溫層存在與否及其強(qiáng)度大小。850 hPa與500 hPa 溫差高達(dá)34.7 ℃，高于盛杰等[26]統(tǒng)計(jì)的華北雷暴大風(fēng)型線狀對(duì)流發(fā)生時(shí)該值的最大值（約33.3 ℃）；相對(duì)濕度的垂直廓線（圖2c）顯示，925～600 hPa 的干層（相對(duì)濕度HR≤50%）與地面至925 hPa的近飽和層（HR≥80%）相疊置，表明上下層環(huán)境大氣在溫度和濕度上均存在顯著的差異，熱力不穩(wěn)定條件強(qiáng)。此外，干層位于0 ℃層高度及以下，有利于環(huán)境干空氣夾卷進(jìn)入風(fēng)暴，增強(qiáng)冰雹融化后水膜的蒸發(fā)作用；地面至0 ℃層溫度直減率為7.40 ℃·km?1，較高的溫度直減率可使雨滴在下降過程中保持與環(huán)境大氣之間較大的溫差，維持氣塊的負(fù)浮力[27]，對(duì)下沉氣流有增強(qiáng)作用。

3 km和6 km以下垂直風(fēng)切變分別達(dá)16.4 m·s?1和19.4 m·s?1，均高于費(fèi)海燕等[28]統(tǒng)計(jì)的華東10 級(jí)以上雷暴大風(fēng)天氣的對(duì)應(yīng)參數(shù)的75%分位數(shù)（14.8 m·s?1和19.3 m·s?1），為組織化風(fēng)暴的形成提供了動(dòng)力不穩(wěn)定條件。

天氣形勢和環(huán)境條件共同表明，山東地區(qū)具備了線狀風(fēng)暴發(fā)生的水汽、能量和熱力、動(dòng)力不穩(wěn)定條件，雷暴大風(fēng)的發(fā)生潛勢顯著。

4 線狀風(fēng)暴的發(fā)展演變引發(fā)不同強(qiáng)度持續(xù)大風(fēng)

此次雷暴大風(fēng)影響山東的主要時(shí)間為2018年6月13日11：00—20：00，長達(dá)9 h，其間線狀風(fēng)暴經(jīng)歷了不同的生命階段。按照風(fēng)暴發(fā)展和演變的不同特點(diǎn)，分為3個(gè)階段：I發(fā)展階段（11：00—13：20），對(duì)流初步發(fā)展并分化為多條線狀風(fēng)暴；II組織化階段（13：21—15：00），多條線狀風(fēng)暴結(jié)構(gòu)逐漸緊實(shí)，組織化程度增強(qiáng)；III增強(qiáng)階段（15：01—20：00），線狀風(fēng)暴間出現(xiàn)合并，風(fēng)暴強(qiáng)度發(fā)展至強(qiáng)盛。

4.1 發(fā)展階段

6月13日11：27在東營墾利至聊城臨清一帶初步發(fā)展成一條中等強(qiáng)度的線狀回波L2，長度近300 km，結(jié)構(gòu)較為松散（圖3a）。隨后在L2的南、北部各有一個(gè)單體向右后方傳播，并分別發(fā)展成新的線狀回波，13：20左右，兩條新生線狀回波逐漸與L2分離，在山東境內(nèi)初步形成了3條線狀回波L1、L2、L3（圖3b）。在此階段僅9站次出現(xiàn)雷暴大風(fēng)，最大陣風(fēng)風(fēng)速為19 m·s?1（8級(jí)），出現(xiàn)在壽光羊口。

濱州站雷達(dá)資料顯示，11：45 L2中較強(qiáng)的單體A發(fā)展成熟并產(chǎn)生陣風(fēng)鋒，陣風(fēng)鋒在東營附近觸發(fā)出新的對(duì)流單體B（圖略）。單體B迅速發(fā)展并向東北方向移動(dòng)，最強(qiáng)反射率因子達(dá)60 dBZ以上（圖3c），12：20—12：44期間其質(zhì)心高度由7 km快速下降至3 km；12：44在0.5°仰角徑向速度圖上可見16 m·s?1負(fù)速度（圖3d）。與此同時(shí)，壽光羊口、廣饒漁港自動(dòng)站監(jiān)測到17.8 m·s?1、19 m·s?1陣風(fēng)，實(shí)際風(fēng)向與雷達(dá)徑向有一定夾角，所以雷達(dá)徑向速度略弱于實(shí)際風(fēng)速。大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)還伴有較強(qiáng)降水和降雹，壽光羊口5 min降水量為6.7 mm，雨滴和冰雹的拖曳作用引發(fā)下?lián)舯┝髟斐缮鲜鰞烧境霈F(xiàn)大風(fēng)。地面氣溫、露點(diǎn)溫度在5 min內(nèi)出現(xiàn)明顯下降（圖3d），結(jié)合環(huán)境條件可知中低層大氣較為干燥，由此可推斷除降水物的拖曳作用外，干冷的環(huán)境空氣夾卷入風(fēng)暴加劇了蒸發(fā)作用，使地面風(fēng)速增強(qiáng)。

4.2 組織化階段

13：20之后，3條線狀風(fēng)暴空間尺度增大，回波強(qiáng)度增強(qiáng)，組織化程度也明顯增強(qiáng)，結(jié)構(gòu)更加緊實(shí)，14：59分別位于濟(jì)南、淄博、濰坊附近（圖4a）。

此階段的最大陣風(fēng)風(fēng)速為30.4 m·s?1（11級(jí)），由L2上超級(jí)單體C造成。13：26超級(jí)單體 C低層反射率因子呈鉤狀（圖4b），最大反射率因子達(dá)65 dBZ，且60 dBZ以上強(qiáng)回波高懸于低層弱回波區(qū)之上，高于當(dāng)日?20℃層高度（6.8 km），有利于直徑2 cm以上大冰雹的形成，從而產(chǎn)生更強(qiáng)的拖曳作用。后側(cè)回波墻內(nèi)60 dBZ以上的強(qiáng)回波已接地（圖4c），表明超級(jí)單體內(nèi)的強(qiáng)降雨和大冰雹已降落至地面，鄒平九戶5 min降水量為11.8 mm。強(qiáng)降雨和降雹引發(fā)的下?lián)舯┝髟诘孛娈a(chǎn)生強(qiáng)烈輻散，近地面處雷達(dá)徑向速度達(dá)23.5 m·s?1（圖4d），相應(yīng)地，13：25、13：26、13：28分別在鄒平九戶、鄒平孫鎮(zhèn)、高青黑里寨監(jiān)測到30.4 m·s?1、18.8 m·s?1、14.2 m·s?1的極大風(fēng)，風(fēng)向呈輻散狀；從地面加密氣象要素可知，上述3站強(qiáng)風(fēng)出現(xiàn)的5 min內(nèi)，氣溫出現(xiàn)了不同程度的下降（圖4b）。從雷達(dá)徑向速度剖面圖可以看出，超級(jí)單體C前側(cè)上升氣流與后側(cè)下沉氣流相互分離，此種氣流結(jié)構(gòu)有利于中氣旋和風(fēng)暴的維持。

L2內(nèi)嵌有多個(gè)單體，其中有些發(fā)展為超級(jí)單體，這些單體內(nèi)的下沉氣流輻散形成的冷池發(fā)生合并，在其前沿溫度梯度大值區(qū)形成了一致的出流（圖略），在濟(jì)南東部至淄博北部造成了非常集中的地面大風(fēng)。

4.3 增強(qiáng)階段

15：00—17：00，在L3右側(cè)的濰坊南部、日照、臨沂等地不斷有新生單體生成并入L3（圖5a），L3強(qiáng)度增強(qiáng)，平均移速為50 km·h?1，而L2強(qiáng)度減弱，移速為61 km·h?1，17時(shí)許二者逐漸合并（圖5b）。L2和右側(cè)新生單體的并入使L3強(qiáng)度增強(qiáng)，水平尺度快速增大，17：00發(fā)展為長達(dá)300 km的颮線（圖5b），強(qiáng)中心位于青島附近。

此階段持續(xù)時(shí)間最長，產(chǎn)生的地面大風(fēng)范圍最廣，強(qiáng)度最強(qiáng)。大風(fēng)影響了山東中、東部多個(gè)地市，有6站次陣風(fēng)風(fēng)力達(dá)12級(jí)及以上，最大陣風(fēng)風(fēng)速為42.1 m·s?1（14級(jí)），出現(xiàn)在膠州營海，青島國家級(jí)地面氣象觀測站最大陣風(fēng)風(fēng)速達(dá)34.8 m·s?1（12級(jí)）。

根據(jù)青島站雷達(dá)資料，16：02—16：25，L3上的超級(jí)單體S途經(jīng)膠州地區(qū)，在此期間超級(jí)單體內(nèi)的中氣旋底高從5 km降至2.7 km。16：25超級(jí)單體S的下沉氣流在0.5°仰角徑向速度圖上形成22 m·s?1的大值中心I，普通單體D的下沉氣流形成的徑向速度大值中心II與之相鄰，最大徑向速度為24 m·s?1（圖5c），16：37上述兩個(gè)下沉氣流區(qū)發(fā)生合并（圖5d），徑向速度增強(qiáng)至32 m·s?1。同時(shí)，強(qiáng)風(fēng)使風(fēng)暴形態(tài)向前凸起，發(fā)展為弓形（圖略），16：38位于弓形回波頂端的膠州營海站監(jiān)測到42.1 m·s?1陣風(fēng)。

16：48—17：00，中氣旋結(jié)構(gòu)難以識(shí)別，單體S的底高、頂高、質(zhì)心高度都有所升高；17：00之后單體S前側(cè)入流明顯增強(qiáng)，李滄十梅庵和青島第一海水浴場分別監(jiān)測到18.5、19.5 m·s?1（均為8級(jí)）的東南向和西南向的入流大風(fēng)。暖濕入流的增強(qiáng)使中氣旋再度形成，也使超級(jí)單體S產(chǎn)生了更強(qiáng)的降水和與之相伴隨的強(qiáng)下?lián)舯┝鳌?7：05—17：10期間，青島站降水量為19 mm，露點(diǎn)溫度下降2 ℃，氣溫下降3.1 ℃，并伴有小冰雹，17：08產(chǎn)生34.8 m·s?1（12級(jí)）的陣風(fēng)。17：05—17：17僅兩個(gè)體掃內(nèi)，中氣旋底高從2 km降至0.3 km，包括青島站在內(nèi)的4個(gè)站監(jiān)測到12級(jí)以上大風(fēng)，最大陣風(fēng)達(dá)39.1 m·s?1（圖略）。

5 山東東南部地區(qū)對(duì)流的發(fā)展及大風(fēng)成因

14：00之后，對(duì)流在山東東南部的日照、臨沂等地迅速傳播，并引發(fā)8～9級(jí)陣風(fēng)，短期預(yù)報(bào)難度較大，出現(xiàn)了漏報(bào)情況，本節(jié)將重點(diǎn)分析上述區(qū)域?qū)α鞯挠|發(fā)和大風(fēng)的成因。

14：00，在0.5°仰角反射率因子圖中可見4種窄帶回波，分別是陣風(fēng)鋒、地面輻合線、海風(fēng)鋒（圖6a）、對(duì)流云街（圖6b）。陣風(fēng)鋒窄帶回波位于L3南側(cè)10 km處，反射率因子為15～20 dBZ，長約100 km，高約1 km，移速為26 km·h?1，此時(shí)陣風(fēng)鋒尚未引發(fā)8級(jí)以上大風(fēng)。地面輻合線和海風(fēng)鋒分別位于安丘—諸城、諸城—五蓮，地面氣象要素資料顯示，地面輻合線和海風(fēng)鋒兩側(cè)存在明顯的氣溫差、露點(diǎn)差和風(fēng)場輻合（圖6c）。對(duì)流云街分布在濰坊南部至臨沂南部，呈西南—東北走向，在雷達(dá)和衛(wèi)星云圖上分別表現(xiàn)為平行排列的窄帶回波和積云線（圖6b?c）。它通常出現(xiàn)在中等不穩(wěn)定環(huán)境中[29]，是由邊界層水平對(duì)流卷間產(chǎn)生的上升運(yùn)動(dòng)而激發(fā)[30]，是雷暴重要的觸發(fā)機(jī)制之一。

14：00在安丘南部地面輻合線和海風(fēng)鋒附近有新單體F生成并向東北方向移動(dòng)。從其反射率因子剖面（圖7）可見，14：29回波頂高于10 km，在高度2.5 km和7 km處各存在一個(gè)57 dBZ的反射率因子核心（圖7a）；14：35單體F與南移的陣風(fēng)鋒在安丘東部相遇，反射率因子快速增強(qiáng)至62 dBZ，回波頂高和核心高度保持不變（圖7b）；14：41—14：53最大反射率因子維持在60 dBZ以上，但反射率因子核心出現(xiàn)連續(xù)下降，14：53降至1 km左右（圖7c?e）；而14：59—15：11當(dāng)單體逐漸并入L3主體風(fēng)暴時(shí)，出現(xiàn)核心高度再度上升至5 km左右，呈現(xiàn)再度發(fā)展之勢（圖7f?h）。

在單體F形成之前，地面輻合線上觸發(fā)的單體由于沒有受到陣風(fēng)鋒的增強(qiáng)作用，生命史較短，未并入風(fēng)暴就減弱消散了。而在單體F之后，地面輻合線、海風(fēng)鋒、對(duì)流云街上又“源源不斷”地觸發(fā)了多個(gè)單體，這些單體在遇到陣風(fēng)鋒后強(qiáng)度增強(qiáng)，最終并入L3和東移過來的L2，使風(fēng)暴水平尺度快速增大。

風(fēng)暴產(chǎn)生的多股下沉氣流持續(xù)不斷地將干冷空氣補(bǔ)充到地面冷池中，形成了多條陣風(fēng)鋒，15：31昌樂白塔站在經(jīng)歷第二次陣風(fēng)鋒過境時(shí)產(chǎn)生18.9 m·s?1（8級(jí)）大風(fēng)。增強(qiáng)的冷池驅(qū)動(dòng)著陣風(fēng)鋒加速移動(dòng)，16：00—20：00陣風(fēng)鋒移速增至40～50 km·h?1，途經(jīng)濰坊南部、臨沂、日照等地，所到之處產(chǎn)生8～9級(jí)地面大風(fēng)。

綜上所述，山東東南部對(duì)流的新生單體是在地面輻合線、海風(fēng)鋒、對(duì)流云街上被接連觸發(fā)的，因此，在對(duì)流潛勢較高的條件下，需特別關(guān)注邊界層輻合線對(duì)對(duì)流的觸發(fā)作用[31-32]。新生單體在遇到陣風(fēng)鋒后強(qiáng)度增強(qiáng)、生命史得以延長，當(dāng)增強(qiáng)的單體并入到主風(fēng)暴后，使對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展壯大。而風(fēng)暴中的下沉氣流又驅(qū)動(dòng)著多股陣風(fēng)鋒加速向南推進(jìn)，快速移動(dòng)的陣風(fēng)鋒有利于地面風(fēng)速的增強(qiáng)。陣風(fēng)鋒與線狀風(fēng)暴主體之間存在相互促進(jìn)的機(jī)制。

6 結(jié)論

2018年6月13日山東受多條線狀風(fēng)暴和陣風(fēng)鋒共同作用，出現(xiàn)了區(qū)域性致災(zāi)大風(fēng)，此次過程預(yù)報(bào)難度大，出現(xiàn)了量級(jí)低估和漏報(bào)。本文針對(duì)預(yù)報(bào)難點(diǎn)，重點(diǎn)分析了線狀風(fēng)暴引發(fā)地面極端大風(fēng)和山東東南部對(duì)流的觸發(fā)和大風(fēng)成因，主要結(jié)論如下：

（1）此次雷暴大風(fēng)過程發(fā)生在高空冷渦背景下。冷渦后部的橫槽轉(zhuǎn)豎引導(dǎo)冷空氣疊加在低層暖脊之上，850 hPa與500 hPa 溫差高達(dá)34.7 ℃；同時(shí)925～600 hPa 的干層（HR≤50%）與地面至925 hPa的近飽和層（HR≥80%）相疊置，上下層大氣之間存在顯著的溫、濕差異，熱力不穩(wěn)定條件強(qiáng)，持續(xù)并增強(qiáng)的低層逆溫層使不穩(wěn)定能量得到積累。顯著干層和低層強(qiáng)溫度垂直遞減率為風(fēng)暴中夾卷和蒸發(fā)冷卻等過程提供了有利條件，有助于風(fēng)暴中下沉氣流的增強(qiáng)。3 km和6 km以下垂直風(fēng)切變強(qiáng)度強(qiáng)，為組織化風(fēng)暴的形成提供了有利的動(dòng)力不穩(wěn)定條件。

（2）線狀風(fēng)暴經(jīng)歷了發(fā)展、組織化和增強(qiáng)階段，不同生命期的地面大風(fēng)由下?lián)舯┝魉l(fā)，風(fēng)速極端，致災(zāi)性強(qiáng)。發(fā)展階段下?lián)舯┝靼l(fā)生在普通單體中，組織化和增強(qiáng)階段下?lián)舯┝靼l(fā)生在超級(jí)單體中，青島地區(qū)12級(jí)以上極端強(qiáng)風(fēng)出現(xiàn)在超級(jí)單體中氣旋底高從2 km降至0.3 km過程中。單體間下沉氣流區(qū)的合并使地面大風(fēng)的影響范圍和強(qiáng)度有所增大。

（3）線狀風(fēng)暴不同生命期強(qiáng)陣風(fēng)出現(xiàn)時(shí)均伴隨較強(qiáng)降雨和降雹，雨滴和冰雹的拖曳作用是下?lián)舯┝鳟a(chǎn)生的重要原因。極大風(fēng)速與5 min降水量具有正向相關(guān)性，青島站34.8 m·s?1的極端大風(fēng)出現(xiàn)時(shí)5 min降水量達(dá)19 mm。

（4）山東東南部的初生對(duì)流單體在地面輻合線、海風(fēng)鋒、對(duì)流云街上被接連觸發(fā)，這些單體在遇到陣風(fēng)鋒后強(qiáng)度增強(qiáng)、生命史得以延長；當(dāng)增強(qiáng)的單體并入到主風(fēng)暴后，使風(fēng)暴發(fā)展壯大，而風(fēng)暴中的下沉氣流又驅(qū)動(dòng)著多股陣風(fēng)鋒加速向南推進(jìn)，有利于地面風(fēng)速的增強(qiáng)。陣風(fēng)鋒與風(fēng)暴主體之間存在相互促進(jìn)的機(jī)制。在對(duì)流潛勢較高的條件下，需特別關(guān)注邊界層輻合線對(duì)對(duì)流的觸發(fā)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳曉欣，俞小鼎，王秀明.中國大范圍雷暴大風(fēng)事件（Derechos）研究：時(shí)空分布、環(huán)境背景和對(duì)流系統(tǒng)形態(tài)特征[J].氣象學(xué)報(bào)，2022，80（1）：67-81.

[2] 俞小鼎，王秀明，李萬莉，等.雷暴與強(qiáng)對(duì)流臨近預(yù)報(bào)[M].北京：氣象出版社，2020：292-293.

[3] FUJITA T T. Spearhead echo and downbursts in the crash of an airliner[J]. Mon Wea Rev，1977，105（2）：129-146.

[4] FUJITA T T. Manual of downburst identification for project NIMROD： Satellite and Mesometeorology Research Paper No. 156[R]. Chicago： The University of Chicago，1978：103-104.