豐城兩次雷暴大風特征分析

程小娟，馬中元，陳鮑發，張春江，孫 芳

(1.江西省氣象科學研究所，南昌 330046；2.豐城市氣象局，豐城 331100；3.景德鎮市氣象局，景德鎮 333000)

0 引言

雷暴大風屬于強對流天氣之一，由于其破壞力大，是天氣預報主要的預報對象。江西雷暴大風多發生于兩個時段：一是春節西風帶系統中，常伴隨颮線、冷鋒回波帶和超級單體等強回波系統出現；二是夏季副熱帶高壓中或邊緣上，7-8月的副熱帶高壓邊緣，由于局地熱雷雨導致。低層輻合線是強對流天氣的觸發機制，1 d中雷暴大風發生的高頻時段為12：00-23：59，表明雷暴大風的產生與地面熱力條件關系密切。可以通過雷達回波強度、回波頂高、垂直液態水含量、中層徑向輻合、風暴移動速度、回波質心下降、低仰角風速大值區和輻散區、形態特征等方面，對雷暴大風進行預測和分析[1-3]。雷達回波觀測到明顯的弓形回波、在母體風暴前沿有一條10～15 dBz的窄帶回波、徑向速度圖上低層的大風核、4～6 km的中層徑向輻合MARC等特征，對地面大風有很好的指示意義[4-6]。何文、陳鮑發[7-9]等對雷暴系統的雷電活動特征和雷暴系統的冰雹回波特征進行了分析。高建平[10，11]等對副熱帶高壓邊緣雷暴大風的回波特征進行了分析。這些分析結果，為研究豐城市雷暴大風天氣過程，提供了理論依據與參考。但在雷暴大風雷達回波特征等分析上，多數研究為單部雷達的回波特征，很少應用到探測范圍更廣闊的雷達拼圖資料。

文章將從天氣形勢、衛星云圖、單部雷達資料、結合江西省WebGIS雷達拼圖與風暴跟蹤信息STI等資料，分析了2020年出現在豐城市的2次雷暴大風天氣過程，以期發現相應的預報指標與規律，為后期的預測提供參考依據。

1 天氣實況

2020-07-02T21：00-2020-07-02T22：00，500 hPa副高控制江西東南部及沿海區域，低槽位于湖北-湖南-貴州一線，江西上空處槽前，盛行西南偏西風，豐城市附近出現較大范圍8級以上雷暴大風。21：14豐城市城區風速達到19.7 m/s，最大風速出現在曲江鎮為21.6 m/s(9級)。

2020-07-03T19：00-2020-07-03T20：00，500 hPa江西北部處于副高邊緣，588 dagpm線穿過江西，盛行西南偏西風；與長江以北的西北風構成低槽，槽線位于江西西北方，江西與湖北交界處，市區附近出現6～7級雷暴大風。19：46豐城市城區風速為15.2 m/s(7級)。

由此可見，500 hPa江西北部處于副高邊緣，100 hPa高空為大范圍反氣旋環流控制，中低層為西南風，地面有輻合線是副高邊緣強對流天氣的主要形勢配置。

2 雷暴大風天氣過程分析

2.1 雷暴回波演變

2.1.1 2020-07-02T20：00-2020-07-02T21：30回波演變

在雷達回波上，20：00(圖1a)，在豐城市西南方向有強回波短帶，其回波前沿線呈東-西向，沿西北向東南方向略有傾斜。回波短帶中心強度在50 dBz以上，不規則，東-西向長度不到100 km，南-北向較寬，長寬比接近3∶1。短帶沿500 hPa西南氣流由西南向東北方向移動。20：30(圖1b)，回波短帶移近豐城市西南角，回波帶上出現超短時強降水。21：00(圖1c)，回波短帶移入豐城市，其回波前沿線經過豐城市中心附近，短帶變窄，且略向北彎曲，呈“弓形”分布。21：30(圖1d)，回波短帶整體進入豐城地區，其回波前沿線已移至豐城北部邊界。在此期間，21：14，豐城市出現19.7 m/s雷暴大風。

圖1 江西省WebGIS雷達拼圖CR回波特征

2.1.2 2020-07-03T18：00-2020-07-03T20：30回波演變

在雷達回波上，18：00(圖2a)，在豐城市西南方向與北部有兩塊回波帶(A、B)。AB回波帶上多有超短時強降水發生。18：30(圖2b)，AB回波帶緩慢向東北方向移動。19：00(圖2c)，AB回波帶逐漸開始合并，B回波帶東段產生C回波。19：30(圖2d)，AB回波帶合并在一起，C回波發展成短帶回波，移入豐城市范圍內。20：00(圖2e)，C回波繼續向東北方向移動，整體移入豐城市，市區出現15 m/s及以上雷暴大風，并伴有超短時強降水。20：30(圖2f)，C回波短帶即將移出豐城市范圍，強對流減弱。

圖2 2020-07-03江西省WEBGIS雷達拼圖CR回波特征

由此可見，雷暴大風由發展旺盛的回波短帶造成，尺度在100 km之內，回波強度達50 dBz或50 dBz以上，多呈南-北向，有時中部向前凸起，形成“弓形”結構。

2.2 風暴跟蹤信息STI移動路徑

風暴跟蹤信息STI移動路徑，不僅能夠反映出回波系統的強度，還能反映出回波單體的移動速度與移動方向。2020-07-03T19：00雷達拼圖上(圖3a，b)，有3個回波系統，即A回波帶、B回波帶、C回波短帶。疊加STI信息，顯示多部雷達的STI路徑等信息，表明回波由西南方向向東北方向移動，平均STI移動方向為80°，平均STI移動速度為22 km/h。19：30(圖3c，d)，C回波短帶呈南-北向分布，平均STI移動方向為85°，平均STI移動速度為22 km/h。

圖3 2020-07-03雷達拼圖CR與風暴跟蹤信息STI移動路徑分析

風暴跟蹤信息STI是單部多普勒雷達上描述強回波移動重要算法與指標，通過軟件開發將多部雷達的STI產品集成在一起，形成了雷達拼圖風暴跟蹤信息STI移動路徑，同時把多部雷達的STI信息進行平均，形成風暴平均移動路徑與速度，以圓圈的形式顯示在雷達拼圖的左下角(圖4b，d)，圓圈中的時鐘線指向表明回波平均移向，圓圈下的標尺內紅色小格長度表明回波平均移動速度，1個小格為10 km，若紅色小格有3個，則回波移速為30 km/h，以此類推。

豐城市2次STI信息表明，強回波主要向偏東方向移動，移動速度約為20 km/h。主要原因是500 hPa為西南偏西風，而風速在江西上空僅為6～10 m/s，導致強回波移動速度偏慢。STI信息有助于預報員識別和判斷對流系統的移動，從而做出更為精準的預報。

2.3 單部雷達產品特征

2.3.1 2020-07-02T21：14產品特征

從單部雷達CR產品(圖4a)看，豐城市大風是由線狀對流回波造成的，回波中心強度達55～60 dBz；回波頂高達14～15 km，并有較明顯的傾斜結構(圖4b)，回波頂高最高位于強回波的后沿；VIL達25～30 kg/m2，即VIL強度未達到出現冰雹的閾值(圖4c)。對21：14的豐城市強回波從南-北向做剖面，從強度剖面上看到0 dBz頂高17 km，45 dBz的強回波伸展高度在7 km或7 km以下，中心最強回波少數達55 dBz以上，但未超過60 dBz(圖4d)。速度剖面上，呈“下負上正”的結構，負速度區中在2 km附近有大值區，值為-13～-19 m/s(圖4e)。表明高層有偏東風氣流，與低層西南風形成明顯的風向切變。

圖4 2020-07-02T21：14南昌SA雷達CR、ET、VIL、RHIz、RHIv雷達產品

2.3.2 2020-07-03T19：48產品特征

從單部雷達的CR產品看，豐城市7月3日19：48大風是由一近南-北向的線狀對流回波造成的(圖5a)，回波中心強度達55～60 dBz；回波頂高達14～15 km，并向后傾斜(圖5b)；VIL達25～30 kg/m2，即VIL強度未達到出現冰雹的閾值(圖5c)。對19：48的豐城市強回波從南-北向做剖面，強度剖面上可以看到0 dBz頂高17 km，45 dBz的強回波伸展高度在8 km以下(圖5d)，中心最強回波未超過60 dBz。強度達55 dBz以上的回波頂高在4 km以下。速度剖面上，8 km以下均為負速度區，負速度區以上有正速度切變。負速度區中有大值區，在2 km附近，值為-13～-19 m/s(圖5e)。

圖5 2020-07-03T19：42南昌SA雷達CR、ET、VIL、RHIz、RHIv雷達產品

3 結束語

文章使用常規天氣圖、衛星云圖、江西WebGIS雷達拼圖等資料，分析了2020-07-02-2020-07-03豐城市雷暴大風天氣過程，主要結論如下：

1)2020-07-02-2020-07-03雷暴大風天氣過程發生在副熱帶高壓邊緣，100 hPa在江西上空有東北風急流，500 hPa為西南偏西風，850 hPa為西南風，并伴有明顯的切變線。地面輻合線是對流發生的觸發機制。

2)雷暴大風在云圖上表現為中小尺度強對流云團的東移與合并，當發展旺盛的中小尺度對流云團(多表現為有灰色的對流上沖云頂)移入豐城市，導致雷暴大風、強降水等強對流天氣的出現。

3)雷暴大風在雷達拼圖上多表現為短帶回波，回波尺度多在100 km之內，有時表現為南-北向、有時表現為東-西向，回波強度達50 dBz或50 dBz以上。短帶回波沿500 hPa的主導風向由西南向東北方向移動。

4)風暴跟蹤信息STI移動路徑較好地反映了強對流單體回波的移動方向、速度與路徑，由于江西省上空500 hPa高空風速小，僅為6～10 m/s，導致這2次雷暴大風過程回波的平均移動速度僅為22 km/h。

5)單部雷達的剖面顯示，45 dBz強回波的發展高度在8 km之下，更強的回波的發展高度在2～5 km，即為典型低質心強降水回波，但也會伴有雷暴大風。速度場剖面呈“下負上正”的結構，在負速度區中有大值區，為-13～-19 m/s。