桂林市一次強對流天氣過程診斷分析

鄧樹榮 龐傳偉 唐作佳

摘要 利用常規氣象觀測和加密自動站資料以及衛星多普勒雷達資料，對2015年4月20日桂林強對流過程進行診斷分析。結果表明：此次過程是由MCS造成的以短時暴雨為主的復合型強對流，雙逆溫層條件下由輻射加熱和西南暖濕急流存儲的巨大不穩定能量，主要由低空強輻合和大振幅高空槽觸發抬升，高層強輻散進一步加強了氣流上升，合適的環境條件還造成了大風和冰雹天氣；此外，使用V-3θ圖更易發現和預報此次過程。

關鍵詞 天氣過程；背景場；探空

中圖分類號：P458.12 文獻標識碼：A 文章編號：2095-3305（2018）03-060-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.03.025

Abstract Based on data of conventional meteorological observation， encrypted automatic station， satellite and Doppler radar， a severe convection weather process occurred on April 20， 2015 in Guilin was diagnosed and studied. The results showed that this process was a composite severe convection caused by MCS， which was dominated by short term rainstorms. A large amount of unstable energy stored by radiation heating and southwest warm and wet jet stream under the condition of double inversion layer was mainly triggered by low space strong convergence and large amplitude high slot. Upper level severe divergence further enhanced air stream uplift. The right conditions also resulted in high winds and hail. In addition， V 3θ diagram were made to facilitate the discovery and prediction of the process.

Key words Weather process； Background field； Radiosonde

廣西壯族自治區位于云貴高原東南緣，地勢西高東低，四周多山地、丘陵環繞，每年春季廣西中北部具有較強的高空急流，冷暖空氣在此頻繁交匯，大風、冰雹等強對流天氣頻發。強對流天氣具有突發性強、災害重、預報難等特點，氣象工作者長期致力于對其分析研究。V-3θ圖是利用大氣中溫、壓、濕、風的垂直分布判斷大氣滾流對天氣演變的影響來預報天氣轉折性變化。筆者利用常規氣象觀測和加密自動站資料，以及衛星、多普勒雷達資料，并繪制桂林站V-3θ圖，對2015年4月19—20日桂林強對流過程進行診斷分析，為強對流天氣預報預警提供依據。

1 天氣過程概況

2015年4月19日約17：00到次日凌晨03：00，桂林市自北向南出現了一次暴雨、冰雹、大風的強對流天氣：桂林中部普降暴雨，局部大暴雨，最大雨量為桂林朝陽鄉125.9 mm（圖1）；臨桂、桂林、資源、恭城4縣出現冰雹；靈川、恭城、臨桂、資源、永福、龍勝、興安、桂林出現8級以上短時大風。

2 背景場分析

對此次過程背景分析（圖2），19日08：00至過程開始前，廣西地面由西南暖低壓控制，晴熱天氣使近地面劇烈增溫，午后桂林站氣溫達到34℃；低層為強盛西南暖濕氣流控制，溫度和露點同時增加，積累了大量不穩定能量，850 hPa急流中心在廣西東部達20 m/s，位于貴州中部到湖南北部冷式切變線逐漸南壓；500 hPa南支槽東移趨于與華北槽同相疊加，振幅加大對低層的減壓作用使得地面暖低壓強烈發展，在其引導下，低層切變線和地面冷空氣南下觸發此次強對流過程；此外，200 hPa急流中心東移，至20：00桂林位于急流中心右后側的強輻散中心，抽吸作用得到加強[1]。

3 桂林探空分析

3.1 T lnP圖分析

分析19日08：00訂正后的桂林探空（圖3，地面氣溫、露點訂正到17：00），2 km以下低層大氣接近飽和，同時中上層存在一定厚度的干層，表明桂林上空為對流不穩定大氣；同時低層存在雙逆溫層，利于不穩定能量累積；17：00桂林地面氣溫上升到34℃、露點上升到22℃，對流有效位能接近3 000 J/kg，表明桂林上空大氣變得極度不穩定，可以看到地面溫度已經達到對流溫度[2]，從而使得地面大氣自發上升，同時下沉對流有效位能也很大、近地層處于絕熱狀態利于下沉氣流獲得負浮力而加速形成地面大風[3]；此外，500 hPa到地面為中等強度的垂直風切變，0、-20℃高度分別為5、8 km，隨著冷空氣南下和上游地區降水的影響，利于冰雹的溫度層結條件得到進一步改善。

但是，若未對T lnP圖作訂正處理，則桂林為雙逆溫的穩定氣層，對流有效能量為零，很難預計到當天的強對流天氣。

3.2 V 3θ圖分析

基于“3.1”所述原因，繪制桂林站V 3θ圖（圖4），可以看到，在19日08：00，θ線在近地層明顯右傾，θse線和θ*線幾乎重合，說明在近地層均存在暖濕穩定的逆溫層，與中層的偏南風急流順滾流相配合，十分有利于低層不穩定能量和水汽的累積[4]。從地面到高空有多曲折式左傾的現象，表明大氣層結趨于不穩定。θse線和θ*線與T軸基本垂直或形成鈍角，同時具有上下濕、中間干的“大肚子”，說明水汽分布不均勻，并且在對流層頂有超低溫現象，這些特征都預示短時間內將有冰雹天氣發生。而到20日08：00，切變線南壓，桂林上空低空轉為東北氣流控制，θse線和θ*線也從“大肚子”轉為了“蜂腰”的特征，不穩定能量得到釋放，說明強對流天氣結束。

通過以上分析，可以很清楚地看出在對流過程前，桂林上空就已具備強不穩定層結和充足的水汽條件。

4 衛星和雷達分析

分析過程前后衛星和雷達資料（圖略）發現，19日17：00起塊狀對流云逐漸發展為橢圓形MCS，并在其移動方向后部出現指狀云團，表明存在后向傳播現象，對應雷達回波上出現顯著的列車效應，導致桂林出現大暴雨。此外，在雷達回波上還出現了顯著的TBSS、旁瓣回波、穹隆回波等冰雹特征[5]，以及由強下沉氣流形成冷池、陣風鋒等特點，為復合型強對流天氣過程特點。

5 結論

（1）此次強對流過程發生在低層高溫高濕、高層位于急流中心右后側強輻散中心的有利條件下，雙逆溫層使得低層不穩定能量得到有效存儲，在受到高空槽和切變線強抬升時集中爆發形成強對流。

（2）充足的水汽輸送和“對頭風”形式的強輻合是此次過程造成短時強降雨的關鍵因素，后向傳播和列車效應進一步增加降雨量。

（3）中層存在干層和近地面的絕熱狀態使得下沉氣流獲得負浮力而加速，導致多縣出現大風；較適宜的溫度層結、強垂直風切變和強上升導致多地出現冰雹。

（4）通過V 3θ圖，較容易提前發現強對流天氣所需的不穩定層結條件，具有指導意義。

參考文獻

[1] 邢如峰. 高空急流對天氣系統的影響及其變化機制[D].青島：中國海洋大學，2015.

[2] 李耀東，劉健文，吳洪星，等.對流溫度含義闡釋及部分示意圖隱含悖論成因分析與預報應用[J].氣象學報，2014，72（3）：628-637.

[3] KRUEGER S K，余維明.微下擊暴流外流動力學[J].氣象科技，1992（5）：51-54.

[4] 官曉東，劉玉.V 3θ在一次連續性強對流天氣過程中的應用分析[J].大氣科學研究與應用，2012（2）：108-116.

[5] 廖玉芳，俞小鼎，郭慶.一次強對流系列風暴個例的多普勒天氣雷達資料分析[J].應用氣象學報，2003（6）：656-664.

責任編輯：鄭丹丹