廣河縣雷暴過程的天氣學預報方法

馬學文　文慧　陳樹

摘要 利用2006—2015年廣河國家氣象觀測站雷暴觀測資料，挑選出了208個雷暴記錄。根據雷暴發生個例，逐個查看2006—2015年5—9月MICAPS 8：00、20：00 500 hPa高度場，將雷暴過程進行劃分，得到了廣河縣雷暴過程的主要環流形勢為槽后西北氣流型、橫槽型、槽過境型、低渦后部型。其中，最有利于廣河縣雷暴發生的天氣型是槽后西北氣流型或橫槽型，其次是槽過境型。

關鍵詞 雷暴過程；預報方法；環流形勢；甘肅廣河

中圖分類號 P456 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2017）03-0175-02

Abstract By using the observation data of Guanghe National Meteorological Station during 2006-2015，208 thunderstorm cases were selected. According to the thunderstorm cases，the maps of MICAPS from May to September during 2006-2015 at 8：00 and 20：00 on 500 hPa height field were researched，the main thunderstorm circulation situation types in Guanghe County were northwest flow type，horizontal groove type，slot passage type and vortex type. The most advantage weather type of thunderstorm in Guanghe County was northwest flow type or horizontal groove type，follwed by slot passage type.

Key words thunderstorm process；forecast method；circulation situation；Guanghe Gansu

雷暴過程是氣象中一個中小尺度的天氣系統，其發生時通常會有冰雹、雷雨大風等天氣現象發生。由于雷暴發生具有很強的突發性和局地性，故其預防和預報非常有難度，也是目前相關科學家研究的熱點[1-5]，對其發生的機制和預報方法進行了大量的探索。由于雷暴發生與對流活動密切相關，因而大量研究依據對流的特征特性展開，如動力和熱力穩定度參數、對流有效位能、風暴強度指數、里查遜數、雷暴的三極性電荷結構、環流分型等[6-8]，取得了很大的研究進展，通過研究發現根據當地雷暴發生特點和天氣氣候背景進行雷暴過程環流分型對于探討雷暴成因和防災減災具有重要作用[9-13]。

通過利用2006—2015年廣河國家氣象觀測站雷暴觀測資料，分析有利廣河雷暴過程產生的主要環流分型，提出有利于雷暴發生的天氣特征，以期為廣河縣雷暴發生預報提供一定的理論指導，進而提高對雷暴災害的預防和預報能力。

1 資料與方法

2006—2015年廣河國家氣象觀測站逐日雷暴資料；2006—2015年MICAPS歷史資料。在統計雷暴天氣日數時（氣象日界為北京時間20：00，下同），如果某次雷暴跨越20：00，按2個雷暴日計算；當某日雷暴過程出現2次或以上時，按1個雷暴出現日計算。

據統計，2006—2015年總共出現了208個雷暴日，從雷暴過程發生月份可見高發期是6—8月，并且大多發生在午后。

2 雷暴過程環流分型

逐個查看MICAPS歷史資料中2006—2015年各個雷暴日8：00、20：00 500 hPa高度場，對2006—2015年208例雷暴天氣8：00、20：00 500 hPa高度場圖進行綜合分析，總結得到廣河雷暴過程的主要環流形勢為槽后西北氣流型、橫槽型、槽過境型、低渦后部型。其中，槽后西北氣流型發生82次（占總發生次數的39.42%）、橫槽型發生82次（占總發生次數的39.42%）、槽過境型發生35次（占總發生次數的16.83%）、低渦后部型發生9次（占總發生次數的4.33%）。將各型雷暴發生時典型的500 hPa環流形勢列舉如下：

由圖1可知，槽后西北氣流型雷暴發生時環流形勢的主要特點是：中高緯度地區500 hPa一般為兩槽一脊，巴爾喀什湖、貝加爾湖處于高壓脊的控制之下，廣河處于500 hPa高空槽后強西北氣流下，高空強西北氣流使得高空逐漸變冷，致使槽進一步加深，這樣反饋作用的結果使得高低空之間的溫度差越來越大，大氣越來越不穩定，達到一定程度便發生了雷暴。

例如，2013年8月10日的雷暴就是在這樣的環流形勢下發生的，從8：00物理量資料可見700 hPa相對濕度維持在50%～60%，處于零散度線附近。受槽后不斷南下的冷空氣的補充，該日出現了雷暴。

由圖2可知，橫槽型雷暴發生時環流形勢的主要特點是：中高緯度地區500 hPa一般為兩槽一脊，貝加爾湖處于高壓脊的控制之下，廣河處于500 hPa橫槽中，橫槽內有冷空氣南下，致使高空變冷，高低空溫差進一步加大，從而發生雷暴。

例如，2014年7月29日的雷暴就是在這種形勢下發生的，20：00廣河處于500 hPa橫槽中，橫槽內有冷空氣南下，致使高空變冷，查看MICAPS提供的物理量資料，可見700 hPa相對濕度維持在40%～50%之間，處于弱散度控制區。橫槽內冷空氣不斷補充南下，使得高低空溫差進一步增大，進而發生雷暴。

由圖3可知，槽過境型雷暴發生時環流形勢的主要特點是：中高緯度地區500 hPa一般為兩槽一脊，貝加爾湖處于高壓脊的控制之下，廣河處于500 hPa槽線附近，由天氣學原理有關知識可知槽前的上升氣流有利于發生雷暴。

例如，2012年5月20日的雷暴就是在這種形勢下發生的，20：00廣河處于500 hPa槽前上升氣流中，查看溫度場的分布可見處于高溫控制下，700 hPa上已經處于溫度槽附近，低層暖高層冷的環境場有利于發生雷暴，進而查看MICAPS提供的物理量資料，可見700 hPa相對濕度維持在60%～70%之間，處于弱的正散度控制區。槽前暖濕氣流的不斷上升致使雷暴的發生。

由圖4可知，低渦后部型雷暴發生時環流形勢的主要特點是：中高緯度地區500 hPa一般為一槽兩脊，貝加爾湖處于高壓脊的控制之下，廣河處于500 hPa冷性低渦后部，冷性低渦在緩慢旋轉過程中，引導冷空氣南下影響廣河。

例如，2007年6月24日的雷暴就是在這種形勢下發生的，8：00廣河處于500 hPa冷性低渦后部，冷性低渦在緩慢旋轉過程中，引導冷空氣南下，使得高空變冷。查看MICAPS提供的物理量資料，可見700 hPa相對濕度維持在50%～60%之間，處于零散度控制區。冷空氣不斷南下，因而發生了雷暴。

3 與雷暴有關的物理量

K指數是描述大氣暖濕程度和穩定度的綜合性指標。一般來說，K指數越大，大氣層結越不穩定。經驗表明，當K>35 ℃時，大氣具有較高的潛能。

查看2006—2015年各個雷暴日MICAPS資料中ki物理量即K指數，發現廣河發生對流的K指數范圍為28～40 ℃，T850-T500≥20 ℃。

假相當位溫一般以符號θse代表，同一氣塊的假絕熱、干絕熱、濕絕熱過程θse值是始終不變的，因此這一特性可以來鑒別不同的氣團，查看各個雷暴日MICAPS資料中 θse850-θse500，發現其差值在2～12之間。

為了判斷方便，現定義槽強度指數（蘭伯特投影下）：將槽形象地認為是一個角，當槽角度<150°時，即有可能發生雷暴。圖5是在所做雷暴統計中最淺的槽。當槽角比圖5的槽還淺時，認為雷暴發生的可能性很小。

4 結語

通過對廣河雷暴過程發生月份的分析，可見雷暴高發期是6—8月，并且大多發生在午后，故可認為，冬季（12月至次年2月）廣河無雷暴過程發生。通過對廣河雷暴過程的幾種主要環流型特點的分析發現，發生雷暴過程時，廣河往往處于500 hPa槽后西北氣流或橫槽中，700 hPa濕度基本維持在50%～70%之間；700 hPa以下一般處于零散度線附近或弱的正散度區。高層不斷有西北氣流擴散，低層不斷有不穩定暖濕氣流抬升時，容易形成雷暴。因此，預報時可以從以下幾點考慮：

（1）每年5—9月，中高緯度范圍出現兩槽一脊、一槽一脊，廣河處于槽后西北氣流、橫槽、槽線附近、冷性低渦后部等形勢下時，中低層如果有暖濕不穩定能量和輻合抬升條件出現時，就要考慮是否有對流發生的可能性。

（2）如果已經出現有利于雷暴出現的環境場和環流型時，還要考慮各種物理量因子K指數、散度場等，以進一步判斷能否發生。

（3）在日常預報業務中，應該充分利用雷達、衛星等多元氣象探測資料，結合雷暴過程不同預報方法進行比較，以提高預報的準確率。

（4）本文主要針對區域性雷暴過程及大尺度環流背景進行分析，但雷暴的發生是中小尺度系統的產物，局地性強，因而只是一理想的方法。

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