黑龍江省一次強對流天氣過程分析

周 鑫，李斌斌

（牡丹江市氣象局，黑龍江 牡丹江 157000）

1 引言

中國地處東亞季風區，冷暖空氣活動頻繁，夏半年冰雹、雷雨大風和局地短時強降水等強對流天氣十分活躍，給基礎設施和社會經濟造成了重大損失。強對流天氣對國計民生的影響日益顯著，社會對其預報的要求越來越高。但是強對流天氣系統一般是在幾個小時甚至十幾分鐘之內迅速發生、發展，具有明顯的中尺度特征，這給預報帶來一定的難度。新一代天氣雷達除了能得到表征降水云中液態含水量的回波強度外，還能得到降水質點相對于雷達的平均徑向速度，它對于暴雨、冰雹等中小尺度的強對流天氣有很好的監測和預警作用。

2011年5月28日15時開始，黑河南部、齊齊哈爾北部出現短時雷雨大風，局部地區出現冰雹等強對流天氣。黑龍江省氣象臺及時發布大風藍色預警信號一次，強對流天氣警報兩次，服務效果顯著。本文采用新一代多普勒天氣雷達資料，對此次過程中強對流帶狀回波形成及演變特征進行了描述，希望對黑龍江省春、夏季強對流天氣的監測及預報預警有所幫助。

2 天氣背景

2011年5月28日08時，黑龍江省處在低渦東南部，850 hPa槽線位于加格達奇以西。鋒區位于內蒙中部，南北走向。高層，黑龍江省西北部存在冷槽，西北氣流與西南氣流交匯在黑龍江省西南部；低層，黑龍江省大部地區為暖氣團控制，暖脊位于西南部。上冷下暖不穩定層結，在黑龍江省西部形成了強烈不穩定區域。高空槽與地面冷鋒共同作用，觸發不穩定能量釋放，在黑龍江省西部產生強對流天氣。

3 中尺度天氣分析

本次過程的大尺度環境場上，低層有暖濕舌存在，中高層次為干冷空氣，低空急流的出口在黑龍江省的西南部。高空急流將干冷空氣輸送到暖濕空氣上空，形成不穩定區域;同時逆溫層又把干濕空氣分割開來，在黑龍江中西部地區形成了高儲能區；鋒面、925 hPa氣壓槽線及850 hPa急流出口左前方的抬升作用和逆溫層破裂的混合作用觸發了強烈的對流天氣；強的環境風垂直切變、高空急流的輻散及與低空急流的耦合作用，則是風暴維持與增強的條件。

3.1 濕度環境分析

為了使得強對流系統得到發展和維持，必須有豐富的水汽供應，這不僅是因為水汽是成云的必要條件，也是因為水汽是風暴的主要能量來源。黑龍江省西北部地區，濕度場表現出明顯的下濕上干的結構。

分析850 hPa高空圖（圖略），有明顯的西北低空急流存在。低空急流將北部高濕區的水汽不斷的向東南方向輸送，濕空氣的輸送產生了位勢不穩定層結；急流的存在，使急流軸左側有明顯的水汽和質量的輻合與強上升運動。分析700、500 hPa高空圖（圖略），有明顯的西南中空急流存在，該急流與高層的干空氣相疊加，不斷的把干空氣向東北方向推進，而急流軸右側的下沉氣流，剛好把干空氣輸送到風暴發生區域。

分析2011年5月28日08時嫩江、齊齊哈爾、哈爾濱和伊春站探空曲線，四站分別在925～850 hPa附近有明顯的逆溫存在。逆溫的存在相當于一個抑制層，暫時把低空的濕層和高空的干層分開，阻礙對流的發展，同時不穩定能量聚集。在低層，尤其是濕的西北急流，不斷的向東南輸送濕空氣；在中高層，干空氣不斷的向東北輸送，在逆溫層以上形成了干空氣蓋。逆溫的阻隔，加大了急流輸送的質量，使得低層濕空氣和高層干空氣得到了高效的堆積，為風暴的發展儲存了高靜力能量，不穩定層結不斷加強。

3.2 溫度環境分析

溫度場有暖舌存在，在黑龍江省西部形成了上冷下暖的垂直結構。在逆溫層以下，隨西南氣流不斷的有暖空氣向東北擴展，強位勢不穩定區域出現明顯的低空暖平流，在外來動力抬升作用下可以產生顯著的強天氣過程；在逆溫層以上，隨西北氣流不斷的有冷空氣向東南方向擴展。

3.3 低空輻合和上升運動

2011年5月28日哈爾濱、齊齊哈爾、嫩江三個站的抬升凝結高度在1 km左右，表明整個黑龍江中西部地區抬升凝結高度都很低，對流可能被觸發的高度也很低，來源于近地面天氣系統。在925 hPa圖上內蒙東部有槽線存在，地面在內蒙與黑龍江交界處有冷鋒存在。鋒面是產生有組織風暴的一個重要機制，隨著冷鋒的東移，抵達不穩定區后，造成不穩定能量區的能量釋放，造成強烈的對流。925 hPa槽區內有明顯的氣流輻合，可以造成較強的上升運動。

除了冷鋒和925 hPa槽線外，此次過程另一個可能觸發的條件是垂直速度。在28日08點的垂直速度場上，700 hPa，內蒙古東部有較大的垂直速度中心，當其隨系統向東移動，到達不穩定區域時，上升運動將暖濕空氣輸送到中高空，與中高空的干冷空氣相混合，產生了強烈的對流天氣。

3.4 垂直風切變

決定風暴的組織結構和強弱的關鍵因子是垂直風切變，在風暴的形成、發展、傳播和分裂過程中起到了很大的作用，垂直風切變的大小往往與風暴的強弱密切相關。計算5月28日08點黑龍江省4個探空站點的垂直風切變，黑龍江西部和中部地區的風切變較大，超過了10.0。這次過程的超強環境風切變的存在，首先使上升氣流斜升氣流中形成的降水質點能夠脫離上升氣流，不會因拖曳作用減弱上升氣流的浮力；其次，超強的環境風切變增強了中層干冷空氣的吸入，加強風暴中的下沉氣流和低層冷空氣的外流，下沉氣流的加強為地面大風和龍卷的生成提供了有利的條件；另外，由貝努力方程可知，強環境風切變的存在，為風暴提供了持續的動壓力，使風暴上下的氣壓差加大，使上升氣流加強，風暴生命時間也得到大幅的增加。

4 雷達回波特征分析

在這次過程中，風暴的演變經歷了從無序多單體-單體合并-超級單體-減弱分裂的演變過程，在減弱階段，同時還伴有后側對流風暴加強，并成為新的超級單體的過程。

2010年5月28日15時30分，在九三雷達測站東部，有多單體風暴逐步發展，此后不斷向東偏北方向移動，并逐漸發展。16時10分，上面多單體風暴逐步發展成帶狀，其中偏下方多單體風暴逐步合并為一個單體。16時22分，偏下方回波合并為一個單體，單體呈圓形，反射率因子較大。16時42分，發展成超級單體風暴。16時53分，速度場中可以觀察到中氣旋。17時03分，超級單體風暴開始減弱，在強中心下方激發生成新生單體。17時34分，超級單體分裂成三個強度中等多單體，并東移出觀測范圍。 上方帶狀回波逐漸發展相連，并緊密排列。在減弱東移過程中，帶狀回波后方有多塊新生回波單體發展，逐步形成颮線。 18時31分颮線減弱為多單體風暴，強對流天氣開始減弱。

5 結論

（1）本次過程產生于下層暖濕、上層干冷的環境中，急流的干濕輸送作用和逆溫層的阻隔作用為本次過程的對流發展提供了能量儲存。

（2）冷鋒和925 hPa氣壓槽的輻合作用是本次過程的觸發機制，低抬升凝結高度、強垂直風切變有利于強對流天氣的發生、發展。