漳州南部一次強雷暴天氣過程分析

許乾杰 何秀戀 童懷忠

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漳州南部一次強雷暴天氣過程分析

許乾杰 何秀戀 童懷忠

福建省詔安縣氣象局

2013年8月20日，漳州南部遭受一次強雷暴天氣的襲擊，給人民生命財產帶來一定的損失。該文通過對雷暴發生前后的環流背景、物理量場、雷達回波演變進行分析，結果表明，高空200hPa冷渦東移及強東南風輻散、低層925hPa東北風輻合的耦合配置，強烈的大氣垂直運動及大氣中的不穩定層結為此次雷暴天氣提供了必要的條件，1312號臺風“潭美”外圍強烈的輻合運動觸動了不穩定能量，是此次雷暴的誘發因素。

強雷暴冷渦不穩定層結

強雷暴天氣多發生在夏季大陸上空的積雨云中，是一種強烈的對流天氣性天氣過程，伴有閃電、雷鳴、強風、暴雨、冰雹等災害性天氣現象，是一種具有短時巨大破壞力的天氣，常給國民經濟和人民生命財產造成嚴重的損失，由于其具有時空尺度小、發展速度快、持續時間短的特點而難以準確預測。

2013年8月20日下午16時40分至18時20分，漳州詔安縣遭受一次強雷暴天氣襲擊。雷暴發生時，持續近半小時的白夜籠罩在整個縣城。此次強雷暴天氣過程雖短，但產生的降水量很大，縣氣象站30分鐘的降水量達31.5毫米，區域站一小時降水量達42.9毫米。由于此次強雷暴發生時間快、持續時間長、強度強，造成了一位在野外干活的農婦無法及時躲避被擊死的慘劇。本文將通過分析雷暴發生前后的環流背景，結合物理量場、探空資料、多普勒天氣雷達回波特征來分析此次強雷暴天氣過程，希望找出一些強雷暴發生前和發生時的多普勒天氣雷達回波特征，為今后強對流天氣臨近預報和雷電預警提供參考。

1 天氣形勢特征

2013年8月20日下午14～20時，在遠離臺風“潭美”中心西偏北側約1200公里附近的福建省南部沿海突發強對流天氣。20日08時，200hPa高空冷渦移到強天氣區上空，閩南粵東一帶呈現強盛東南風輻散。在500hPa高空圖上，副熱帶高壓呈帶狀穩定控制30°N以北，1312號臺風“潭美”位于距離閩南東偏南約11個緯距的平行位置（18日11時生成后一直在原地打轉）， 500～925hPa臺風西側已轉為一致東北氣流。19日20時，925hPa上汕頭與廈門之間開始有弱的中尺度氣旋性環流形成，20時08時，925hPa閩南沿海（強天氣區）呈現強東北風輻合，與此同時，臺風“潭美”停止原地打轉開始向西北方向移動，與這個氣旋性環流發展相伴隨的是中尺度對流云團的迅速發展，造成了此次閩南地區突發性強對流天氣。

圖1 2013年8月20日00時200hPa散度、08時200hPa高空觀測

圖2　2013年8月20日00時925hPa散度、08時925hPa高空觀測

在8月19日08時的地面天氣圖（圖略）上可以看到，漳州地區處于兩低壓之間，到20日08時，隨著受1312號臺風“潭美”的外圍環流影響，漳州南部、汕頭、潮州一線氣壓急劇下降，出現了一個24小時氣壓負變壓中心，到20日14時，隨著整個區域氣壓繼續下降，地面流場圖上這一區域為明顯的輻合中心。

2 氣象物理量診斷分析

2.1 水汽條件

從20日08時的比濕場上分析，925HPAt在閩南到臺灣海峽南部，存在明顯的比濕高值，閩南地區比濕值介于16～18g/kg之間，但是700HPA比濕值反而只有4～8g/kg之間；出現了上干下濕。造成這種上干下濕的主要原因是在臺風西側下沉氣流產生梵風效應，而925hPa由于近地層維持很強的上升氣流控制，且明顯水汽輻合，使得低層保持高溫高濕。

2.2 能量參數分析

近年來，對流有效位能、粗理查森數、對流抑制能量等能量參數越來越多地被用于對流天氣分析和預報業務中。

對流有效位能（簡稱CAPE）是風暴潛在強度的一個重要指標，目前在對流天氣分析中應用較為廣泛。對流抑制能量（簡稱CIN）是反映對流天氣發生之前與能量儲存相關的參數。大量研究表明：強對流的發生，CIN有一較為合適的值：太大，抑制對流程度大，對流不容易發生；太小，不穩定能量不易再積聚，不太強的對流很容易發生，從而使對流不能發展到較強的程度。通過分析距離詔安最近的汕頭站探究資料數據，發現在雷暴發生當日，CAPE有一個明顯的降低，2013年19日20時CAPE為2186.5J.kg-1，20日08時減少為1424.2J.kg-1, 而至20日20時又下降403.2J.kg-1，表明在20日08時至20時有較大不穩定能量的釋放，從而產生長時間對流天氣和強對流天氣。但與CAPE迅速減少不同，對流抑制能量（CIN）從19日20時至20日08時期間則緩慢增加，從85.5 J/kg增加至 102.4J/kg，但在能量釋放后又迅速劇降，僅為8.9 J/kg。

大量的研究表明，強對流天氣可以發生在弱的垂直風切變和強靜力不穩定環境或相反的環境，即垂直風切變和靜力穩定度之間存在某種平衡關系。粗理查森數能很好地反映這種平衡關系。8月20日08時汕頭粗理查森數達到140.7，這些指標反映當天汕頭一帶大氣狀況的極度不穩定，詔安距離汕頭僅有70公里。20日15時開始回波最強、最活躍的區域正是位于漳州的平和、云霄、詔安至汕頭、潮州一帶。

2.3 穩定度參數分析

垂直速度變化：圖3是2013年8月20日08時500hPa～300hPa垂直速度圖，正值表示大氣的下沉作用，負值表示大氣的上升作用。大氣的垂直運動對形成強對流天氣起著重大的作用，垂直運動所造成的水汽、熱量等物理量的垂直輸送也是對流性天氣產生的必要條件。此次過程各層垂直速度均為負值，20日08時700hPa閩南上空垂直速度值為-16hPa∕s，對應300hPa垂直速度場閩南沿海上空仍為負值中心，表明閩南地區上空均為上升運動區。

圖3　2013年8月20日08時500hPa～300hPa垂直速度圖

散度變化：20日00時漳州南部沿海500hPa以上散度均為正值，最大值高度為200hPa的4×10-5/s（圖1），925hPa為負散度，中心為－2×10-5/s，表明在強對流天氣開始時，漳州沿海呈現高層強輻散、低層弱輻合。隨后漳州南部沿海500hPa正散度和850hPa負散度逐漸增加，20日08時500hPa全部為 2×10-5/s的正散度區，850hPa為－2×10-5/s的負散度區，形成了高層輻散與低層輻合的耦合配置，這對當日強雷暴的產生起到了推進作用。

Ki指數：大氣穩定度Ki指數是一個能同時反映穩定度和溫度條件的綜合指標，Ki指數愈大，表明潛能愈大，大氣愈不穩定。8月20日08時閩南上空Ki為28℃～32℃之間，此階段Ki指數不是很大，但由于當時閩南地區上干下濕，上空有大量不穩定能量聚集，大氣層結極不穩定，所以Ki指數雖然不是很大，但同樣有利于強雷暴的發生發展。

3 多普勒雷達回波特征分析

分析龍巖多普勒雷達上的反射率因子R（1.0°仰角）的特征發現，這次強雷暴過程的雷暴超級單體是由多個回波單體在發展過程中不斷加強并擴大形成的。整個過程持續3個小時，從15時40分位于平和云霄交界的回波逐漸發展移入云霄境內，然后開始向西南方向移動，16時40分回波移到詔安邊界，而后雷暴單體范圍開始不斷擴大并繼續向西南方向移動（移入詔安縣境內），強度不斷加強，強回波經詔安的金星、西潭、橋東、南詔、深橋等鄉鎮，18時40分進入廣東境內。

隨著回波向西南方向移動，17時15～32分的R圖顯示，整個回波已經加強成一塊面積較大的塊狀回波，覆蓋整個云霄縣中北部鄉鎮和詔安縣四個鄉鎮。詔安境內的回波中心強度達到68dbz（圖4a1）;回波頂部高達到15～17km(圖4a2）；此時VIL值達到了40kg/㎡。17時50分，強回波抵達詔安縣城并影響周邊四個鄉鎮，此時回波中心強度達到70dbz（圖4b1）;回波頂部高達到21km(圖4b2）（雷擊事件即發生在此前后）。

圖4 2013年8月20日17時32分(a1、a2)和17時50分（b1、b2）基本反射率因子和回波頂

4 小結與反思

通過對8月20日08時高空資料、天氣雷達資料分析表明，高層200hPa強東南風輻散、低層925hPa東北風輻合的耦合配置，強烈的大氣垂直運動及大氣層中的不穩定層結為此次雷暴天氣提供了必要的條件。而1312號臺風“潭美”外圍強烈的輻合運動觸動了不穩定能量，是此次雷暴的誘發因素。

事后，經對此雷擊事件了解，雷雨時該農婦正在野外瓜棚干活，在瓜棚躲雨時曾打手機讓其愛人送雨衣。從此事件中可見，在雷電閃擊時，人們應當采取一定的防雷措施來保護自身的安全。當雷電發生時，人若在戶外，不宜停留在山頂、山脊或建筑物頂部；不宜停留在小型無防雷設施的建筑物內或附近；不宜停留在鐵柵欄、架空金屬體以及鐵路軌道附近；不宜停留在游泳池、湖泊或孤立的樹下；不宜在曠野舉雨傘、鐵鍬等，不宜使用通訊設備等。

強對流天氣造成的雷電災害是頻繁的，為了減少雷擊事故和發生，我們在提高全社會防雷意識的同時，還應充分利用多普勒雷達回波、衛星云圖和天氣實況等資料，密切監視雷電的活動，積極開展雷電預警，將雷電危害給人類造成的損失減小到最低程度。

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