近地面冷池在颮線過程中對對流大風的預判作用淺析

王蓓元 王藝橙 張夢

收稿日期：2023-12-10

基金項目：淮安市氣象局科研項目（202201）。

作者簡介：王蓓元（1986—），女，江蘇淮安人，工程師，主要從事中短期及臨近天氣預報工作。

摘 要：利用江蘇省氣象觀測站地面觀測所觀測的極大風、氣溫數據對2022年7月10日、7月26日、7月28日江蘇先后發生的3次颮線過程進行分析。3次颮線均出現了大范圍對流大風，極端大風不僅出現在水體山地附近，還出現在人員密集的城鎮。颮線的移動方向主要取決于500 hPa引導氣流的方向，7月10日颮線發生在暖區中，7月26日和28日颮線發生在冷暖氣流的對峙中，其中7月10日和26日動力條件起主導作用，28日850 hPa水汽為颮線的產生提供了能量，颮線的發生是動力條件和能量條件共同作用的結果。冷池在近地面的活動對陸上極端大風的出現有一定的提前指示意義，在颮線影響下，站點氣溫的變化與風速的變化呈反相關，利用降溫預判對流大風的提前量可以達到40 min以上。

關鍵詞：江蘇；冷池；颮線；對流大風

中圖分類號：P444 文獻標識碼：B文章編號：2095–3305（2024）03–0-03

在中緯度地區，颮線是常見的一種中尺度對流系統，經常會形成局地暴雨、短時大風、冰雹等災害性強對流天氣。颮線的形成機制引起了許多學者的關注。劉淑媛[1]利用上海地基單多普勒雷達觀測資料反演了2004年7月12日17：00～19：00上海一次颮線過程的水平風場結構，并用自動站觀測的風場資料對雷達回波和時間的連續性和徑向速度的特征是否吻合等方面進行綜合檢驗。盛日鋒等[2]利用自動氣象站、多普勒雷達及NCEP 1°×1°的逐6 h資料，從天氣形勢、垂直結構、地面中尺度場等角度分析了山東發生的一次颮線過程的三維風場結構。莊薇等[3]利用新疆烏魯木齊和五家渠的雙多普勒雷達同步觀測資料與雙多普勒雷達風場反演技術，結合多種氣象資料，綜合分析了2005年6月26日新疆烏魯木齊附近一次強颮線過程，研究表明其流場特征是低層存在明顯的輻合線，中層輻合，高層輻散。上述研究工作的結果均表明，我國發生的颮線過程其三維風場、中尺度結構及演變特征與國際上多國學者對中緯度颮線的研究分析結論基本一致。

1 數據與方法

極大風速、風向、氣溫數據來源于江蘇省氣象觀測站地面觀測資料。極大風速指給定時間內的瞬時風速最大值，其中的瞬時風速指3 s平均風速。所用時間均為北京時。

2 對流大風天氣實況

在江蘇，颮線容易在6—8月進入盛夏后發生，短時臨近預警中，主要關注短時強降水和瞬時強風的出現。2022年7月，江蘇先后出現了3次颮線過程，分別為7月10日、26日、28日，颮線影響期間發生了多次對流大風，造成巨大的社會影響。

自動站氣象數據顯示（表1），7月10日10：00—11日04：00全省共有354個站點出現8級以上大風（占全省23.6%），其中16個站點達到10級以上，最大風力出現在鹽城響水陳家港鎮西北十公里海面（31.0 m/s，11級）；7月26日08：00—21：00全省共有309個站點出現8級以上大風（占全省19.0%），其中33個站點達到10級以上，最大風力出現在蘇州東山胥口鎮（36.8 m/s，

12級）；7月28日12：00—29日00：00全省共有204個站

點出現8級以上大風（占全省12.8%），其中10個站點達到10級以上，最大風力出現在鎮江句容李塔水庫（33.4 m/s，12級）。11～12級極端大風出現的情況如表1～表3，7月10日極端大風出現在連云港鹽城的近海水面，7月26日和7月28日極端大風不僅出現在山地或水體等空曠地帶，還出現在城鎮地帶，危害性更大。

3 大尺度天氣背景

7月10日颮線過程移動方向為西北—東南，500 hPa西風槽自西北向東南掃過本省，槽后配合大風速區，850 hPa切變線維持在皖南到長江一線，江蘇處于暖脊控制下，暖中心位于蘇南到浙北一帶，達25 ℃。7月26日颮線過程移動方向為自西向東，500 hPa西風槽為前傾槽，北段穩定少動，南段由西北向東南方向逆轉，槽后低層可以觀測到明顯的降溫，說明有冷暖空氣的交匯，850 hPa切變線維持在江淮之間。7月28日颮線過程中移動方向為西南—東北，500 hPa西風槽穩定，移動較慢，江蘇始終位于槽前，東部海上有臺風“桑達”影響，副高穩定，850 hPa切變線在江蘇維持在淮河一線，同時有明顯的濕區影響。結果表明，颮線的移動方向主要取決于500 hPa引導氣流的方向，7月10日颮線發生在暖區中，7月26日和28日颮線發生在冷暖氣流的對峙中，其中7月10日和26日動力條件起主導作用，28日850 hPa水汽為颮線的產生提供了能量，颮線的發生是動力條件和能量條件共同作用的結果。

4 地面冷池活動與對流大風的出現

1988年由Rotunno和Weisman首次提出的RKW理

論指出，近地面冷池和低層環境垂直風切變相互作用是颮線發展維持最重要的動力和熱力機制[4-5]。

冷池被定義為較冷的空氣被較暖的空氣所包圍而形成的溫度較低區域。低層冷池主要由雨水蒸發冷卻

形成[6-7]。

用近地面的1 h變溫分布演變大致對應冷池在近地面的水平活動范圍。圖2顯示冷池所帶來的1h變溫在7月10日達到8 ℃，7月26日達到11 ℃，7月28日達到13 ℃（圖1），7月26日和7月28日冷池強度明顯強于7月10日，其中冷池較弱的7月10日下游風力9～10級，7月26日和7月28日在下游造成了11～12級風，較強的冷池對應下游較強的極大風。

冷池的活動對陸上極端大風的出現有一定的提前指示意義[8-9]。在3次颮線中分別選擇一個出現極端大風的站點：7月10日的冶山老山村站、7月26日汊河街道站、7月28日林湖鄉站，溫度的變化和風速的變化存在明顯的反相關，且風速的變化存在脈沖式的突變。7月10日19：15之前冶山老山村站（圖2a）氣溫維持在32 ℃

以上，19：20開始降溫，20：15風力超過8級達到17.8 m/s，

20：25風力超過10級（風速27.4 m/s），從開始降溫（過程降溫8.8 ℃）到10級大風出現，具備60 min的提前量。7月26日汊河街道站（圖2b），12：25之前氣溫維持在34 ℃以上，12：30開始降溫，13：05風力超過7級（風速14.1 m/s），13：15風力超過12級（風速33.5 m/s），降溫（過程降溫9.6 ℃）時間和12級大風之間具備40 min的提前量。7月28日林湖鄉站（圖2c），17：05氣溫34.5 ℃，

17：10開始降溫，17：55～18：30出現弱降水，氣溫穩定在26.2 ℃，18：35降水加強后，氣溫繼續下降，19：00風力超過11級達到29.7 m/s，降溫（過程降溫10.9 ℃）時間和11級大風之間具備115分鐘的提前量。值得注意的是，關于地面冷池對颮線對流大風的提前警示作用，在陸地和在水體附近表現不同，針對陸地的對流大風提前量可以達到40 min以上，而針對水體附近的對流大風很難有提前量[10-11]。以7月26日蘇州胥口鎮（圖2d）和小雷山鎮（圖2e）、7月28日宿遷駱馬湖（圖2f）為例，這3個站點在對應的颮線活動中出現了12級以上的極端大風，7月26日13：00～14：00和7月28日11：50～12：50 1 h變溫均達到12 ℃以上，這3個站點降溫與極端大風幾乎同時出現。這種陸面及水體出現了完全不同的情況，可能與水體、陸面的下墊面差異有關，也有可能與冷池的三維邊界結構有關[12-13]，需要加入垂直空間數據做進一步研究。

5 結論

（1）7月10日、7月26日、7月28日在江蘇先后發生颮線過程出現了大范圍對流大風，8級以上站點占全省站點12.8%～23.6%，11～12級的極端大風不僅出現在水體山地附近，還出現在人員密集的城鎮。

（2）颮線的移動方向主要取決于500 hPa引導氣流的方向，7月10日颮線發生在暖區中，7月26日和28日颮線發生在冷暖氣流的對峙中，其中7月10日和26日動力條件起主導作用，28日850 hPa水汽為颮線的產生提供了能量，是動力條件和能量條件共同作用的結果。

（3）冷池的活動對陸上極端大風的出現有一定的提前指示意義。在颮線影響下，站點氣溫的變化與風速的變化呈反相關，利用降溫預判對流大風的提前量可以達到40 min以上。但在水體附近的站點，降溫和對流大風幾乎同時出現，很難有提前量的預測時間。

參考文獻

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