湖州“4·9”強對流天氣特征分析

2021-04-02 12:33:36周之栩

浙江氣象 2021年1期

周之栩尹浩陶威

(湖州市氣象局,浙江湖州 313005)

0 引言

強對流天氣包括雷暴大風、下擊暴流、冰雹、龍卷和強雷雨(局地短時降水或持續性暴雨的一部分)等中小尺度天氣現象。強對流天氣具有時空尺度較小、發展和移動速度較快、持續時間較短、突發性較強等特點，是天氣預報業務工作中的重點和難點。丁一匯等[1]指出水汽通量最大輻合區與強降水區相對應，暴雨區的水汽輻合是由大尺度(甚至半球尺度)水汽輸送造成的，來自南海和孟加拉灣的水汽輸送是中國夏季強降水的重要條件之一。很多學者[2-5]指出，雷達資料中呈現的中尺度渦旋、逆向風、低空急流等特征在臨近預報中發揮著很大的作用。

本文利用NCEP(美國國家環境預報中心)再分析資料、常規氣象資料、自動觀測站資料和多普勒雷達資料，對2019年4月9日中午到傍晚發生在湖州地區的強對流過程進行了分析，分別分析了環流背景、能量、動力特征、水汽、自動站資料和雷達資料，找出強對流發生的有利條件和預報著眼點，可以為預報此類天氣提供思路和參考。

1 天氣過程概況

從2019年4月9日中午起，湖州地區自西向東出現雷雨大風和短時強降水天氣，伴有較強雷電，強降雨主要集中在湖州中北部地區，吳興、長興和安吉北部有大到暴雨，最大雨量發生在長興泗安，達70 mm，最大陣風達10級。

2 環流背景及主要影響系統

2019年4月8日08時，500～700 hPa貝加爾湖以東中高緯度地區為寬廣的槽區，槽后西北氣流一直伸向內蒙古、渤海灣地區，東北北部有低渦，新疆北部地區有波動發展；700 hPa在青海、陜西有擾動發展，廣大的華中、華東地區受西北偏西氣流控制，處于弱脊區中；20時500 hPa東北低渦少動，700 hPa位于青海的擾動發展為明顯的西南渦并南落，華中轉受低渦前的西南氣流控制，華東地區仍維持弱脊區；9日08時，500 hPa東北低渦仍少動，但華中地區的低槽明顯加深，配合700 hPa的西南渦東移，位于湖北至貴州東部一帶，華東地區轉受西南氣流控制；9日20時，北方低槽南壓明顯，華中的低槽明顯東移，位于江蘇北部至安徽南部一帶，江蘇南部、上海及浙江北部均轉為西北風，強對流天氣已結束。

8日08時850 hPa東北北部有冷渦維持，低渦西側有明顯的冷平流，四川附近有波動發展，華中地區為一溫度脊，暖區中心位于延安附近，溫度為17 ℃，東部有一冷溫度槽從黃海經山東半島伸向江蘇南部；20時四川附近波動發展為西南渦并向東移動，暖溫度脊東移發展，在安慶、南京及杭州形成新的暖中心，溫度達20 ℃，24 h的變溫達5 ℃，同時在河北邢臺附近出現了4 ℃左右的冷中心，24 h變溫達-9 ℃，說明冷空氣正在逐步滲透南下；9日08時，西南渦東移至湖北，從重慶經宜昌、武漢一直到安徽北部有暖切維持，其南側的西南氣流明顯增強，武漢、長沙、南昌、安慶的西南風從8日20時的12～16 m/s迅速增強到16～24 m/s，長三角地區的暖中心依然維持；20時切變南壓至湘南贛南一線，南京及安慶的12 h變溫為-6 ℃，南京轉為北風，表明中低層冷空氣開始影響湖州地區。

3 物理量場分析

3.1 水汽條件

從水汽通量場可知，2019年4月9日500 hPa在江淮地區及華南地區各有一條水汽通道，一條是在副高邊緣從南海經華南沿海伸向閩南的水汽通道；另一條是在東移南壓的華北低渦南側較弱的西南氣流水汽通道，這條水汽通道強度較強，最強達到4～6 g·s-1·hPa-1·cm-1；700 hPa和850 hPa基本只有一條西南氣流水汽通道，700 hPa影響時強度為16～18 g·s-1·hPa-1·cm-1；850 hPa 08時強中心位于湘東南，強度達28 g·s-1·hPa-1·cm-1以上，湖州處于通道東南，強度為16～18 g·s-1·hPa-1·cm-1，14時隨著華北低渦的東移南壓，湖州水汽通量明顯上升，強度達22～24 g·s-1·hPa-1·cm-1。從3層水汽通量分布來看，呈明顯的上干下濕分布，配合低層的持續高溫(8日高溫達31.5 ℃)，正是典型強對流天氣發生的必要條件。

3.2 不穩定能量

2019年4月8日20時湖州上空對流有效位能(CAPE)值較低，接近100J·kg-1，高值中心在贛北、華北低槽前、西南渦東部的西南急流中；9日08時隨著華北低槽東移、西南急流加強，高值區開始向東移動，CAPE值也逐漸上升至約300J·kg-1；14時湖州CAPE值迅速上升，出現1800J·kg-1的高值中心，20時強對流天氣已經結束，CAPE值也回落至300J·kg-1。隨著華北低槽東移，位于湖州上游的CAPE高值區的未來移動方向及區域，對強對流發生的落區有一定的指示意義。

3.3 湖州探空

通過湖州站的探空曲線圖發現(圖1)，9日08時該站自地面至925 hPa有逆溫存在，有利于不穩定能量的積聚，同時自地面至700 hPa風向順轉，表明有暖平流維持，850～500 hPa的露壓曲線和層結曲線呈明顯的喇叭口分布，對雷暴大風也有指示意義；20時隨著900 hPa以下轉為北風，地面至850 hPa風向逆轉，有冷平流影響，不穩定能量釋放，強對流天氣減弱消失。

圖1 2019年4月9日湖州站的探空曲線圖(a.08時、b.20時)

由風廓線雷達資料可知，9日08—12時,湖州地區地面及低空為偏南風,高層則吹較強的西南風，850～500 hPa風速差值為10 m/s左右，12時后風速差值達15～20 m/s，低層風向也轉為了偏北風，高空仍維持西南風，存在高空風向、風速的垂直切變，這樣的風場同時也有利于啟動抬升機制，促使強對流爆發[6]。

3.4 動力條件

由圖2可知，8日12時—9日14時湖州站上空850 hPa以下為明顯的上升運動區，9日14時前后上升運動明顯加強，600～700 hPa出現明顯的正渦度中心，同時配合有明顯的上升運動中心，強度為-1 Pa/s，350 hPa附近也有明顯的上升氣流，整個大氣的抽吸作用非常明顯。我們認為正是由于12時后850 hPa以下冷空氣的侵入，使冷暖氣流匯合，促進了低層對流天氣的發展，增強了上升運動，這為強對流天氣的發生發展提供了有利的動力條件；20時后下沉氣流逐漸增強，此時強對流天氣明顯減弱，700hPa以下有一個下沉運動中心，整層大氣逐漸轉為下沉氣流控制。