銅仁西部連續兩次混合型強對流天氣過程的強弱對比分析

摘 要：利用常規氣象觀測數據、雷達和衛星數據等，對銅仁市2020年3月22日的一般雷暴過程（簡稱“0322”過程）與3月25日的強雷暴過程（簡稱“0325”過程）進行對比分析。結果表明：“0325”過程中存在的低空急流使上干冷、下暖濕結構更明顯，CAPE值和SWEAT指數更大，更有利于強的強對流天氣出現。

關鍵詞：強對流；天氣形勢；對流參數

中圖分類號：P458 文獻標志碼：B 文章編號：2095–3305（2024）09–0-03

強對流天氣通常是指伴有短時強降水、冰雹、雷暴大風、強雷電等現象的災害性天氣，具有突發性強、持續時間短、強度大等特點，其破壞力極大。強對流天氣預報的3個基本條件：垂直層結不穩定、水汽和抬升觸發條件。研究表明，大氣中風向、風速隨高度的變化（垂直風切變）、云和降水的微物理過程對強對流天氣的形成、結構和演變均具有重要影響[1-3]。

銅仁市地處貴州東北部，下墊面復雜，西北高、東南低，中部為梵凈山，高低海拔相差2 288 m。銅仁全市屬中亞熱帶季風濕潤氣候區，春季多陰雨、冰雹、大風等天氣，每年冰雹、暴洪災害頻發，常常帶來較大的經濟損失，甚至造成人員傷亡。利用常規氣象觀測資料、區域自動站資料、NCEP再分析資料，以及銅仁雷達和FY-2G衛星資料，對2020年春季銅仁市連續2次強對流天氣過程的環流配置、對流參數物理量特征、近地面觸發條件、雷達回波及衛星云圖特征等進行對比分析，找出異同點，以加深對銅仁市強對流天氣發生發展的認識，提高強對流天氣短臨預報水平。

1 過程概況

2020年3月22日晚上至23日凌晨，銅仁西部出現雷暴大風天氣過程，并伴有小冰粒（以下簡稱“0322”過程，圖1a），最大小時降雨量為德江沙壩社區的20.2 mm·h，最大瞬時風速為印江永義村的17.1 m/s。

2020年3月25日下午至25日夜間，銅仁西部出現雷暴大風、冰雹、短時強降水天氣過程（以下簡稱“0325”過程，圖1b），思南邵家橋、思林、楊家坳、青杠坡等鄉鎮出現冰雹，其最大直徑為12 mm，5區縣9站次出現極大風速≥17 m/s的瞬時大風，其最大風速為思南縣邵家橋的30.6 m/s，3區縣13站次出現小時降雨量≥20 mm的短時強降水，最大小時雨強為江口縣德旺鄉的71.9 mm·h，受冰雹、大風、短時強降水影響，思南縣共7 126人受災，農作物受災122 hm2，1 178間房屋受損，吹倒樹木1 436棵，直接經濟損失600余萬元。

2 環流場分析

“0322”過程（圖2a），500 hPa中高緯為“兩槽一脊”形勢，巴爾喀什湖附近有高空槽緩慢東移，高壓脊位于貝加爾湖附近，東北冷渦中心位于東北地區北部，位置少動，冷渦較強，其中心位勢高度為522 dagpm且溫度≤-36 ℃，其后部有短波橫槽位于我國黃淮地區，不斷引導渦后干冷空氣南下至貴州、兩湖等地，為此次強對流天氣的發生提供了有利的動力、熱力條件；700 hPa形勢場與500 hPa相似，但低槽南壓至川東地區，超前于500 hPa槽；850 hPa切變線位于貴州中部，溫度脊從云南伸向貴州中部地區，銅仁上空為溫度＞16 ℃的暖區，銅仁一帶露點溫度差在2～10 ℃，大氣西干東濕，中層干冷空氣疊加在低層暖空氣上，使貴州全境850 hPa與500 hPa的溫度差≥26 ℃，表明大氣上冷下暖結構非常明顯，有利于形成熱力不穩定條件，并且高空風速較大，使風的垂直切變較大，有利于深厚對流形成。地面圖上，冷空氣沿東北路徑南下侵入貴州，在貴州中部一帶有明顯地面冷鋒，并且貴州中部也有較明顯的地面輻合線。“0325”過程（圖2b），500 hPa中高緯為“兩槽兩脊”形勢，兩槽分別位于日本東部太平洋上和貝加爾湖地區，兩脊則位于東北地區和烏拉爾山附近，貴州西部有一淺槽，銅仁受槽前西南氣流控制；700 hPa急流經過貴州中部一帶；850 hPa貴州南部為西南低空急流，溫度脊從廣西西部伸向貴州東部，貴州一帶位于溫度≥15 ℃、溫度露點差≤2 ℃的暖濕區內，貴州大部850 hPa與500 hPa的溫度差≥26 ℃，大氣上干冷下暖濕結構非常明顯，大氣處于熱力不穩定條件下。地面圖上，貴州北部有一地面輻合線，貴州西部有一暖低壓，午后積聚。

對比2次過程的形勢場發現：“0322”過程的影響系統主要是高空槽、低層切變線和地面冷鋒，而“0325”過程的影響系統主要為高空槽、低空急流和地面輻合線。2次過程均有高空槽的影響，可見高空槽前的正渦度平流對強對流天氣的出現有較大影響，在“0325”過程中，銅仁西部受低空急流所帶來的暖濕氣流影響，不僅保證充足水汽利于短時強降水天氣的出現，也使“上干冷，下暖濕”結構更加明顯，大氣不穩定能量更大，引發更劇烈的上升運動氣流，更容易出現強的強對流天氣。

3 對流參數特征

3.1 溫濕廓線形態

從2020年3月22日20：00貴陽探空站的T-lnP圖（圖3a）看到，700 hPa以下很干，層結曲線與露點溫度曲線向下開口，呈倒“V”型，700 hPa至500 hPa氣層較濕，500 hPa以上層結曲線與露點溫度曲線相距較大，呈漏斗狀，大氣非常干。這種低層干、中低層濕、中高層干的配置有利于雷暴大風、冰雹的發生發展。CAPE值為840.3 J/kg，K指數為40.7 ℃，說明貴陽有較強的對流潛勢。

從2020年3月25日14：00懷化探空站的T-lnP圖（圖3b，用3月25日14：00懷化站的地面溫度27 ℃和露點溫度19 ℃訂正08：00的T-lnP圖而得到）看到，08：00 925 hPa以下的近地面層存在輻射逆溫層，此時，大氣對流抑制能量很大，達432.9 J/kg，這使得對流活動受到抑制，能量得到積累。此后因太陽晴空輻射增溫影響，近地面層不斷增暖導致逆溫層逐漸消失，CIN逐漸減小，大氣的對流不穩定性增強，CAPE值由0 J/kg增加至2 370.3 J/kg。600 hPa以下大氣層較濕，600 hPa以上層結曲線與露點溫度曲線相距較大，大氣較干。這種中低層濕、中高層干的配置有利于雷暴大風、冰雹、短時強降水的發生發展，說明懷化有很強的對流潛勢。

“0322”過程底層干、中低層濕、中高層干有利于大風、冰雹的發生發展，而“0325”過程大氣中低層濕，中高層干有利于雷暴大風、冰雹、短時強降水的發生發展。

3.2 對流參數

分析對流參數（表1）看出“0322”過程，CAPE較小，為840.3 J/kg，不利于產生大冰雹，850 hPa溫度露點差為11.5 ℃，低層為明顯的干層，不利于產生強降水；而“0325”過程，CAPE較大，為2 370.3 J/kg，有利于大冰雹的產生，850 hPa溫度露點差為0.7 ℃，大氣飽和，低層為明顯的濕層，有利于產生強降水。對流層中低層溫差、K指數、SI指數可以反映大氣的穩定度，溫差越大、K指數越大、SI指數越小，大氣越不穩定。“0322”過程850 hPa與500 hPa溫差為33.4 ℃、K指數為40.7 ℃、SI指數為-3.8 ℃；“0325”過程850 hPa與500 hPa溫差為25.1 ℃、K指數為35.9 ℃、SI指數為-2.4 ℃，2次過程不穩定指數均滿足大氣不穩定判定，“0322”過程850 hPa與500 hPa溫差更大、K指數更大、SI指數更小，較“0325”過程存在強的層結不穩定。0 ℃和-20 ℃層高度顯示，“0322”過程的0 ℃、-20 ℃層高度分別為3.8 km、6.7 km，“0325”過程的0 ℃、-20 ℃層高度分別為3.8 km、6.9 km，均有利于冰雹的生成。“0322”過程的抬升凝結高度（TCL_P）為719 hPa，“0325”過程的抬升凝結高度為979 hPa，接近地面，暖云層厚度約為3.8 km，根據云微物理理論，降水系統中暖云層越厚，越有利于高降水效率。有研究表明發生強雷暴（大風冰雹天氣）SWEAT臨界值為300，且SWEAT指數越大，出現雷暴的可能性越大，強度也可能越大，“0322”過程SWEAT指數為319，“0325”過程SWEAT指數為341.5，2次過程均有利于強雷暴的發生發展，“0325”過程SWEAT指數更大，雷暴更劇烈。對流風暴的組織程度和強度與環境風垂直切變有密切關系，將0～6 km垂直風切變分為弱、中和強3檔，＜15 m/s的為弱垂直風切變；15～20 m/s的為中等垂直風切變；≥20 m/s為強垂直風切變，“0322”過程0～6 km垂直風切變分為28.7 m/s，為強垂直風切變，“0325”過程垂直風切變為18.3 m/s，為中等強度的垂直風切變，更有利于強雷暴的發生與發展。

4 結論

（1）高空槽、低層切變線和地面冷鋒是“0322”過程的主要影響系統，而“0325”過程的影響系統主要為高空槽、低空急流和地面輻合線。“0325”過程中銅仁西部受低空急流所帶來的暖濕氣流影響，不僅保證充足水汽有利于短時強降水天氣的出現，還使“上干冷，下暖濕”結構更加明顯，大氣不穩定能量更大，引發更劇烈的上升運動氣流，更容易出現強的強對流天氣。

（2）“0322”過程底層干、中低層濕、中高層干有利于大風、冰雹的發生發展，而“0325”過程大氣中低層濕、中高層干有利于雷暴大風、冰雹、短時強降水的發生與發展且“0325”過程物理量參數上的CAPE值更大，低層更濕，上干冷、下暖濕結構更明顯，SWEAT指數更大，更有利于產生較強的對流天氣。

參考文獻

[1] 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.

[2] 俞小鼎，周小剛，王秀明.雷暴與強對流臨近天氣預報技術進展[J].氣象學報，2012，70（3）：311-337.

[3] 張小玲，諶蕓，張濤.對流天氣預報中的環境場條件分析[J].氣象學報，2012，70（4）：642-654.

收稿日期：2024-06-16

作者簡介：孫啶棚（1997—），男，貴州遵義人，助理工程師，研究方向為災害天氣預警預報。