2011年7月17日一次雷暴大風、短時暴雨過程分析

姚靜 袁媛 胡啟元 馬曉華

摘要 利用NCEP再分析資料以及自動站、多普勒雷達、衛星紅外云圖等氣象資料，對2011年7月17日14：00～21：00陜西省一次雷暴大風、短時暴雨天氣進行了分析。結果表明，此次強對流天氣受東北冷渦后部冷槽和低值系統影響，底層的暖濕氣流、高層的冷平流以及不穩定層結共同作用形成；K指數分布看，陜西大部分地區為24～36 ℃的高能區，表現為不穩定層結特征；陜西延安以南地區的SI指數為-2～0 ℃，陜南東部SI指數<-4 ℃，與強對流天氣對應較好，特別是在負值大值區的下游更是強對流易發區域；衛星云圖上，對流云團經過的地方，對應陜西省發生了短時強對流天氣；多普勒天氣雷達回波強中心達50 dBz以上，與之同時次的速度圖上出現了強的輻合中心。

關鍵詞 雷暴大風；短時暴雨；天氣過程；診斷分析；陜西省

中圖分類號 S161 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）16-05149-04

強對流風暴主要產生雷雨大風、冰雹和短時強降水等強對流天氣，是河南省主要災害性天氣之一，其來勢猛、強度強、生命史短、危害大，每年發生頻繁，給人民群眾和工農業生產帶來很大危害。如2005年5月30日下午到晚上陜西出現了一次大范圍強對流冰雹大風天氣，30日15：00最大風速達28 m/s，咸陽市的旬邑縣最大冰雹直徑達60 mm，據不完全統計，這次過程造成了近20萬hm2農田受災或絕收，直接經濟損失近5億元。

強對流天氣的發生、發展主要依靠大氣的熱力、動力條件，其中最重要的是中層有干空氣或中低層有逆溫層和強垂直風切變。近幾年，隨著探測和數值模擬手段的提高，強對流天氣的預測水平有了很大的提高。張芳華等對2005年7月12日上海颮線天氣過程分析發現，處在上干冷、下暖濕的不穩定大氣層結中，對流層上層干冷空氣的侵入和邊界層暖濕氣流強烈輻合是颮線天氣的觸發機制；颮線以斷續線型與后續線型相結合的回波型式形成，在對流單體的右側不斷新生單體，最終連接成弓狀回波帶，產生雷雨大風等強對流天氣[1]。李云川等利用新一代天氣雷達產品建立了河北省冰雹、大風、強降水識別指標[2]；張晰瑩等分析表明雖然弱冰雹云回波強度弱無典型雹云特征，但速度特征明顯，具有明顯的中尺度輻合輻散特征等[3]。筆者利用NCEP再分析資料以及自動站、多普勒雷達、衛星紅外云圖等氣象資料，采用天氣動力學診斷方法和強天氣分析技術，對2011年7月17日14：00～21：00陜西省一次雷暴大風、短時暴雨天氣過程的環流背景、物理量場進行分析，探討這次強對流天氣過程的系統演變特征和觸發機制，提高對此類強對流天氣發生發展機理的認識水平。

1 過程概況與災情

1.1 過程概況 7月17日14：00～16：00商洛部分地區開始出現雷暴，洛南、商州、柞水等地區出現短時暴雨，17：00～19：00寶雞、榆林、漢中以及商洛、咸陽部分地區均出現短時暴雨、雷暴大風。20：00～21：00逐漸停歇。之后各地雷達回波減弱，天氣逐漸轉好。據自動站統計，7月17日08：00～21：00發生雷暴53站次、6級以上短時大風10站次（府谷、長武、白河、鎮巴、旬邑、永壽、淳化、富縣、涇陽、陳倉），據區域站（圖1）統計，短時暴雨67站次，強降水主要時段為14：00～21：00。這次強對流天氣范圍大、強度強，持續時間長（達10 h），災害性天氣類型多，有雷暴、短時強降水和大風；短時大風站數多，全省共出現10縣大風天氣；且跨越了陜北、關中、陜南地區。

1.2 災情 7月17日，商洛市商州區7個鎮遭受冰雹和大風襲擊，據初步統計，農作物受災面積813.9 hm2，成災面積443.6 hm2，因災減產糧食200萬kg，直接經濟損失530萬元，其中農業經濟損失454萬元；鎮安縣米糧鎮遭受冰雹襲擊，全鎮農作物受災面積544.7 hm2，其中467.3 hm2玉米出現倒伏，77.3 hm2烤煙不同程度遭受冰雹襲擊和大風災害，有7 700多株核桃樹受災，減產38 500 kg，有30多根大樹被風吹倒，導致電力中斷2 h，災害造成直接經濟損失達311.5萬元。17日，寶雞市陳倉區慕儀鎮以及鳳翔橫水、彪角、虢王3個鄉鎮遭受冰雹襲擊持續足有20 min，冰雹多為乒乓球大小，人根本無法在室外活動，多處農田種植的作物幾乎全部被毀，2 000.0 hm2農作物受災。

2 高空形勢場分析

7月17日08：00，500 hPa中高緯度是西低東高的形勢（圖2a），在內蒙古地區有一冷渦，冷渦的后部不斷有冷空氣下滑，這股冷空氣影響陜西省的關中和陜北大部分地區，自內蒙冷渦中心到陜西省陜南地區有一明顯的槽，且與之配合較好的有一溫度槽存在，有利于強對流天氣的發生。700 hPa陜西省處于暖濕的溫度脊中（圖2b），暖平流自甘肅中東部到陜西省中部，另外在陜南西部地區有一弱的切變存在；850 hPa陜西省自北向南有一豎切變（圖2c）。在陜西上空基本形成了上冷下暖，低層暖平流、中高層冷平流的冷渦天氣形勢，高空冷渦底后部引導冷空氣南下與暖濕氣流激烈交匯，造成劇烈的強對流天氣。地面圖上，關中西部、陜南東部均存在輻合線。因此，整層的輻合上升、底層的暖濕氣流、高層的冷平流以及不穩定層結為強對流的發生提供了有利條件。

3 中尺度綜合分析

7月17日08：00 200 hPa自內蒙古到陜西省陜南地區冷槽非常強盛；500 hPa內蒙中部為一冷渦，在冷渦后部有一低槽，即在陜北、關中有一低槽；700 hPa在陜西省陜南有一切變，并處于暖平流中，850 hPa陜西省自北向南有一豎切變。陜西省大部分地區T850–T500為25 ℃，處于不穩定狀態（圖3）。在7月17日15：00～16：00地面自動站陜西省陜北、關中西部以及陜南東部均存在輻合線（圖4）。因此，整層的輻合上升以及底層的暖濕氣流、高層的冷平流和不穩定層結為強對流的發生提供了有利條件[4]。

4 對流條件因子

4.1 能量場分布和大氣層結 從7月17日08：00的K指數分布看（圖5a），陜西大部分地區為24～36 ℃的高能區，表現為不穩定層結特征，反映出17日中低層的水汽條件和能量條件明顯較好，因此17日過程的強降水比較突出，據區域站統計，短時暴雨67站次，強降水主要時段為14：00～21：00。7月17日08：00陜西延安以南地區的SI指數為-2～0 ℃，陜南東部SI指數<-4 ℃（圖5b），與強對流天氣對應較好，特別是在負值大值區的下游更是強對流易發區域，因而在陜南東部的安康地區出現了劇烈的強對流天氣。17日 08：00在陜西中南部的30°～35°N △θse500-850在-14～0 ℃（圖6a），為顯著的對流不穩定；850 hPa θse有一75 ℃的大值中心（圖6b），對流層低層850 hPa的θse明顯高于近地面層，即 θse/ z>0 ℃ ，說明在對流層低層出現一個明顯的逆溫層，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。

4.2 探空分析 從7月17日延安（圖7a）、西安（圖7b）、漢中探空分析來看，根據17日14：00對流溫度訂正的對流有效位能CAPE來看，延安為1 758.3 J/kg、西安2 321.4J/kg、漢中2 252.9 J/kg。 從垂直風場分析，500 hPa以下風隨高度順轉，有暖平流，有利于強對流天氣的發生和發展，陜北南部、關中西部、陜南東部普遍出現雷暴、大風、短時強降水等天氣。

5 云圖分析

7月17日，500 hPa蒙古冷渦后部不斷有冷空氣下滑，08：00～12：00云圖上全省上空少云（圖8a），地面加熱增溫明顯；12：00～24：00不斷有強對流云團生成，且在陜西省上空移動速度較快，對流云團經過的地方，對應陜西省發生了短時強對流天氣（圖8b）。

6 雷達分析

從17日15：00漢中雷達組合反射率分析（圖9a），漢中東南部到安康地區有對流性回波，且強中心達50 dBz以上，與之同時刻的速度圖上（圖9b），看到漢中東部城固到石泉之間有強的輻合中心，同時在漢中南部也有一輻合區存在。寶雞16：57組合反射率剖面圖上（圖10a）可以看到對流發展高度較高，達9 km，強中心位于6 km左右，強度在65 dBz以上，如此強的對流云回波給寶雞地區帶來了強烈的短時暴雨和雷暴天氣[5]。西安雷達向寶雞方向的反射率剖面圖（圖10b）顯示出回波發展更加強烈，整個上空的回波強中心面積大，強度達65 dBz以上，寶雞地區發生了強烈的雷暴天氣。

7 預報服務總結

短時預報員從17日13：50共和市縣氣象局進行電話會商6次，及時主動地進行指導和服務，將強回波的走向和發展情況和對方進行會商，在必要時指導對方做出預報和預警，對方也將最新實況告知省臺，上下緊密聯動，預報和服務效果非常好。當日的預報員向各級領導發送了短時暴雨大風冰雹警報4份，特別是17：10指出未來0～2 h長武、彬縣、旬邑、麟游、淳化、耀縣、甘泉等地境內有雷雨，并伴有6級以上短時大風，準確率達80%以上，為地級市縣的預報和服務及時、準確地進行了指導。

8 結論

（1）7月17日500 hPa中高緯度是西高東低的形勢，在內蒙古地區有一冷渦，冷渦的后部不斷有冷空氣下滑，這股冷空氣影響陜西省的關中和陜北大部分地區，有利于強對流天氣的發生。

（2）從能量場分析，7月17日08：00陜西大部分地區K指數為24～36 ℃的高能區，表現為不穩定層結特征；17日08：00陜西延安以南地區的SI指數為-2～0 ℃，陜南東部SI指數<-4 ℃，與強對流天氣對應較好，特別是在負值大值區的下游更是強對流易發區域，因而在陜南東部的安康地區出現了劇烈的強對流天氣。

（3）從垂直風場分析，7月17日500 hPa以下風隨高度順轉，有暖平流，有利于強對流天氣的發生和發展。陜北南部、關中西部、陜南東部普遍出現雷暴、大風、短時強降水等天氣。

（4）從衛星云圖分析，7月17日12：00～24：00不斷有強對流云團生成，且在陜西省上空移動速度較快，對流云團經過的地方，對應陜西省發生了短時強對流天氣。

（5）從多普勒天氣雷達圖分析，雷達回波強中心達50dBz以上，與之同時次的速度圖上出現了強的輻合中心。

參考文獻

[1] 張芳華，張濤，周慶亮，等.2004年7月12日上海颮線天氣過程分析[J].氣象，2006，31（5）：47-51.

[2] 李云川，王福俠，裴宇杰，等.用CINRAD.SA雷達產品識別冰雹、大風和強降水[J].氣象，2006，32（10）：64-69.

[3] 張晰瑩，張禮寶，安英玉，等.弱冰雹云雷達回波結構特征分析[J].氣象，2008，34（2）：38-42.

[4] 陸漢城，楊國祥.中尺度天氣學原理和預報[M].北京：氣象出版社，2000.

[5] 張沛源，陳榮林.多普勒速度圖上的暴雨判據研究[J].應用氣象學報，1995，6（3）：373-378.安徽農業科學，Journal of Anhui Agri. Sci.2014，42（16）：5195-5197，5200

責任編輯 張彩麗 責任校對 李巖