三門峽市一次颮線過程的診斷分析

郭蘭 效文娟

摘 要：本文利用高空、地面觀測資料、NCEP6h一次的1°×1°再分析資料和多普勒雷達(dá)資料，對三門峽市2016年6月5日的一次颮線天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明：此次颮線過程是在高空西北氣流背景下產(chǎn)生的，850hPa的低渦和地面輻合線提供了抬升觸發(fā)條件;熱力不穩(wěn)定度和垂直風(fēng)切變的加大是導(dǎo)致對流強(qiáng)度增強(qiáng)的主要原因;地形的輻合抬升作用，增強(qiáng)了雷暴單體的發(fā)展強(qiáng)度，對颮線的增強(qiáng)及有組織性起到重要作用;低層正負(fù)速度大值中心可以很好地指示地面大風(fēng)。

關(guān)鍵詞：颮線;地面輻合;探空資料;多普勒雷達(dá)

中圖分類號：P458.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）02-0139-04

Diagnostic Analysisof a Squall Line Process in Sanmenxia

Abstract： In this paper， a Squall Line Weather Process in Sanmenxia City on June 5， 2016 was analyzed by using high altitude， ground observation data， NCEP6h reanalysis data and Doppler radar data. The results showed that the squall line process was generated under the background of Northwest Airflow at high altitude， and 850hPa low eddy and ground convergence line provided lifting trigger conditions; the increase of thermal instability and vertical wind shear was the main reason for the enhancement of convection intensity; the convergence and lifting of terrain enhanced the development intensity of thunderstorm monomer， and played an important role in the enhancement and organization of squall line. The center of high positive and negative velocity at low level could well indicate the strong wind on the ground.

Keywords： squall line;ground convergence;sounding data;Doppler radar

冰雹天氣具有突發(fā)性、局地性、致災(zāi)性強(qiáng)的特點。三門峽市地處豫西山區(qū)，每年都會出現(xiàn)不同程度的冰雹天氣，往往會造成農(nóng)作物大面積減產(chǎn)甚至絕收，給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重?fù)p失。因此，對冰雹天氣的研究一直是預(yù)報預(yù)警工作的重中之重[1-5]。張一平[1]等對西北氣流形勢下的一次局地對流天氣進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，地面中尺度輻合線和露點鋒對局地大暴雨伴多次冰雹天氣的發(fā)生有加強(qiáng)觸發(fā)作用。俞小鼎[2]探討了不同類型的強(qiáng)對流天氣的多普勒雷達(dá)識別和預(yù)警技術(shù)。本文通過對三門峽市的一次颮線冰雹天氣過程進(jìn)行分析，以揭示此次過程的發(fā)生發(fā)展機(jī)理，為三門峽市的冰雹天氣預(yù)報預(yù)警提供支撐。

1 天氣實況

2016年6月5日下午到夜里，受颮線影響，三門峽全區(qū)出現(xiàn)了冰雹、雷暴大風(fēng)和短時強(qiáng)降水天氣。此次過程分為兩個階段：第一階段是13：00—16：00，主要影響盧氏地區(qū);第二階段是17：00—20：00，由于颮線過境，自北向南影響全市。冰雹最大直徑1.5cm，氣溫小時降幅最大達(dá)到8.1℃，極大風(fēng)速達(dá)到38.8m/s（十二級風(fēng)），降水較弱，僅有兩個站點出現(xiàn)短時強(qiáng)降水。

2 天氣形勢

6月5日08：00，500hPa和700hPa上空三門峽市處在下滑槽后部的西北氣流里，850hPa上有一低渦中心位于晉豫陜?nèi)〗唤纭?00hPa和850hPa上空，三門峽市處在溫度槽中，700hPa溫度槽落后于高度槽，西北氣流中有冷平流輸送（見圖1）。由于6月4日三門峽市出現(xiàn)了對流天氣，降水導(dǎo)致5日濕層深厚，濕層擴(kuò)展到了500hPa以上。如此厚的濕層，對大風(fēng)和冰雹預(yù)報帶來了難度。

地面圖上（見圖2），6日5日，三門峽市處在鋒前暖區(qū)中，14：00前后，在山西南部形成輻合線，沿著輻合線，其北側(cè)分散中尺度對流云加強(qiáng)并更加有組織性。17：00，山西境內(nèi)輻合線南移影響三門峽市，輻合線北側(cè)偏北風(fēng)的加大和有組織性，導(dǎo)致17：00—18：00，全市多個站點也出現(xiàn)了雷暴大風(fēng)。地面輻合線是此次過程的觸發(fā)系統(tǒng)，基本上決定了此次強(qiáng)對流過程中颮線的走向和移動方向。

3 對流條件分析

3.1 探空資料特征

探空資料是判別強(qiáng)對流天氣的有效參考工具。本文選取距三門峽較近的南陽站探空資料進(jìn)行分析（見圖3）。5日08：00和20：00，南陽站K指數(shù)均為32℃，沙氏指數(shù)SI由1.78℃降至-1.27℃，總指數(shù)TT略有上升，由45℃增至49℃，CAPE由118J/kg增至638J/kg。對流指數(shù)的變化均指示出對流潛勢。但從CAPE變化來看，并未升至1 000J/kg以上，強(qiáng)度顯示較弱。由于對流出現(xiàn)在午后到夜間，用盧氏站14：00氣溫和露點對08：00的CAPE進(jìn)行訂正后，達(dá)到了1 749J/kg。經(jīng)訂正后的CAPE對冰雹天氣的指示性大大增強(qiáng)。而且08：00探空顯示近地面有逆溫層存在，有利于前期能量的積聚。

從盧氏站的垂直風(fēng)場資料分析（圖略），從低層到高層有明顯的垂直風(fēng)切變。08：00，500～925hPa垂直風(fēng)矢量差為13m/s;到20：00，增至18m/s，700hPa以上為明顯的西北風(fēng)急流。垂直風(fēng)切變的增強(qiáng)有利于對流發(fā)展更加有組織性。

3.2 層結(jié)不穩(wěn)定度分析

濕度場上（圖略），6月5日08：00，700hPa處于T-TD<8℃的濕區(qū)中，850hPa處于T-TD<5℃的高濕區(qū)中;到5日20：00，700hPa處于T-TD<5℃的高濕區(qū)中，850hPa的T-TD<7℃，雖然低層濕度較08：00有所減小，但整體仍較高。由此可見，從08：00到20：00，中低空濕度均較高，濕度場并不符合冰雹天氣的“上干下濕”的濕層特征，更多的會考慮短時強(qiáng)降水。

溫度場上，從溫度平流可知，5日08：00，700hPa[圖4（a）]和850hPa上有暖平流，在三門峽上游地區(qū)有冷平流存在;到14：00，700hPa上[圖4（b）]的冷平流中心南壓，中心位于三門峽地區(qū)，700hPa上為明顯冷平流輸送，850hPa上三門峽地區(qū)為暖平流輸送中心。高空冷平流，低層暖平流輸送，有利于加強(qiáng)層結(jié)的熱力不穩(wěn)定度，為對流的發(fā)生發(fā)展提供了有利的背景條件。

3.3 散度場分析

沿34.5°N，110°～120°E一線做散度場剖面發(fā)現(xiàn)，由于低層低渦系統(tǒng)的存在，5日08：00[圖5（a）]，750hPa以下為輻合區(qū)，輻合中心位于三門峽市上空，400～750hPa為輻散區(qū);14：00[圖5（b）]，低層輻合、高層輻散形勢及強(qiáng)度與08：00基本一致。這種低層輻合、高層輻散的形式配置，有利于垂直抬升運動的增強(qiáng)，為強(qiáng)對流天氣的發(fā)生及維持提供了天氣尺度的抬升條件。

4 颮線回波特征

4.1 反射率因子演變特征

前期，在山西境內(nèi)的分散對流回波在15：45分開始出現(xiàn)帶狀特征，此時帶狀回波的強(qiáng)中心較分散，僅有個別點最強(qiáng)中心達(dá)到65dBZ。16：34，回波帶強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，回波強(qiáng)度集中在45～65dBZ;16：58，颮線開始移入三門峽境內(nèi);17：05，市區(qū)多個測站出現(xiàn)雷暴大風(fēng)天氣，外高站極大風(fēng)速達(dá)到19.7m/s;17：14～17：18，三門峽測站出現(xiàn)5mm冰雹天氣;17：10，分颮線西側(cè)開始移入靈寶境內(nèi);17：59，颮線開始分為兩部分，東部移速明顯加快，且強(qiáng)回波帶范圍減小，回波帶后側(cè)為大范圍層狀云降水。西部回波局地增強(qiáng)、合并，重新組織成強(qiáng)回波帶，強(qiáng)度維持在45～55dBZ，在颮線整體南壓的過程中，18：04磨灣出現(xiàn)38.8m/s的大風(fēng)天氣。回波移至盧氏時，由于山體遮擋和距離衰減，回波帶顯示強(qiáng)度減弱，維持在45～50dBZ，并且結(jié)構(gòu)開始變得松散，但仍維持颮線特征。19：05盧氏出現(xiàn)14.8m/s的大風(fēng)天氣，20：00回波帶移出盧氏，此次強(qiáng)對流天氣過程結(jié)束。此次過程中，三門峽境內(nèi)的颮線維持近3個小時，自北向南先后造成了雷暴大風(fēng)、冰雹、局地短時強(qiáng)降水天氣。組合反射率因子見圖6。

4.2 地形的抬升作用

此次過程中，地形抬升對于對流的增強(qiáng)起到了至關(guān)重要的作用。16：27之前，颮線回波強(qiáng)度整體較弱，16：27—16：34一個體掃的時間，平陸北部回波由45dBZ增至65dBZ，與地形相結(jié)合，此處回波處于中條山北部，在其越山時受到地形抬升作用，強(qiáng)度明顯增大，隨后該回波與東部回波合并加強(qiáng)發(fā)展，形成強(qiáng)回波帶，回波強(qiáng)度集中在45-65dBZ。而位于運城西側(cè)的回波，前期強(qiáng)度維持在60dBZ，16：40—16：52，隨著強(qiáng)天氣產(chǎn)生，能量釋放，回波處于減弱狀態(tài)，強(qiáng)中心由60dBZ降至55dBZ，在移過中條山時，由于山體的抬升作用，16：58回波開始再次加強(qiáng)，16：58—17：28強(qiáng)回波中心維持在60～65dBZ，17：30函谷關(guān)極大風(fēng)速達(dá)到18.9m/s。

由此可見，在此次過程中，地形的輻合抬升作用，增強(qiáng)了雷暴單體的發(fā)展強(qiáng)度，對于颮線的增強(qiáng)及有組織性起到重要作用。

4.3 基本速度特征

結(jié)合速度場特征，17：04在三門峽市區(qū)0.5°～3.4°仰角上，有深厚的負(fù)速度輻合區(qū)，0.5°仰角上負(fù)速度達(dá)到15m/s。結(jié)合實況，17：05，市區(qū)多個測站出現(xiàn)雷暴大風(fēng)天氣，外高站極大風(fēng)速達(dá)到19.7m/s;17：28，在0.5°～2.4°仰角上，在函谷關(guān)附近有15m/s的正速度中心。從實際來看，17：30函谷關(guān)極大風(fēng)速達(dá)到18.9m/s。低層正負(fù)速度大值中心可以很好地指示地面大風(fēng)。

5 結(jié)論

①此次颮線過程是在高空西北氣流背景下產(chǎn)生的，850hPa的低渦為對流天氣提供了天氣尺度的系統(tǒng)抬升觸發(fā)機(jī)制，地面輻合線使對流系統(tǒng)的發(fā)展更有組織性。

②熱力不穩(wěn)定度和垂直風(fēng)切變的加大是導(dǎo)致對流強(qiáng)度增強(qiáng)的主要原因，在濕層較厚的條件下仍出現(xiàn)了冰雹和雷暴大風(fēng)天氣。

③地形的輻合抬升作用，增強(qiáng)了雷暴單體的發(fā)展強(qiáng)度，對于颮線的增強(qiáng)及有組織性起到重要作用。

④低層正負(fù)速度大值中心可以很好地指示地面大風(fēng)。

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