沿淮地區一次冬末雷暴天氣過程分析

摘 要：文章選取2013年2月3日15時16分至17時12分，在江蘇沿淮地區出現雷暴天氣過程，利用NCEP1°×1°再分析資料和地面加密自動站、雷達等資料，通過從天氣形勢、物理量診斷、雷達回波特征等方面進行分析，試圖揭示冬季雷暴天氣成因，探討冬季雷暴天氣的預報分析方法。結果表明，對流發生在深厚的天氣尺度上升區中（上升運動伸展到300hPa附近），而且對流層低層環境大氣的絕對濕度較大。對流層上部的強輻散疊置在低層輻合區上空，有利于上升運動加強并向高層發展。500和850hpa溫差以及低層有明顯逆溫層存在，大氣具有上干冷下暖濕結構特征，表明大氣層結不穩定。同時雷達圖帶狀回波形成并始終維持較大的強度和氣旋式切變存在，對雷雨大風有一定指示意義。

關鍵詞：冬季雷暴；成因分析；雷達回波

引言

江蘇省地處我國東部沿海，地勢低平，全省為暖溫帶-亞熱帶、濕潤-半濕潤季風氣候，是冷暖氣流頻繁交匯的地帶。雷暴天氣是該地區夏季常發的氣象災害之一，夏季暖濕氣流活躍，空氣潮濕，同時太陽輻射強烈，容易形成強烈的上下對流。而在冬季，受大陸冷氣團控制，空氣寒冷干燥，不容易形成劇烈的對流，因此很少有雷暴天氣的發生。但近年在冬末時節，隨著西太平洋副熱帶高壓有所北抬，冷空氣活動的頻繁，江蘇地區處于冷暖空氣的交綏地帶，一些對流性天氣也開始發生發展。眾所周知，對流性天氣判定一直是預報實踐中的難點，它影響著精細化預報和預警的準確程度，在過渡季節更是如此。因此，分析和研究冬季雷暴過程產生機制，探討冬季雷暴天氣的預報分析方法是十分必要的。

有關對流天氣的研究由來已久，并且已經取得了一些成果[1-2]，更有許多學者開展了對強對流天氣的分析。葉愛芬用最不穩定層來判斷強對流的潛勢[3]。由于地域性氣候特點和發生時節不同，還需在多個個例的分析上找出雷暴天氣的規律。本文選取2013年2月3日15時16分至17時12分，在江蘇沿淮地區出現雷暴天氣過程，利用NCEP1°×1°再分析資料和地面加密自動站、雷達等資料，通過從天氣形勢、物理量診斷、雷達回波特征等方面進行分析，試圖揭示冬季雷暴天氣成因，探討冬季雷暴天氣的預報分析方法。

1 環流形勢和影響系統

500hPa高度上低緯副高呈帶狀分布，我國南方均受高壓控制，588線維持25°N附近，其北側西到西南風急流有利于孟加拉灣水汽向江蘇輸送；中高緯環流基本呈緯向分布，同時在中高緯度地區從貝加爾湖經蒙古和內蒙古到山西是一個槽區，對流發生在高空槽前。700hPa，河套地區有有小槽向東方向移動；850hPa有明顯的切變線存在，同時等溫線于等壓線近乎垂直，有較強的暖平流存在，利于地面倒槽的發展。從850、700和500hPa幾層槽線和切變線的相對位置來看，天氣尺度輻合系統幾乎垂直。從上述系統的配置可以初步看到，高低空的熱力特征差異較夏季強對流較小。但是，從圖1可以看到，此次過程08時850hPa到500hPa輻合系統陡直，有利于在較窄的范圍內產生比較強的上升運動。因此，單純根據環流型和高空槽的配置還不能完全說明冬季是否會產生對流性天氣的原因，需要作進一步的深入分析。

圖1 2013年2月3日08點500hPa、地面、700hPa、850hPa形勢場

2 水汽條件分析

水汽條件不止是產生降水的重要條件，它的分布與氣層穩定度也有密切的關系。當低空是濕空氣平流時，有利于對流的產生。2月3日從早上8時開始整個沿淮地區相對濕度均大于90%，空氣中水汽壓很接近飽和水汽壓。但是從比濕上分析，濕空氣中的水汽含量并不是特別大，這是由于在冬季空氣還是相對較干，對流發展會有一定的限制性，當然在一定程度上導致了當天的降水量級均在小到中等。

圖2 2013年2月3日08點850hPa、700hPa相對濕度和比濕

3 動力條件分析

天氣尺度垂直運動的分布是動力強迫、穩定度等多種因素作用的綜合體現，也是決定中尺度對流系統發生、發展的基本環境條件。從2月3日這次過程的垂直速度的分布可以看到（圖3），對流均產生在天氣尺度上升區內，垂直速度的最大值出現在700hPa附近，強度為-2.1×10-3hPa·s-1，上升運動伸展到300hPa左右，高度達到對流層中高層，這與垂直分布的槽產生的天氣尺度強迫有關，從300hPa開始往上就是下沉區，而且氣流平直、盛行西北風。因此，這樣的動力條件更有利于對流的發展，但是對流層上層的下沉氣流也限制了對流云發展的高度，導致強度不如夏季雷暴。

4 熱力條件分析

逆溫層是有利于強對流發展的層結。在逆溫層中貯存了大量的不穩定能量，一旦有觸發條件，大量的不穩定能量釋放出來，可使對流強烈發展。在2月3日08時從地面至925hPa之間有一個逆溫層存在。在有觸發機制的情況下，很容易發展成較強的對流。同時假相當位溫呈東北-西南走向的型分布，與地面露點分布類似，對流發生在高能區中或能量鋒區上。沿淮地區正處于θse暖舌附近（圖略）。θse的暖舌代表一個高能高濕的區域，在這一區域中，存在大量的不穩定能量。另外850hPa以下有暖平流，而高層對應著冷平流中心， 500hPa和850hPa溫差大于24℃，同時低層有明顯逆溫層存在，大氣具有上干冷下暖濕結構特征，表明大氣層結不穩定（圖4）。

2月3日14時K指數和T500-T850

5 雷達回波分析

2月3日的雷暴過程，多普勒雷達觀測到云回波的演變過程，從回波特征中可總結出雷暴天氣的成因及臨近預報的著眼點。此次雷暴是由許多處在不同發展階段的對流單體群組成，呈東西向排列。各單體回波結構緊密，邊界清晰，強度梯度大，具有典型的對流云回波結構特征。由雷達回波圖分析看出，進入3日14時，降雨回波帶已經移到淮安以及以東地區，但回波一般，以后回波繼續東移，強度進一步加強，尤其在15時左右，洪澤西部有一塊強度為45～55dbz的強回波生成，范圍不斷擴大，并逐漸影響沿淮地區，雷達圖上人字型形成并始終維持較大的強度和氣旋式切變存在，對雷雨大風有一定指示意義。

6 結束語

通過對沿淮地區初冬雷暴天氣的分析，得到以下結論：河套地區高空槽發展東移，低空急流始終維持地面風向輻合顯現，是本次雷暴天氣發生的天氣形勢背景和觸發機制。強勁的低空西南急流引導孟加拉灣暖濕氣流向東北方向輸送，我省處于濕舌內，沿淮地區始終維持較大的水汽通量負值區，有水汽輻合存在，給雷暴天氣發生提供了較好的水汽條件。850hPa以下有暖平流，而高層對應著冷平流中心，500和850hpa溫差大于24℃，同時低層有明顯逆溫層存在，大氣具有上干冷下暖濕結構特征，表明大氣層結不穩定。由于低空輻合、高空輻散導致上升運動的加強以及正渦度的產生和維持，給雷暴產生提供了動力條件。雷達圖上人字型形成并始終維持較大的強度和氣旋式切變存在，對雷雨大風有一定指示意義。

參考文獻

[1]徐桂玉，楊修群.我國南方雷暴的氣候特征研究[J].氣象科學，2001（3）：299-307.

[2]張敏鋒，馮霞.我國雷暴天氣的氣候特征[J].熱帶氣象學報，1998，14（2）：156-162.

[3]葉愛芬，肖偉軍.最不穩定層的確定及應用[J].廣東氣象，2007，29（1）：29-31.