2019年6月12日固原市強(qiáng)對流天氣過程分析

李宜珈，余文梅，龔曉麗，范小明

（1.中國氣象局旱區(qū)特色農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警與風(fēng)險管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川750002；2.寧夏氣象防災(zāi)減災(zāi)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏銀川750002；3.寧夏回族自治區(qū)固原市氣象局，寧夏固原756000）

固原市位于寧夏回族自治區(qū)南部，地處黃土高原的西北邊緣，海拔1 500～2 200 m，以六盤山作為南北脊柱，全市呈南高北低之勢。固原市全年大部分時間受西風(fēng)環(huán)流支配，北方大陸氣團(tuán)控制的時間很長，為典型的大陸性氣候，南部屬于中溫帶干旱區(qū)，受特殊的地理地形影響，災(zāi)害性天氣發(fā)生頻繁，對固原市造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。從固原市境內(nèi)冰雹發(fā)生情況來看，強(qiáng)對流天氣主要發(fā)源于六盤山沿山，全市冰雹主要發(fā)生在平直氣流和兩槽一脊環(huán)流形勢下[1]。為加強(qiáng)對強(qiáng)對流天氣的預(yù)報預(yù)警能力，減少氣象災(zāi)害造成的損失，為固原市的發(fā)展做好保障工作，現(xiàn)對典型強(qiáng)對流天氣個例進(jìn)行分析并總結(jié)預(yù)報經(jīng)驗(yàn)。

1 天氣實(shí)況及災(zāi)情

2019年6月12日中午至傍晚，固原市4縣1區(qū)相繼出現(xiàn)雷電天氣，涇源縣和彭陽縣部分鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）出現(xiàn)冰雹，降雹過程持續(xù)約30 min，最大冰雹直徑為15 mm，最大地面積雹厚度為3 cm。其中，彭陽縣還同時伴有短時強(qiáng)降水，最大小時降水量出現(xiàn)在紅河鄉(xiāng)，為37.1 mm，本站出現(xiàn)了21.6 m/s的大風(fēng)。此次過程造成彭陽縣農(nóng)作物受災(zāi)、道路損毀、房屋及防洪工程受損等。據(jù)統(tǒng)計，災(zāi)害共造成直接經(jīng)濟(jì)損失751.25萬元。

綜合來看，此次過程主要集中在固原東南部，時間段為15時至16時40分，隨著對流回波在35分逐漸移出固原境內(nèi)，過程結(jié)束。

2 天氣形勢

12日08時500 hPa高空整體環(huán)流形勢呈東高西低，歐亞中高緯地區(qū)基本維持“兩槽一脊”的緯向型環(huán)流，其中一個低壓槽位于新疆西側(cè)，另一個低壓槽位于河套地區(qū)；兩槽之間有高壓脊位于甘肅北部，在西伯利亞有冷空氣堆積，固原位于河套高空槽底后部，甘肅北部高壓脊前部，有沿脊下滑的弱冷空氣疊加西北氣流影響固原，700 hPa上低渦壓在新疆，寧夏西北側(cè)有暖切系統(tǒng)存在，固原此時受西南氣流控制。地面場上與700 hPa相對應(yīng)的區(qū)域有輻合區(qū)，為對流天氣的發(fā)生提供一個觸發(fā)機(jī)制。整體來看，從高到低層槽成前傾結(jié)構(gòu)，高空槽后的干冷氣流配合低層輻合區(qū)前的暖濕氣流，造成層結(jié)不穩(wěn)定。

20時500 hPa高空槽東移南下，高壓脊有所發(fā)展，固原上空由之前的偏南風(fēng)轉(zhuǎn)為較強(qiáng)的偏北風(fēng)，低層700 hPa切變系統(tǒng)和地面場的輻合區(qū)隨之向東移動，位于寧夏的東側(cè)，對流過程結(jié)束。

3 物理?xiàng)l件

3.1 熱力條件

根據(jù)降雹區(qū)附近12日08時銀川的探空資料（見圖1），整體層結(jié)狀態(tài)為上干下濕，濕度層達(dá)700 hPa左右，具有一定的不穩(wěn)定能量，0～6 km高度的垂直風(fēng)切變不大，0℃層高度近4.3 km，-20℃層高度約7.3 km，均為有利于雹胚發(fā)展的高度。CAPE值823.3 J/kg，K指數(shù)為38℃，BLI指數(shù) 為2.1，SI為-2.14。至14時，溫度平流場上固原市中高層受冷平流的控制，低層則為暖平流，整體層結(jié)仍維持不穩(wěn)定的狀態(tài)。綜合可知，相關(guān)指標(biāo)以及層結(jié)的不穩(wěn)定性對對流過程的發(fā)生發(fā)展有很好的指示意義。

圖1 6月12日08時銀川探空資料圖

3.2 動力條件

08時散度場上200 hPa固原東部是正值區(qū)，為輻散，在500 hPa高度上對應(yīng)區(qū)域?yàn)樨?fù)值，呈輻合。高空輻散可以加強(qiáng)對中低層的抽吸作用，產(chǎn)生垂直運(yùn)動。在垂直速度場上，14時500 hPa以上升運(yùn)動為主，到17時500 hPa和700 hPa垂直運(yùn)動加強(qiáng)，達(dá)到19 Pa/s。高層輻散，中低層輻合的配置為對流天氣的發(fā)生發(fā)展提供良好的動力條件。

3.3 水汽條件

08時和14時低層濕度均大于70%，08時中南部大于80%，東部14時水汽大于80%。從比濕條件來看，14時低層比濕均大于7 g/kg，部分地區(qū)大于10 g/kg，底層濕潤是成雹的重要條件之一，同時水汽充足有利于短時強(qiáng)降水的發(fā)生。

3.4 不穩(wěn)定能量條件

從k指數(shù)變化來看，從08時至17時，固原市整體均保持在38℃以上，08—14時中南部有一個明顯的增大，可達(dá)42℃；而彭陽地區(qū)K指數(shù)一直穩(wěn)定增大，說明不穩(wěn)定能量有蓄積，與彭陽地區(qū)發(fā)生雷暴大風(fēng)、冰雹、強(qiáng)降水過程發(fā)生時間吻合。

利用水平分辨率1°×1°的NCEP再分析資料繪制固原地區(qū)08—20時假相當(dāng)位溫垂直剖面圖（見圖2），可以看出500 hPa以下假相當(dāng)位溫隨高度遞減，大氣層結(jié)為對流不穩(wěn)定狀態(tài)。

圖2 6月12日08時—20時固原地區(qū)假相當(dāng)位溫的垂直剖面圖

4 雷達(dá)圖像特征分析

從11時10分開始至16時35分左右，固原市境內(nèi)不斷有對流單體發(fā)展并東南向移動，但前期（11時10分—14時55分）對流單體高強(qiáng)度回波中心維持時間短，發(fā)展到消亡速度快，對固原市并未造成影響。15時開始，對流單體強(qiáng)度維持在58 dBz以上，最強(qiáng)可達(dá)65 dBz，回波頂高可達(dá)13.7 km，對流云發(fā)展旺盛。徑向速度場上低層基本都保持輻合，低層氣流上升，有利于對流云的維持和發(fā)展。垂直液態(tài)含水量整體維持在23 kg/m2以上，最大可至38 kg/m2，對比本站冰雹預(yù)報指標(biāo)[1]，有利于降雹。

在組合反射率圖上，16時01分可以看到弓形回波開始醞釀初具形狀，隨后發(fā)展形狀明顯，16時21分弓形回波越來越明顯，受弓形回波[2]的影響彭陽出現(xiàn)地面大風(fēng)。此外，強(qiáng)回波從進(jìn)入彭陽到離開持續(xù)近1 h，移速約為60 km/h，速度較快也是造成地面大風(fēng)的原因之一。

5 結(jié)論

500 hPa位于低壓槽底后部，低層有切變存在，地面有輻合線配合，從低層到高層，槽呈前傾結(jié)構(gòu)，有利產(chǎn)生強(qiáng)對流天氣。

物理量表現(xiàn)為200 hPa輻散，500 hPa輻合的高低層配置，700～500 hPa有垂直上升氣流；水汽條件較為充沛，低層相對濕度大于70%，700 hPa比濕大于7 g/kg；不穩(wěn)定能量指標(biāo)具有一定的指示意義，K指數(shù)較高（大于34℃），假相當(dāng)位溫隨高度減小，層結(jié)為對流不穩(wěn)定。

組合反射率因子顯示對流回波強(qiáng)度達(dá)到55 dBz以上，最大可達(dá)65 dBz，有明顯的弓形波形成，回波頂高達(dá)到8～12 km，最大液態(tài)含水量可達(dá)25 kg/m2。