2014年寧波機場一次強雷暴天氣過程診斷分析

曹文

摘 要：用常規(guī)觀測資料，多普勒雷達資料和NCEP/FNL再分析資料對2014年7月16日發(fā)生在寧波機場的一次強雷暴天氣過程進行了診斷分析，得出：影響此次強雷雨過程的主要天氣系統(tǒng)為中低層低渦切變。高、低空急流配置，形成低空輻合，高空輻散，有利增強大氣不穩(wěn)定層結(jié)，較好的垂直速度、散度、CAPE值等，為此次強雷暴發(fā)生發(fā)展提供了動力和熱力條件。

關(guān)鍵詞：雷暴 再分析資料 高低空急流

1引言

雷暴是伴有雷擊和閃電的對流天氣現(xiàn)象，一般伴有陣雨，有時還會出現(xiàn)局部的大風(fēng)、冰雹等強對流天氣。寧波市屬亞熱帶地區(qū)，天氣復(fù)雜多變，雷暴等氣象災(zāi)害頻發(fā)，給經(jīng)濟發(fā)展、交通運輸安全和人們的身體健康造成嚴重威脅。近年來，隨著城市建設(shè)發(fā)展，雷暴的氣候變化規(guī)律越來越受到大的關(guān)注，加強對雷暴發(fā)生規(guī)律以及影響雷暴天氣形勢的研究，對防雷減災(zāi)、雷電預(yù)警預(yù)報以及航空飛行安全等都具有重要意義。

吳福浪等[1]對2013年7月29日發(fā)生在寧波市地區(qū)的一個局地強雷暴天氣過程進行了診斷分析和數(shù)值模擬后得出，強雷暴過程主要影響系統(tǒng)是中尺度輻合線海風(fēng)鋒。劉建勇等[2]對臺風(fēng)菲特暴雨診斷分析后發(fā)現(xiàn)，東南氣流的維持是臺風(fēng)倒槽、雷暴能夠維持的決定性條件。胡曉等[3]基于雷暴觀測資料和閃電定位儀的監(jiān)測資料分析了鎮(zhèn)海地區(qū)雷暴天氣的時空分布特征，針對鎮(zhèn)海地區(qū)出現(xiàn)雷雨大風(fēng)、冰雹、短時暴雨等強對流天氣的強雷暴天氣形勢特征進行著重分析研究，歸納出有利于鎮(zhèn)海強對流天氣出現(xiàn)的天氣形勢，總結(jié)出了不同強對流天氣類型的環(huán)流特征和預(yù)報指標。吳福浪等[4]通過中尺度WRF模式輸出資料對2014夏季發(fā)生在寧波市的強雷暴天氣過程進行了分析總結(jié)，結(jié)果表明：強對流發(fā)生在局地層結(jié)不穩(wěn)定和較好的水汽條件下；海風(fēng)鋒輻合抬升區(qū)的加強為雷暴的發(fā)生提供了有利的動力條件，從而觸發(fā)了該地區(qū)不穩(wěn)定能量的強烈釋放，促使了雷暴的新生發(fā)展。張雅斌等[5]利用NCEP、地閃、云圖和WRF模式等資料，分析總結(jié)關(guān)中近10年地閃次數(shù)最多的兩次濕雷暴天氣特征，結(jié)果表明：歐亞中高緯為兩槽一脊環(huán)流形勢，西太平洋副熱帶高壓穩(wěn)定少動控制陜西，關(guān)中低層受切變線直接影響，有利于盛夏強濕雷暴發(fā)生。

本文通過常規(guī)觀測資料，多普勒雷達資料以及 NCEP/FNL 1°×1°再分析資料對2014年7月16日影響寧波機場的一次強雷暴天氣過程進行診斷分析，以此加深對此類引起此類強對流天氣的天氣系統(tǒng)熱力動力結(jié)構(gòu)的認識。

2資料及方法

常規(guī)氣象資料包括地面、高空等站點資料，其中地面圖為3 h一次資料，高空圖為12 h一次資料；雷達資料為寧波多普勒雷達S波段雷達基數(shù)據(jù)，6 min掃描一次。再分析資料為NCEP/FNL 1°×1°逐6 h資料。

3天氣過程分析

西南低渦全年都有生成，以4-5月份最多，8月份最少。西南低渦生成有三個原因：低層西南氣流經(jīng)過橫斷山脈-云貴高原的擾流作用以及下游低層西南氣流急流左側(cè)的氣旋性切變；中層強西風(fēng)經(jīng)青藏高原東坡的越坡作用；以及中層氣旋性曲率和切變造成的強正渦度作用。當(dāng)副高北抬，南海熱帶輻合帶（ITCZ）北跳至18-20 °N左右，并與印度季風(fēng)槽相連接時，我國西南地區(qū)受偏東氣流控制，繞流和越坡作用消失，很少有西南低渦生成。但是在2014年7月寧波地區(qū)，由于前期梅雨靜止鋒的東移南壓，使得副高以及南海熱帶輻合帶不斷南壓，導(dǎo)致梅雨期結(jié)束之后（7月上旬出梅），副高和南海熱帶輻合帶一直停靠在比較偏南位置。西南地區(qū)受西南暖濕氣流控制，在繞流和越坡作用，誘生西南低渦。低層低渦由西南向東北發(fā)展移動至華東地區(qū)過程中，在高溫度以及充沛水汽等條件下誘發(fā)7月中下旬華東地區(qū)多日雷暴等強對流天氣。

強對流開始發(fā)展的06時（世界時，下同），500 hPa副高位于30 °N以南地區(qū)呈東北-西南帶狀，脊線位于25 °N以南地區(qū)，其北側(cè)附近向高空伸展到200 hPa（圖略）為深厚高空急流區(qū)，有很強高空輻散作用；在中高緯地區(qū)的長波脊位于新疆及以北地區(qū)，其東部在貝加爾湖到我國東北地區(qū)為寬廣的長波槽區(qū)，華東中北部地區(qū)處于長波槽底的西風(fēng)帶中，此時寧波處于槽前的西南急流入口區(qū)中（圖1a黑色虛線）。850 hPa上西南低渦切變線一直延伸到江淮地區(qū)（圖1b黑色虛線），東北冷渦切變線則向蒙古地區(qū)延伸，此時華東地區(qū)處在切變線南側(cè)寬廣的低空西南急流輸送區(qū)中。西南急流最大達16 m·s-1。

4物理量診斷

1998年后，氣象學(xué)者們加強了對長江中游地區(qū)低渦的研究（以前在這方面的研究相對較少）。程麟生等[6]對1998年7月長江中游突發(fā)性特大暴雨的分析表明：特大暴雨與中尺度低渦的生成和強烈發(fā)展直接相關(guān)，該低渦具有明顯的動力熱力結(jié)構(gòu)特征：特強上升運動與飽和氣柱相互耦合，超強散度柱和強渦柱耦合發(fā)展，濕靜力不穩(wěn)定與濕對稱不穩(wěn)定共存。下面從物理量診斷分析入手，分析影響此次過程切變線系統(tǒng)動力熱力結(jié)構(gòu)特征。

圖2給出了沿121.5 °E穿過中尺度低渦切變的垂直剖面圖，體現(xiàn)出了中尺度低渦切變線的熱力學(xué)和動力學(xué)結(jié)構(gòu)特征。圖2a為 垂直剖面圖，低渦切變所在的32 °N南部附近，低空熱力對比很小，是一個高 舌區(qū)，表明低空 平流強，熱力引起的強迫抬升運動強。在32～34 °N低層有一個鋒區(qū)，正好對應(yīng)低層的低渦切變位置。不管是在低渦切變南面或者北面，從低層到500 hPa高度 隨高度減小，高低空有明顯熱力對比，高空 平流減小，氣層穩(wěn)定度降低，產(chǎn)生的熱力強迫作用有利于暴雨的垂直運動，這與鐘佳李等[7]分析海南省一次東風(fēng)波引起的特大暴雨成因得出的結(jié)論相似。圖2b水汽通量散度圖上，32～34°N低渦切變線附近上空水汽輻合伸展到500 hPa，這跟低空急流給系統(tǒng)輸送充沛水汽密切相關(guān)。圖2c垂直速度剖面圖上，低渦切變附近上空都是強上升氣流區(qū)，這是低空急流和高空急流共同作用的結(jié)果；同時可以看到以28 °N為界，低渦切變在南北強迫形成兩個方向相反的環(huán)流圈，導(dǎo)致垂直上升運動進一步加強。在低渦切變附近近地層開始到200 hPa有一條深厚氣旋性渦度帶，并隨高度向北傾斜（圖2d）。散度場分布圖上低渦切變附近上空也是強輻合中心（圖2e）。CAPE值分布圖上，強對流發(fā)生前浙江省是一個大的CAPE高值區(qū)，最大中心達2000 J·kg-1 （圖2f）。

5小結(jié)

利用常規(guī)觀測資料，多普勒雷達資料和NCEP/FNL再分析資料對2014年7月16日發(fā)生在寧波機場的一次強雷暴天氣過程進行了診斷分析，主要結(jié)論如下：

（1）影響此次強雷暴的主要天氣系統(tǒng)為低渦切變，高空槽的東移及干冷空氣入侵，增強了大氣層結(jié)的不穩(wěn)定，為強雷雨的發(fā)生的儲存了不穩(wěn)定能量。

（2）低渦切變低空熱力對比很小，是一個是一個高 舌區(qū)。切變南部 隨高度減小表明氣團性質(zhì)不穩(wěn)定，在有利條件觸發(fā)下給南部浙江省帶來強對流天氣過程。高、低空急流配置，形成低空輻合，高空輻散，有利增強大氣不穩(wěn)定層結(jié)，在有利天氣背景下易引發(fā)強對流發(fā)展。

（3）通過分析可知，各個物理量的變化對強雷雨出現(xiàn)有一定指示意義。水汽通量散度圖上，32～34°N低渦切變線附近上空水汽輻合伸展到500 hPa，這跟低空急流給系統(tǒng)輸送充沛水汽密切相關(guān)。垂直速度剖面圖上，低渦切變附近上空都是強上升氣流區(qū)，這是低空急流和高空急流共同作用的結(jié)果。低渦切變附近上空是強輻合中心和強CAPE值大值區(qū)。

參考文獻：

[1] 吳福浪，湯劍平，劉建勇.2013年寧波地區(qū)一次海風(fēng)鋒對雷暴過程影響分析及數(shù)值模擬[J].氣象科學(xué)，2018，38（04）：442-452.

[2] 劉建勇，周冠博，顧思南，等.臺風(fēng)菲特暴雨診斷分析[J].氣象科技，2014，42（06）：1047-1056.

[3] 胡曉，孫甦勝，蔣飛燕，等.基于天氣分型的鎮(zhèn)海地區(qū)雷暴特征及預(yù)報研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2016（16）：195-197+199.

[4] 吳福浪，陶俞鋒，周琳.2014年寧波一次典型海陸風(fēng)雷暴過程探析[J].浙江氣象，2016，37（03）：43-49.

[5] 張雅斌，黃蕾，毛冬艷，等.關(guān)中盛夏強濕雷暴環(huán)境條件與云微物理特征[J].高原氣象，2018，37（01）：167-184.

[6] 程麟生，馮伍虎.“987”突發(fā)大暴雨及中尺度低渦結(jié)構(gòu)的分析和數(shù)值模擬[J].大氣科學(xué)，2001（04）：465-478.

[7] 鐘佳李，王炳赟.東風(fēng)波引起的特大暴雨成因分析[J].氣象水文海洋儀器，2012，29（04）：25-28+32.