漢中市2013年8月11日強對流天氣過程分析

胡江波，孟 茹，鄭薇薇，楊睿敏

（陜西省漢中市氣象局，陜西 漢中 723000）

1 引言

2013年8月11日漢中市出現一次明顯的強對流天氣過程，全市11個縣（區）均出現強雷暴，部分地方出現了大風、短時強降水，局地出現了冰雹。全市275個加密雨量站共出現暴雨17站次，大雨94站次，降水分布不均，最大降水區域出現在寧強、勉縣、南鄭、留壩、洋縣及佛坪（圖1）。

圖1 2013年8月11日漢中市區域站降水量分布

強降雨導致部分縣受災嚴重，其中，佛坪縣有5個鎮不同程度受災，受災人口560人，倒塌房屋1間，緊急轉移5戶7人，損壞村組道路58.5km，沖毀人飲工程5處、管道1800m，沖毀農田41.2畝，農作物絕收808畝，直接經濟損失205萬元，水利設施經濟損失42萬元。洋縣大面積農作物受災，基礎設施受損，電線桿斷裂13根，線路損害4處10km，村組水泥道路損壞500m，樹木折斷500棵，河堤損毀1處。南鄭縣碑壩鎮境內遭受雷電、冰雹襲擊，1cm大小的冰雹持續了30min，致使玉米、紅薯、烤煙等農作物遭受嚴重損失，全鎮種植煙草烤煙的回龍、松坪、西溝、韭菜巖4個村受災尤為嚴重，39戶688畝烤煙受災，其中絕收374.2畝，造成直接經濟損失162.4萬元。

2 高空形勢分析

在2013年8月10日08時500hPa的高空圖上，中緯度氣流平直，內蒙中部到青海東北部有一西風槽，高原上有南風發展，副熱帶高壓西伸脊點位于109°附近，控制我國東南部大部分地區。到10日20時（圖2），副熱帶高壓有所加強北抬，西伸脊點穩定少動，漢中市處于副熱帶高壓外圍的暖濕氣流控制中，另外南疆到青藏高原為大陸高壓控制，西風槽不斷發展加深，已經東移到甘肅南部，西風槽在加深過程中不斷攜帶冷空氣南下，是造成此次強對流天氣的冷空氣源。

圖2 2013年8月10日20時500hPa高空圖

10日20時700hPa的高空圖上（圖3），為明顯的東高西低形勢，在四川西部地區有西南低渦生成，漢中市正好處于西南渦右前方的偏南氣流中，不斷輸送水汽和不穩定能量，同時在漢中西部有一切變線存在，有利于輻合抬升，觸發不穩定能量釋放。另外，850hPa漢中地區為一暖區控制。因此在漢中上空形成了上干冷、下暖濕的天氣形勢，這種形勢造成了8月11日漢中市劇烈的強對流天氣。

圖3 2013年8月10日20時700hPa高空圖

3 中尺度分析

從8月10日20時高空中尺度分析可以看出（圖4），500hPa在內蒙古西部到甘肅南部有一明顯冷槽，并且與之配合較好的有一溫度槽，溫度槽的位置落后高度槽，這種配置有利于槽的加深，另外在漢中上空及甘肅中北部青海一帶有顯著降溫區；700hPa自河套西部經寧夏到漢中西部有一南北向的切變線存在，漢中為顯著濕區控制，850hPa陜西省自北向南為暖脊控制，另外漢中上空T850－T500為28℃，處于不穩定狀態。因此，這種中高層干冷、低層暖濕，以及不穩定層結為強對流天氣的發生提供了有利條件。

圖4 2013年8月10日20時高空中尺度分析

4 對流條件因子

4.1 能量場分布和大氣層結

K指數是考慮了氣層水汽條件的一種不穩定指數，由于K指數中考慮了中低層的水汽條件，是分析強對流、暴雨的一種較好的熱力穩定度指數[1～3]。從8月10日08時的K指數分布看（圖略），漢中市處在32～36℃的高能區，表現為不穩定層結特征，由于中低層的水汽條件較好，因而K指數較大，到10日20時，K指數迅速增大，整個漢中市處于＞40℃的高能區，反映出中低層的水汽條件和能量條件明顯較好，因而8月11日過程的強降水比較突出。

SI指數能夠較好反映氣層穩定度的指數，SI＜0℃表示氣層不穩定，負值越大，氣層越不穩定。從8月10日08時的SI指數分布看（圖略），漢中市SI＞0℃，大氣層結較穩定，到10日20時，由于白天地面的輻射加熱，大氣層結由穩定狀態轉變為不穩定狀態，SI達到－3.06℃，與強對流天氣對應較好，負值大的區域更是強對流易發區域，因而在漢中市出現了劇烈的強對流天氣。

8月10日20時在漢中市上空，925hPa的θse有一92℃的大值中心（圖5），且對流低層925hPa的θse明顯高于近地面層，即θse／?z＞0℃，說明在對流低層出現一個明顯的逆溫層。另外850hPa與500hPa的θse的差值為18℃左右，為顯著的對流不穩定。由于逆溫層把低空的暖濕空氣同中高層干冷的空氣隔開，成為干暖蓋，干暖蓋為產生強對流天氣所需的不穩定能量積蓄及釋放提供重要作用，更有利于深厚對流活動的產生。

圖5 2013年8月10日20時 沿33°N的緯向剖面

4.2 探空分析

衡量熱力不穩定大小的物理含義最清晰的參數是對流有效位能（CAPE）[4～7]，CAPE表示氣塊上升過程中所有因溫度差異形成的正浮力對氣塊所做的功。從8月10日08時的探空分析來看（圖略），漢中站的對流有效位能CAPE為461.2J／kg，安康站為700.2J／kg，武都站為492.0J／kg，對流有效位能均不大，表征大氣的對流不穩定并不顯著。但經過白天地面的輻射加熱，到10日20時，漢中站的對流有效位能CAPE達到3534 J／kg（圖6a），大氣層結也由穩定轉變為不穩定，安康站為347.2J／kg（圖6b），武都站為611.3J／kg（圖略），對流有效穩定較小，且大氣層結穩定，故強對流天氣出現在漢中市，從本次過程來看，CAPE值的大小與對流天氣的強弱有很好的對應關系，CAPE值越大，產生天氣越劇烈。

從垂直風場分析，漢中站500hPa以下風隨高度順轉，有暖平流；500hPa以上風隨高度逆轉，有冷平流，這種結構有利于漢中市強對流天氣的發生和發展。

5 云圖分析

圖6 2013年8月10日20時TLOG圖

8月10日白天，漢中市上空晴朗少云（圖7），午后地面加熱增暖明顯，為對流發生提供了熱力條件，由于低層暖平流和地面的加熱增暖作用，到11日01時左右，在漢中地區南部開始有對流單體生成，寧強、鎮巴開始出現雷暴，并伴有陣性降水。到11日02時，對流單體生成發展，影響范圍擴大到漢中的漢臺、城固及佛坪等縣（區），對應區域也出現了雷暴和陣性降水天氣。此后對流單體繼續生成發展，松散零碎的對流單體到11日04時，連接成為一個大面積的中尺度對流云團，影響漢中大部分地區（圖8），對流云團控制的區域6站出現短時暴雨（1h降水量≥20mm），其中，留壩的紅巖溝1h降水量為28.2mm，火燒店21.7mm，洋縣的卡房水庫為41.2mm，鐵河為28.1mm，黑峽為31.3mm，兩河口為30mm。到11日05時，對流云團影響范圍繼續擴大，本時次共出現短時暴雨5站次，其中南鄭縣2站次，佛坪縣2站次，洋縣1站次。此后對流云團在漢中市不斷生成與消散，造成漢中多站次出現短時暴雨及強雷暴天氣，本次強對流天氣主要降水時段集中在11日02：00～11：00，共出現29站次短時暴雨，到11日15時強對流天氣過程結束。

圖7 2013年8月10日16：00紅外云圖

6 雷達回波分析

圖8 2013年8月11日04：00紅外云圖

本次強對流天氣產生的強降水屬于混合云降水，混合云中的對流單體直接導致了出現在漢中局部地方的短時強降水。從組合反射率因子來看，8月11日01時左右在漢中市南部的南鄭、寧強及鎮巴一帶不斷地有對流單體生成，此后不斷發展加強，到02時37分左右（圖9），漢中南部零散的對流單體逐漸合并加強，同時在佛坪也有強回波產生，其強度超過50dBz，對應區域產生了強降水，11日02：00～03：00，共出現短時暴雨4站次，其中，佛坪本站降水量達24mm，到11日03時39分，強回波主要分布在城固、洋縣北部、留壩、勉縣，最大回波強度超過60dBz，與之對應的速度圖上（圖10），在城固、洋縣北部及勉縣有明顯的輻合區。此后混合降水云強回波一直持續影響漢中大部分地方，造成漢中多地出現短時強降水。

圖9 2013年8月11日T 02：37組合反射率因子

圖10 2013年8月11日 T 03：39基本速度（2.4°）

7 結語

（1）本次強對流天氣過程的主要影響系統是西風槽，西風槽在加深過程中不斷攜帶冷空氣南下，是造成此次強對流天氣的冷空氣源；700hPa西南低渦不斷為漢中市輸送水汽和不穩定能量，低層切變線觸發不穩定能量釋放，是強對流的觸發機制；另外漢中上空T850－T500為28℃，處于不穩定狀態。因此，這種中高層干冷、低層暖濕，以及不穩定層結的上下疊置造成了漢中市劇烈的強對流天氣。

（2）對流層低層925hPa附近的逆溫層所形成的干暖蓋，有利于深厚對流活動的產生，CAPE值的大小與對流天氣的強弱有很好的對應關系，CAPE值越大，產生天氣越劇烈。

（3）中尺度對流云團造成漢中多地出現短時暴雨及強雷暴天氣。

（4）本次強對流天氣產生的強降水屬于混合云降水，混合云中的對流單體直接導致了出現在漢中局部地方的短時強降水，回波強度和降水強度有著很好的對應關系，回波強度超過50dBz可以作為短時強降水的預報指標。

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