舟山4·12強對流天氣分析

虞佳維，陶燁明，翁曉潔

（嵊泗縣氣象局，浙江 舟山202450）

1 引言

強對流天氣通常指伴有短時強降水、冰雹、雷雨大風、強雷電等現象的災害性天氣，具體突發性強、持續時間短、局地性強等特點，給國民經濟和人民生命財產安全造成嚴重損失，因此提高“定點、定時、定量”預報的準確率至關重要[1-5]。引發強對流天氣的原因較多，此次過程為比較典型的冷渦雷暴，此前，鄭媛媛等通過對2009年6月3日、5日和14日在黃淮和江淮地區分別產生颮線并造成大范圍雷雨大風、冰雹等強對流天氣進行分析發現，在東北冷渦發展階段，即溫壓結構不對稱、大氣斜壓性強時，冷渦的西、西南、南至東南部容易發生雷雨大風、冰雹等強對流天氣[6]。范曉紅等綜合分析了2009-06-05在嘉興發生的由東北冷渦引起的區域性冰雹天氣，確定了有利于對流發生的天氣形式、物理量場以及雷達回波特征[7]。對舟山市而言，觸發如此強的冷渦雷暴實數罕見，弄清天氣形勢、環境特征等對后續類似天氣預警有指導意義。本文主要通過實況特征、雷達圖特征、天氣形勢以及物理場進行綜合分析[8]，確定2020-04-12強對流天氣發生的特征。

2 過程概況

此次冷渦激發的對流系統主要自西北向東南，先后影響江蘇、上海和浙江三地。受冷渦影響，2020-04-12T16：00—2020-04-12T17：00時，江蘇開始出現大風天氣，19：00左右冷渦自北向南開始影響舟山地區。分析累計降水量可知，此次過程累計降水舟山四個縣區均為小雨量級，無短時強降水出現，但局地出現小范圍冰雹，分析極大風速可知，全市普遍出現10～11級北到西北風，嵊泗和岱山海域局部出現12～13級，其中下三星站、馬跡山站和小洋山站出現13級，最大下三星站40.8 m/s。舟山10～11級風自2020-04-12 T19：00持續至2020-04-12T22：00。

3 環流背景及物理場分析

3.1 環流背景

分析500 hPa形勢場可知，2020-04-11T14：00貝加爾湖地區有高壓中心，脊線從中國東北北部經蒙古直至青海，亞洲東北部有明顯的高空槽緩慢東移，溫度槽落后于高度槽，這種配置有利于槽的加深發展。隨著高空槽不斷加深，在2020-04-12凌晨，逐漸發展成閉合的高空冷渦，之后高空冷渦逐漸東移南落，同時伴隨著冷渦中心的不斷發展，2020-04-12T08：00冷中心強度為﹣32℃，渦后西北氣流不斷加強，橫槽在南壓過程中，曲率不斷加強，冷渦中心逆時針快速南擺轉豎，帶動高空鋒面不斷南壓。從700 hPa形勢場可知，2020-04-11T14：00貝加爾湖地區也存在高壓中心，亞洲東北部經蘇北至湖南有一槽發展，此時舟山地區受西南氣流影響，濕區明顯，水汽條件較好，隨著槽不斷加深發展，2020-04-12T08：00起逐漸轉為槽后冷空氣控制，濕區移出，水汽條件明顯轉差。從850 hPa形勢場可知，2020-04-11T14：00貝加爾湖地區存在阻高，浙北到南寧一線有切變存在，濕區明顯，隨著冷空氣不斷向南滲透，切變系統發展為低壓入海，舟山地區逐漸轉為干冷的西北氣流控制。地面場上，舟山地區場處于陸地高壓前部和海上低壓后部，受氣壓梯度影響，2020-04-12下午出現增風。

總體上，從三層配置上看，從2020-04-11起貝加爾湖地區從500～850 hPa上均有高壓中心的存在，阻高的持續將東北冷渦向南撲倒，中高層受到槽后西北氣流控制，冷平流引發干冷空氣的入侵，使冷空氣直接在黃淮一帶堆積，并讓浙江附近的地面擾動吸力倍增。三層均存在急流帶。

3.2 水汽條件

從2020-04-12T14：00各層濕度分布圖可見，三層均受槽后西北氣流控制，江蘇到浙北一帶非常干冷，20：00隨著曲率下擺，在舟山地區500 hPa有比較弱的濕區，700 hPa和850 hPa濕度條件仍較差。此次過程發生前期濕度條件較差，雖然隨著曲率下擺，高層濕度條件有所轉好，但是對于產生強降水所需要的水汽條件而言仍較差，因此，此次過程產生的強對流天氣主要是雷雨大風。

3.3 大氣熱力條件分析

由K指數計算公式可知，K指數由溫度直減率、低層水汽條件和中層飽和度三項構成，同時反映了大氣層結穩定度和中低層的水汽條件[9]。從水汽條件分析可知，此次過程中低層水汽條件較差，850 hPa露點溫度項和700 hPa露點溫度差對K指數為負貢獻。850 hPa與500 hPa溫差分布圖如圖1所示。從圖1中可知，舟山地區K指數第一項在14：00已經達到30℃，雖然在17：00，K指數第一項高值區有所東移南落，并且高值區范圍縮小，但是對舟山地區而言，17：00仍存在26℃左右的較大溫度差，這表明舟山處于強的層結不穩定狀態，這將有利于強對流的發生發展。

圖1 850 hPa與500 hPa溫差分布圖

除上述有利的熱力條件外，在分析雷達回波圖時，可以清楚的看到，回波在入海后得到明顯的加強，這與下墊面也存在一定的關系。此次強對流天氣發生在傍晚，對于整體環境而言都處于降溫的狀態，但是海上的降溫幅度會明顯小于陸地，這也使回波在入海后在獲得熱力和水汽后得到加強。分析CAPE值和抬升指數（LI）可知，在下午到傍晚這段時間內，舟山地區的CAPE值有一定增長，但是數據也僅有0～300 J/kg左右，這一數值相對于平時發生強對流時的CAPE值明顯偏低。同樣的，對于抬升指數（LI），在下午到傍晚這段時間內，抬升指數有明顯的減小，并且趨近于負值，但最終LI值為0～1，根據歷史資料統計，當LI值＞0時，不利于強對流的發生，因此，LI值在此次過程為不利因素。

3.4 大氣動力條件分析

分析2020-04-12T08：00—2020-04-12T22：00期間850 hPa散度場可見，2020-04-12T08：00在山東南部一帶有﹣10×10-5s-1的輻合中心，隨著冷空氣南下，輻合中心也不斷南落，2020-04-12T20：00輻合中心位于舟山，有利于地面對流發生。從高空風力條件看，高空風速達26 m/s，風速大，并且500 hPa與850 hPa之間垂直風切變達18～24 m/s，較大垂直風切變，使中層干冷空氣的侵入得到增強，加強了風暴中的下沉氣流，為下擊暴流的發生創造了有利條件。

3.5 探空要素分析

探空資料代表方圓150 km以內的環境氣象要素的垂直分布情況，由于強天氣過程從北到南，因此選取距離嵊泗120 km的寶山站作為分析環境條件的站點，寶山站T-LnP圖如圖2所示。

從圖2（a）中可知，2020-04-12T08：00大氣層結表現為上層干冷，下層暖濕，并且濕度以700 hPa附近為分界，即700 hPa以上濕度下降明顯，溫度、露點分布在中高層出現“喇叭口”。從風垂直切變可以看出，從1 000 hPa到700 hPa之間，風速迅速增大并且風向出現順轉，說明700 hPa以下有暖平流，700 hPa到400 hPa之間，風向增大，并且風向出現逆轉，說明此范圍內有冷平流，在400 hPa以上的高度，高空一直處于西風急流中。這一現象加劇了大氣的不穩定能量的積累。從圖2（b）中可知，隨著高空冷渦南落過境，不穩定能量得到釋放，“喇叭口”位置出現在400 hPa以上。

圖2 2020-04-12寶山站T-LnP圖

4 雷達圖特征分析

本文所用的雷達資料為舟山站雷達資料。2020-04-12舟山站組合反射率圖和風暴相對徑向速度圖如圖3所示。分析雷達反射率發現，18：28回波整體還位于蘇南到上海一帶，此時最大反射率為51.5 dBz，高反射率點分布零散，并且這些單點在回波向東南方向移動過程中強度有所減弱。但在19：06左右回波前部入海，在入海過程中，部分回波得到發展加強，強回波面積逐步增大，且最高反射率再次增強，根據實況記錄，嵊泗西部海域灘滸站19：04出現11級西北大風。19：44高反射率回波中心已經形成并且此時高反射率回波均位于海上，此時最大反射率為57.5 dBz，根據以往經驗，回波強中心在55 dBz以上組織結構較好，易發生雷雨大風天氣。從圖3中可見，在高反射率后方有“弱回波通道”，這意味著可能出現下擊暴流風，向下沉氣流提供干燥和高動量空氣，直至20：33左右，反射率達到最高62.0 dBz。至21：00左右可以看到回波反射率出現降低，并處于一直降低的狀態，比較穩定，說明強對流回波此時處于衰亡階段。

圖3 2020-04-12舟山站組合反射率圖和風暴相對徑向速度圖

分析徑向速度圖發現，18：28在回波前部，存在低層輻合高層輻散，表征回波前部入海后將得到發展。從19：06—19：44回波入海過程中以72 km/h快速的向東南方向移動，在此過程中徑向速度圖出現速度模糊，表征出現大風，對應于嘉興區域出現9級偏北大風，在19：06的正速度區中也出現了速度大值區，但是相對雷達距離較遠，但也需引起重視，并且在嵊泗西北方向正速度區出現范圍較小的負速度區，表明該區域存在近處輻合遠處輻散，因此對應反射率區域前端強度進一步增強后端有所減弱。在19：44—21：00回波移速有所減慢至60 km/h，速度的減慢使得堆積的能量在經過位置釋放時間延長，在21：00后回波衰亡過程中移速再一次加快。綜上所述，回波自西北至東南掃過舟山區域，主要帶來雷雨大風天氣。

5 小結

盡管此次強對流天氣比較突然，但是也是可以提前預知和防范的。基于常規觀測資料和NCEP/NCAR再分析資料，對舟山2020-04-12天氣過程進行分析，此次強對流天氣主要發生在有利的大尺度環流背景下和有利的物理機制下，具體如以下幾個方面。

此次過程天氣過程濕度條件差，主要以雷暴大風為主；此次強對流天氣環境背景主要是由貝加爾湖地區阻高持續，高空槽不斷發展并且隨著橫槽快速南擺轉豎導致舟山附近曲率不斷增加，高空冷鋒不斷南壓，中高空冷空氣不斷補充南下在黃淮一帶堆積所造成的，非通常人們認為的冷空氣梯度風；在此次過程發生前具有下層暖濕、上層干冷的不穩定環境配置，并且高低空溫度差十分明顯，對過程預報有指示意義；強對流回波在舟山海域附近得到增強，與下墊面有一定關聯，較大的高空風速以及較大的垂直風切變，使中高層干冷空氣的侵入得到增強，加強了風暴中的下沉氣流，從而使動量下傳大風在回波入海過程中進一步增強。