朝陽地區(qū)一次強(qiáng)對流天氣過程分析

卜思陽，郭佰匯，徐一丹，劉瑞琪

(朝陽市氣象局，遼寧 朝陽 122000)

1 天氣實(shí)況

受切變線影響，2021年8月10日13時(shí)—22時(shí)，朝陽市出現(xiàn)強(qiáng)對流性降水過程，雨量的時(shí)空分布十分不均勻，其間伴有強(qiáng)雷電、短時(shí)大風(fēng)和冰雹天氣。強(qiáng)降水主要出現(xiàn)在朝陽市區(qū)和凌源市大王杖子鄉(xiāng)，最大小時(shí)雨強(qiáng)為53.0 mm，出現(xiàn)在凌源市大王杖子鄉(xiāng)，雨量達(dá)到暴雨級別，朝陽市區(qū)、北票市、朝陽縣出現(xiàn)冰雹天氣。朝陽市大部分地區(qū)降雷陣雨，個(gè)別鄉(xiāng)鎮(zhèn)雨量偏大，全市共有96個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)降水，平均降水量為8.6 mm。50 mm～100 mm(暴雨)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有1個(gè)，25 mm～50 mm(大雨)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有5個(gè)，10 mm～25 mm(中雨)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有26個(gè)。11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)8級及以上瞬時(shí)大風(fēng)，最大瞬時(shí)風(fēng)速23.4 m/s(9級)，出現(xiàn)在龍城區(qū)七道泉子，出現(xiàn)在16時(shí)32分。此次災(zāi)害共波及凌源市、龍城區(qū)的3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，造成4 029人受災(zāi)，1 205.44 hm2農(nóng)作物受災(zāi)(糧食作物1 198.74 hm2)，其中936.14 hm2成災(zāi)，農(nóng)林牧漁業(yè)損失1 355.06萬元；3戶10間農(nóng)房損壞，房屋及居民家庭財(cái)產(chǎn)損失15萬元，合計(jì)直接經(jīng)濟(jì)損失1 370.06萬元。

2 形勢分析

2021年8月10日，500 hPa歐亞中高緯地區(qū)始終維持“兩脊一槽”形勢，兩脊分別位于西西伯利亞和東西伯利亞，低槽位于貝加爾湖附近(見圖1)。10日8時(shí)，黑龍江西部與內(nèi)蒙古交接處有槽向偏東方向移動，朝陽地區(qū)位于槽后，10日8時(shí)—20時(shí)不斷加深、向偏東方向移動。10日8時(shí)，700 hPa槽位于內(nèi)蒙古東部，隨后槽東移，10日20時(shí)槽移至朝陽地區(qū)上空。850 hPa上述地區(qū)也有切變線的發(fā)展。10日8時(shí)—20時(shí)，朝陽地區(qū)處于槽后部，高空槽東移，槽后有明顯冷平流，遼寧西部受弱切變線控制，有明顯冷平流。水汽和能量在此處輻合，利于降水的形成。

圖1 2021081008-500 hPa

根據(jù)以上分析可以看出，高空東移的槽和弱切變線是此次強(qiáng)對流天氣產(chǎn)生的天氣系統(tǒng)，槽后有明顯冷平流，即有冷空氣觸發(fā)強(qiáng)對流。

3 探空分析

選取遼寧朝陽市上游地區(qū)赤峰站的探空資料作為參考，2021年8月10日8∶00赤峰站的探空資料(見圖2)K指數(shù)是38℃、沙氏指數(shù)是-1.19 ℃、對流有效位能1 030.3 J/kg，700 hPa以下是濕層，700 hPa以上為干層，明顯上干下濕，有著深厚的不穩(wěn)定層結(jié)，有利于產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣，11日8∶00(見圖3)K指數(shù)49.1 ℃、沙氏指數(shù)為0.61 ℃、對流有效位能49.1 J/kg，可以看出降水使對流不穩(wěn)定能量得到徹底釋放，這與本次的降水過程中的強(qiáng)降水時(shí)段相互對應(yīng)。

圖2 2021年8月10日8∶00赤峰站探空圖

圖3 2021年8月11日8∶00赤峰站探空圖

4 水汽的分析

在2021年8月10日8∶00—10日20∶00的850 hPa的相對濕度場上，朝陽地區(qū)的相對濕度始終保持在80%或以上，11日8∶00朝陽地區(qū)的相對濕度降到70%以下，本次降水過程大致結(jié)束。而發(fā)生強(qiáng)降水的必要條件既要求局地的水汽充沛，又要有足夠的水汽來進(jìn)行補(bǔ)充。因此，需要有大量的水汽向降水區(qū)輸送。水汽通量一般是指水平方向上水汽的輸送。如果有了充分的水汽來源后，為了維持短時(shí)的強(qiáng)降水，水汽就需要有一個(gè)快速輻合的過程，9日20時(shí)，在內(nèi)蒙古地區(qū)存在一個(gè)廣泛的水汽輻合區(qū)，朝陽地區(qū)位于水汽輻合中心的偏東位置，到10日20時(shí)水汽通量散度的輻合區(qū)向東南移動并減弱消散，降水過程趨于結(jié)束。暴雨區(qū)域移動過朝陽的凌源、朝陽縣等地區(qū)，輻合的中心移動路徑也與暴雨區(qū)的移動相互對應(yīng)。

5 雷達(dá)產(chǎn)品分析

2021年8月10日13時(shí)左右，首先在建平西北部出現(xiàn)零散回波，回波強(qiáng)度主要在30 dBz～35 dBz，個(gè)別點(diǎn)超過40 dBz。至10日15時(shí)，回波逐漸向東南方向移動，沿凌源市、朝陽縣一側(cè)出現(xiàn)零散的高強(qiáng)度回波，最大達(dá)到59 dBz，回波強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)，10日15時(shí)—17時(shí)期間朝陽市區(qū)、朝陽縣、凌源市多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)1h降水量達(dá)到20 mm及以上。16時(shí)左右(見圖4和圖5)朝陽市區(qū)、北票市、朝陽縣的液態(tài)水含量達(dá)到30 kg/m2，并檢測到冰雹實(shí)況。16時(shí)左右，回波整體向偏東方向移動，到17時(shí)基本覆蓋朝陽市區(qū)，大部分地區(qū)回波強(qiáng)度維持在45 dBz以上，回波移動緩慢，18時(shí)仍有50 dBz以上回波覆蓋朝陽市及朝陽縣，降水持續(xù)時(shí)間增加，造成降水量的不斷累積，直到21時(shí)回波才逐漸移出朝陽地區(qū)南部，10日22時(shí)左右完全移出朝陽地區(qū)。

圖4 2021年8月10日16時(shí)27分回波強(qiáng)度

圖5 2021年8月10日16時(shí)27分垂直積分液態(tài)水含量

6 水汽圖像的分析

圖6 2021年8月10日17時(shí)回波強(qiáng)度

分析朝陽地區(qū)強(qiáng)降水期間的衛(wèi)星云圖(見圖8)，發(fā)現(xiàn)水汽圖像對于本次降水的指示意義特別明顯。降水的系統(tǒng)初始是在內(nèi)蒙古境內(nèi)，然后系統(tǒng)在偏西氣流的引導(dǎo)下緩慢向東南方向移動途經(jīng)朝陽地區(qū)，15時(shí)左右開始影響凌源市、朝陽縣一帶，17時(shí)系統(tǒng)影響朝陽市區(qū)。此次降水高空的水汽十分的充沛，降水云系邊界也特別的明顯，更有強(qiáng)冷空氣的侵入，不穩(wěn)定能量也特別強(qiáng)，所以發(fā)生了強(qiáng)對流性的降水過程，雨量的時(shí)空分布很不均勻，其間伴有強(qiáng)雷電、冰雹和短時(shí)大風(fēng)。分析了降水期間的雷達(dá)圖，在降水強(qiáng)度最大的期間，朝陽地區(qū)的中部、南部有小范圍的超過50 dBz的回波，說明了本次降水過程整體以小范圍的短時(shí)強(qiáng)降水為主。

圖7 2021年8月10日17時(shí)垂直積分液態(tài)水含量

圖8 2021年8月10日17時(shí)紅外云圖(IR1)

7 預(yù)警信號發(fā)布情況

朝陽市氣象臺13時(shí)59分發(fā)布朝陽全區(qū)雷電黃色預(yù)警：預(yù)警提前1 h～1.5 h；15時(shí)45分全區(qū)發(fā)布雷雨大風(fēng)藍(lán)色預(yù)警，16時(shí)12分凌源鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)瞬時(shí)大風(fēng)，提前預(yù)警27 min；16時(shí)50分—17時(shí)14分市區(qū)先后出現(xiàn)瞬時(shí)大風(fēng)，預(yù)警提前1 h 5 min～1 h 20 min；16時(shí)46分全區(qū)預(yù)警信號提升為黃色預(yù)警，預(yù)警提前5 min～28 min；15時(shí)，朝陽縣六家子鎮(zhèn)降水32.5 mm，15時(shí)16分發(fā)布暴雨橙色預(yù)警，至16時(shí)總降水量40.6 mm，未達(dá)暴雨；15時(shí)，凌源市大王杖子鄉(xiāng)降水6.8 mm，15時(shí)33分發(fā)布暴雨橙色預(yù)警，16時(shí)降水量53.0 mm，總降水量61.9 mm，預(yù)警提前27 min；16時(shí)40分左右，朝陽市區(qū)出現(xiàn)降水，17時(shí)朝陽國家站36.6 mm，17時(shí)2分發(fā)布朝陽市區(qū)暴雨橙色預(yù)警信號，至18時(shí)總降水量達(dá)48.4 mm，未達(dá)暴雨；16時(shí)18分發(fā)布朝陽市區(qū)、北票市、朝陽縣冰雹橙色預(yù)警，市區(qū)16時(shí)35分出現(xiàn)冰雹，冰雹預(yù)警時(shí)間提前17 min。

8 結(jié)束語

①受切變線的影響，高空槽東移，氣旋東移，槽后有明顯冷平流。朝陽地區(qū)大部分受弱切變線的控制，出現(xiàn)了雷雨大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水和冰雹等強(qiáng)對流天氣，降水量的空間分布為南多北少，大氣的不穩(wěn)定能量很大，水汽條件也很充沛，更有冷空氣作為觸發(fā)強(qiáng)對流的媒介。通過分析可以看出局地極端暴雨引發(fā)的災(zāi)害性天氣具有區(qū)域小、降雨時(shí)段集中、過程雨量大等特點(diǎn)[1，2]。②選取遼寧朝陽市上游地區(qū)赤峰站探空資料做參考，明顯上干下濕，有著深厚的不穩(wěn)定層結(jié)，有利于產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣，通過探空資料K指數(shù)、沙氏指數(shù)及對流有效位能的變化，可以看出降水使不穩(wěn)定能量得到徹底釋放。這與整個(gè)過程中強(qiáng)降水時(shí)段相對應(yīng)。③發(fā)生強(qiáng)降水的必要條件既要求局地的水汽充沛，又要有足夠的水汽來進(jìn)行補(bǔ)充。因此，需要有大量的水汽向降水區(qū)輸送。④水汽云圖對上空水汽的反應(yīng)明顯，與朝陽地區(qū)降水落區(qū)能很好地對應(yīng)。強(qiáng)降水的發(fā)生之前，紅外云圖上的對流云團(tuán)發(fā)展對于強(qiáng)降雨的發(fā)生有著很重要的指示意義。中尺度分析可以作為此類天氣短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警的有效手段[3，4]。