2018年3月4日廣西強對流天氣環境場特征分析

黃國靚

摘要? ? 利用常規觀測資料和自動站資料對2018年3月4日廣西強對流天氣過程的環流形勢和環境條件進行分析。結果表明，干線是本次強對流天氣發生的主要觸發機制，中層冷平流、低層暖平流的對流不穩定層結以及低空急流帶來的充沛水汽為強對流發生發展提供了有利的層結和水汽條件，中層冷溫槽、中低層低壓以及強的垂直風切變可能是強風暴系統發展和維持的主要因素。颮線沿地面輻合線發展，造成了大范圍的短時強降水、雷暴大風和冰雹等強對流天氣。

關鍵詞? ? 短時強降水;雷暴大風;冰雹;強對流天氣;廣西;2018年3月4日

中圖分類號? ? P458? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）09-0194-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

強對流是影響農業生產的主要災害性天氣之一[1]。2018年3月4日廣西出現了首場大范圍強對流天氣，風暴系統在云南觸發后西移至廣西，在廣西發展增強，由此帶來的雷暴大風、冰雹等天氣給農業和基礎設施帶來了嚴重損失[2-3]。近年來，氣象工作者對暴雨進行很多研究，但是在暴雨過程的背景下，何時何地是否會出現極端暴雨以及劇烈強對流天氣是最大的預報難點，這大多取決于中小尺度強對流天氣系統的發生發展[4]，提高該類強對流天氣的主觀預報水平的研究依然較薄弱。通過分析不同類型強對流天氣的環境條件，預報員重點分析有利的環境條件，做出強對流天氣潛勢預報，從而提高短臨預報準確率。本文對2018年3月4日廣西強對流天氣的環境場特征進行詳細分析，以提高對此類強對流天氣臨近預報的準確率和預警的提前量。

1? ? 天氣實況

2018年3月4日0：00—12：00，桂北出現大范圍強對流天氣，主要以雷暴大風為主，伴有局地冰雹和短時強降水。桂北大部出現8級以上大風，根據國家氣象觀測站資料統計，雷暴大風共有23站（圖1），其中南丹極大風速在4：00達36.2 m/s，柳州極大風速在9：00達31.7 m/s，結合區域自動站風速資料，12 h內共有47站出現雷暴大風。根據WS報，百色、德保、平南和鐘山出現冰雹（表1），除鐘山外最大冰雹直徑均<20 mm，冰雹尺寸較小。鐘山冰雹持續約20 min，8：21最大直徑約為15 mm，8：29迅速增大至50 mm。根據信息員上報情況，平樂源頭鎮出現直徑約為20 mm的冰雹，三江、柳江、龍勝、全州、荔浦等地也出現了冰雹。由于夜間取消了人工觀測，可能部分縣城或鄉鎮出現了冰雹，但未有記錄。5：00—10：00桂北自西向東出現局地短時強降水，最大小時雨強出現在永福金雞河水庫自動站，為72.8 mm（8：00）。國家站12 h最大雨量為資源站67.2 mm，打破了當地3月最大日降水量紀錄，資源站最大小時雨強為32.7 mm。

此次強對流天氣強度大、影響范圍廣，嚴重影響交通和生活。此次風雹災害受災人口1 806人，緊急轉移安置429人;農作物受災面積20 hm2，其中成災20 hm2;倒塌房屋4戶7間，嚴重損壞房屋69戶123間，一般損壞房屋463戶908間;直接經濟損失588萬元，其中農業損失6萬元，家庭財產損失332萬元，基礎設施損失250萬元。

2? ? 環流形勢

3日20：00 500 hPa廣西處于負變溫區，桂北變溫達 -4.2～-1.6 ℃，700 hPa桂北為正變溫區，桂東北變溫達4.8 ℃，850 hPa廣西處于正變溫區，桂北變溫為1.2～2.0 ℃，桂北中層負變溫、低層正變溫，變溫的這種垂直分布結構使溫度垂直遞減率增加，大氣層結不穩定度加大。

從圖2可以看出，500 hPa存在一支中空急流，風速超過24 m/s，冷溫槽位于滇東，桂北為冷平流區。700 hPa四川盆地有西南渦生成發展，低渦東南側和東側存在一支西南風急流，桂林風速達22 m/s。850 hPa亦存在一支低空急流，桂林風速達14 m/s。偏南風低空急流將南海的水汽和不穩定能量輸送到廣西上空。廣西為暖平流區，暖脊位于中南半島、滇東南、桂西北至黔中一線，暖脊附近均為干區，桂中北和桂東北為寬廣的顯著濕區，因而在桂西北存在一條干線，干線附近容易有強對流發生發展。廣西露點溫度均>16 ℃，其中百色露點溫度達21 ℃，表明低層水汽充沛。由于太平洋高壓系統的存在，低壓東南側和東側等壓線密集，氣壓梯度較大，根據地轉風計算公式，該處地轉風較大，可能是西南風低空急流發展和維持的原因。地面形勢和925 hPa相似，我國大部受熱低壓控制，白天升溫明顯，桂北最高溫度均>26 ℃，其中桂西北均>30 ℃，不穩定能量大量集聚，廣西境內有4根等壓線，呈西南—東北走向，利于對流云團向東北方向移動。此次強對流過程的影響系統有中層配合冷溫槽的高空槽、中低層低壓和強盛的西南風低空急流，其中冷溫槽超前于高空槽，低壓垂直伸展高度高，中心向西北方向傾斜。中層冷平流、低層暖平流的對流不穩定層結和低空急流帶來的充沛水汽為強對流發生發展提供有利的層結和水汽條件。干線是強對流天氣的觸發機制之一。

從4日8：00環流形勢圖可以看出，500 hPa南支淺槽東移至桂西北，與高原淺槽同位相疊加，徑向度加大，溫度槽消失，在桂中北形成冷中心，強冷平流區已東移至桂東北，中空急流加強，桂林風速達32 m/s。700 hPa隨著低渦中心向東南移，急流加強且急流核向東南方向調整，桂林風速達28 m/s。850 hPa低壓中心位置幾乎沒有變化，但是急流更加強盛，桂林風速達16 m/s，顯著濕區范圍明顯減小，干線東移至柳州附近，桂林露點溫度仍有15 ℃。925 hPa低壓中心位置幾乎沒有變化，太平洋高壓西移，廣西上空氣壓梯度加大，風速由8 m/s增大至18 m/s。高空槽加深東移，為強對流天氣提供動力條件，低壓穩定少動，東南側的西南急流不斷加強，中空動量下傳以及氣壓梯度加大導致低層風速加大。桂東北同時位于槽前正渦度平流區、低溫中心東側的冷平流區、干線東側的顯著濕區、中低層3支急流的交匯區。

3? ? 環境條件

從3日20：00桂北3個探空站的T-lnP圖（圖3）可以看出，桂北地區呈現上干下濕的對流不穩定層結，對流有效位能CAPE值較大，0～6 km垂直風切變較大，均有利于強對流天氣的發生發展，層結曲線在低層呈現出倒“V”型，有利于雷暴大風的發生。T850-500≥26 ℃，θse隨高度遞減，θse850-500介于16～22℃之間，屬于不穩定的層結。對流有效位能CAPE值介于1 268.7～1 521.3 J/kg之間，對流抑制能量CIN值較小。0～6 km垂直風切變介于23.8～30.9 m/s之間，屬于強風切變環境。

百色850 hPa的露點溫度為10 ℃，明顯偏低，且濕層很淺薄，但百色站仍出現10 mm的冰雹，并且在自動站出現短時強降水，說明風暴的發生發展對環境的水汽條件要求并不高，只需要有淺薄的濕層存在，即可發生強對流天氣。百色地區T850-500達33 ℃，溫度垂直遞減率大于濕絕熱遞減率，屬于條件不穩定層結（表2）。河池CAPE值大于百色，而CIN值小于百色，河池850 hPa的露點溫度大于百色，達16 ℃，從不穩定能量和水汽條件來看，河池優于百色，當風暴從百色東移時將得到加強。從河池到桂林，水汽條件逐漸轉好，濕層逐漸增厚。綜上所述，T-lnP圖上對此次過程具有指示意義的特征主要有：上干下濕層結，低層倒“V”型結構，大的CAPE值（1 268.7～1 521.3 J/kg），小的CIN值（19～231.1 J/kg），強垂直風切變（23.8～30.9 m/s），T850-500≥26 ℃，θse隨著高度增加而遞減。

4? ? 結語

（1）此次強對流過程的影響系統有中層的冷溫槽、中低層低壓和強盛的西南風低空急流，其中冷溫槽超前于高空槽，低壓垂直伸展高度高，中心向西北方向傾斜。中層冷平流、低層暖平流的對流不穩定層結以及低空急流帶來的充沛水汽為強對流發生發展提供了有利的層結和水汽條件。干線是強對流天氣的觸發機制之一。天氣形勢有利于桂北地區強對流天氣的發生發展。

（2）T-lnP圖上，桂北呈現上干下濕的對流不穩定層結，T850-500≥26 ℃，θse隨高度遞減，θse850-500介于16～22 ℃之間;對流有效位能CAPE值較大，介于1 268.7～1 521.3 J/kg之間，對流抑制能量CIN值較小，介于19.0～231.1 J/kg;0～6 km垂直風切變大，介于23.8～30.9 m/s之間，屬于強風切變環境;層結曲線在低層呈現倒“V”型，均有利于短時強降水、雷暴大風和冰雹等天氣的發生。各個參數均可能是強對流天氣發生發展和維護的因素。DCAPE值對此次雷暴大風過程不具有的指示意義。

5? ? 參考文獻

[1] 鐘利華，曾鵬，李勇，等.廣西雷暴大風環流特征和物理量診斷分析[J].氣象，2010，37（1）：59-65.

[2] 張小玲，諶蕓，張濤.對流天氣預報中的環境場條件分析[J].氣象學報，2011，70（4）：642-654.

[3] 張濤，方翀，朱文劍，等.2011年4月17日廣東強對流天氣過程分析[J].氣象，2012，38（7）：814-818.

[4] 王春艷.2019年3月21日上饒地區強對流天氣分析[J].現代農業科技，2019（18）：160.