張掖市一次局地暴洪冰雹天氣過程分析

張艷艷

摘 要 通過環流背景分析、影響系統分析及不穩定層結特征分析，了解2014年8月20日張掖市一次局地暴洪冰雹天氣過程，為以后冰雹天氣過程的預報奠定基礎。

關鍵詞 冰雹;不穩定層結;環流形勢

中圖分類號：P458.121.2 文獻標志碼：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2019.12.086

強對流天氣一般都是在有利的大尺度天氣背景下由中小尺度系統引發[1]。本文分析局地強降水及冰雹天氣過程的環流背景及影響系統。

1 大尺度環流背景及影響系統分析

2014年8月20日20時500 hPa上，天山一線有一橫槽，在其北部60°N～90°E處還有一短波槽。21日8時，如圖1所示，橫槽東移至河套地區，其北部短波槽東移發展形成一閉合中心。從低壓中心出發的低壓槽一直延伸到甘新交界處，槽后冷空氣沿西北風南下，形成一中心值達-24 ℃的冷溫度槽。對應在700 hPa上，如圖2所示，也有一低值中心，對應的低壓槽略偏北，槽后有明顯的冷平流。分析發現，8時500 hPa上茫崖到敦煌已在-12 ℃冷氣團中，而700 hPa為8 ℃的暖氣團控制，溫度差達20 ℃。此外，由于降水天氣的作用，敦煌、酒泉以及張掖3站從地面到700 hPa的濕度都較大?？梢?，下暖濕、上冷干的不穩定大氣層結，為河西西部強對流天氣的發生奠定了基礎。

在地面圖上，受橫槽前鋒面影響，20日20時到21日8時，河西中西部均出現了降水天氣，地面露點較大。21日14時，如圖3所示，蒙古中部為一低壓，鋒面從低壓中心出發經河套地區到武威。雖然沒有明顯的地面冷鋒與北部低壓槽對應，但在敦煌市有一1 011 hPa的小高壓，在內蒙西部到酒泉市附近還有一弱的風向切變。根據觀測資料，此時在敦煌市和玉門市已出現雷陣雨天氣。因此，午后近地面大氣受熱增溫，而高空冷平流東移進入河西西部，加大了上下層溫差。敦煌市首先熱對流發展形成一雷暴小高壓，其前部的風向切變觸發酒泉市和張掖市附近的不穩定能量釋放，使河西中西部出現區域性的雷暴天氣，并在張掖市產生局地短時強降水、冰雹天氣。

2 不穩定層結特征

實際大氣中發生的對流都是條件性不穩定的結果，因此必須用“條件性靜力穩定度”來判斷層結是否穩定[2]。在天氣分析中，常用假相當位溫的垂直遞減率來判斷。此外，單站探空分析T-lnp圖以及各種大氣穩定度參數都是分析本地大氣環境熱力穩定度的重要手段。

2.1 T-lnp圖分析

T-lnp圖是分析強對流天氣重要的方法之一。章國材[3]等指出，要使探空對某次強對流時間有較好的指示意義，探空應遵循臨（領）近原則，時間上一般不超過對流發生前的3～4 h，空間上與強對流天氣發生地的距離小于100～150 km。我國探空時間為8時和20時，而強對流天氣多發生在午后，8時的探空資料往往不能真實體現強對流天氣發生時的環境條件。因此，通過對實測探空資料進行訂正，構建新的探空來研究對流發生時的中尺度環境條件顯得尤為重要。用14時的觀測數據對酒泉市和張掖市08時的探空資料進行訂正來分析2014年8月21日的強對流天氣過程。

21日8時敦煌市、酒泉市和張掖市的T-lnp圖上（如圖4所示）均沒有明顯的對流不穩定。張掖市850 hPa為弱的偏南風，700～500 hPa轉成西北風，500 hPa以上為強勁的西南風，溫度露點曲線呈“喇叭口”配置。因此，下暖濕上干冷的大氣層結有利于雷暴大風天氣的發生發展[4]。在經過訂正的14時，T-lnp圖上可以看到，酒泉市和張掖市（如圖5所示）上空700～300 hPa出現正不穩定能量區，當具備一定的抬升條件時，氣層將釋放不穩定能量。20時張掖市和酒泉市仍然有正不穩定能量，但整層濕度增大，且700 hPa以上垂直風切變減小，所以上升運動減弱，逐漸轉為穩定性的小雨天氣。

2.2 大氣穩定度指標特征

在強對流天氣預報業務中，常用一些大氣穩定度指標表征大氣層結的穩定度，如CAPE、SI指數、K指數、Δθse（θse850hPa-θse5000hPa）等。將8時、20時和經過訂正計算的14時張掖市和酒泉市的穩定度指標進行比較，以期更好地完善張掖市的雷暴冰雹天氣的預報指標體系，具體指標見表1。由表1可以看出，8時張掖市和酒泉市的CAPE值都很小，但此時K指數、Δθse、SI指數較大，說明對流層中層存在熱力不穩定層結。14時各不穩定指標達到最大值，到20時又略有減小，而強雷暴、冰雹、局地強降水天氣發生在15：30—19：00，說明訂正后的結果是真實可信的。

可見，在8時探空上雖然CAPE值很小，但K指數、Δθse、SI指數都較大，說明對流層中層存在熱力不穩定層結。結合溫度露點曲線的配置，對當地的雷暴天氣可以有一定的預計。此外，午后受太陽輻射的影響，大氣溫度層結發生變化，可以利用14時的觀測資料對8時的探空進行訂正，重新計算出各穩定度指標可以用于強對流天氣0～6 h的臨近預報，提高此類災害性天氣的預報預警能力。

3 結語

2014年8月21日發生在河西中西部的這次區域性雷暴、局地短時強降水和冰雹天氣，是高空冷渦底部的冷平流型雷暴、冰雹天氣過程。下暖濕、上冷干的不穩定大氣層結，為河西西部強對流天氣的發生奠定了基礎。午后高空冷平流的東移加大了上下層溫差，導致局地熱對流的發展，同時地面風向切變觸發不穩定能量的釋放。

通過對此次局地強降水冰雹天氣過程的局地環境場分析發現，高空急流下方強的垂直風切變有利于雹云前部上升運動的發展和維持。8時T-lnp圖上大氣層結下暖濕上干冷，有利于雷暴大風天氣的發生發展;在經過訂正的14時T-lnp圖上有明顯的正不穩定能量。通過比較8時、20時和經過訂正計算出的14時市和酒泉市的穩定度指標，說明14時重新算出的各穩定度指標可以用于強對流天氣0～6 h的臨近預報，可為此類災害性天氣的預報預警提供科學依據。

參考文獻：

[1] 丁一匯.高等天氣學[M].北京：氣象出版社，1991.

[2] 張杰.中小尺度天氣學[M].北京：氣象出版社，2006.

[3] 章國材.強對流天氣的分析與預報[M].北京：氣象出版社，2011.

[4] 曾祥耀，陳永旭.西北地區一次強雹暴天氣過程特征分析[J].現代農業科技，2013（7）：265-266.

（責任編輯：劉昀）