一次江蘇颮線過程特征分析

夏雨晨

摘要：利用常規探空資料、自動站資料和多普勒天氣雷達資料等對2021年5月15日下午發生在江蘇境內的一次颮線天氣進行了分析， 本次颮線天氣過程的天氣尺度背景是江蘇地區處于副熱帶高壓邊緣，高空伴隨著西風槽東移，攜帶冷空氣南下入侵，低層有強暖濕氣流的配合。颮線前段有陣風鋒的產生，造成了雷暴大風和短時強降水等強對流天氣。

關鍵詞：颮線 ?雷暴大風 ?特征分析 ?強對流

Abstract： Using conventional observation data， automatic weather station data and Doppler radar data， a squall line weather occurred in Jiangsu on the afternoon of May 15， 2021 is analyzed. It is found that the synoptic scale background of the squall line weather process is that Jiangsu was at the edge of subtropical high， he high altitude moves eastward with the westerly trough， carries cold air southward invasion.There is strong warm and humid air flow in the lower layer. There is a gust front in the front of the squall line， it has caused severe convective weather such as thunderstorm， gale and short-term heavy precipitation.

Key Words：Squall line; Thunderstorm; Feature analysis; Strong convection

0引言

颮線是高度組織化的中尺度對流系統，由多個活躍的雷暴單體排列形成，并常伴有大風、短時強降水、冰雹甚至龍卷風等災害性天氣。颮線在靠近地表的對流區域通常會存在一個冷池，其前緣為陣風鋒，陣風鋒面上常有氣壓、氣溫和風向的突變，這也是最容易產生災害性天氣的地方。颮線過程往往突發性強，來勢突然，經常給人民的生產生活帶來很大的影響，嚴重時還會造成人員和財產損失，帶來重大災害，國內外學者也針對颮線作了大量的研究。Qian[1]等使用WRF模式對颮線的微物理特征進行研究，發現使用不同的參數化方案對模擬結果影響很明顯，颮線中冰雹的模擬結果存在較大差異，從而影響冷池的形成和降水過程。He[2]等使用多普勒雷達資料對一次颮線進行了觀測，分析發現此次颮線過程主要影響系統是副熱帶高壓的加強，非絕熱加熱對颮線有觸發作用，颮線的傳播過程中，颮線前方的冷池得到加強。

國內很多學者也基于雷達觀測資料和數值模式對颮線進行了一系列研究，官曉軍[3]等對福建省一次強颮線過程進行了分析，發現低層垂直風切變和中層干冷空氣的卷入使得進入福建境內的颮線增強，后期與新生對流單體的合并形成了后部擴建型颮線。馮璐[4]等對颮線過程的雨滴譜微物理特征進行了研究，發現不同時期的不同降水系統降水效率不同，槽前型颮線產生的中等粒徑粒子比重較高，而東風型颮線主要以中小粒徑的粒子居多，因此帶來了降水效率的差異。陶局[5]等研究了下墊面對颮線形成及發展過程的影響，發現渤海光滑的水面對近地面風場有增強作用，從而使得對流更近活躍，但是颮線的移動速度趨緩，白天海面感熱和潛熱交換小，夜間水面潛熱通量高，不利于低層垂直風切變的增強，對颮線的發展起阻礙作用。陳鋒[6]等利用雷達資料同化對浙江一次強颮線天氣過程進行模擬，探討了不同數量和位置的雷達資料同化對結果的影響，發現雷達反射率因子同化對颮線前部的冷池強度和位置都有較好的改進，可以提高強對流天氣的短時預報效果。于懷征對山東省一次強對流天氣進行分析，發現環境風的風向和雷達與目標物的相對位置不同，探測的中尺度氣旋特征也不同，氣旋性旋轉的增強、深厚的中氣旋和強垂直風切變是產生雷暴大風的重要因素。賴晨[7]等對江西一次颮線過程進行探測分析，發現探測資料在短時強降水和風雹天氣中特征不同，可以用來預測颮線的發展演變趨勢。

2021年5月15日，江蘇境內出現了一次颮線天氣過程，此次颮線過程自西向東橫掃了江蘇沿江蘇南地區，陣風風力達8～11級，并伴隨短時強降水和局地冰雹等災害性天氣，造成了較為嚴重的經濟損失。由于颮線天氣過程的預報難度大，致災性強，為了提高對此類颮線過程的預報和預警能力，本文利用常規資料、探空資料以及多普勒雷達資料對此次颮線的形成原因及其特征進行分析，重點分析有利于此次颮線過程形成的環境條件，為今后對颮線天氣過程的預報提供參考依據。

1 環流背景分析

中尺度系統的發生發展與大尺度環流背景是密切相關的，中尺度系統的發展離不開大尺度環流形勢的制約。在圖1的500hPa高空圖 上，副熱帶高壓穩定維持，江蘇處于副熱帶高壓邊緣地區，588線維持在江蘇的沿江蘇南地區，上游河套地區有一個西風槽東移，攜帶冷空氣南下侵入江蘇地區，槽前暖濕氣流所帶來的水汽條件和靜力不穩定條件增強有利于強對流天氣的發生發展。受槽前的暖濕氣流的降壓影響，槽前的低壓區不斷降壓，在圖1的850hPa高空圖上，華中地區生成了一個低渦，并在高空槽的引導下緩慢東移，低渦東移至江蘇境內后，從低壓中心向東伸出一條切變線，在江蘇的沿江地區開始出現西南急流并增強，西風急流將孟加拉灣的水汽源源不斷地向江蘇輸送，低渦北側的弱冷空氣與南側的西南急流交匯，造成強烈的上升運動，其上空有高空槽的配合，造成高空的抽取作用更加明顯，有利于強對流天氣的發生和發展。由此可見，大尺度環流形勢為此次颮線過程提供了良好的天氣背景，河套地區的高空槽東移和低層低渦的發展是此次颮線過程的主要影響系統，低層中小尺度的擾動觸發了此次颮線天氣過程。

2環境條件分析

大氣物理量可以定量描述大氣中某些特征，因此對其進行分析可以對大氣特性有更為清晰的認識。2021年5月15日08時，由南京站的探空圖 2可知，地面風場到700hPa風向隨高度順轉，風速明顯增大，表明低層有較強的暖平流，700hPa到500hPa之間風向隨高度逆轉，表明高層有冷平流，這種上冷下暖的強不穩定大氣層結配置非常有利于強對流天氣的發生發展。對流有效位能（CAPE）是表示風暴潛在強度的一個重要指標，CAPE值越大，表明對流釋放的能量越多，越有可能發生強對流天氣，颮線發生前南京站CAPE值為1340J/kg，颮線發生前的能量條件較好。從探空曲線來看，低層700hPa的溫度露點差小于5℃，表明低層濕度較大，水汽條件較好，有利于對流的發生，而850hPa的溫度露點差大于5℃，表明近地面層的濕度相對較小，低層水汽條件的缺少也就意味著產生短時強降水的可能性較小，對流能量的釋放主要以雷暴大風為主。在大氣穩定度指標上，從探空曲線可以得到，南京站08時的K指數為37℃，SI指數較小，為-0.6℃，表明颮線發生前的環境場有著較好的對流潛勢。此外，從環境風垂直切變來看，近地面風力到850hPa風速垂直切變達到15m/s，在一定的熱力不穩定條件下，垂直風切變可以對強對流天氣有著維持作用，此次颮線過程具有較強的低空垂直風切變，這樣在低空形成較強的水平渦管，經過上升氣流的抬升轉為垂直渦管，使得中層的旋轉氣流加強，有利于颮線的加強和維持。

3 雷達回波特征

利用江蘇省多普勒雷達基本反射率資料，對此次颮線過程的系統演變和回波特征進行了分析，結果表明，此次颮線過程自西向東移動，從進入江蘇境內到移出江蘇共經歷約5h，發展階段可以分為形成、發展和減弱3個階段。從圖3的 5月15日12時的雷達拼圖可以看出，在安徽巢湖北側及南京西側有強對流風暴生成并東移發展，在移入江蘇境內之前對流性天氣已經十分明顯，可以看出弓形回波的特征。且從圖3的雷達拼圖上可以很清晰地看到，15日12時，颮線已經在安徽境內初步生成，13時颮線進一步增強發展，移入江蘇境內，開始影響南京地區，颮線中心最強超過55dBz，在東移過程中迅速發展增強，不斷有新的對流單體生成并入風暴中，大于55dBz回波區域不斷增大，颮線移動過程中，從1.5仰角的反射率因子可以看到，颮線回波的前沿有明顯的陣風鋒（弱窄回波帶），颮線過境期間，南京浦口區出現23.5m/s的大風。颮線的后側存在弱回波通道，可以看出其后側有大范圍的下沉氣流入流。在東移過程中，颮線強度進一步加強，45dBz以上的強回波帶長約300km，寬約30km，最大回波強度65dBz，移速也進一步加快。弓形回波在12-17時掃過江蘇境內，造成浦口、泰州、如皋等站點出現超過17m/s的大風，分析大風出現的時間與颮線過境的雷達特征可以發現，大風集中發生于弓形回波向前凸出區域，也就是颮線前沿的陣風鋒帶。17時以后，弓形回波移出江蘇境內，進入東海，回波強度有所減弱，此次颮線過程對江蘇的影響趨于結束。

4 結論與討論

本文對2021年5月15日發生在江蘇境內的一次颮線天氣過程進行了分析，利用利用常規資料、探空資料以及多普勒雷達資料，分析了此次颮線的形成原因以及特征。具體結論如下。

（1） 本次颮線天氣過程是西風槽東移和副熱帶高壓邊緣共同作用下形成的，低層的急流和上升運動觸發了此次颮線天氣過程，探空圖上發現，颮線發生前有較大的K指數和垂直風切變，提供了有利的環境條件，為颮線的觸發提供了不穩定能量。

（2） 此次颮線東移發展的過程中伴有明顯的陣風鋒，在颮線發展前段不斷有新的對流單體并入颮線內，造成颮線發展的進一步增強，颮線后側存在弱回波通道，有大范圍的下沉氣流，颮線的弓狀回波特征明顯，前段有弱窄回波帶，有利于雷暴大風的發生。

參考文獻

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