一次高層?xùn)|風(fēng)波對(duì)昌北機(jī)場(chǎng)天氣環(huán)境的過(guò)程分析

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720193

摘要：通過(guò)對(duì)2011年8月19日南昌昌北機(jī)場(chǎng)雷雨大風(fēng)天氣過(guò)程分析，得出此次過(guò)程的主要影響系統(tǒng)為：高層?xùn)|風(fēng)波、季風(fēng)槽前低層西南暖濕氣流。此次東風(fēng)波系統(tǒng)主要是受西太平洋副高和大陸副高之間的切變發(fā)展而成，東風(fēng)波槽前和波軸上利于上升運(yùn)動(dòng)的出現(xiàn)，為強(qiáng)降雨提供了有利的動(dòng)力條件，季風(fēng)槽前強(qiáng)勁的西南氣流提供了水汽條件。

關(guān)鍵詞：東風(fēng)波；強(qiáng)降水；副高

東風(fēng)波是對(duì)流層天氣尺度的擾動(dòng)，由偏東氣流的擾動(dòng)發(fā)展而成，它被定義為在副熱帶高壓帶南側(cè)對(duì)流層中、下層的東風(fēng)氣流里，常存在一個(gè)槽或氣旋性曲率最大區(qū)，呈波狀形勢(shì)自東向西移動(dòng)的熱帶波動(dòng)。顧思南，陳從夷[1]等人認(rèn)為低壓槽與氣流改變方向的軸線大體一致，在鉛直方向波槽軸線隨高度向東傾斜；對(duì)流層低層流場(chǎng)在槽前為輻散，有下沉氣流，槽后為輻合，有上升氣流；東風(fēng)波可以伸展到對(duì)流層中層，槽前為干冷空氣，槽后為暖濕空氣，壞天氣發(fā)生在槽后。肖文俊[2]的研究結(jié)果指出若東風(fēng)波的東風(fēng)隨高度增強(qiáng)（減弱），則壞天氣在槽線以西（東）。D.K.Lilly[3]提出了一個(gè)反映風(fēng)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)性的新的物理概念——螺旋度，螺旋度既可以表達(dá)風(fēng)場(chǎng)旋轉(zhuǎn)性的強(qiáng)弱而且也可以反映出旋轉(zhuǎn)性的輸送。鄭峰、徐海明[4]等人研究表明螺旋度大值中心強(qiáng)度和位置的演變較好地反映了暴雨落區(qū)和中尺度低渦的誘生、移動(dòng)，螺旋度的時(shí)空演變對(duì)暴雨發(fā)生有一定的預(yù)示意義。另一方面梁必騏等研究表明[5]，影響華南的東風(fēng)波常見(jiàn)的有三類(lèi)，即深厚東風(fēng)波、中低層?xùn)|風(fēng)波和高層?xùn)|風(fēng)波，具體界定如下：深厚東風(fēng)波指從850hPa至對(duì)流層頂?shù)臇|風(fēng)波，中低層?xùn)|風(fēng)波指400—500hPa以下的東風(fēng)波，高層?xùn)|風(fēng)波指500hPa至對(duì)流層頂?shù)臇|風(fēng)波。因?yàn)闁|風(fēng)波常伴隨強(qiáng)對(duì)流天氣，嚴(yán)重影響著飛行安全，所以了解和總結(jié)東風(fēng)波的預(yù)報(bào)思路和方法就很重要。

1 資料和方法

本文使用的資料為2011年8月19日的南昌昌北機(jī)場(chǎng)氣象臺(tái)觀測(cè)資料和MICAPS數(shù)據(jù)。通過(guò)過(guò)程分析和要素分析來(lái)反演此次東風(fēng)波的發(fā)生機(jī)制，從而得出相關(guān)預(yù)報(bào)結(jié)論。

2 雷暴大風(fēng)天氣實(shí)況

根據(jù)朱星球[6]等的統(tǒng)計(jì)分析，影響江西的東風(fēng)波過(guò)程以高層?xùn)|風(fēng)波為主，其余類(lèi)型東風(fēng)波相對(duì)少見(jiàn)，高層?xùn)|風(fēng)波出現(xiàn)雷暴大風(fēng)的概率高，且雷暴大風(fēng)風(fēng)速較大，出現(xiàn)時(shí)段也常發(fā)生在午后到傍晚。本文選取的2011年8月19日東風(fēng)波雷暴大風(fēng)過(guò)程就是一次典型的高層?xùn)|風(fēng)波過(guò)程。從當(dāng)時(shí)實(shí)況來(lái)看，14：00時(shí)本場(chǎng)還是少量淡積云，3m/s的偏南風(fēng)，15：00時(shí)本場(chǎng)聞雷，風(fēng)速加大達(dá)到5m/s，西北方向出現(xiàn)了少量的積雨云，隨著雷暴云團(tuán)的靠近，風(fēng)向由南轉(zhuǎn)北，16：00時(shí)平均風(fēng)速達(dá)到7m/s，陣風(fēng)超過(guò)15m/s，并伴有陣性降水，直到16：47時(shí)雷雨過(guò)程才結(jié)束，17：00時(shí)平均風(fēng)速減小到4m/s，此次過(guò)程小時(shí)降水量達(dá)到18mm，過(guò)程前后氣象要素變化大，比較符合高層?xùn)|風(fēng)波的特征。

3 環(huán)流形勢(shì)演變特征和主要影響系統(tǒng)

2011年8月19日08時(shí)500hpa的環(huán)流形勢(shì)圖1（a），在我國(guó)湖北地區(qū)有一個(gè)大陸高壓，這個(gè)高壓與盤(pán)踞在西太平洋的副熱帶高壓之間形成了一個(gè)氣旋式切變，這個(gè)氣旋式切變就是東風(fēng)波，槽線的位置剛好位于江西北部地區(qū)，本場(chǎng)此時(shí)處于高層?xùn)|風(fēng)波的槽前位置，所以上午本場(chǎng)以晴熱天氣為主，雷暴是午后開(kāi)始發(fā)展起來(lái)的。從08時(shí)700hpa圖1（c）的流場(chǎng)圖來(lái)看，此時(shí)較強(qiáng)的西南氣流給雷暴的形成輸送了充足的水汽，加上500hpa以上200hpa為南亞高壓東側(cè)輻散區(qū)，高層的抽吸作用會(huì)增強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)。再看08時(shí)850hpa圖1（e）的流場(chǎng)圖，本場(chǎng)以偏西氣流為主，此高度溫度為21度與500hpa高度溫度相差29度，根據(jù)朱星球[6]等人得到的結(jié)論當(dāng)850hPa與500hPa溫度差在26℃以上時(shí)，高層?xùn)|風(fēng)波的冷擾動(dòng)最為明顯，且出現(xiàn)8級(jí)以上雷雨大風(fēng)的概率較高，所以此時(shí)早晨的形勢(shì)場(chǎng)配置有利于產(chǎn)生雷暴伴隨大風(fēng)天氣。

從雷暴發(fā)生結(jié)束后19日20時(shí)的流場(chǎng)圖來(lái)看，500hpa圖1（b）大陸高壓明顯減弱，東風(fēng)波槽線減弱南壓，江西西北部地區(qū)轉(zhuǎn)為弱高壓控制，700hpa圖1（d）流場(chǎng)變的稀疏，水汽輸送較弱，850hpa圖1（f）氣壓場(chǎng)較弱，南風(fēng)分量不大。故當(dāng)雷暴發(fā)生過(guò)后天氣以晴好天氣為主。

就此次東風(fēng)波引起的雷暴而言，午后地表非均勻加熱時(shí)空氣增溫，產(chǎn)生上升氣流，其周?chē)目諝庋a(bǔ)充輻合，加上中層充沛的水汽輸送，配合高層的輻散，整層的抽吸作用明顯加強(qiáng)，是造成這次雷雨的主要原因。

4 渦度、散度分析

首先，從早上08時(shí)渦度場(chǎng)來(lái)看，500hpa圖2（a）江西東北部有一帶正渦度，然而700hpa圖2（c）和850hpa圖2（e）都是負(fù)渦度，所以高層?xùn)|風(fēng)波的上升區(qū)域主要在500hpa以上區(qū)域。從散度場(chǎng)分布來(lái)看500hpa圖2（b）為一個(gè)弱的輻合，中層700hpa圖2（d）則為輻散區(qū)，同時(shí)850hpa圖2（f）江西北部對(duì)應(yīng)了弱的輻合，南部對(duì)應(yīng)了弱的輻散。從而從850hpa至700hpa之間有上升運(yùn)動(dòng)，700hpa至500hpa之間為下沉氣流，500hpa以上為上升氣流。

另一方面，從500hpa水汽通量場(chǎng)圖（3）可以看出，高層為干層相對(duì)濕度較低，而低層850hpa則相對(duì)濕度較大，上干下濕的垂直形勢(shì)，有利雷暴和大風(fēng)的發(fā)生。

5 結(jié)論

高層?xùn)|風(fēng)波的環(huán)境溫度垂直遞減率較大，超過(guò)26度，加上上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)有利于雷暴大風(fēng)的生成，單就高層?xùn)|風(fēng)波而言，地面加熱不均多為雷暴發(fā)生的觸發(fā)機(jī)制，但低層的輻合線本身仍為雷暴發(fā)生的重要因子。高層?xùn)|風(fēng)波因冷擾動(dòng)明顯而產(chǎn)生大風(fēng)天氣的概率較高。

參考文獻(xiàn)：

[1]顧思南，陳從夷.一次東風(fēng)波大暴雨過(guò)程診斷分析，氣象科技，2013.8.

[2]肖文俊.東風(fēng)波天氣區(qū)域分布與基本氣流垂直切變的關(guān)系，北京大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科版，1990.

[3]Lily D K，The structure.energetics and propotation of rotating convective storms.Part 2：Helicity and storm stabilization.J Atmos Sct，1986，43（2）：126140.

[4]鄭峰，徐海明，丁一匯.一次東風(fēng)波及其誘生低渦的螺旋度特征分析，大氣科學(xué)，2008.1.

[5]梁必騏，王安宇，梁經(jīng)萍，等.熱帶氣象學(xué)（第1版） [M].廣州：中山大學(xué)出版社，1989.

[6]朱星球，王詠青.東風(fēng)波對(duì)江西強(qiáng)對(duì)流天氣環(huán)境條件的影響分析，2016.6.

作者簡(jiǎn)介：胡洋，學(xué)士，助理工程師，主要從事中短期以及短時(shí)預(yù)報(bào)。