石河子墾區(qū)一次持續(xù)性強(qiáng)對流天氣成因分析*

王秀琴

（新疆石河子氣象局，新疆 石河子 832000）

石河子墾區(qū)一次持續(xù)性強(qiáng)對流天氣成因分析*

王秀琴

（新疆石河子氣象局，新疆 石河子 832000）

利用常規(guī)資料、地面加密資料、FY-2C衛(wèi)星及多普勒雷達(dá)等資料，對2013年6月10～14日石河子墾區(qū)傍晚時(shí)分的持續(xù)性的強(qiáng)對流天氣過程的大尺度環(huán)境背景、物理量場進(jìn)行分析和研究，結(jié)果表明：（1）這次持續(xù)性的強(qiáng)對流天氣發(fā)生在西伯利亞冷渦的大尺度環(huán)流背景下，從冷渦底部不斷分裂短波，是強(qiáng)對流天氣的影響系統(tǒng)。（2）對流層低層850 hPa有逆溫層和強(qiáng)垂直風(fēng)切變形成，有利于對流活動(dòng)的發(fā)生。（3）石河子處于低層輻合、高層輻散的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)。有利于對流不穩(wěn)定能量釋放，產(chǎn)生強(qiáng)對流。通過探討造成石河子墾區(qū)強(qiáng)對流天氣的中小尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境場條件，可提高對此類強(qiáng)對流天氣發(fā)生發(fā)展的認(rèn)識(shí)水平，為今后此類強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

強(qiáng)對流；低渦；熱力條件；動(dòng)力條件

強(qiáng)對流天氣具有尺度小、突發(fā)性強(qiáng)、災(zāi)害性大等特點(diǎn)，它的發(fā)生伴有雷暴、短時(shí)暴雨、冰雹、強(qiáng)風(fēng)等災(zāi)害性天氣，雖然它的影響范圍小、發(fā)展速度快、持續(xù)時(shí)間短，但確是新疆主要災(zāi)害性天氣之一。丁一匯[1]指出，中緯度地區(qū)發(fā)生強(qiáng)風(fēng)暴需要3個(gè)條件，即對流層明顯的位勢不穩(wěn)定，上干下濕的水汽垂直分布和強(qiáng)的垂直切變。強(qiáng)對流天氣的發(fā)生、發(fā)展主要依賴大氣的熱力及動(dòng)力條件，其中最重要的是中

低層有逆溫層和強(qiáng)垂直風(fēng)切變[1-3]。同時(shí)，水汽條件、風(fēng)向風(fēng)速切變、大氣能量等都和強(qiáng)對流天氣有密切關(guān)系［4-5］。由于強(qiáng)對流天氣一直是天氣預(yù)報(bào)的難點(diǎn)，目前科學(xué)家們對其進(jìn)行了大量的研究。廖曉農(nóng)等[6]認(rèn)為對流有效位能和抬升指數(shù)對冰雹的出現(xiàn)有指示意義。盛日鋒等[7]認(rèn)為橫槽轉(zhuǎn)豎過程中引導(dǎo)高空冷空氣下瀉，是形成上干下暖的不穩(wěn)定層結(jié)原因之一。趙玲[8]對2004年2次不同性質(zhì)的強(qiáng)降雨從環(huán)流背景、衛(wèi)星云圖、物理量場等方面進(jìn)行了對比分析，發(fā)現(xiàn)強(qiáng)降雨發(fā)生前熱力結(jié)構(gòu)不同是造成2次不同性質(zhì)強(qiáng)降水的重要原因。

石河子墾區(qū)位于天山北麓、準(zhǔn)葛爾盆地古爾班通古特大沙漠南緣，為典型的北溫帶大陸氣候，地形復(fù)雜，自然條件差，每年夏季的冰雹、暴雨、大風(fēng)等強(qiáng)對流誘發(fā)的氣象災(zāi)害給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成極大危害。2013年6月10日至14日，石河子連續(xù)5 d在傍晚時(shí)分出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣，部分地區(qū)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，并伴有雷電、大風(fēng)和冰雹。雹區(qū)主要集中在下野地的一三四團(tuán)和一三五團(tuán)。本文利用常規(guī)資料、地面加密資料、FY-2C衛(wèi)星和多普勒雷達(dá)等資料，對這次從6月10～14日傍晚時(shí)分的持續(xù)性的強(qiáng)對流天氣過程的大尺度環(huán)境背景、物理量場進(jìn)行分析和研究，探討造成石河子強(qiáng)對流天氣的中小尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展的環(huán)境場條件，提高對此類強(qiáng)對流天氣發(fā)生發(fā)展的認(rèn)識(shí)水平，為今后此類強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)提供參考依據(jù)。

1 環(huán)流背景分析

這是一次冷渦背景下的對流過程，其基本特征是10日至14日500 hPa受冷渦控制，850 hPa受暖脊控制。這種“上冷下暖”的結(jié)構(gòu)有利于對流天氣的發(fā)生。在850 hPa風(fēng)場上沿天山一帶有切變線，有利于能量的釋放，促使對流天氣發(fā)生（見圖1）。

圖1 6月10日850 hPa高度場和溫度場

2 物理量分析

2.1 水汽條件

從6月13日850 hPa水汽通量與風(fēng)場疊加圖上（圖2）可以看到，對流天氣發(fā)生期間，在沿天山一帶都存在切變線，有利于水汽的輻合和輻散，墾區(qū)北部水汽通量達(dá)到4 g/kg，水汽條件雖然較弱，但是較有利于對流天氣的發(fā)生和發(fā)展。

圖2 6月13日23時(shí)850hPa風(fēng)場和850hPa水汽通量疊加

2.2 垂直分布特征

分析垂直分布圖發(fā)現(xiàn)，6月13日700 hPa以下石河子處于輻合區(qū)，高層為輻散區(qū)。對流天氣期間，850 hPa輻合加強(qiáng)，石河子墾區(qū)位于上升區(qū)，中心值為-24×10-6/s（圖3）。

圖3 6月13日23時(shí)850 hPa垂直速度

3 探空資料分析

13日20時(shí)探空圖上，克拉瑪依探空資料顯示沙氏指數(shù)為-0.71，K指數(shù)達(dá)到31，已經(jīng)處于不穩(wěn)定狀態(tài)。從08時(shí)到20時(shí)CAPE能量由0.0J/kg增大到522.8J/kg，0度層位勢高度由1420.0m增大到3167.4m，不穩(wěn)定能量的迅速增大為對流發(fā)展提供了有利的條件。

4 雷達(dá)回波特征

在石河子雷達(dá)掃描圖上（圖4），6月13日19時(shí)39分在烏蘇北部出現(xiàn)對流云團(tuán)，此后該云團(tuán)在東移的過程中分裂成南北兩部分，19時(shí)57分在132快速發(fā)展加強(qiáng)，單體最強(qiáng)處已達(dá)到50 dbz，并繼續(xù)向東偏南方向移動(dòng)，在移動(dòng)的過程中于20:05～20:10造成一三四團(tuán)降雹。

圖4 6月13日雷達(dá)回波

5 小結(jié)

（1）這次持續(xù)性的強(qiáng)對流天氣發(fā)生在西伯利亞冷渦的大尺度環(huán)流背景下，從冷渦底部不斷分裂短波，是強(qiáng)對流天氣的影響系統(tǒng)。（2）對流層低層850hPa有逆溫層和強(qiáng)垂直風(fēng)切變形成，有利于對流活動(dòng)的發(fā)生。（3）石河子處于低層輻合、高層輻散的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)。有利于對流不穩(wěn)定能量釋放，產(chǎn)生強(qiáng)對流。（4）通過探空資料和新一代天氣雷達(dá)資料分析，能夠完善強(qiáng)對流天氣監(jiān)測業(yè)務(wù)，加強(qiáng)本區(qū)域和周邊各種觀測資料的分析能力，做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)、跟蹤預(yù)報(bào)。

[1]丁一匯.高等天氣學(xué)[M].北京：氣象出版社，2005.

[2]陸漢城.中尺度天氣原理和預(yù)報(bào)［M].北京：氣象出版社，2000.

[3]樊利強(qiáng)，王迎春，陳明軒.利用雷達(dá)資料反演方法對北京地區(qū)一次強(qiáng)對流天氣過程的分析[J].氣象，2009，35（11）：9-11.

[4]朱乾根，林錦瑞，壽紹文，等.天氣學(xué)原理與方法[M].北京：氣象出版社，2000.

[5]俞小鼎，姚秀萍，熊廷南，等.多普勒天氣雷達(dá)原理及業(yè)務(wù)應(yīng)用[M].北京：氣象出版社，2006.

[6]廖曉農(nóng)，俞小鼎，于波.北京盛夏一次罕見的大雹事件分析[J].氣象，2008，34（2）：10-14.

[7]盛日鋒，王俊，龔佃利，等.山東一次颮線過程的中尺度分析[J].氣象，2009，35（9）：91-94.

[8]趙玲，王林鳳，王利.兩次不同性質(zhì)強(qiáng)降雨的對比分析[J].氣象，2005，31（11）：67-73.

2016-08-26

新疆石河子氣象局研究項(xiàng)目“T639細(xì)網(wǎng)格數(shù)值產(chǎn)品在石河子墾區(qū)大降水中的釋用”。