2022年7月22日福建一次雷暴天氣過(guò)程成因分析

摘 要：利用自動(dòng)站觀測(cè)資料、NCEP再分析資料等相關(guān)資料，對(duì)2022年7月22日福建一次雷暴天氣過(guò)程成因進(jìn)行分析。結(jié)果表明：此次雷暴天氣主要集中在閩中、閩東一帶。在雷暴天氣發(fā)生過(guò)程中，福建省上空主要受副高壓脊影響，閩中一帶受反氣旋式環(huán)流影響，產(chǎn)生了一個(gè)閉合小高壓；受垂直北風(fēng)氣流的影響，高壓內(nèi)逐漸產(chǎn)生了一個(gè)很顯著的溫度脊，在脊前東南氣流的作用下，西太平洋暖濕空氣持續(xù)朝著福建省福州東北一帶傳輸，然后其同脊后西南氣流共同產(chǎn)生顯著切變，促使冷、暖氣流積聚，為此次雷暴天氣的發(fā)生提供了有利條件。此次天氣期間，700 hPa水汽在閩中以及閩東北部雷雨落區(qū)，相對(duì)濕度為95%；850 hPa形勢(shì)場(chǎng)，水汽條件較穩(wěn)定，福建整體相對(duì)濕度都處于60%～80%之間。偏東氣流將西太平洋的水汽持續(xù)向閩中南一帶輸送，之后在垂直南風(fēng)氣流的作用下，來(lái)自南海的水汽不斷向福建降水落區(qū)輸送，偏東氣流和南風(fēng)氣流的積聚在閩中一帶產(chǎn)生輻合作用，為此次雷暴天氣的形成以及發(fā)展給予了較好的條件。此次天氣期間，閩中、閩東一帶均屬于K指數(shù)較大，閩東一帶對(duì)流有效位能CAPE值較大，具備強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的大氣不穩(wěn)定能量條件。

關(guān)鍵詞：福建；雷暴天氣；環(huán)流形勢(shì)；物理量

中圖分類(lèi)號(hào)：P458 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：2095–3305（2024）02–0-03

雷暴是常見(jiàn)的強(qiáng)對(duì)流天氣類(lèi)型[1]。雷暴天氣發(fā)生時(shí)，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)閃電、大風(fēng)、強(qiáng)降水等現(xiàn)象、導(dǎo)致房屋受到?jīng)_擊，莊稼樹(shù)木受到損毀，電信交通癱瘓，嚴(yán)重情況下還會(huì)出現(xiàn)人員傷亡事故等。短時(shí)間內(nèi)造成特別強(qiáng)大的破壞性，且對(duì)廣大群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成十分嚴(yán)重的威脅[2-3]。因此，加強(qiáng)對(duì)局部地區(qū)雷暴大風(fēng)天氣過(guò)程的分析和預(yù)報(bào)十分有必要。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外許多氣象學(xué)家對(duì)各個(gè)地區(qū)雷暴、大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣開(kāi)展了研究，加強(qiáng)大眾對(duì)流天氣形成機(jī)制的認(rèn)識(shí)。Johns[4]在美國(guó)強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)工作采取了圖形識(shí)別以及參數(shù)估計(jì)等方法，其分析效果比較顯著，并且這些方式越來(lái)越成熟，在強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)中應(yīng)用越來(lái)越多。王燕娜等[5]對(duì)2017年7月上旬出現(xiàn)在北京的一次強(qiáng)對(duì)流天氣開(kāi)展分析，發(fā)現(xiàn)本次天氣發(fā)生前，當(dāng)?shù)刂饕艿蜏u底冷空氣的作用，低層分布著西南急流以及切變線，地面形勢(shì)場(chǎng)有氣旋存在，為本次對(duì)流天氣的形成給予了有利的環(huán)流背景條件；鄭媛媛等[6]主要探究了各類(lèi)環(huán)流形勢(shì)條件下強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警指標(biāo)，認(rèn)為強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)展與大尺度環(huán)流背景場(chǎng)之間具有緊密聯(lián)系。朱雯娜等[7]對(duì)2014年8月下旬烏魯木齊機(jī)場(chǎng)一次雷暴天氣進(jìn)行分析，得出此次雷暴天氣具備良好的動(dòng)力以及熱力條件；中尺度天氣分析方法能夠?qū)χ行〕叨葟?qiáng)天氣落區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)。萬(wàn)夫敬等[8]對(duì)2017 年8月上旬山東地區(qū)發(fā)生的一次罕見(jiàn)雷暴大風(fēng)天氣成因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)受空西北氣流的影響而出現(xiàn)了較大的變化特征，不同系統(tǒng)下的西南氣流所造成的強(qiáng)對(duì)流天氣特點(diǎn)也是不同的。梁俊平等[9]主要探析了基于西南氣流作用下的強(qiáng)對(duì)流天氣范例，從副熱帶高壓、低槽以及西南渦三類(lèi)西南氣流作用下的強(qiáng)對(duì)流天氣著手探析強(qiáng)對(duì)流天氣的演變趨勢(shì)以及發(fā)生規(guī)律，通過(guò)研究得出各環(huán)境下的西南氣流產(chǎn)生的天氣類(lèi)型也存在一定的差異。馬中元等[10]通過(guò)對(duì)江西強(qiáng)對(duì)流天氣的影響系統(tǒng)開(kāi)展分析，發(fā)現(xiàn)850 hPa切變線、靜止鋒、冷鋒、850 hPa能量鋒、中尺度地形輻合線、中尺度對(duì)流云團(tuán)、冷出流邊界、局地鋒區(qū)、雷暴冷堆是江西對(duì)流風(fēng)暴的主要觸發(fā)系統(tǒng)以及形成機(jī)制。楊杰堯等[11]也探究了不同地區(qū)雷暴、大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣的成因。

福建省地處中國(guó)東南部、東海之濱，境內(nèi)地貌以山地、丘陵為主，地勢(shì)整體上西北高東南低，橫斷面略呈馬鞍形。福建靠近北回歸線，屬亞熱帶氣候。受地形、氣候等因素的影響，福建境內(nèi)氣候復(fù)雜，春、夏季時(shí)常出現(xiàn)雷暴天氣，給當(dāng)?shù)爻３Ｔ斐蓢?yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)2022年7月22日福建一次雷暴天氣過(guò)程個(gè)例進(jìn)行分析，以掌握雷暴天氣過(guò)程成因，有利于提升福建雷暴天氣預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率。

1 天氣實(shí)況

2022年7月22日，福建出現(xiàn)了一次雷暴天氣過(guò)程。此次雷暴天氣降水落區(qū)集中在福建閩中、閩北一帶，主要涉及福州、永泰、寧德、武夷山等地區(qū)。本次雷暴天氣過(guò)程中正地閃活動(dòng)最頻繁的區(qū)域處于德化、永安、平和、永泰、南靖、尤溪等地，正地閃最強(qiáng)值出現(xiàn)在南平市延平區(qū)，強(qiáng)度為167.5 kA，最小強(qiáng)為5.3 kA，出現(xiàn)于泉州市德化縣；負(fù)地閃集中區(qū)大體上與正地閃出現(xiàn)落區(qū)保持一致，但是負(fù)地閃最強(qiáng)值與正地閃相比較而言，位置偏東，最強(qiáng)值發(fā)生于三明市尤溪縣，為139.2 kA。

2 環(huán)流形勢(shì)分析

在本次福建省雷暴天氣過(guò)程發(fā)生之前，2022年7

月21日20：00，200 hPa高空急流處在北緯34°N附近，

在東亞中高緯區(qū)域500 hPa形勢(shì)場(chǎng)上，大氣環(huán)流形勢(shì)屬于“2槽1脊”型，西太平洋副熱帶高壓脊線處在25°N一帶。西西伯利亞500 hPa低渦引導(dǎo)亞歐大陸中高緯冷空氣持續(xù)南下，中高緯冷平流推進(jìn)貝加爾湖低槽不斷發(fā)展且逐漸南壓，貝加爾湖低槽以及高原低槽合并增強(qiáng)，且由西朝東發(fā)展對(duì)我國(guó)西南、華南大部分地區(qū)造成影響。隨著時(shí)間的推移，200 hPa南亞高壓脊線處在27°N左右，我國(guó)南方大部分地區(qū)處在南亞高壓東部脊線上、200 hPa高空急流入口區(qū)右側(cè)，存在反氣旋性切變，高空具備強(qiáng)烈的輻散抽吸能力，推動(dòng)了雷暴、大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣的形成。

通過(guò)對(duì)福建省2022年7月22日16：00、22：00、7月23日04：00高空環(huán)流形勢(shì)場(chǎng)進(jìn)行分析可知（圖1），2022年7月22日16：00至23日04：00福建省上空主要受副高壓脊影響，7月22日16：00閩中一帶分布著一個(gè)高壓脊，主要走向?yàn)闁|南至西北向，該高壓脊經(jīng)過(guò)南平、福州一帶，福建三明市尤溪、福州市閩清縣、福州市永泰縣等福建中部一帶均受反氣旋式環(huán)流影響，并且產(chǎn)生了一個(gè)閉合小高壓，此時(shí)溫度平流強(qiáng)度并不強(qiáng)，且未產(chǎn)生顯著的冷暖溫差。

然而，受垂直北風(fēng)氣流的影響，在閉合高壓區(qū)域內(nèi)逐漸產(chǎn)生了一個(gè)很顯著的溫度脊，等高線和等溫線保持垂直狀態(tài)；7月22日22：00脊前東南氣流增強(qiáng)，促使等高線逐漸朝北邊區(qū)域延伸，強(qiáng)被壓的作用下使得閩東南一帶產(chǎn)生了顯著的冷中心，同時(shí)沿海線區(qū)域的等溫線十分密集，此時(shí)存在強(qiáng)的溫度梯度，閩中北一帶仍舊受弱的西南氣流以及平直西風(fēng)的作用，在閩東一帶產(chǎn)生了一個(gè)暖中心。北部區(qū)域脊后弱西風(fēng)氣流比較穩(wěn)定，而在脊前東南氣流的作用下，西太平洋暖濕空氣持續(xù)朝著福建省福州東北一帶傳輸，然后其同脊后西南氣流共同產(chǎn)生顯著切變，促使冷、暖氣流積聚，為此次雷暴天氣的發(fā)生提供了有利的條件；7月23日04：00高壓系統(tǒng)大體上不斷朝東邊發(fā)展，脊前很強(qiáng)的東南氣流變成平直的東風(fēng)氣流，等高線的閉合小高脊慢慢消失，開(kāi)始受弱低溫系統(tǒng)影響，本次強(qiáng)對(duì)流天氣趨于結(jié)束。

3 物理量場(chǎng)診斷分析

3.1 水汽條件分析

雷暴天氣的發(fā)生需要一定的水汽條件。2022年7月22日16：00，700 hPa水汽在閩中以及閩東北部雷雨落區(qū)，7月22：0022：00水汽處于閩中一帶，相對(duì)濕度為95%，閩東北水汽受西風(fēng)氣流影響逐漸消散。7月23日04：00相對(duì)濕度不斷下降，降低到不超過(guò)30%。850 hPa形勢(shì)場(chǎng)，水汽條件較穩(wěn)定，福建整體相對(duì)濕度都處于60%至80%之間。由圖1可知，850 hPa、700 hPa低空水汽來(lái)自副高海洋氣團(tuán)。在雷暴天氣發(fā)生前期，偏東氣流將西太平洋的水汽持續(xù)向閩中南一帶輸送，之后在垂直南風(fēng)氣流的作用下，來(lái)自南海的水汽不斷向福建降水落區(qū)輸送，偏東氣流和南風(fēng)氣流的積聚在閩中一帶產(chǎn)生輻合作用，為此次雷暴天氣的形成以及發(fā)展給予了較好的條件。850 hPa處附近存在顯著的冷平流，700 hPa以上在閩中形成一個(gè)顯著的暖平流，“下層暖濕，上層高冷”的結(jié)構(gòu)有利于雷雨天氣的發(fā)生[13]。

3.2 不穩(wěn)定能量條件

2022年7月22日16：00至22：00，閩中、閩東一帶均屬于K指數(shù)大值區(qū)，最大K指數(shù)達(dá)36 ℃，之后K指數(shù)越來(lái)越弱，到了7月23日04：00，K指數(shù)大值區(qū)逐漸朝東邊移離福建。通過(guò)上述了解到，閩中、閩東一帶具備雷暴天氣發(fā)生的潛勢(shì)，大氣不穩(wěn)定層較強(qiáng)[14]。此外，在此次天氣發(fā)生期間，閩東一帶對(duì)流有效位能CAPE值較大，最大對(duì)流有效位達(dá)5 000 J/kg，為強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生提供了有利的不穩(wěn)定能量條件。

3.3 動(dòng)力條件分析

在此次福建省雷暴天氣發(fā)生過(guò)程中，2022年7月22日08：00—23日04：00，福建省中東部一帶具備顯著的暖平流特征，低空風(fēng)向隨高度產(chǎn)生順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，暖平流帶來(lái)的上升運(yùn)動(dòng)促進(jìn)了雷暴天氣的形成和發(fā)展。在7月22日14：00前，700 hPa存在偏南急流，各層無(wú)顯著的上升運(yùn)動(dòng)。隨著時(shí)間的不斷推移，850 hPa低空風(fēng)速越來(lái)越強(qiáng)，逐漸產(chǎn)生急流，垂直風(fēng)切變較大，7月22日夜間整個(gè)對(duì)流層上升運(yùn)動(dòng)均很強(qiáng)。7月22日20：00—23日04：00，福建中東部一帶均存在明顯的上升運(yùn)動(dòng)，為本次雷暴天氣的產(chǎn)生提供了有利的動(dòng)力條件。

4 結(jié)論

（1）此次雷暴天氣主要集中在閩中、閩東一帶。在雷暴天氣發(fā)生過(guò)程中，福建省上空主要受副高壓脊影響，閩中一帶受反氣旋式環(huán)流影響，產(chǎn)生了一個(gè)閉合小高壓；受垂直北風(fēng)氣流的影響，高壓內(nèi)逐漸產(chǎn)生了一個(gè)很顯著的溫度脊，在脊前東南氣流的作用下，西太平洋暖濕空氣持續(xù)朝著福建省福州東北一帶傳輸，然后其同脊后西南氣流共同產(chǎn)生顯著切變，促使冷、暖氣流積聚，為此次雷暴天氣的發(fā)生提供了有利條件[15]。

（2）此次天氣期間，700 hPa水汽在閩中以及閩東北部雷雨落區(qū)，相對(duì)濕度為95%；850 hPa形勢(shì)場(chǎng)，水汽條件較穩(wěn)定，福建整體相對(duì)濕度都處于60%～80%之間。偏東氣流將西太平洋的水汽持續(xù)向閩中南一帶輸送，之后在垂直南風(fēng)氣流的作用下，來(lái)自南海的水汽不斷向福建降水落區(qū)輸送，偏東氣流和南風(fēng)氣流的積聚在閩中一帶產(chǎn)生輻合作用，為此次雷暴天氣的形成以及發(fā)展給予了較好的條件。

（3）此次天氣期間，閩中、閩東一帶均屬于K指數(shù)較大，閩東一帶對(duì)流有效位能CAPE值較大，上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)盛，具備強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的大氣不穩(wěn)定能量條件和動(dòng)力條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 嚴(yán)仕堯，李昀英，齊琳琳，等.華北產(chǎn)生雷暴大風(fēng)的動(dòng)力熱力綜合指標(biāo)分析及應(yīng)用[J].暴雨災(zāi)害，2013，32（1）：17-23

[2] 朱學(xué)超.廣東省雷暴特征及其與西太平洋暖池相關(guān)性分析[D].湛江：廣東海洋大學(xué)， 2015

[3] 彭鵬.2020年7月5日滿洲里市一次強(qiáng)對(duì)流天氣過(guò)程分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2022，12（3）：51-53.

[4] Johns R H ， Doswell C A I . Severe Local Storms Forecasting[J]. Weather and Forecasting， 1992， 7（4）：588-612.

[5] 王燕娜，張杰，隋婧怡，等.2017年7月延慶地區(qū)一次強(qiáng)對(duì)流天氣成因分析[J].氣候變化研究快報(bào)，2020：9（1），40-52.

[6] 鄭媛媛，姚晨，郝瑩，等.不同類(lèi)型大尺度環(huán)流背景下強(qiáng)對(duì)流天氣的短時(shí)臨近預(yù)報(bào)預(yù)警研究[J].氣象，2011，37（7）：795-801.

[7] 朱雯娜，王清平，孫少明.烏魯木齊機(jī)場(chǎng)一次連續(xù)性雷暴天氣分析與氣象服務(wù)保障[J].自然科學(xué)，2017（5）：424-429.

[8] 萬(wàn)夫敬，江敦雙，趙傳湖.2017年8月6日山東罕見(jiàn)雷暴大風(fēng)成因分析[J].海洋氣象學(xué)報(bào)，2018，38（2）：60-66．

[9] 梁俊平，張一平.2013年8月河南三次西南氣流型強(qiáng)對(duì)流天氣分析[J].氣象，2015，41（11）：1328-1340.

[10] 馬中元，張瑛，葉小峰，等.江西對(duì)流風(fēng)暴觸發(fā)系統(tǒng)與形成機(jī)制的探討[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2010，19（3）：19-26．

[11] 楊杰堯.2014年南京市一次強(qiáng)雷暴天氣過(guò)程分析[J].氣候變化研究快報(bào)，2020，9（5）：570-575.

[12] 沈杭鋒，張紅蕾，高天赤，等.浙江盛夏一次強(qiáng)對(duì)流天氣的特征及其成因分析[J].氣象，2016，42（9）：1105-1113.

[13] 龐波，陰蜀城，朱彪，等.福建省2次強(qiáng)雷暴天氣的環(huán)境參數(shù)成因分析[J].農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究，2023，13（8）：175-177.

[14] 陳濤，張芳華，宗志平.一次南方春季強(qiáng)對(duì)流過(guò)程中影響對(duì)流發(fā)展的環(huán)境場(chǎng)特征分析[J].高原氣象，2012，31（4）： 1019-1031.

[15] 馮晉勤，俞小鼎，蔡菁，等.福建春季西南急流暖濕強(qiáng)迫背景下的強(qiáng)對(duì)流天氣流型配置及環(huán)境條件分析[J].氣象， 2017，43（11）：1354-1363.