一次強(qiáng)雷暴天氣分析

趙賢產(chǎn) 許廣浩 王建新 徐 鵬

(1．義烏市氣象局，浙江 義烏322000;2．金華市氣象局，浙江金華321000)

0 引言

2010年9月13日17：00—20：00之間，浙江省義烏境內(nèi)發(fā)生3個(gè)雷暴云團(tuán)。第一個(gè)雷暴云團(tuán)(簡稱雷暴云團(tuán)A，以下同)經(jīng)過義烏觀測站，從觀測站記錄看到，大風(fēng)時(shí)間是17：52—18：02，其中在 17：55 出現(xiàn)最大風(fēng)速達(dá) 27．5 m/s(風(fēng)力 10 級)，同時(shí)在 18：03—18：05 出現(xiàn)最大直徑達(dá)8 mm的冰雹和17：00—18：00降水量達(dá)31．7 mm的短時(shí)暴雨。第2個(gè)(簡稱雷暴云團(tuán)B)經(jīng)過佛堂鎮(zhèn)西南部的六石村，并于17：57在該地出現(xiàn)葡萄般大小的冰雹和風(fēng)災(zāi)。第3個(gè)(簡稱雷暴云團(tuán)C)經(jīng)過赤岸鎮(zhèn)，未見風(fēng)雹災(zāi)害。

經(jīng)初步分析認(rèn)為，上述ABC 3個(gè)雷暴云團(tuán)是一次典型的強(qiáng)雷暴影響過程。對雹暴云的方面，國內(nèi)外大量氣象科學(xué)家都進(jìn)行了研究，如雷雨順系統(tǒng)地提出了冰雹云的概論［1］;丁一匯系統(tǒng)性地論述了中小尺度天氣系統(tǒng)，如一般雷暴(雷雨)、強(qiáng)雷暴(產(chǎn)生冰雹、龍卷、暴雨等)［2］;祝啟桓等研究了浙江省境內(nèi)發(fā)生的強(qiáng)對流天氣［3］。但在同一天氣背景下發(fā)生不同影響程度的雷暴云團(tuán)，特別是在臨近預(yù)警技術(shù)方面，很有研討的必要。

1 天氣形勢背景

1．1 高空資料分析

從9月13日20：00的500 hPa高空資料來看，義烏處500 hPa副高邊緣控制下，其中588線比13日08：00東撤明顯，浙江境內(nèi)主導(dǎo)風(fēng)向由偏南轉(zhuǎn)西南氣流;底層有弱冷空氣滲透南下，850 hPa除152線明顯東撤外，東部沿海的主導(dǎo)風(fēng)向由西南風(fēng)明顯轉(zhuǎn)向東南風(fēng)，垂直風(fēng)風(fēng)切變明顯，相當(dāng)滿足強(qiáng)對流發(fā)生發(fā)展的有利條件(見圖1)。

圖1 13日20：00 500 hPa(a)，925 hPa(b)環(huán)流形勢示意圖

1．2 層結(jié)不穩(wěn)定條件分析

由探空圖可見，衢州站13日08：00不穩(wěn)定能量充足，低層濕度相當(dāng)充沛，850 hPa以下相對濕度均達(dá)89% ～94%，而400～500 hPa相對濕度僅有1% ～4%，到300 hPa以上的相對濕度猛升到13% ～24%，中層形成干暖蓋，在低層弱冷空氣滲透產(chǎn)生了不穩(wěn)定能量的釋放機(jī)制，形成強(qiáng)烈天氣的發(fā)生條件(見圖2)。

2 云圖與雷達(dá)圖分析

由云圖可見，13日18：00在浙江中東部已發(fā)生強(qiáng)對流云團(tuán)(見圖3a)。從17：54杭州雷達(dá)組合反射率圖中可知，雷暴云團(tuán)A在義烏城區(qū)附近已有60 dBz以上強(qiáng)度的強(qiáng)回波，回波頂高達(dá)14 km，垂直累積液態(tài)水含量達(dá)35 kg/m2以上(見圖3b)?？梢娎妆┰茍F(tuán)A強(qiáng)度相當(dāng)強(qiáng)，足能發(fā)生雷電風(fēng)雹天氣。

圖2 9月13日08時(shí)衢州的T-lgP示意圖

圖3 2010年9月13日的云圖與雷達(dá)圖

3 預(yù)警征兆分析

3．1 雷達(dá)回波的監(jiān)測預(yù)警

從分析雷暴云團(tuán)A的雷達(dá)回波組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量隨時(shí)間變化可知(見圖4a)，在發(fā)生強(qiáng)對流天氣之前，有組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量3者同時(shí)躍升現(xiàn)象。

在圖4a上，于 16：55—17：07的體掃資料中，兩個(gè)體掃時(shí)間組合反射率強(qiáng)度增強(qiáng)5 dBz、回波頂高增高8 km，特別是垂直累積液態(tài)水含量躍升25 kg/m2，距發(fā)生風(fēng)雹的時(shí)間約40 min以上。

為了區(qū)別雷暴云團(tuán)A，同樣分析另外2個(gè)雷暴云團(tuán)B和C的雷達(dá)回波組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量隨時(shí)間變化跡線(見圖5)。

分析圖5a可知，雷暴云團(tuán)B在17：55的雷達(dá)回波達(dá)65 dBz的最強(qiáng)強(qiáng)度，回波頂高達(dá)15 km，垂直累積液態(tài)水含量達(dá)45 kg/m2;且在17：43—17：55的兩個(gè)體掃時(shí)間里，組合反射率強(qiáng)度增強(qiáng)20 dBz，平均每個(gè)體掃增強(qiáng)5 dBz以上;垂直累積液態(tài)水含量也躍升25 kg/m2，平均每個(gè)體掃躍升10 kg/m2以上;回波頂高有降有增不穩(wěn)定，但維持在12～15 km?？梢娎妆┰茍F(tuán)B的強(qiáng)度與雷暴云團(tuán)A相比，較為接近，所以也足夠能發(fā)生強(qiáng)風(fēng)雹的天氣。

分析圖5b可知，雷暴云團(tuán)C在17：55的雷達(dá)回波達(dá)65 dBz的強(qiáng)度，回波頂高達(dá)15 km，垂直累積液態(tài)水含量達(dá)45 kg/m2;但在17：49—17：55的一個(gè)體掃時(shí)間里，組合反射率強(qiáng)度僅增強(qiáng)5 dBz;垂直累積液態(tài)水含量僅升5 kg/m2;回波頂高略增升?？梢娎妆┰茍F(tuán)C的強(qiáng)度雖比雷暴云團(tuán)A、B相當(dāng)強(qiáng)，但雷達(dá)回波組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量隨時(shí)間躍升不明顯，特別是垂直累積液態(tài)水含量躍升量最少，也許這就是雷暴云團(tuán)C不足以發(fā)生強(qiáng)風(fēng)雹天氣的原因。

所以，在實(shí)際工作當(dāng)中，若監(jiān)測到組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量3者較強(qiáng)且同時(shí)躍升特別明顯，尤其是垂直累積液態(tài)水含量躍升量明顯較大之時(shí)，即可發(fā)布強(qiáng)對流風(fēng)雹或強(qiáng)雷電等天氣預(yù)警。

3．2 大氣電場儀的監(jiān)測預(yù)警

大氣電場強(qiáng)度雖然是大氣電學(xué)的基本參數(shù)，在晴天電學(xué)、雷暴電學(xué)以及閃電的研究中都有重要意義，在雷暴監(jiān)測中同樣具有重要作用［4-6］。如大氣電場儀能夠記錄閃電與雷暴強(qiáng)度之間的關(guān)系。

圖4b就是 2010年 9月 13日 17：00—19：00義烏大氣電場儀的記錄跡線圖。從圖中可以看出，17：36之時(shí)，義烏上空的大氣中已存在足夠強(qiáng)的電場，已超過5 kV/m，一旦有雷暴云經(jīng)過，將會(huì)發(fā)生雷擊事件。而18：10左右的劇烈變化，就是雷擊放電現(xiàn)象。雷擊放電后的相對變化率較小，說明大氣電場已趨于平衡狀態(tài)。

4 結(jié)語

4．1 這次義烏風(fēng)雹天氣是在高空500 hPa副高邊緣控制，底層有弱冷空氣滲透南下，東部沿海的主導(dǎo)風(fēng)向由西南風(fēng)明顯轉(zhuǎn)向東南風(fēng)，垂直風(fēng)風(fēng)切變明顯條件下發(fā)生的。

4．2 探空資料反映低層濕度相當(dāng)充沛，中層有明顯的干暖蓋，層結(jié)條件為極不穩(wěn)定。

4．3 云圖上表現(xiàn)有強(qiáng)對流云團(tuán);在雷達(dá)圖中的3個(gè)雷暴云團(tuán)均有60 dBz以上強(qiáng)度的強(qiáng)回波，回波頂高達(dá)14 km以上，垂直累積液態(tài)水含量達(dá)35 kg/m2以上。

4．4 大氣電場儀的監(jiān)測有足夠強(qiáng)的電場，已超過5 kV/m，一旦有雷暴云經(jīng)過，將會(huì)發(fā)生雷擊事件。

4．5 若監(jiān)測到組合反射率強(qiáng)度、回波頂高、垂直累積液態(tài)水含量3者較強(qiáng)且同時(shí)躍升特別明顯，尤其是垂直累積液態(tài)水含量躍升量明顯較大(如每個(gè)體掃躍升10 kg/m2以上)之時(shí)，即可發(fā)布強(qiáng)對流風(fēng)雹或強(qiáng)雷電等天氣預(yù)警。

［1］ 雷雨順，吳寶俊，吳正華．冰雹概論［M］．北京：氣象出版社，1978：1-170．

［2］ 丁一匯．高等天氣學(xué)［M］．北京：氣象出版社，2005：309．

［3］ 祝啟桓，張淑云，顧強(qiáng)民，等．浙江省災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)［M］．北京：氣象出版社，1992：140-161．

［4］ 陳綠文，黃智慧，禹繼，等．一次人工觸發(fā)閃電事件的定位誤差分析［J］．廣東氣象，2010，32(1)：15-17，21．

［5］ 高太長，黃子洋，張鵬，等，大氣電場資料與雷達(dá)回報(bào)融合的一種方法［J］．解放軍理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2006，7(3)：302-306．

［6］ 孟青，呂偉濤，姚雯，等，地面電場資料在雷電預(yù)警技術(shù)中的應(yīng)用［J］．氣象，2005，31(9)：30-33．