晉江市一次強(qiáng)雷暴天氣過程的綜合分析

楊舒琳 葉曉冰 葉曉春

【摘? ?要】 本文從大尺度環(huán)流形勢(shì)背景，反映水汽條件、層結(jié)不穩(wěn)定和熱力、動(dòng)力條件的一些物理量、探空曲線以及衛(wèi)星云圖、閃電監(jiān)測(cè)資料、雷達(dá)回波圖等方面，對(duì)2019年5月17日晉江地區(qū)強(qiáng)雷暴天氣過程進(jìn)行了綜合分析，以期對(duì)今后的強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)有所幫助。

【關(guān)鍵詞】 強(qiáng)雷暴;天氣背景;閃電;衛(wèi)星云圖

[Abstract] From the background of large-scale circulation situation， some physical quantities， sounding curves， satellite cloud map， lightning monitoring data and radar echo map reflecting water vapor condition， instability of stratification and heat and dynamic conditions， this paper makes a comprehensive analysis of the severe thunderstorm weather process in Jinjiang area on May 17，2019， in order to help the forecast of strong convective weather in the future.

[Key words] thunderstorm; weather background; lightning; satellite cloud map; radar echo

1? 雷暴天氣實(shí)況

2019年5月17日下午至傍晚，泉州市晉江地區(qū)出現(xiàn)罕見強(qiáng)雷暴天氣，并伴有短時(shí)強(qiáng)降水、雷雨大風(fēng)、強(qiáng)閃電等強(qiáng)對(duì)流天氣，晉江國(guó)家氣象觀測(cè)站（位于崎山山頂，海拔135米）出現(xiàn)8級(jí)（18.1m/s）大風(fēng)，平原部分鎮(zhèn)街出現(xiàn)6級(jí)以上的大風(fēng);晉江國(guó)家氣象觀測(cè)站出現(xiàn)暴雨，雨量達(dá)75.8mm，統(tǒng)計(jì)17日15時(shí)至19時(shí)區(qū)域自動(dòng)站累積降水量，共有13個(gè)區(qū)域自動(dòng)站出現(xiàn)50mm以上降水，主要集中在中北部鎮(zhèn)街，以西濱鎮(zhèn)89.4mm為最大，其中1h最大降水量為16—17時(shí)靈源街道55.8mm。本次過程持續(xù)時(shí)間短、強(qiáng)度強(qiáng)，造成較嚴(yán)重的城市內(nèi)澇。

2? 雷暴發(fā)生的天氣背景分析

2.1? 高低空天氣形勢(shì)分析

5月17日08時(shí)，200hpa高度場(chǎng)上，我市上空高層輻散明顯。從16日20 時(shí)高空500 hPa 環(huán)流形勢(shì)圖（圖略）可以看出亞州中高緯為兩槽一脊型， 長(zhǎng)波槽位分別于90°E至我國(guó)新疆西北部以及蒙古上空，槽后有西北氣流，同時(shí)，在我國(guó)河套平原南部有一發(fā)展中的南支槽，槽底南伸至廣西西部，到17日08時(shí)（圖1a），這條西南槽線分裂出多個(gè)小波動(dòng)不斷東移，槽前有明顯的暖平流，槽后均為冷平流，槽線附近有對(duì)流云團(tuán)逐漸東移，福建處于槽前強(qiáng)盛的西南氣流控制下，通過分析該槽線的移動(dòng)速度，可以看出，強(qiáng)雷暴發(fā)生時(shí)間為17日下午，此時(shí)晉江剛好位于槽前2-3個(gè)經(jīng)度。17日08時(shí)850 hPa 形勢(shì)場(chǎng)上（圖1b），長(zhǎng)江以北地區(qū)存在一個(gè)低渦中心，由中心延伸出一支東北西南走向的切變線，切變線從江蘇北部經(jīng)安徽中部、湖北東部到湖南北部，福建省處于切變南側(cè)的低空西南急流中，急流軸位于廣西北海—廣西梧州—江西贛縣，急流中心風(fēng)速為16m.s-1，晉江市處在急流軸右前方的輻合區(qū)中。高低空均為強(qiáng)盛的西南暖濕氣流，這帶來了豐富的水汽輸送，有利于不穩(wěn)定能量的聚集，同時(shí)，高層輻散與低層輻合相配合，導(dǎo)致劇烈的垂直運(yùn)動(dòng)，激發(fā)對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展，觸發(fā)強(qiáng)雷暴、短時(shí)強(qiáng)降水、雷雨大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣的發(fā)生發(fā)展[1]。

2.2? 水汽通量分析

5月17 日08時(shí) 的850 hPa 水汽通量圖上（圖2a），水汽通量大值中心位于廣東省，從中心向外擴(kuò)展，低層西南風(fēng)將水汽源源不斷地向我省輸送，福建南部地區(qū)均處于水汽通量大值區(qū)，晉江的水汽通量值達(dá)到18 g.cm-1.hPa-1.s-1，比濕15～16g.kg-1;由圖2b可見，福建中南部沿海地區(qū)位于水汽通量散度負(fù)值大值區(qū)，晉江的水汽通量散度為-12～-15 g.cm-2.hPa-1.s-1。表明低層有充沛的水汽，上游源源不斷輸送來的水汽在福建中南部沿海輻合，提供了強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生發(fā)展的有利水汽條件[2]。

通過對(duì)水汽圖與閃電資料的對(duì)比分析可看出，水汽輸送密集的區(qū)域和地閃密集的區(qū)域基本一致。從圖2a可見，水汽的輸送方向福建中南部地區(qū)，均是閃電的密集區(qū)。表明強(qiáng)水汽輸送帶北側(cè)和閃電存在一定聯(lián)系。

2.3? 穩(wěn)定度分析

從17時(shí)08時(shí)K指數(shù)圖（圖3a）可以看到，福建省K指數(shù)均在36℃以上，在福建的中南部沿海是一個(gè)很強(qiáng)的不穩(wěn)定區(qū)，其K指數(shù)在38℃～40℃之間，說明大氣層結(jié)非常不穩(wěn)定;沙氏指數(shù)圖上（圖略），該區(qū)域亦是不穩(wěn)定區(qū)，沙氏指數(shù)為-2℃～-3℃，通常K指數(shù)達(dá)到35 ℃，沙氏指數(shù)達(dá)-2 ℃，就表明大氣已處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因而，這時(shí)晉江地區(qū)上空的大氣非常不穩(wěn)定。

綜合分析K指數(shù)、沙氏指數(shù)圖與閃電資料圖可知，不穩(wěn)定區(qū)對(duì)應(yīng)的區(qū)域與未來閃電密集的區(qū)域相吻合。

2.4? ?探空曲線特征

選取最接近晉江的廈門探空資料進(jìn)行分析，5 月17 日08時(shí)廈門 T-logP 圖（圖3b）顯示，溫度層結(jié)曲線與露點(diǎn)曲線除了在400—500 hPa以外兩線均基本緊靠，表明整層濕度條件很好，有利于形成強(qiáng)降水。17日08時(shí)假相當(dāng)位溫θ_se場(chǎng)上（圖略），高值中心在廣西南部，高能舌從廣西、廣東伸向福建;從θ_se的垂直分布圖可見（圖略），低層θ_se大，850到500 hPa的θ_se隨高度的增加而減小，△θ_se（500-850 hPa）為-5℃，表明熱力不穩(wěn)定條件較好。然而17日08時(shí)廈門地區(qū)的對(duì)流有效位能Cape 值不大，僅293.8 J.kg-1，但將氣溫升至30 ℃（17日午后廈門氣溫達(dá)31.3℃），通過訂正計(jì)算出廈門午后的對(duì)流有效位能Cape 值達(dá)2500 J.kg-1，可見中午過后該區(qū)域的對(duì)流有效位能利于強(qiáng)雷暴的發(fā)生發(fā)展。

綜上分析，不穩(wěn)定的大氣層結(jié)與豐富的水汽條件共同配合提供了強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的有利條件，同時(shí)，高、低空系統(tǒng)之間相互作用，促進(jìn)了強(qiáng)雷電、短時(shí)強(qiáng)降水的發(fā)生發(fā)展。

3? 衛(wèi)星云圖及閃電資料分析

3.1? 衛(wèi)星云圖分析

在5月17日13：30-14：00的衛(wèi)星云圖上，福建省的西南部有對(duì)流云團(tuán)生成，云頂亮溫達(dá)-80℃，尺度較小，云團(tuán)的邊緣不規(guī)則;15：00該對(duì)流云團(tuán)發(fā)展東移至漳州境內(nèi)，尺度增大，云頂亮溫維持，云團(tuán)的邊緣較光滑，呈圓形;16：00，云團(tuán)向東偏北方向移動(dòng)，無論在范圍上還是強(qiáng)度上均達(dá)到最強(qiáng)，范圍約為1個(gè)緯距×1個(gè)經(jīng)距（約10600km2）， 云頂亮溫-85℃;17：00對(duì)流云團(tuán)變成橢圓形，范圍縮小，云頂亮溫-80℃，之后，云團(tuán)尺度繼續(xù)縮小，云頂亮溫逐漸降低約為-70℃，漸趨分裂、減弱，18：00云圖上，對(duì)流云團(tuán)已減弱消失。

3.2? 閃電特征分析

全省逐日閃電監(jiān)測(cè)資料顯示：5月17日14時(shí)，閃電主要集中分布在龍巖、漳州一帶地區(qū)，此時(shí)晉江區(qū)域上空還沒有閃電出現(xiàn)。圖4a為14時(shí)-15時(shí)的閃電分布情況，可見福建南部及三明西部地區(qū)是兩個(gè)主要的閃電區(qū)，其中從福建南部東移的閃電密度逐漸加大;在16：00-17：00的閃電分布圖（圖4b）上，閃電密集區(qū)繼續(xù)發(fā)展東移，閃電密度持續(xù)加大，密集區(qū)位于泉州南部，尤其是在晉江、南安地區(qū)，晉江上空此時(shí)已是狂風(fēng)大作，電閃雷鳴，暴雨傾盆。由圖可知，此次雷暴過程的地閃以負(fù)（-）地閃為主，正（+）地閃相對(duì)較少。17時(shí)-18時(shí)閃電密集區(qū)已基本移出泉州南部地區(qū)，雷暴過程趨于結(jié)束。

綜上分析可知，地閃數(shù)量與閃電密集度成正比關(guān)系，地閃越多，閃電密度越大，且負(fù)地閃較之正地閃更多。因而，雷電分布情況及其強(qiáng)度趨勢(shì)和發(fā)展方向可以從閃電定位監(jiān)測(cè)資料中地閃分布情況得出[3-4]。同時(shí)，從雷達(dá)回波圖上分析，對(duì)比閃電密度分布情況，閃電密度大值區(qū)與強(qiáng)回波區(qū)相吻合。

4 結(jié)論

（1）高層處于槽前強(qiáng)盛的西南氣流控制下，低層位于急流軸的右前方輻合區(qū)中，高低空一致的強(qiáng)盛西南暖濕氣流，低層輻合高層輻散觸發(fā)強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng)，是此次強(qiáng)雷暴天氣過程發(fā)生發(fā)展的大氣環(huán)流形勢(shì)背景。（2）低層西南急流提供了高比濕值和大的水汽通量，與水汽通量的強(qiáng)烈輻合相配合，給強(qiáng)對(duì)流天氣過程帶來充沛的水汽條件;水汽輸送密集的地方，都是閃電的密集帶，也是強(qiáng)雷暴發(fā)生的區(qū)域。（3）熱力不穩(wěn)定條件較好，氣層中的不穩(wěn)定層結(jié)也為此次強(qiáng)雷暴天氣提供了必要的條件，不穩(wěn)定區(qū)域所對(duì)應(yīng)的就是閃電密集的區(qū)域。（4）在衛(wèi)星云圖上，對(duì)流云團(tuán)不斷發(fā)展，強(qiáng)度最強(qiáng)時(shí)，尺度較大，約為1個(gè)緯距 ×1個(gè)經(jīng)距（約10600km2），云頂亮溫較低達(dá)-85℃，導(dǎo)致這次強(qiáng)雷暴天氣的發(fā)生。雷電分布情況及其強(qiáng)度趨勢(shì)和發(fā)展方向可以從閃電定位監(jiān)測(cè)資料中地閃分布情況得出。從雷達(dá)回波圖上可見，強(qiáng)回波區(qū)與強(qiáng)閃電區(qū)一致。（5）衛(wèi)星云圖、閃電監(jiān)測(cè)、天氣雷達(dá)和區(qū)域自動(dòng)站網(wǎng)的監(jiān)測(cè)能夠?yàn)樽龊脧?qiáng)對(duì)流天氣預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)工作提供重要保障。

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（編輯：李曉琳）