孫吳縣2014年6月24日龍卷風天氣過程分析

焦煥杰+劉亞玲+徐淑華

摘 要：利用常規高空地面資料和自動站、FY-2C衛星云圖等，從天氣形勢、物理機制、云圖演變特征、地形作用等方面，分析了發生在2014年6月24日黑河市孫吳縣龍卷風天氣演變和成因。結果表明：這次中尺度天氣過程發生在高空急流軸左前方氣旋式切變處，地面冷鋒鋒生所產生的雷暴超級單體。分析還發現，在高空鋒區移動過程中，中高層干冷輻散，低層暖濕輻合，大氣層結增強對流不穩定發展，對這次龍卷風的觸發、組織、移動具有重要作用。

關鍵詞：龍卷風；急流；分析；孫吳縣

中圖分類號 S162 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2014）20-89-02

龍卷風是一種強烈的、小范圍的空氣渦旋，是在極不穩定天氣下由空氣強烈對流運動而產生的。龍卷風持續時間，一般僅幾分鐘，最長不過幾十分鐘，但因具有突發性、風速大、局地旋轉性等特點，常造成很嚴重的自然災害，是天氣預報的難點。2014年6月24日16∶00，受高空急流和地面冷鋒過境影響，在黑河市孫吳形成龍卷風，2014年6月24日17∶40～50，掃過孫吳郊區，受其影響，一些樹木、房屋等戶外設施受到不同程度損害，造成財產損失。根據對受災現場受災程度的直觀勘察和參考相關氣象記錄，經推算，中心風力可達10級以上。本文對2013年6月24日出現的龍卷風進行了天氣動力學分析，試圖探討龍卷風發生、發展、消亡的物理成因；找出龍卷風發生的規律，可以為以后的預報提供一些參考依據。

1 天氣過程概述

1.1 天氣實況 2014年6月24日，受高空急流和地面冷鋒影響，黑河市孫吳縣出現了龍卷風并伴隨大雨、局地暴雨、大風等天氣。其中孫吳本站雨量58.4mm、南河60.2mm、腰屯59.4mm、晨清46mm，2014年6月24日16∶50的極大風速達到20.2m/s。

1.2 天氣形勢演變 6月24日8∶00地面圖上（如圖1），東北低壓形成并逐漸加強向南移動，移動中產生冷鋒鋒生，冷鋒在大興安嶺、齊齊哈爾到內蒙古一帶，朝鮮半島附近一直有福熱帶高壓維持并加強，在高低壓之間有較強的西南風；6月24日8∶00 850hPa高空圖上（如圖2），位于我市南部，有較強的暖平流水氣輸送帶，急流中心風速為16m/s；6月24日8∶00 500hPa東亞大陸兩槽一脊建立，巴爾喀什湖以北為一寬廣槽區，貝加爾湖為一暖高壓脊，脊前急流區，中心風速為32m/s，我省為一個低槽，隨著系統東移，高空鋒區加強。

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1.3 紅外云圖演變分析 在2014年6月24日15∶00衛星云圖（如圖3）上顯示：有中尺度對流系統（MCS）強烈發展，強中心在黑河孫吳附近，云頂溫度達-73.3℃，云團的溫度梯度和水汽梯度很大，MCS自西南向東北移動。利用FY-2C靜止氣象衛星云圖，可以直觀的看到對流云團的生消。

2014年6月24日16∶00在內蒙古和齊齊哈爾交界處，也就是當時冷鋒所處的位置，有云團開始發展，2014年6月24日17∶00在孫吳上空，逐漸向東北方向移動。（如圖4）對流繼續發展，黑體亮溫快速降低，到2014年6月24日18∶00相當黑體亮溫降到220K，正好位于孫吳、南河鄉、腰屯鄉、晨清鄉附近，此時，對流發展相當旺盛，形成了超級單體雷暴云團，形成了龍卷風，隨著龍卷風的發生和能量的釋放，黑體亮溫很快回升，龍卷風消亡，又轉變雷暴云團，（如圖5）是2014年6月24日15∶00至21∶00降雨實況。

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圖3 2014年6月25日14∶00衛星云圖

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圖4 2014年6月25日14∶00黑體亮溫

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圖5 2014年6月25日降雨實況

2 地面主要氣象要素分析

根據附近測站地面自動站資料顯示：2014年6月24日15∶00以前氣壓一直在緩慢下降，16∶00氣壓呈跳躍式升高，20∶00又開始回落；風向從14∶00的西南風到16∶00突然變成東北風，風速突然加大，最大瞬時風速達到26.2m/s；氣溫15∶00前上升，18∶00后下降，17∶00至19∶00 2h降雨量46.3mm，這些變化和颮線過境相似。

3 天氣形成因素分析

3.1 熱力和不穩定條件分析 （1）假相當位溫：2014年6月24日8∶00，從各層假相當位溫場可以看出，925～700hPa都位于高能區里，低層能量相當大，850hPa的最大值是345K，中心向東北伸展，龍卷風發生在低層θse的高能區里。（2）不穩定指數：從表1可以看出，2014年24日8∶00大氣層結由穩定轉變成不穩定，并且逐漸向強烈不穩定狀態發展。另外從各層的相對濕度可知，低層濕度大，中層相對小，高層的濕度大，且低層有暖濕空氣輸送，這有助于不穩定能量的加速發展。

表1 2014年6月23～25日孫吳站大氣層結熱力參數

[＼&23日

20∶00＼&24日

8∶00＼&24日

20∶00＼&25日

8∶00＼&25日

20∶00＼&K指數＼&9＼&28＼&35＼&36＼&9＼&θse850-θse500＼&-2.7＼&3.2＼&6.4＼&9.8＼&-4.0＼&沙氏指數＼&6.0＼&-0.1＼&-3.3＼&-4.1＼&6.0＼&T850-T500＼&23＼&27＼&28＼&27＼&24＼&]endprint

3.2 天氣物理量診斷分析 高低空急流是輸送大量的水汽，地面幅合上升運動、高空輻散下沉運動是龍卷風發生必要條件。在龍卷風發展期的物理量分析，渦度分析；孫吳站的西北部正渦值明顯增大，中心位于大興安嶺北部，2014年24日8∶00 500hPa渦度中心強度為60×10-5/s，從高空到地面向前傾斜，上升速度從850hPa到500hPa逐漸減弱。地面分析；地面氣旋迅速加強，低壓前部輻合氣流明顯增強。強度是-10×10-5/s；這為龍卷風提供有利的對流條件。

3.3 地形作用 孫吳是位于2個小興安嶺北麓，地勢南部和西部高，北部和東部低，有西南向東北傾斜。西部是低山丘陵，東部是沿江平原。西南-東北走向山脈的谷地里，一定強度的氣流越過山脊后可形成準靜止被風波和下坡風，山脈越高、背風坡度越大，則產生的下坡風越強。由于山脈的阻擋和迎風坡的抬升作用，對流云團加強，在越過山脈后，速度加快，孫吳東面山脈又阻擋抬升，促使對流迅速發展形成發展旺盛的雷暴云團，孫吳特殊地形給這次天氣過程創造一個次要條件。

4 災情

通過對現場的勘察了解，這次短時強降雨、龍卷風天氣一度造成大面積的農田被淹，多處房蓋摧毀，鐵路、電力、通訊中斷，特別是孫吳鐵路出軌，300多m路基塌方，中斷運輸60d之久。

5 結論

（1）當高空有明顯低槽或鋒區并拌有急流時，地面有發展旺盛低壓，且有鋒生時容易出現龍卷風天氣。

（2）龍卷風是發生在雷暴云團中，在衛星云圖上能清晰看到對流云團的生消，當黑體亮溫低于220K時，雷暴云發展相當旺盛，容易出現龍卷風。

（3）西北冷空氣處使低層不穩定能量堆輻合上升，在高層較強的輻散下沉氣流環繞，形成低空輻合、高空輻散抽氣筒，在地面低壓渦旋和高低空急流的作用下，是龍卷風發生的必要條件。

（4）同樣的天氣形勢，出現不同的天氣現象，具備了出現龍卷風的必要條件，也不一定出現龍卷風，有可能是雷雨大風天氣，有可能是颮線天氣，所以說龍卷風的天氣出現的次數很少，預報難度之大，是今后的工作不斷加以分析和研究。

參考文獻

[1]李江波.河北平原一次春季強對流天氣分析[J].氣象.2007（9）：45-46.

[2]李均英等.一次熱對流降水的成因[J].氣象學報.2008（2）：60-61，79.

[3]丁鐵，王麗娟，郭翔宇.一次龍卷風天氣過程分析[J].黑龍江氣.2009（4）：70，89. （責編：徐煥斗）endprint

3.2 天氣物理量診斷分析 高低空急流是輸送大量的水汽，地面幅合上升運動、高空輻散下沉運動是龍卷風發生必要條件。在龍卷風發展期的物理量分析，渦度分析；孫吳站的西北部正渦值明顯增大，中心位于大興安嶺北部，2014年24日8∶00 500hPa渦度中心強度為60×10-5/s，從高空到地面向前傾斜，上升速度從850hPa到500hPa逐漸減弱。地面分析；地面氣旋迅速加強，低壓前部輻合氣流明顯增強。強度是-10×10-5/s；這為龍卷風提供有利的對流條件。

3.3 地形作用 孫吳是位于2個小興安嶺北麓，地勢南部和西部高，北部和東部低，有西南向東北傾斜。西部是低山丘陵，東部是沿江平原。西南-東北走向山脈的谷地里，一定強度的氣流越過山脊后可形成準靜止被風波和下坡風，山脈越高、背風坡度越大，則產生的下坡風越強。由于山脈的阻擋和迎風坡的抬升作用，對流云團加強，在越過山脈后，速度加快，孫吳東面山脈又阻擋抬升，促使對流迅速發展形成發展旺盛的雷暴云團，孫吳特殊地形給這次天氣過程創造一個次要條件。

4 災情

通過對現場的勘察了解，這次短時強降雨、龍卷風天氣一度造成大面積的農田被淹，多處房蓋摧毀，鐵路、電力、通訊中斷，特別是孫吳鐵路出軌，300多m路基塌方，中斷運輸60d之久。

5 結論

（1）當高空有明顯低槽或鋒區并拌有急流時，地面有發展旺盛低壓，且有鋒生時容易出現龍卷風天氣。

（2）龍卷風是發生在雷暴云團中，在衛星云圖上能清晰看到對流云團的生消，當黑體亮溫低于220K時，雷暴云發展相當旺盛，容易出現龍卷風。

（3）西北冷空氣處使低層不穩定能量堆輻合上升，在高層較強的輻散下沉氣流環繞，形成低空輻合、高空輻散抽氣筒，在地面低壓渦旋和高低空急流的作用下，是龍卷風發生的必要條件。

（4）同樣的天氣形勢，出現不同的天氣現象，具備了出現龍卷風的必要條件，也不一定出現龍卷風，有可能是雷雨大風天氣，有可能是颮線天氣，所以說龍卷風的天氣出現的次數很少，預報難度之大，是今后的工作不斷加以分析和研究。

參考文獻

[1]李江波.河北平原一次春季強對流天氣分析[J].氣象.2007（9）：45-46.

[2]李均英等.一次熱對流降水的成因[J].氣象學報.2008（2）：60-61，79.

[3]丁鐵，王麗娟，郭翔宇.一次龍卷風天氣過程分析[J].黑龍江氣.2009（4）：70，89. （責編：徐煥斗）endprint

3.2 天氣物理量診斷分析 高低空急流是輸送大量的水汽，地面幅合上升運動、高空輻散下沉運動是龍卷風發生必要條件。在龍卷風發展期的物理量分析，渦度分析；孫吳站的西北部正渦值明顯增大，中心位于大興安嶺北部，2014年24日8∶00 500hPa渦度中心強度為60×10-5/s，從高空到地面向前傾斜，上升速度從850hPa到500hPa逐漸減弱。地面分析；地面氣旋迅速加強，低壓前部輻合氣流明顯增強。強度是-10×10-5/s；這為龍卷風提供有利的對流條件。

3.3 地形作用 孫吳是位于2個小興安嶺北麓，地勢南部和西部高，北部和東部低，有西南向東北傾斜。西部是低山丘陵，東部是沿江平原。西南-東北走向山脈的谷地里，一定強度的氣流越過山脊后可形成準靜止被風波和下坡風，山脈越高、背風坡度越大，則產生的下坡風越強。由于山脈的阻擋和迎風坡的抬升作用，對流云團加強，在越過山脈后，速度加快，孫吳東面山脈又阻擋抬升，促使對流迅速發展形成發展旺盛的雷暴云團，孫吳特殊地形給這次天氣過程創造一個次要條件。

4 災情

通過對現場的勘察了解，這次短時強降雨、龍卷風天氣一度造成大面積的農田被淹，多處房蓋摧毀，鐵路、電力、通訊中斷，特別是孫吳鐵路出軌，300多m路基塌方，中斷運輸60d之久。

5 結論

（1）當高空有明顯低槽或鋒區并拌有急流時，地面有發展旺盛低壓，且有鋒生時容易出現龍卷風天氣。

（2）龍卷風是發生在雷暴云團中，在衛星云圖上能清晰看到對流云團的生消，當黑體亮溫低于220K時，雷暴云發展相當旺盛，容易出現龍卷風。

（3）西北冷空氣處使低層不穩定能量堆輻合上升，在高層較強的輻散下沉氣流環繞，形成低空輻合、高空輻散抽氣筒，在地面低壓渦旋和高低空急流的作用下，是龍卷風發生的必要條件。

（4）同樣的天氣形勢，出現不同的天氣現象，具備了出現龍卷風的必要條件，也不一定出現龍卷風，有可能是雷雨大風天氣，有可能是颮線天氣，所以說龍卷風的天氣出現的次數很少，預報難度之大，是今后的工作不斷加以分析和研究。

參考文獻

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[3]丁鐵，王麗娟，郭翔宇.一次龍卷風天氣過程分析[J].黑龍江氣.2009（4）：70，89. （責編：徐煥斗）endprint