永州市零陵區2016年一次強對流天氣過程分析

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永州市零陵區2016年一次強對流天氣過程分析

周玉文楊建玲

（零陵區氣象局，湖南 永州 425006）

受高空低槽和中低空切變線以及地面冷空氣共同影響，2016年4月17日湖南省永州市零陵區出現了大到暴雨降水天氣，局地暴雨伴有雷雨大風、冰雹等強對流天氣。文章利用常規觀測資料、自動氣象站觀測資料、探空資料及多普勒天氣雷達產品資料等對此次強對流天氣進行分析，得出：鋒面不斷向南移動，冷平流進入到湖南南部地區時間縮短，地面的小渦旋環流和850hPa中尺度輻合線及明顯的渦旋氣流是觸發和維持強對流天氣過程的機制；500hPa強西風場影響及珠江三角洲高濕不穩定大氣層結，促使中尺度強對流天氣發生發展。中低層處也存在有弱的逆溫層，有利于不穩定能量的積累；強對流天氣過程中超級單體初生活躍，之后回波合并成單一塊狀，成熟期強反射回波區明顯逆轉，超級單體成熟期階段對應冰雹等強對流出現時間。

零陵區；強對流天氣；物理量場

引　言

永州市零陵區位于湖南省南部，地處湘中丘陵盆地的南部，東經111°37，北緯26o14。屬亞熱帶季風氣候，氣候適宜，陽光充足，雨水充沛，春、夏季常出現強對流天氣，且72%的強對流天氣出現在夜間，其中冰雹、短時強降水出現幾率山區大于平原，而大風在平原地區出現幾率平均大于山區。文章針對2016年4月17日零陵區遭遇的大風、冰雹、暴雨強對流天氣過程進行分析，以期做好強對流天氣臨近預報預警，提高短期天氣預報精細化程度。

強對流天氣是指發生突然、天氣劇烈、破壞性大的強烈對流性的災害天氣，其產生的危害較為嚴重。強對流天氣發生的背景系統一般是中小尺度天氣系統，其空間尺度較小，水平距離在幾十公里到幾百公里之間，極端個例天氣出現時的空間尺度更小，大約只有幾十米到幾十公里之間；強對流天氣具有突發性強，維持時間在一小時到十幾小時之間，而極端個例天氣的時間尺度的時間更短，只有幾分鐘。強對流天氣常伴隨狂風、暴雨、冰雹和閃電等激烈的天氣現象，會在瞬間帶來巨大的破壞作用。強雷暴是一種災害性天氣，雷電有時會由于雷擊而造成火災，短時大風有時會摧毀建筑物，伴隨的冰雹和強降水等天氣會給農作物帶來減產絕收等嚴重危害，短時強降水有時還會導致嚴重地質災害，給生命財產和經濟建設造成較為嚴重的損失。國內諸多研究工作表明，強對流天氣的發生、發展與大氣的不穩定性、垂直風切變的強度等密切相關。在短臨時預警服務中，中低層回波結構、持續偏高的反射率因子和垂直積分液態水含量值可為強冰雹預報預警提供有效參考等。

1　強對流天氣過程及災情

2016年4月17日，受高空低槽和中低空切變線以及地面冷空氣共同影響，8時許，零陵區水口山鎮，梳子鋪鄉等12個鄉鎮辦事處出現冰雹，最大冰雹的最大直徑約為25mm，雷雨大風冰雹強對流天氣造成零陵區31034人受災，緊急轉移安置人口335人，農作物受災面積278萬頃，成災面積148公頃，絕收43公頃。共倒塌房屋12戶37間，造成直接經濟損失1500萬元，其中農業損失330萬元。工礦企業損失100萬無，基礎設施損失180萬元，家庭財產損失890萬元。

2　強對流天氣環流形勢

2.1 500hPa高空形勢

500hPa高空形勢場上可以看出，中高緯地區始終維持著兩槽一脊的形勢（圖1），同時不斷分裂成短波槽并出現向下滑動趨勢。16日08時中高緯高空槽底部位于長江流域內，孟加拉灣小槽向東移動過程中不斷向華南地區輸送大量水汽，偏西氣流對華南地區產生影響。17日08時，東槽對我國東北和華北地區產生影響，槽底延伸至40°N附近。同時，長江流域西部有一橫槽并穩定維持，同時分裂成大量短波東移進入南方地區。20時短波槽已經移動到了湖南省南部地區，因受500hPa高空處強西風場影響，短波槽快速向東移動，到達了永州市北部。

圖1.2016年4月17日08時 500hPa高空形勢

2.2 850hPa形勢

15日20時左右，我國江南地區已經形成一切變線，到了16日，該切變線逐漸向南方地區移動，分布在切變線南北兩側的氣流強度不斷增強，其中切變線南側存在有一致的西南氣流，最大風速高達12m/s；17日08時，切變線從南嶺地區移出，切變線西側渦旋環流中心不斷南移動，最后到達湖南南部地區。同時，位于中南半島至南海西北一帶的西南風速不斷增強，最大風速達到了12m/s，西南風源源不斷的將南海暖濕水汽向北輸送，零陵等地上空積聚充足的水汽，在雷達地圖上探測到了850hPa高空附近有超級單體風暴形成。可見，中低層的氣流輻合的強度增強對垂直上升運動的增強和對流性天氣的形成都極為有利，17日20時，切變線強度逐漸減弱直至消失不見。

2.3 地面形勢

2016年4月15日，來自北方的弱冷空氣不斷入侵南方地區，低壓槽對整個南方產生影響；16日20時，弱的鋒面不斷向南移動到達南嶺附近區域，湖南南部地區開始轉變為偏北氣流；17日08時，鋒面越過南嶺地區，西北氣流和東南氣流的輻合線轉移到了湖南南部區域，出現在近地面上的氣流輻合激發強對流云團的發生發展，此時雷達已經探測到永州市一帶有對流單體形成并發展。17日14時，鋒面繼續向南移動，氣流輻合區隨著時間的推移，已經逐步發展成為完全閉合的氣旋性小渦（圖2），此氣旋性小渦也恰好是這次強對流天氣發生最為強烈的區域。

圖2.2016年4月17日14時地面形勢

從以上分析可以看出，鋒面不斷向南移動，冷平流進入到湖南南部地區的時間縮短，地面小渦旋環流和850hPa中尺度輻合線及明顯的渦旋氣流成為觸發和維持強對流天氣過程的有利機制。再加上500hPa高空強西風場的影響和珠江三角洲高濕的不穩定大氣層結，促使零陵等南方地區中尺度強對流天氣的發生、發展。

3　物理量場診斷分析

3.1熱力和動力條件

通過分析永州探空站TLOGP圖（圖3），可以發現我國南方大部分地區16日20時就處于低層暖濕、中層較干的一種干暖濕狀態，有利于不穩定能量的積累積聚；與此同時，由于中低層的垂直風切變較大，隨著時間推移不穩定能量經過12h的積累，17日08時對流有效位能遠遠高于16日20時的有效位能，零陵區位于最大區域范圍內。另外，在永州站中低層處也存在有弱的逆溫層，有利于不穩定能量的積累，一旦不穩定能量被觸發釋放，將會有強雷暴云團形成。出現在永州市的這次強對流天氣過程中大部分地區都出現了冰雹，這與逆溫層的存在有很大的關系。

圖3.2016年4月16日20時和17日08時永州探空圖

3.2徑向垂直風速度

4月17日08時（圖4），永州上空主要表現為弱的上升氣流，上升運動高度僅僅到達500hPa高空附近，上升運動強度不算太強，在此期間內有弱小的對流單體回波開始在零陵的附近地區生成、發展并逐漸向東移動，在預報工作中需要工作人員時刻關注上升運動比較單一完整的這一部位的回波變化特征；17日14時，在永州站附近上升運動強度和速度呈現出逐漸增強的趨勢，而且上升運動高度遠遠超過了200hPa，上升速度高于0.2m/s，在此時間段內正是湖南南部地區對流天氣發生最強的時刻。

圖4.2016年4月17日08時（左）和14時（右）沿114°E的經向垂直速度

4　多普勒雷達回波診斷分析

4.1初生發展期回波演變分析

4月17日凌晨，弱鋒面在越過南嶺地區后，借助于衛星云圖，在鋒前不穩定區的湖南南部地區境內有對流云團生產并發展；多普勒雷達在07-08時段內探測到了永州等湘南地區境內存在有混合性回波群，在永州北部地區則存在有新生的對流單體；到了08:30，永州境內多個對流單體以南—東北走向組合成的范圍內存在有雷暴云團，而在雷暴云團南部則有個強度在50～55dBz之間的小對流單體緊密排列而成（圖5a)；結合回波的結構、尺度和強度，可以將這次雷暴云團定位成超級單體，超級單體在從單體發展期到成熟期的這段時間內，強雷暴云團發展中回波強度≥50dBz出現不斷合并，強回波水平尺度加大，有“指狀”、“鉤狀”、“帶狀”的特征相似。

圖5.2016年4月17日10:30回波圖（a）和美國強風暴云圖（b）

4.2成熟期回波特征分析

為了進一步分析超級單體發展成熟期的特征，結合美國中部地區強風暴云團，不難看出這次超級單體中出現的周圍氣流輻合與美國強風暴云團母體云氣流旋轉的結構基本相似（圖5b）。為證實該結論，結合湖南省4月17日自動氣象站的風向風速資料，07時至09:30這段時間內不斷有超級單體四周的環境氣流流入，也包括連接東部地區的弱回波區；到了10:30，永州部地區有一氣流輻合中心出現，通過疊加同一時間段內的雷達回波，可以看出該氣流輻合中心與超級單體有很好的對應關系。可見，超級單體發展成熟期周圍氣流是輻合上升的，最強輻合區在移動方向偏右位置，即在強反射回波中心附近。

5　結　論

（1）鋒面不斷向南移動，冷平流進入到湖南南部地區時間縮短，地面的小渦旋環流和850hPa中尺度輻合線及明顯的渦旋氣流是觸發和維持強對流天氣過程的機制。再加上500hPa高空處的強西風場的影響及珠江三角洲高濕的不穩定大氣層結，推動了中尺度強對流天氣的發生發展。

（2）中低層處也存在有弱的逆溫層，有利于不穩定能量的積累，一旦不穩定能量被擊破，將會有強雷暴云團形成。出現在零陵區等地的這次強對流天氣過程中大部分地區都出現了冰雹，與逆溫層的存在有很大的關系。

（3）華南前汛期間多發暴雨和強對流天氣，有環流形勢相近但天氣強度不同的情形，需要進行更多的對比分析才能更好地理解，需要預報人員加強注意。

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（責任編校：何俊華）

2017－04－09

周玉文（1968－），女，永州寧遠人，工程師，主要從事綜合氣象工作。

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1673-2219（2017）10-0063-03