鶴壁市2023年8月5日一次強對流天氣過程分析

收稿日期：2023-12-20

基金項目：安陽國家氣候觀象臺開放研究基金；鶴壁市農業氣象與遙感重點實驗室開放研究基金（AYNCOF202413）。

作者簡介：張靖瑋（1995—），女，河南鶴壁人，助理工程師，主要從事短期預報和短臨預警研究。

摘 要：基于地面自動站觀測資料、多普勒雷達監測和FY-4A衛星資料等多源數據，對2023年8月5日鶴壁地區強對流天氣的形成進行探討分析。此次強對流天氣過程是冷渦、副熱帶高壓、低層切變線和地面中尺度輻合線共同作用造成的，具有累積雨量大、降水時段集中、小時雨強大等特點，并伴有雷暴大風、短時強降水等強對流天氣，具有明顯的對流性質。結論如下：強對流天氣發生時，鶴壁地區水汽充沛，且前期氣溫穩定維持在33～35 ℃，4日白天鶴壁地區最高氣溫達到36 ℃，高溫高濕的條件為對流天氣聚集不穩定能量；此外，從鄭州站5日08：00探空圖可以看出CAPE值和K指數均較大，表明大氣層結不穩定；同時低層存在一定的垂直風切變，有利于對流單體的組織與增強。

關鍵詞：強對流天氣；鶴壁地區；水汽條件；雷達回波；FY-4A

中圖分類號：P458.121 文獻標志碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-03

短時強降水、雷暴大風、冰雹是夏季華北地區主要的強對流天氣，具有突發性和局地性強、致災性大等特點，伴有地質災害、城市內澇等次生災害的強對流天氣更是嚴重危害人民生命財產安全[1-2]。

目前，已有國內外學者對強對流天氣開展了大量研究。許愛華等[3]通過對21世紀以來中國中東部地區近百次強對流天氣個例的環境場進行了分析，從強對流的不穩定條件和主要觸發條件方面，提出了中國強對流天氣的5種基本類型：暖平流強迫類、冷平流強迫類斜壓鋒生類、高架對流類、準正壓類。樊李苗等[4]研究了中國短時強降水、雷暴大風、強冰雹和混合型強對流天氣的環境參數特征，發現純粹短時強降水較其他強對流天氣而言，700～500 hPa和850～500 hPa溫差更小，垂直風切變更弱，0 ℃層、-20 ℃層和平衡層高度較高。張小玲等[5]研究發現，對流有效位能（CAPE）釋放的浮力抬升作用會加強中小尺度范圍的上升運動，有利于強對流天氣的發生與發展。屈花等[6]指出，高的對流性不穩定、充沛的水汽、中層低壓槽、低層切變線、地面鋒面等有利于對流性天氣的發生與發展。因此，了解強對流天氣的環流特征和觸發機制對做好對流性天氣的精準預報、有效預防對流性天氣災害具有重要意義。

2023年8月5日，鶴壁地區大部分地區出現中到大雨、局部暴雨，并伴有雷暴大風、短時強降水等強對流天氣。為進一步分析此次強對流天氣過程的環流特征和觸發機制，基于地面區域自動氣象站、多普勒雷達、FY-4A氣象衛星和數值模式等資料，重點對此次強對流天氣的形成進行探討分析，以期為預報員精準預報預警業務和相關部門做好針對此類強對流天氣防災、抗災工作的開展提供技術支撐。

1 天氣過程

8月5日12：00～20：00，鶴壁大部分地區出現中到大雨、局部暴雨，并伴有雷暴大風、短時強降水等強對流天氣，全市平均降水量為36.7 mm（圖1）。

此次強對流天氣過程主要具有以下4個特點：第一，累積雨量大。2023年8月5日12：00～20：00累計降雨

量大于50 mm的氣象觀測站點有20個；累計降雨量大

于25 mm的氣象觀測站點有49個，最大降雨量出現在

淇縣全寨站，89.7 mm，達到暴雨量級。第二，降水時段集中、小時雨強大。圖2為2023年8月5日12：00～20：00累計降水量前2個站點：淇縣全寨站和浚縣黎陽站逐小時降水量演變，從圖2可以看出，降水主要出現在中午12：00～13：00，小時最大雨強達70 mm/h（12：00～13：00）。第三，與地形存在一定的相關性，暴雨主要分布在豫西山區的東側。第四，具有明顯的對流性質，此次強對流天氣過程局部地區還伴隨雷暴大風等強對流天氣，極大風速最大值為浚縣郝村站，為32.1 m/s（11級，

12：58）。

2 環流背景分析

2.1 環流形勢

此次鶴壁極端暴雨是由冷渦后部低槽、切變線、地面中尺度輻合線等高低空配合共同造成的（圖3）。從環流形勢來看，系統具有前傾結構，有利于不穩定層結的發展。5日08：00 500 hPa，副高穩定維持在洋面上，中高緯度地區冷渦后部低槽逐漸發展東移，引導冷空氣擴散南下，且鶴壁市處于副高外圍偏南氣流里，冷暖交匯，為強降水提供了有利的背景條件。

此外，受副高阻擋，槽前氣壓梯度增大，有利于西南風和低空急流增強；700 hPa鶴壁市處于切變線附近，隨著切變線快速發展東移，切變兩側輻合增強，為強對流天氣的產生提供了有利的動力抬升條件；地面上，暴雨區附近存在中尺度輻合線逐漸向東南移動，為此次強對流天氣過程提供了抬升觸發條件。

此外，在200 hPa上，鶴壁市處于分流輻散區，高層輻散、低層輻合，形成了強烈的抽吸作用，動力條件有利，加強了上升運動，使得對流發展更加旺盛。

2.2 水汽條件

圖4為2023年8月5日08：00整層可降水量，通過分

析可知，降水發生前，豫北至河北石家莊一帶水汽條件充足，存在整層可降水量大值區，整層可降水量可達60～65 mm。此外，2023年8月5日08：00 850 hPa，在河南北部至河北地區分布著一濕舌，豫北地區上空比濕值達17～18 g/kg，濕度條件非常好，且臺風“卡努”為豫北暴雨發生提供了一定的水汽。綜上，水汽充足，有利于強對流天氣的產生。

2.3 探空圖

從圖5鄭州站5日08：00探空圖可以看出，抬升凝結高度較低，暖云層厚，降水效率高，且CAPE值可達2 169.4 J/kg，十分有利于強對流天氣的產生；從濕度條件來看，700 hPa以下有一定的濕層，有利于局地強降水的產生；中層干侵入明顯，有利于雷暴大風的產生；從風廓線來看，高空為偏西風，850～925 hPa受西北風影響，925 hPa以下受到偏南風的影響，中低層存在一定的垂直風切變，有利于對流單體的組織與增強。

2.4 雷達圖

從11：30濮陽單站雷達0.5°仰角基本反射率（圖略）

可以看出，此時強回波中心已至豫北林州市，中心強度可達50 dBz以上。隨著回波逐漸東移發展，12：18強回波已移至鶴壁西北部，且在淇縣西部有所加強，全寨出現70 mm/h的強降水。隨著降水的持續，其拖拽作用導致強烈下沉氣流與前沿暖濕氣流交匯形成陣風鋒，并向四周輻散，14：30在淇縣西部至濮陽中部存在一條東西向的陣風鋒，其南移過程中后側不斷生成新的對流單體并向南傳播，導致浚縣郝村出現了極大風速達32.1 m/s的大風天氣。14：30自東南移出鶴壁市，降水減弱。

2.5 衛星云圖

低槽后部偏北風攜帶冷空氣南下入侵，強迫暖濕空氣抬升，兩者共同作用，使豫西山區有冷暖空氣的交匯，對流發展旺盛，有對流云團不斷生成。

5日08：00，鶴壁市晴朗少云。隨著氣溫不斷升高，

11：00處于河南與山西交界處的林州開始有對流云團發展，主要以孤立的對流單體為主，隨后向東南方向移動并不斷發展加強；11：30左右對流云團外圍云系移至鶴壁市鶴山區西北部，隨后向南傳播，并自西北向東南移入鶴壁市；12：45左右鶴壁市整體處于發展中的對流云團中；13：23對流云團穩定維持在鶴壁市上空，且此時對流云團發展旺盛，云體邊緣清晰，結構密實，云頂亮溫低至198 K，導致鶴壁自西北向東南逐漸出現短時強降水等強對流天氣；20：00對流云團逐漸移出鶴壁市，鶴壁降水強度明顯減弱。

3 結論

基于地面區域自動氣象站、多普勒雷達、FY-4A氣象衛星和數值模式等多源資料，對2023年8月5日鶴壁地區強對流天氣的形成進行探討分析，結論如下：

（1）這是一次由冷渦后部低槽東移過程中攜帶冷空氣，與副高西側暖濕氣流匯合，在地面輻合線作用下觸發的一次強對流天氣過程。

（2）此次強對流天氣過程具有累積雨量大、降水時段集中、小時雨強大等特點，并伴有雷暴大風、短時強降水等強對流天氣，具有明顯的對流性質。

（3）強對流天氣發生時鶴壁地區水汽充沛，且前期氣溫較高，高溫高濕的條件為對流天氣聚集能量；此外，從鄭州站5日08：00探空圖中可以看出，CAPE值和K指數均較大，表明大氣層結不穩定；同時中低層存在一定的垂直風切變，有利于對流單體的組織與增強。

參考文獻

[1] 孫繼松，何娜，王國榮，等.“7·21”北京大暴雨系統的結構演變特征及成因初探[J].暴雨災害，2012，31（3）：218-225.

[2] 孫偉，曹舒婭，解小寒，等.蘇南一次深秋局地強對流的多源資料分析[J].沙漠與綠洲氣象，2018，12（3）：56-63.

[3] 許愛華，孫繼松，許東蓓，等.中國中東部強對流天氣的天氣形勢分類和基本要素配置特征[J].氣象，2014，40（4）：400-411.

[4] 樊李苗，俞小鼎.中國短時強對流天氣的若干環境參數特征分析[J].高原氣象，2013，32（1）：156-165.

[5] 張小玲，陶詩言，張順利.梅雨鋒上的三類暴雨[J].大氣科學，2004（2）：187-205.

[6] 屈花，周繼先.對流性天氣發生的影響因子及其預報[J].生物技術世界，2014（7）：146-147，149.