宿州一次雷雨大風的預報特征分析

柏玉

摘要利用常規(guī)氣象觀測資料、NCEP再分析資料、多普勒雷達資料和衛(wèi)星云圖資料，對2013年8月9日凌晨發(fā)生在宿州市碭山、蕭縣的雷雨大風強對流天氣進行了過程特征分析。

結果表明，此次強對流天氣形勢屬于副熱帶高壓西側的低槽東移型；自由對流高度高，0～3、0～6 km垂直風切變很小，是雷雨大風強對流天氣發(fā)生的有利物理條件，且強對流臨近時低層垂直風切變有變大的趨勢；雷暴主體和弧狀云線以及外流邊界附近的新生對流云線，將帶來地面強的短時大風天氣，且新生對流云線預示其移動方向；弓形回波后部的弱回波通道，是災害性短時大風發(fā)生的區(qū)域；在對流風暴距離雷達65 km以內時，可以根據(jù)其最低仰角徑向速度的大值區(qū)判斷地面有大風，且可根據(jù)該大值區(qū)的移動判斷地面雷暴大風區(qū)的移動。

關鍵詞雷雨大風；預報特征；環(huán)流背景；物理量場；衛(wèi)星云圖

中圖分類號S165文獻標識碼A文章編號0517-6611（2015）29-211-04

雷雨大風是宿州市汛期的主要災害性天氣之一，2013年8月宿州市出現(xiàn)了3次雷雨大風天氣過程。雷雨大風指在出現(xiàn)雷雨天氣現(xiàn)象時，陣風風力達到或超過8級（風速≥17.2 m/s）的天氣現(xiàn)象。而大風一般在瞬時8級以上即可折斷樹木和高稈農作物、損壞房屋，10級以上（≥24.5 m/s）常具有巨大的破壞力，帶來重大經(jīng)濟損失，甚至造成人員傷亡。雷雨大風作為強對流天氣的一種，有局地性、突發(fā)性和多變性等特點，使得它的定時、定點的精細化短期預報較為困難。但衛(wèi)星云圖、多普勒天氣雷達、區(qū)域自動站等資料的應用，可以通過短時臨近預報彌補短期預報的不足，提前服務以減輕其造成的災害損失。筆者在此利用常規(guī)氣象觀測資料、NCEP再分析資料、多普勒雷達資料和衛(wèi)星云圖資料，對2013年8月9日凌晨發(fā)生在宿州市碭山、蕭縣的雷雨大風強對流天氣進行了過程特征分析。

1災害性天氣實況和災情

1.1災害性天氣實況

2013年8月9日03：00～04：00宿州市碭山、蕭縣出現(xiàn)雷雨大風天氣，其中有3個測站（含鄉(xiāng)鎮(zhèn)自動站、高速公路自動站）極大風速>17 m/s，03：00～03：55碭山本站風速為17.5 m/s，風向為NW；03：10～03：20碭山朱樓風速為26.8 m/s，風向為NWW。03：00～04：00蕭縣莊里（高速公路自動站）風速為17.5 m/s，風向為NW。最大風速出現(xiàn)在碭山朱樓（圖1），瞬時風力達10級。

1.2災情

據(jù)宿州市民政局統(tǒng)計，此次風暴災害襲擊造成兩縣55.5萬人受災，死亡6人，11人不同程度受傷，緊急轉移人口2 356人，農作物受災面積 28 520 hm2，倒塌房屋732間，損毀房屋6 402間，折斷樹木10萬余棵，直接經(jīng)濟損失68 500萬元。

2天氣形勢分析

2.1大尺度環(huán)流背景

8月8日20：00 500 hPa（圖2）東北冷渦加強，其后部橫槽引導冷空氣南下至黃淮地區(qū)，配合河套地區(qū)的高空槽東移，碭山處于588 dagpm線邊緣，即為副熱帶高壓邊緣。副熱帶高壓邊緣有利于西南暖濕水汽的輸送，冷空氣侵入時，冷暖交匯易于強對流天氣的發(fā)生。同時700和850 hPa在河南、山東、天津交界處有較大的風速切變輻合

存在，兩層切變輻合線的位置基本重合，有較好的動力條件。地面處于低壓槽前的西南氣流里，后部為一高壓脊，配合溫度場之冷區(qū)。8日20：00～9日08：00伴隨冷空氣南下，高空槽東移，588 dagpm線逐步南退至宿州市中東部。

由NCEP 1°×1° 6 h再分析資料可知，在9日02：00的風場和相對濕度場上（圖3），垂直高度上850 hPa以上有急流存在，1 000 hPa和地面10 m的風場均在河南中東部（淮北西部）有一切變輻合線存在（圖3c、d的紅線處），1 000和925 hPa垂直風切變達6 m/s。雷雨大風的對流性天氣就發(fā)生在切變輻合線的南側，且越到臨近，低層垂直風切變有變大的趨勢。干冷空氣和西南暖濕氣流相遇，“上干冷下暖濕”，切變線觸發(fā)對流，符合宿州出現(xiàn)強對流天氣預報模型特征。

2.2單站探空和物理量場

自8月5日副熱帶高壓加強北抬，588 dagpm線控制了整個安徽省，宿州市進入持續(xù)的高溫天氣，能量逐步積累。從物理量場上看，8日20：00淮北地區(qū)的對流有效位能（CAPE）由400 J/kg增大至1 600 J/kg以上，且梯度很大，徐州站點CAPE值高達2 104.9 J/kg，K指數(shù)也增至28～32 ℃。不穩(wěn)定能量的明顯增長、大氣層結不穩(wěn)定，有利于強對流天氣的發(fā)生。

進一步分析8月8日20：00徐州站點的TlogP圖（圖4），自由對流高度（LFC）很高，為645.7 hPa，且0～3、0～6 km的垂直風切變均很小，是有利于干微下?lián)舯┝餍纬傻拇髿鉄崃咏Y。同時對流層中低層環(huán)境溫度直減率接近于干絕熱遞減率，表現(xiàn)為明顯的干暖蓋形勢，有利于雷雨大風“干”性對流的發(fā)展。

3衛(wèi)星云圖分析

在8月9日01：30的紅外云圖上可清晰地分辨在河南中東部的雷暴主體云團，以及前部的一條云線（圖5a圓圈處），云線上有小而明亮的對流云團，云線對應地面處有一新生輻合線；在02：00（圖5b）主體云團和云線結合，并沿著云線方向移動；在03：00的紅外云圖（圖5c）可看出合并云團在宿州市碭山處發(fā)展得十分旺盛，導致深對流的形成，碭山蕭縣大范圍的雷雨大風天氣就出現(xiàn)在云頂亮溫梯度大的區(qū)域下方。而03：00的水汽云圖上，對流合并云團較為白亮，且云團東南部有一弱的暗帶（圖5d箭頭處）存在，對應下沉運動區(qū)。

在對流發(fā)展的旺盛階段，雷暴中的下沉運動必然形成近地面層的強烈水平輻散運動，造成短時的災害性大風。同時，雷暴高壓的出流與環(huán)境大氣之間形成了新生輻合線，新生輻合線的抬升作用可能誘發(fā)新生對流，這是雷暴的一種重要傳播機制。應注意雷暴成熟階段產生的弧狀云線，它的出現(xiàn)將伴隨以下幾種效應：①帶來地面強的短時大風天氣，產生強風切變，地面降溫、氣壓陡升和強陣性降水。②擴大雷暴作用范圍，移向較遠處，并帶來短時強風天氣。③代表中高壓的前邊界，弧狀云線的后部是雷暴產生的冷空氣堆。

43卷29期柏 玉宿州一次雷雨大風的預報特征分析

4雷達回波分析

在8月9日03：09～03：20的雷達基本反射率圖上，有明顯的弓形回波生成，弓形回波中最大回波強度達52 dBz，且后部有弱回波通道（（圖6a1、a2箭頭處），表明存在強的下沉后側入流急流，它可向下沉氣流提供干燥的和高動量的空氣，通過垂直的動量下傳和增加的雨水蒸發(fā)，達到增加地面附近出流的強度。弓形回波指示了災害性短時大風的區(qū)域和風暴進一步運動趨勢。

研究表明，在對流風暴距離雷達65 km以內時，可以根據(jù)其最低仰角徑向速度的大值區(qū)判斷地面有大風，且可根據(jù)該大值區(qū)的移動判斷地面雷暴大風區(qū)的移動。在8月9日0.5°仰角徑向速度圖上碭山中東部有20 m/s以上的速度大值區(qū)（圖6b1、b2圓圈處），且與雷達的距離<65 km，并沿東北方向移往蕭縣、徐州，徐州站點隨后在9日03：52出現(xiàn)了19 m/s的大風。

在8日20：00徐州站點的TlogP圖中無明顯的垂直風切變（圖4），而當雷雨大風出現(xiàn)時，從徐州站的垂直風廓線圖（圖7）可看出，低層風向由西南風轉為西北風，且風隨高度逆轉，有明顯的冷平流。在垂直風切變增大的同時，各層風速也相應增大，動能下傳，形成大風。

通過雷達圖的各種特征判斷，此次強對流天氣以雷雨大風為主。

5結論

（1）此次強對流天氣形勢屬于副熱帶高壓西側的低槽東移型，且濕層較薄，中上層偏干冷。

（2）自由對流高度（LFC）很高，0～3、0～6 km垂直風切變很小，中低層有干暖蓋是雷雨大風強對流天氣發(fā)生的有利物理條件。同時雷雨大風的對流性天氣易發(fā)生在切變輻合線的南側，且越到臨近，1 km以下低層的垂直風切變有變大的趨勢。

（3）雷暴主體和其弧狀云線，以及外流邊界附近的新生對流云線，將帶來地面強的短時大風天氣，產生強風切變，新生對流云線與雷暴主體相互影響，預示其移動方向。

（4）弓形回波后部的弱回波通道是災害性短時大風發(fā)生的區(qū)域，同時向反射率梯度大的區(qū)域移動。

（5）對流風暴距離雷達65 km以內時，可以根據(jù)其最低仰角徑向速度的大值區(qū)判斷地面有大風，且可根據(jù)該大值區(qū)的移動判斷地面雷暴大風區(qū)的移動。

參考文獻

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