靖安縣雷暴大風天氣與回波特征分析

陳麗麗，馬中元，彭 景，田 甜，譚立坤

(1.江西省氣象科學研究所，南昌 330046；2.靖安縣氣象局，靖安 330600)

0 引言

雷暴大風是靖安縣重要的強對流天氣之一，破壞力大。幾年來，雷暴大風呈多發態勢，造成了嚴重的人員傷亡與財產損失。因此，研究雷暴大風天氣特征和開展雷暴大風的短臨監測預警，成為當前重要課題之一。

對于雷暴大風，國內外多有專家研究：高建平[1]等在研究上高雷暴大風過程中，指出副高邊緣雷達回波特征主要有兩種：一是南北向短帶回波，有時會發展為弓狀回波；二是強回波單體，超級單體和復合單體回波。帶狀回波上，雷暴大風分布在回波帶前沿，尤其是弓狀回波帶的頭部，雷電分布則在回波帶移動方向的后側；強單體、超級單體和復合單體回波上，雷暴大風和雷電集中在強回波中心附近區域。王福俠[2]等在總結河北雷暴大風預報關鍵點時指出，雷暴大風的主要雷達回波特征有弓形回波、陣風鋒和徑向速度大值區，出現其中1個或多個特征均可發布雷暴大風預警。郭英蓮[3]等在研究湖北3類有組織大風天氣時指出：線性MCS主要自西向東移動、非線性MCS以自西南向東北移動為主、孤立對流風暴的移動方向則更具多樣性，也更易出現后向傳播現象。還有其他學者對雷暴大風進行了諸多深入研究，這些研究成果為靖安雷暴大風的研究提供了理論基礎與參考依據[4-6]。

文章針對2013-2019年靖安縣5次雷暴大風天氣過程，從地面自動氣象站數據、天氣形勢背景和雷達回波特征3個方面，采用統計分析、天氣圖中尺度分析和圖像特征提取等方法進行分析，試圖為靖安縣雷暴大風天氣的識別和預測提供參考依據。

1 資料來源與實況

5次雷暴大風過程的資料主要有地面觀測資料、MICAPS資料和雷達拼圖等資料。地面觀測資料來自于靖安國家站地面觀測資料，天氣分析資料來源于MICAPS操作平臺，雷達拼圖資料來源于江西省氣象局WebGIS雷達拼圖平臺。

5次雷暴大風和冰雹出現的時間基本上發生在午后14：00-19：00，風速在17.3～19.2 m/s，有兩次過程伴隨冰雹，最大雹徑為30 mm(表1)。

表1 2013-2019年靖安縣5次雷暴大風出現時間及伴隨冰雹的直徑

2 雷達拼圖產品特征

不同的降水天氣系統有不同的回波特征，相同的降水天氣系統也有不同的回波特征。在靖安5次雷暴大風過程中，雷達拼圖上的回波特征有所不同，主要有5種：復合單體回波與雷暴回波短帶、雷暴回波帶與雷暴回波群、西南急流中颮線回波帶、冷鋒颮線回波帶Ⅰ型和冷鋒颮線回波帶Ⅱ型。

2.1 復合單體回波與雷暴回波短帶

2013-03-22(圖1)，由強單體不斷產生、合并形成的復合單體回波結構，在地面輻合線附近，逐漸演變為多單體組成的雷暴回波短帶。

圖1 2013-03-22江西WebGIS雷達拼圖：(a)16：00；(b)17：00；(c)18：00；(d)19：00

16：00，在湖南北部有一個復合單體回波發展，回波強度CR達到了65～70 dBz，強回波區邊界清楚，出現多個強回波核，強度梯度較大，其下風方有弱回波伸展，復合單體被整個卷云罩覆蓋(圖1a)。17：00，復合單體回波沿東南偏東方向移動進入江西，強回波核發展旺盛，排列緊湊，回波核強度均在65 dBz以上，最強達到75 dBz。復合單體回波整體形狀近似橢圓形，由多個強回波單體組成。復合單體回波下風方弱回波區面積進一步增大，說明回波系統發展旺盛(圖1b)。18：00，復合單體回波移至靖安附近，此時中心區強度有所減弱，但中心強度仍然在65 dBz以上，中心強回波區形狀接近圓形，說明強對流復合體仍然具有高度的組織性，其下風方的弱回波區面積進一步增大，這是典型的強對流云砧回波，說明高空風增大形成強烈輻散氣流，十分有利于強對流系統的維持；18：37，靖安出現17.3 m/s雷暴大風，并伴有3 mm冰雹(圖1c)。19：00，復合單體回波移出靖安，并開始由近似圓形回波演變為近似東-西向的短帶回波(圖1d)。

由此可見，多個強對流單體緊湊排列組合成的復合單體回波系統，是此次靖安雷暴大風過程中的主要回波特征。復合單體發展旺盛時，回波強度CR達到65 dBz以上，其中強回波核沿途可以產生雷暴大風，甚至冰雹天氣。

2.2 雷暴回波帶與雷暴回波群

2014-08-29(圖2)，由地面輻合線觸發產生的不連續對流單體組成的雷暴回波帶，在午后地面增溫環境下，演變發展成雷暴回波群。

13：00，在江西西部有兩條雷暴回波短帶發展，A位于靖安—銅鼓一線，B位于宜春—萍鄉一線，中心回波強度CR均在55 dBz以上，最強達到65 dBz(圖2a)。14：00，A雷暴回波帶強度迅速增加，回波帶增長，其后部開始有新的對流回波發展；B回波則維持少變；14：51，靖安出現19.2 m/s雷暴大風(圖2b)。15：00，A雷暴回波帶及其周圍出現多個較強的對流回波單體，發展成為較大面積的雷暴回波群；群中的回波單體呈現初生、發展、強盛和消亡不同發展階段，個別達到弱超級單體的標準；雷暴回波群中單體回波之間具有一定間隔，整體穩定少動；此時靖安附近有多個強回波單體，中心強度均在60 dBz以上(圖2c)。16：00，回波群中的回波單體不斷增加，但回波強度明顯減弱，產生靖安雷暴大風的強回波則迅速減弱(圖2d)。

圖2 2014-08-29江西WebGIS雷達拼圖：(a)13：00；(b)14：00；(c)15：00；(d)16：00

由此可見，雷暴回波群是由雷暴回波短帶周圍匯聚回波單體形成的，回波強度CR達到65 dBz以上，這種雷暴回波群常出現在盛夏副高邊緣的暖區午后地面強烈增溫環境中，可以給沿途帶來雷暴大風等強對流天氣。

2.3 西南急流中颮線回波帶

2018-03-04(圖3)，這是一次發生在西南急流中的強颮線過程，也稱為暖區颮線，江西省內多地出現雷暴大風和冰雹等強對流天氣。颮線回波帶呈西北-東南走向，朝東北方向移動。颮線回波初期形成于湖南境內，是一個排列相對精密的對流回波群，然后朝東北方向移動，在移動過程中逐漸發展演變成具有“弓狀”形態的颮線回波帶。

圖3 2018-03-04江西WebGIS雷達拼圖：(a)13：00；(b)14：00；(c)15：00；(d)16：00

13：00，颮線回波帶開始進入江西，帶上強中心區的強度在55～60 dBz；颮線后部是較大范圍降水回波，強度達到45 dBz；由于颮線移動速度較快，達到90 km/h，地面開始出現雷暴大風(圖3a)。14：00，颮線在朝東北方向移動過程中略有加強，颮線南段吉安附近回波強度達到65 dBz，颮線上的對流單體排列更加緊密，颮線后部大范圍降水回波減弱，颮線的形狀也逐漸演變成弧狀，移動速度達到100 km/h，地面出現多站雷暴大風(圖3b)。15：00，颮線繼續向東北方向移動，靖安處于颮線回波帶前沿，15：13，靖安出現19.1 m/s雷暴大風(圖3c)。16：00，颮線回波帶移出靖安，影響下游地區(圖3d)。

由此可見，具有“弓狀”回波形態和移動速度超過80 km/h的颮線回波帶，是江西雷暴大風、冰雹等強天氣的主要回波特征，雷暴大風、冰雹和短時強降水等強天氣，發生在強颮線回波帶前沿強單體上，回波強度CR≥65 dBz。

2.4 冷鋒颮線回波帶Ⅰ型

2018-03-15(圖4)的颮線過程與2018-03-04的颮線有所不同，前者(2018-03-15)是受冷空氣南下影響所致的颮線過程，呈近似東至西走向的颮線回波帶，略帶弧形；后者(2018-03-04)是暖區西南急流影響下產生的西北至東南走向的颮線回波帶。

16：00，冷鋒颮線回波帶由多個單體回波排列組成，最強單體回波強度CR達到65 dBz以上，颮線回波帶近似東至西走向，后側存在大范圍層狀云降水回波，其颮線回波帶前方有新的對流單體回波產生；回波帶隨冷空氣南下，朝東南方向移動，移速在40～50 km/h(圖4a)。17：00，颮線回波帶在移動過程中，合并前方對流單體并發展增強，颮線回波帶排列更加緊密，回波帶排列弧線加大，弧線頂端的強對流單體強度進一步增強，65 dBz以上的強回波面積增大(圖4b)。18：00，颮線回波帶繼續南壓影響靖安，靖安附近的強對流單體發展成超級單體，中心強度進一步增強，開始出現75 dBz的強中心區域，受其影響，18：22，靖安不僅出現了18.1 m/s的雷暴大風，還出現了直徑為30 mm的冰雹(圖4c)。19：00，颮線基本移出靖安(圖4d)。

圖4 2018-03-15江西WebGIS雷達拼圖：(a)16：00；(b)17：00；(c)18：00；(d)19：00

由此可見，當冷空氣擴散南下影響江西時，沿地面鋒線附近觸發產生對流單體回波，逐漸排列發展演變成颮線回波帶Ⅰ型；在颮線回波帶上的強單體回波和超級單體回波，回波強度CR達到65 dBz以上，給沿途帶來雷暴大風、冰雹等強對流災害性天氣。

2.5 冷鋒颮線回波帶Ⅱ型

2019-04-09(圖5)，當冷空氣侵入江西時，其冷暖空氣交匯處最易形成中尺度輻合線，而沿輻合線上產生線狀排列的回波，通過發展、加強等演變過程而形成冷鋒颮線回波帶Ⅱ型，帶來雷暴大風等強對流天氣。冷鋒颮線回波帶Ⅱ型與冷鋒颮線回波帶Ⅰ型略有不同，主要表現在回波帶的形態、結構和演變上，Ⅱ型冷鋒颮線回波帶的強度略弱于Ⅰ型冷鋒颮線回波帶。

13：00，沿中尺度輻合線上回波發展加強，但回波寬度較窄；回波帶進入江西西北部，回波強度CR只有55 dBz(圖5a)。14：00，回波帶整體朝東南方向移動，單體朝東北方向移動，回波帶發展增長，強度也有所增強，所經之處有雷暴大風天氣出現，14：39，靖安出現17.9 m/s的雷暴大風，形成颮線回波帶(圖5b)。15：00，颮線回波帶東段星子、都昌附近開始出現多個對流單體回波，并發展加強(圖5c)。16：00，颮線回波帶移出靖安，回波帶中段和西段減弱消散，東段發展演變成雷暴回波群，影響下游地區(圖5d)。

圖5 2019年4月9日13：00、14：00、15：00、16：00多普勒雷達回波

由此可見，冷暖空氣交匯處形成的地面輻合線是產生冷鋒颮線回波帶Ⅱ型的觸發機制，這種颮線回波帶在前期發展過程中，回波帶較窄，回波強度CR(55 dBz)弱于Ⅰ型冷鋒颮線回波帶(≥65 dBz)，移動速度基本相似(40～50 km/h)，在帶上的強單體可以產生雷暴大風等強天氣。

3 結束語

靖安縣的大風天氣主要發生在3-4月(4次)和8月(1次)。3-4月表現為有較強的冷空氣入侵或地面倒槽劇烈發展。8月靖安縣在副熱帶高壓邊緣和地面輻合線抬升作用下產生熱雷雨。一些熱雷雨發展旺盛也會形成雷暴回波帶(群)，從而產生雷暴大風天氣，影響人民生命財產安全。

文章利用2013-2019年靖安縣5次雷暴大風過程選取特定角度，采用相應方法對靖安縣雷暴大風過程進行了分析，并得出相應結論，希望為靖安縣雷暴大風的識別和預警提供參考依據。