2013年6月30日鄂爾多斯市強對流天氣分析

袁慧敏 張敏 韓經緯

摘 要：本文應用1x1的NECP再分析資料、常規資料、地面自動站資料以及雷達資料對2013年6月30日15時鄂爾多斯市北部地區出現的冰雹、暴雨過程進行比較全面、深入的分析研究，結果指出：低壓中心生成于西風帶與副熱帶高壓脊之間的切變線上，低壓中心尺度較小為次天氣尺度并不斷向東傳播，下游副熱帶高壓對上游短波槽攜帶冷空氣東移起到阻塞作用，從而使得系統滯留、移動減慢，迫使位于鄂爾多斯市北部的強烈的垂直上升運動持續，配合副高在河套地區（35°N～37°N，110°E附近）不斷擺動、重復出現，造成鄂爾多斯北部區域產生暴雨過程；東勝站探空資料分析研究發現大氣中存在有相當厚的不穩定層結，0℃層位于5000米附近，不穩定層結伸展到-20℃附近（云頂溫度<-20℃），傾斜的、強烈而不均勻的上升氣流在強的垂直風切變的動力促發機制下，且云內含水量豐富，是出現此次冰雹暴雨天氣的主要原因。通過此次天氣成因的分析研究可為以后預報提供一定的依據。

關鍵詞：冰雹暴雨；探空分析；雷暴高壓；垂直環流

1 降水實況與災情

強對流天氣主要出現在鄂爾多斯市北部，2小時下了57毫米，過程降水總量71.8毫米，冰雹開始時間15：03分，持續7分鐘，冰雹最大直徑觀測場6毫米，市區目測有2～3cm，城市出現嚴重內澇并遭受冰雹襲擊。

2 背景形勢場分析

這次過程主要是副熱帶高壓異常強大維持擺動，使其外圍的西南水汽不斷向北輸送，建立一支強的水汽通道，當冷空氣不斷分裂南下與之相遇，在低層切變輻合線的的動力激發之下，形成此次暴雨天氣。圖2為500hPa高度場隨時間的形勢演變圖，500hPa形勢場是高層短波槽分三次分裂東移南下，副熱帶高壓588dagpm線一直在35°～37°N，110°E附近不斷擺動重復。

由于高層的冷空氣不斷分裂南下補充能量，且系統移動緩慢，從而地面低壓維持發展。低空急流的建立為河套地區輸送熱量、水汽和動量。此次暴雨過程的動力擾動條件是低層的切變系統，低層的切變擾動很不穩定大氣層結，從而激發產生了對流不穩定出現暴雨冰雹天氣。

3 成雹的物理原因分析

3.1 大氣層結分析

本文利用東勝站的高空探測資料來分析本次降雹的物理因子，對6月30日14時、20時的對流有效位能伸展高度、0℃層的高度與-20℃層的高度進行分析，結論見表1。

過冷水滴、雪花及冰晶一般位于大氣0℃層至-20℃之間的區域，這個區域稱為冰雹形成的“雹源區”。東勝本站0℃層維持在5000米左右，-20℃層伸展到約8000米高度左右，兩層之間的厚度適宜，再加上高空冷空氣補充進入中低暖濕層，從而加強了整個大氣層結的對流不穩定性。對流有效位能伸展高度14時已經達到1.2千米左右，基本接近對流層頂的高度，非常強的能量聚集，在低層的切變擾動的激發下，出現了非常強烈的對流天氣。

3.2 對流潛勢分析

本文通過對比分析東勝站的的對流有效位能cape值、及假相當位溫值（Δθse）指標來看一下此次強冰雹天氣的對流潛勢，對流有效位能是氣塊可以從正浮力作功而獲得的能量，并有可能轉化成氣塊的動能，因而對對流發展具有很好的指示作用。

冰雹的形成一般要求Cape值>1000J/kg），從東勝的探空分析來看14時Cape值已達1575.2J/kg，并且14時假相當位溫差值（Δθse） 已高達19.41℃， 一條高能舌延伸到東勝上空，且能量高舌一支延伸到-20℃層高度，伸展高度非常高，位于東勝上空的空氣塊兒就像一個“裝滿彈藥的槍”。位于0℃層與-20℃層之間為一條強的上沖氣流不斷將高層的冷空氣夾卷下來，強烈的冷暖空氣不斷在兩層直接交匯，使得水汽融化、凍結不斷反覆形成大的冰雹，凝結潛熱釋放是強降水區大氣的主要熱源，在低層觸發條件下，對流不穩定能量釋放，冰雹隨著暴雨降落地面。

4 雷達資料分析

從徑向速度圖（圖3）可以發現明顯的雷暴高壓嵌套“逆風區”的結構特征。這種結構特征表征冰雹云區或暴雨降水云區存在著垂直環流，也應證了上述分析。“逆風區”對應強的上沖氣流，“逆風區”周圍的雷暴高壓正是上沖氣流的外圍下沉氣流，從而形成一個中尺度垂直次級環流圈，冰雹區正好位于“逆風區”的左側，暴雨區處于該垂直環流的上升區，垂直次級環流發展加強可能是降水的潛熱釋放激發了上升運動所至。

5 小結

（1）低壓中心生成于西風帶與副熱帶高壓脊之間的切變線上，低壓中心尺度較小為次天氣尺度并不斷向東傳播，這種次天氣尺度和中尺度低渦所經之處，多出現暴雨中心；

（2）東勝本站0℃層維持在5000米左右，-20℃層伸展到約8000米高度左右，兩層之間的厚度適宜，再加上高空冷空氣補充進入中低暖濕層，從而加強了整個大氣層結的對流不穩定性；

（3）一條高能舌延伸到東勝上空，且能量高舌一支延伸到-20℃層高度，位于0℃層與-20℃層之間為一條強的上沖氣流不斷將高層的冷空氣夾卷下來，強烈的冷暖空氣不斷在兩層直接交匯，使得水汽融化、凍結不斷反覆形成大的冰雹；

（4）“逆風區”對應強的上沖氣流，“逆風區”周圍的雷暴高壓正是上沖氣流的外圍下沉氣流，從而形成一個中尺度垂直次級環流圈，暴雨區處于該垂直環流的上升支，冰雹區正好位于“逆風區”的左側。

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