2014年一次連續強對流天氣過程分析

福建省氣象臺 高 珊 劉愛鳴 陳秋萍 林 青

2014年一次連續強對流天氣過程分析

福建省氣象臺 高 珊 劉愛鳴 陳秋萍 林 青

2014年3月26-29日，福建省出現連續強對流天氣過程，分析表明，大尺度環流背景給此次強對流天氣連續發生發展提供了有利的條件。物理量診斷分析，同時參考歷史統計的各參數的閾值，對判斷強對流天氣發生發展、分類和落區有幫助：福建上空大氣層結不穩定，中低空存在中等到強的垂直風切變；前期比濕9～10g/m3左右，后期增大，全省大部在12g/m3左右，前期為干對流型，后期為混合對流。強對流天氣臨近預報，要注重衛星云圖上游地區云系的發生發展狀況以及與已經發生的天氣實況的對應關系，加強多源資料的監測應用，從而提高強對流天氣臨近預報的提前量。

強對流 潛勢預報 臨近預報 多尺度 多源資料

0 引言

強對流天氣具有生命史短、局地性強、危害大、預報難度大等特點。目前我國大力開展強對流天氣預報技術研究工作，例如強對流天氣多源資料監測、臨近預報技術、中尺度系統發生發展的天氣診斷分析技術、分類強對流客觀預報技術等研究[1]。福建結合地域特色，在強對流天氣潛勢和臨近預報業務、強對流天氣預報技術支撐研究方面獲得了一些有用的研究成果[2]。本文針對2014年3月26～29日福建省出現的連續強對流天氣過程，立足預報業務中的需求，將研究成果和實踐相結合，尋找強對流天氣過程潛勢和臨近預報的著眼點。

1 過程概況

2014年3月26～29日，福建省出現連續強對流天氣過程，過程從26日午后開始， 29日傍晚前后結束，歷時4d，整個過程中北部和內陸地區的部分縣市（21個縣市）出現冰雹；52個縣出現雷雨大風，中北部出現大雨到暴雨天氣（見圖1），全省范圍出現雷暴。

26日和27日，強對流天氣以雷暴、雷雨大風天氣為主，落區主要在福建北部，為干對流型；28日和29日，雷暴、雷雨大風、冰雹、短時強降水均有，為混合型。每日強對流最強時段出現在午后到上半夜，28日夜間到29日強對流天氣最明顯，范圍最廣。

本次過程的特點是持續時間長，26日、27日為干對流型，28日、29日為混合型。天氣過程的開始和結束時間比較難把握，是本次預報的難點和重點。

圖1 26～29日冰雹、雷雨大風、強降水分布圖

2 強對流天氣多尺度分析

2.1 有利的大尺度環流背景

分析此次的環流形勢，存在連續多日強對流天氣發生發展的有利背景。副高和南支槽穩定，位置適中。副熱帶高壓西脊點和南支槽維持在115°E附近，880hPa北界在18°N，槽前的西南急流位于江南南部到華南一帶，福建處在槽前比較有利出現強對流天氣的位置。分析南支槽強度指數（圖略），21～26日，南支槽偏強,福建處在回暖期，能量得到積累。26～28日南支槽強度指數升高，南支槽處在減弱期，中層沒有很強的水汽輸送。29日南支槽東移入海，后期福建轉槽后西北氣流控制，此次連續的強對流天氣過程結束。

中高緯區域，西風指數處在高值區，在450～350位勢什米之間（氣候平均為250位勢什米），以緯向環流為主，西風帶多短波槽活動，26日和29日各有1次冷空氣活動。26日西風指數430位勢什米；29日西風指數350位勢什米，29日的環流經向活動比26日明顯，所帶來的冷空氣強于26日。29日的冷暖空氣交匯更加劇烈，比26日更有利于強對流天氣的發生發展。

分析115-120°E平均850hPa的南風分量、氣溫以及風矢量的時間序列圖（圖2），圖中福建處在22°N～28°N之間，可以看到26日冷空氣的活動略北一點，28日南風明顯加強，強中心正好位于福建范圍。29日的冷空氣明顯強，后期南下到23°N位置，即到達福建南部。22°N～28°N區間溫度13℃～18℃，有近5℃的鋒區。

由圖2可見，850hPa南風比較弱，水汽條件不是太好，平均狀態下只在28日出現大于12m/s的急流核。分析中高層，福建上空也沒有明顯的水汽輸送帶，可以判斷此次過程大部分時間不利暴雨天氣出現。

圖2 24-31日115-120°E平均850hPa南風分量（m/s）、氣溫(℃)和風矢量時間序列圖（陰影：南風分量；等值線：等溫線）

2.2 物理量診斷分析

在有利的大尺度環流背景下，繼續分析動力和熱力條件，可進一步判斷強對流天氣發生的潛勢有多大。診斷分析物理量參數指標，判斷是否有利于強對流天氣的發生，特別是通過分析歷史個例統計的指標閾值，對強對流的分類預報有幫助[4,5]。

2.2.1 不穩定條件分析

此次過程熱力條件是比較有利的，以 K指數（描述大氣暖濕程度和穩定度的綜合性指標，公式（1）為例，根據歷史天氣過程統計，在福建K≥32℃時，大氣具有較高的潛能。進一步考慮地面溫度狀況后，獲得修正的K指數（即mK）（式2），mK值越大，表示氣團低層越暖濕，不穩定度增加，越有利于對流產生，在福建，一般mK≥37℃時較有利于出現強對流天氣。

表1為福建省三個探空站邵武、福州和廈門根據公式（1）、（2）的計算結果，08時和20時以實況觀測數據計算，通過探空構建計算14時，構建方法是將14時實測的地面2m氣溫和露點溫度替換08時的數據計算獲得。

表1 福建省三個探空站實況觀測和構建計算的K和mK值

三個探空站分別代表著福建的中北部地區、中部沿海地區和南部沿海地區。分析結果，邵武和福州站26～28日明顯比廈門站不穩定，而29日所有各站都達到最不穩定狀態，特別是廈門29日14時mK達到46.3℃，為最不穩定。mK因為考慮地面午后的升溫，變化更大，顯示出更加不穩定的趨勢。

分析NECP（1°×1°）再分析資料14時的Cape值和T85(850hPa與500hPa 溫度差)分布圖（圖3），可以看到，T85福建大部分時間都在25℃以上，達到福建出現強對流天氣的指標閾值；CAPE值除26日相對小外，其他時間都比較高，特別是28日午后和29日CAPE值達到了1000J/kg以上，有利于強對流天氣發生。

圖3 26-29日14時CAPE（J/kg）和T85(℃)分布圖（陰影：CAPE>600J/kg；實線：T85線）

中低空的垂直風切變有利于強對流系統的維持和加強。冰雹和雷暴大風具有更大的對流層中低層垂直風切變，而暴雨較小。分析NECP再分析資料，500hPa到1000hPa的垂直風切在整個過程中都在15m/s以上，個別時間達到了25m/s以上（圖4），對應著中等強度到強的垂直風切變，有利于冰雹和雷暴大風。

圖4 26-29日14時0～6公里垂直風切變(m/s)

2.2.2 水汽條件

大尺度背景分析表明，本次過程中水汽條件不利于出現大范圍持續性的強降水。分析逐日低層850hPa的比濕分布圖（圖略），26日，福建比濕在9g/m3左右；27日到29日前期，全省大部地區都在10～12g/m3之間，其中，28日夜里到29日白天最濕，全省大部在12g/m3左右，29日夜間明顯減弱，大部都在9g/m3以下。據福建的統計數值，3～5月低層比濕達到10g/m3以上時，比較有利于冰雹和雷雨大風出現，達到12g/m3比較有利于短時強降水出現。所以，26～29日強對流天氣連續發生期間，在層結不穩定和中低空存在中等到強的垂直風切變都滿足的條件下，前期為干對流型，后期為混合對流型。

3 強對流天氣多源資料監測與分析

加強對多源資料的監測和分析是強對流天氣短臨預報的關鍵。下面利用衛星云圖、探空等資料，分析此次過程中26日和29日強對流天氣發生發展的觸發機制和臨近預報。

3.1 26日強對流天氣

26日08時925hPa（圖5）福建北部有比較弱的切變，其他層次以單一南風控制為主，冷空氣位置比較北，結合其他條件分析，認為午后不會有明顯強對流天氣，主要在暖區內出現因地形造成的一般的雷電和陣雨天氣。但實際上午后15時前后開始，強對流天氣在閩贛交界處最先發生發展，并逐漸東北偏東移進入我省北部地區。事后分析當日20時天氣圖（圖5），925hPa切變南壓到中北部地區，切變后有-2～4℃的負變溫區，切變前有2℃的正變溫，切變活動的區域，切變北面低層的弱冷空氣南下影響，切變南側回暖，變溫梯度比較大。表明26日強對流天氣的發生是在925hPa切變南下的觸發下，配合有利的熱力和動力條件發生發展的。

圖5 925hPa 26日08時、20時風場和20時變溫場

分析可見光云圖（圖6）可以看到，上午8時，對應低層切變，福建北部和上游地區已經有帶狀云帶發展，這條切變云帶逐漸東移南壓，15時前后在切變上開始有對流云團發展，并沿切變線移動。對應雷達回波15時前后對流云團發展的位置有雷暴單體發生發展。

圖6 26日09時可見光云圖和26日08時925hPa風場

探空一天早、晚兩次，而強對流天氣多發生在午后，難以監測其發生發展，間隔30min的云圖能從一定程度上彌補探空資料時間分辨率低的不足，對強對流天氣的臨近預報有一定的提前量。

3.2 29日強對流天氣

29日08時綜合分析（圖略），500hPa的槽和低層切變位置接近，在25oN～32 oN之間。850、700和500hPa，大于12、16和20m/s的西南急流穿過福建中北部，急流軸相交或緊靠，系統接近垂直且斜壓性強，低槽切變東移南壓過程非常有利于強對流天氣發生發展。實況29日白天，隨著切變東移，颮線發展，攜帶雷暴單體,橫掃福建大部地區，強對流天氣大范圍出現。29日過程是低層切變過境觸發對流發展。

分析水汽云圖，可以看到28日夜間到29日從湖南開始有逗狀云系發展東移，其尾部C云帶發展。到29日（圖7）整個C尾部云帶進入到福建北部，隨著逗狀云系東移，尾部云帶自北向南影響到我省南部地區。圖7暗區B，對應中高層干空氣，B區干空氣的入侵，有利逗狀云系的發展，C區上方為水汽回流造成的不連續區[3]，尾部云帶C上不斷有對流云系成狹窄線狀分布，對應雷達回波颮線出現，在C區發展旺盛期間，福建的強對流天氣也達到最強。到了17時后，北面冷空氣（B區）整個侵入破壞逗狀云系，尾部云帶也趨于減弱。

云圖監測表明，云系在湖南、江西上游就已經出現，兩省出現明顯的強對流天氣，因此從上文分析可以看到，結合形勢場分析云圖的發展，可以對強對流天氣的預報有一定的提前量，在臨近預報中有著重要的作用。

4 結論

（1）福建省在2014年3月26～29日的強對流天氣是在有利的大尺度背景下發生發展的，副高的穩定少動與南支槽的不斷東移有利于二者之間西南氣流加強并形成急流，增強水汽輸送。同時，中緯度地區短波槽活躍，槽后弱冷空氣南下，冷暖氣流在福建不斷交匯，增加了大氣的不穩定性。結合物理量診斷分析，26～29日強對流天氣連續發生期間，福建上空大氣的層結處于不穩定狀態；同時中低空存在中等強度到強的垂直風切變；比濕前期在9～10g/m3左右，后期明顯增大，全省大部在12g/m3左右，前期為干對流型，后期為混合對流。

（2）物理量診斷分析，以及參考歷史統計各參數的閾值對判斷強對流天氣發生發展、分類和落區有幫助。

（3）強對流天氣臨近預報，要注重衛星云圖上游地區云系的發生發展狀況以及與已經發生的天氣實況的對應關系。

[1] 毛冬燕.我國強對流天氣監測和預報業務[J].氣象科技進展,2012,2(5): 22-28.

[2] 林新彬，劉愛鳴，林毅，等. 福建省天氣預報技術手冊[M]. 北京：氣象出版社, 2013.

[3] 陳渭民.衛星氣象學[M]. 2版. 北京：氣象出版社, 2005.

[4] 樊李苗，俞小鼎．中國短時強對流天氣的若干環境參數特征分析[J]. 高原氣象, 2013, 32(1):156-165．

[5] 雷蕾，孫繼松，魏東．利用探空資料甄別夏季強對流的天氣類別[J]. 氣象，2011,37(2):136-141.