吉安春季一次颮線天氣過程分析

王文娟 張曉露 郭丹

關鍵詞低空急流;輻合線;不穩定;弓形回波;逗點云系

吉安市地處長江以南，位于江西省中西部，境內地形條件復雜，山脈、丘陵和平原交錯，水系發達，贛江穿城而過。每年春季江南地區進入強對流天氣高發時段，常常給經濟社會發展和人民群眾生命安全帶來嚴重威脅。為探究強對流天氣的發生發展機理，不少氣象專家學者開展了相關研究，也取得了很多科研成果。許愛華等通過分析中國中東部強對流天氣的天氣形勢分類和基本要素配置特征，提出了強對流天氣5種基本類別：冷平流強迫類、暖平流強迫類、斜壓鋒生類、準正壓類、高架對流類：葉愛芬等指出中高層強冷空氣入侵配合地面中尺度低壓的發展，導致不穩定能量突增：下濕上干的不穩定層結、合適的0℃層與-20℃層高度利于大冰雹的形成;強有力的中尺度抬升系統和強垂直風切變直接導致強對流的發生，并使強對流長時間維持：陳梓浩等指出冷鋒、切變線南壓為觸發颮線的主要機制，各層急流出現相交，且明顯的上干下濕和上冷下暖的垂直結構有利于颮線進一步發展與維持。

本文利用NCEP再分析資料和多源氣象觀測資料，對2020年5月15日吉安出現的一次颮線天氣過程進行天氣學診斷分析，總結其中的發生發展成因及機理，找出識別判據，以期為今后預報此類天氣提供一些經驗參考。

1天氣實況

2020年5月15日午后至上半夜，吉安出現一次區域性強對流天氣，具備典型的颮線天氣系統特征，所經之處伴隨明顯大風、短時強降水和局地冰雹天氣。據氣象觀測資料統計，共有14個站出現短時8級以上雷雨大風，以永豐高山站26.3m/s（10級）大風為最大，吉水盤谷、永豐古田出現小冰雹天氣，吉安中東部部分鄉鎮出現暴雨天氣，15日08：00～16日08：00全市平均雨量18.4mm，以青原區37.1mm為最大，永豐縣30mm次之，共有27個站超過50mm，以青原區東固站84.5mm為最大。

2環流背景分析

2.1500 hPa分析

5月15日08：00 500 hPa歐亞中高緯為“兩槽一脊”，烏拉爾山為一高壓脊，脊前不斷有冷空氣沿新疆經河套影響黃河以北地區，貝加爾湖地區為一低槽，華北至東北地區有低槽活動，槽后弱冷空氣擴散南下影響長江中下游一帶。中低緯位于四川東部和廣西境內，分別有高原和南支槽逐漸東移，南北槽經向度較大，西太平洋副高位置偏南，主體位居海上，吉安處在槽前強盛的西南暖濕氣流控制之下，暖平流特征非常明顯，高空槽前正渦度平流加強了低層上升運動的發展，隨著高空槽逐漸東移，南支槽前暖平流與北支槽后弱冷平流疊加于江南上空觸發強對流天氣;14：00高原槽與南支槽合并東移，槽前正渦度平流明顯加強，強對流天氣強烈發展;20：00隨著槽前正渦度平流東移減弱，強對流天氣也趨于結束（圖1）。

2.2 700 hPa、850 hPa分析

通過分析5月15日08：00中低層700 hPa、850 hPa高空圖可知，江西中北部中低層均處明顯高濕區中（T-Td≤3℃），同時850 hPa比濕為（11-12）g/kg，位于兩廣北部有明顯的低空急流大風速軸伸向我省，吉安處于850 hPa低空急流出口區和西南風速輻合區中，具備良好的水汽、動力輻合拾升條件，對流不穩定性明顯增強，對當日午后強對流天氣發展極為有利。

2.3 925 hPa分析

從15日08：00 925 hPa實況分析可知，南昌、贛州站西南風速分別為（8-10）m/s，尤其位于兩廣北部至江西中南部有明顯的超低空急流存在，贛中位于風速輻合區，且江西中北部T-Td≤1℃，比濕值接近15 g/kg，近地層接近飽和狀態，同時江西境內處于20cc暖脊控制之下，具備顯著的高溫、高濕熱力不穩定特征，這也為強對流天氣發生發展創造了有利的不穩定條件。

2.4地面形勢

5月15日08：00吉安處于地面暖低壓倒槽控制下，大氣中不穩定能量較高，08：00前強對流區域主要位于我省北部，吉安位于強對流區域南緣，其中新干-峽江-安福-線有一條東北-西南向的輻合線逐漸發展，境內存在明顯的溫度鋒區：11：00峽江一帶有一中小尺度低壓環流中心發展，且存在明顯的氣旋式切變，上升運動發展強烈，受此小尺度低壓中心東南移影響，位于宜春至萍鄉一帶的颮線系統快速向東南方向移動;受颮線前側中小尺度輻合系統的影響，12：OO-13：00地面輻合線南北溫差高達12℃，對流不穩定特征顯著增強：隨著颮線系統的快速發展東南移，吉安中東部部分出現明顯的大風和短時強降水天氣：14：00受輻合線影響，南部部分鄉鎮先后出現強雷電、短時強降水和雷暴大風等強對流天氣。

綜上分析表明，“5.15”颮線天氣過程是一次由低層暖平流強迫觸發形成的中小尺度天氣系統，高空低槽、低空急流、地面輻合線和中小尺度低壓是主要影響系統。

3物理量診斷分析

3.1水汽條件

通過對15日中低層700 hPa、850hPa比濕、水汽通量散度場分析發現（圖略）：15日強對流天氣區域的移動變化與比濕、水汽通量負散度中心大值區呈較好的對應關系：當日08：00、14：00700 hPa、850 hPa比濕大值區12-14/（g/kg）位于湘贛中、南部，850 hPa水汽通量散度負值中心位于湘贛中、南部，變化與之類似，表明水汽輻合條件自西向東逐漸增加：20：00比濕逐漸減小，比濕的減弱也意味著對流系統的逐漸減弱。

綜上分析表明，700 hPa、850 hPa比濕強度的變化整體較好地反映了強對流系統強度及落區的變化，水汽通量負散度中心的減弱也同樣標志著對流系統的減弱與結束。

3.2動力條件

通過對當日渦度、散度及垂直速度場分析可知（圖2）：15日08：00、14：00渦度、散度場呈現明顯增強趨勢：20：00逐漸減弱，這與強對流天氣發展東移存在較好的對應關系。分別沿27°N做渦度、散度與垂直速度的垂直剖面圖分析發現：5月15日08：00吉安中低層850-200 hPa為正渦度區，且位于高層200 hPa存在一正渦度中心，表明上升運動發展明顯，850 hPa、200 hPa正渦度中心快速增大，表明14：00上升運動明顯加強，08：00低層700N850 hPa處于負散度區中，300 hPa為正散度區;14：00吉安850 hPa處于負散度大值中心，中心值≤4×10-，高層200 hPa為正散度區，存在低層輻合、高層輻散特征：同時，當日14：00垂直速度剖面圖上中低層也呈現明顯的上升運動特征，600 hPa以下均為上升運動區，600 hPa上升速度達0.6 hPa/s以上。上述分析表明，15日08：00～14：00吉安境內的動力輻合抬升條件呈明顯增強趨勢。

3.3熱力條件

通過對吉安當日14：00 ese、CAPE垂直剖面圖分析可知（圖略）：850 hPa以下處于e se高能量鋒區中，e se中心值為≥348 K（750c），表明近地層大氣不穩定度很高，CAPE值吉安境內≥1200J/kg，以上對流不穩定指數均表明14：00前后吉安大氣不穩定能量高，具備良好的熱力條件，對強對流天氣發展有利。

3.4不穩定抬升條件

通過分析5月15日08：00贛州站探空圖可發現（圖3）：整層大氣均為上下一致的西南氣流，表明暖濕氣流非?；钴S，尤其低層暖平流特征明顯，中低層0～6km存在較強的垂直風切變達16m/s，具備充足的水汽、動力抬升條件，探空露壓曲線呈明顯的“上干下濕”喇叭口結構特征，中上層干冷，低層暖濕的大氣層結對短時雷暴大風出現非常有利，且對流有效位能CAPE值821.1J/kg，下沉對流有效位能DCAPE值753.9J/kg，S1為-0.92℃，K指數為32.5℃，0℃層高度4.6km，-20℃層高度8km，有利于大氣不穩定能量的積聚，滿足了強對流天氣發生的潛勢。

對15日14：00吉安站探空資料進行分析可知，CAPE值達1292J/kg，0℃層高度為4.5 km，-20℃層為7.5 km，一般0℃高度在4km左右，-20℃層高度在6～7km左右，對冰雹天氣發生有利，另外中低層環境風垂直切變為18m/s，有利于風雹天氣的進一步發展與維持。

4雷達回波和閃電特征分析

利用江西省雷達拼圖、閃電和吉安雙偏振雷達資料對“5.15”颮線天氣過程進行了回顧（圖4），主要分為兩個時段：一個時段為15日12：00～15：00，為典型的颮線窄帶回波過境;另一個時段為17：00～20：00，由暖區塊狀對流單體回波合并增強造成。第一時段：15日11：30，宜春至蓮花一帶有一強的颮線帶狀回波發展東移，反射率因子梯度較大，回波強中心最大反射率因子≥55dBz，強回波中心及前沿伴隨密集的負地閃發生;12：00颮線南段強回波進入安福、永新境內，正、負地閃頻數急劇增加，且以負地閃居多;12：30強回波快速東移，反射率因子梯度進一步增強，且前沿呈明顯弓形回波特征，最大反射率因子高達65dBz，伸展高度達10km左右，負閃密集區處于弓形回波頂端，安福東南部、吉安縣西部部分鄉鎮出現短時大風和強降水天氣;13：00-15：00，≥60 dBZ強回波中心進入吉安中部，正、負閃密集區隨之東南移動，吉安市、吉水、永豐部分鄉鎮先后出現短時強降水、短時8級雷暴大風和局地冰雹天氣，其中吉州區白塘站1h雨量達51.3mm，吉水盤谷、永豐谷田出現了小冰雹天氣。由于此次過程降雹時段較短，且為小冰雹（不排除雨夾雹的可能性），吉安雙偏振雷達可更好地幫助了識別冰雹。通過分析14：03永豐降雹時段雙偏振參量可以發現：永豐境內最大反射率因子Zr≥65dBz，差分反射率因子zdr值在0附近，相關系數phv為0.98-0.99，差分傳播相移率KdD接近0-0.50，這也進一步印證了14：00前后永豐境內出現了降雹的可能性。第二時段：16：00-17：00，受南部地面輻合線的影響，泰和、萬安、遂川境內有≥60 dBz積狀對流回波發展并范圍逐漸擴大，回波結構密實，降水效率較高，負地閃密集區域對應于強回波中心區域：18：00-19：00為鼎盛時段，強回波中心向東南方向移動，之后隨著不穩定能量逐漸釋放，閃電明顯減弱：20：00～21：00整體趨于減弱并進入贛州、撫州境內，第二階段強對流宣告結束。

5紅外云圖特征分析

5月15日颮線天氣過程從紅外云圖特征分析來看大概可分為兩個影響時段（圖5）：一個時段為12：00～15：00：另一個時段為17：00～20：00。其中第一時段是影響最劇烈的時段，從西北部向東南方向發展移動，影響吉安中東部。15日10：00，吉安處于高空500 hPa槽前西南暖濕氣流控制，中南部晴空區增溫明顯，位于湖南東部至贛西北一帶有中尺度對流云團發展東移，隨著槽前正渦度平流輻合上升運動的發展加強，形成了明顯的中尺度對流系統（HCS）;12：00～13：00，HCS整體進入江西境內，并呈現出明顯的逗點云系特征，吉安西北部正處于逗點云系尾部，颮線天氣系統正是由此逗點云系南段的對流云團激發造成的，隨著逗點云系東移，吉安中東部部分地方出現明顯的短時大風、強降水和局地冰雹天氣;14：00～15：00逗點云系消失，對流云團整體向贛東北方向移動，吉安中東部風暴也逐漸趨于減弱。上述分析可知，逗點云系的發展消亡對預判強對流天氣發生發展具有一定的指示意義。第二時段對流系統從西南部向東北方向發展移動，影響吉安東南部。16：00湖南東南部有一對流云團發展，受強盛的西南氣流影響，該對流云團迅速發展加強并向東北方向發展;17：00～19：00對流云團進入吉安西南部，并逐漸與泰和、萬安境內的對流云團合并增強，受其影響，吉安東南部局地出現明顯雷電和短時強降水天氣;20：00強對流天氣逐漸減弱消亡。

6結論

（1）“5.15”颮線天氣過程是一次由低層暖平流強迫觸發形成，“上干下濕”的大氣不穩定層結，地面輻合線、中小尺度低壓和925 hPa輻合線、0～6 km較強的垂直風切變此次過程的主要觸發機制。

（2）此次過程中水汽、熱力、動力不穩定拾升條件均有利于強對流天氣發生發展。

（3）此次強對流天氣發生時負地閃密集中心區域與強回波中心相對應，弓形回波的發展可提前預示地面雷暴大風出現，雙偏振雷達參量對監測識別冰雹具有較好的效果，逗點云系的發展與消亡對預判強對流天氣發生發展具有一定指示意義。