朝陽地區一次強對流天氣過程分析

卜思陽，郭佰匯，徐一丹，劉瑞琪

(朝陽市氣象局，遼寧 朝陽 122000)

1 天氣實況

受切變線影響，2021年8月10日13時—22時，朝陽市出現強對流性降水過程，雨量的時空分布十分不均勻，其間伴有強雷電、短時大風和冰雹天氣。強降水主要出現在朝陽市區和凌源市大王杖子鄉，最大小時雨強為53.0 mm，出現在凌源市大王杖子鄉，雨量達到暴雨級別，朝陽市區、北票市、朝陽縣出現冰雹天氣。朝陽市大部分地區降雷陣雨，個別鄉鎮雨量偏大，全市共有96個鄉鎮出現降水，平均降水量為8.6 mm。50 mm～100 mm(暴雨)的鄉鎮有1個，25 mm～50 mm(大雨)的鄉鎮有5個，10 mm～25 mm(中雨)的鄉鎮有26個。11個鄉鎮出現8級及以上瞬時大風，最大瞬時風速23.4 m/s(9級)，出現在龍城區七道泉子，出現在16時32分。此次災害共波及凌源市、龍城區的3個鄉鎮，造成4 029人受災，1 205.44 hm2農作物受災(糧食作物1 198.74 hm2)，其中936.14 hm2成災，農林牧漁業損失1 355.06萬元；3戶10間農房損壞，房屋及居民家庭財產損失15萬元，合計直接經濟損失1 370.06萬元。

2 形勢分析

2021年8月10日，500 hPa歐亞中高緯地區始終維持“兩脊一槽”形勢，兩脊分別位于西西伯利亞和東西伯利亞，低槽位于貝加爾湖附近(見圖1)。10日8時，黑龍江西部與內蒙古交接處有槽向偏東方向移動，朝陽地區位于槽后，10日8時—20時不斷加深、向偏東方向移動。10日8時，700 hPa槽位于內蒙古東部，隨后槽東移，10日20時槽移至朝陽地區上空。850 hPa上述地區也有切變線的發展。10日8時—20時，朝陽地區處于槽后部，高空槽東移，槽后有明顯冷平流，遼寧西部受弱切變線控制，有明顯冷平流。水汽和能量在此處輻合，利于降水的形成。

圖1 2021081008-500 hPa

根據以上分析可以看出，高空東移的槽和弱切變線是此次強對流天氣產生的天氣系統，槽后有明顯冷平流，即有冷空氣觸發強對流。

3 探空分析

選取遼寧朝陽市上游地區赤峰站的探空資料作為參考，2021年8月10日8∶00赤峰站的探空資料(見圖2)K指數是38℃、沙氏指數是-1.19 ℃、對流有效位能1 030.3 J/kg，700 hPa以下是濕層，700 hPa以上為干層，明顯上干下濕，有著深厚的不穩定層結，有利于產生強對流天氣，11日8∶00(見圖3)K指數49.1 ℃、沙氏指數為0.61 ℃、對流有效位能49.1 J/kg，可以看出降水使對流不穩定能量得到徹底釋放，這與本次的降水過程中的強降水時段相互對應。

圖2 2021年8月10日8∶00赤峰站探空圖

圖3 2021年8月11日8∶00赤峰站探空圖

4 水汽的分析

在2021年8月10日8∶00—10日20∶00的850 hPa的相對濕度場上，朝陽地區的相對濕度始終保持在80%或以上，11日8∶00朝陽地區的相對濕度降到70%以下，本次降水過程大致結束。而發生強降水的必要條件既要求局地的水汽充沛，又要有足夠的水汽來進行補充。因此，需要有大量的水汽向降水區輸送。水汽通量一般是指水平方向上水汽的輸送。如果有了充分的水汽來源后，為了維持短時的強降水，水汽就需要有一個快速輻合的過程，9日20時，在內蒙古地區存在一個廣泛的水汽輻合區，朝陽地區位于水汽輻合中心的偏東位置，到10日20時水汽通量散度的輻合區向東南移動并減弱消散，降水過程趨于結束。暴雨區域移動過朝陽的凌源、朝陽縣等地區，輻合的中心移動路徑也與暴雨區的移動相互對應。

5 雷達產品分析

2021年8月10日13時左右，首先在建平西北部出現零散回波，回波強度主要在30 dBz～35 dBz，個別點超過40 dBz。至10日15時，回波逐漸向東南方向移動，沿凌源市、朝陽縣一側出現零散的高強度回波，最大達到59 dBz，回波強度逐漸增強，10日15時—17時期間朝陽市區、朝陽縣、凌源市多個鄉鎮1h降水量達到20 mm及以上。16時左右(見圖4和圖5)朝陽市區、北票市、朝陽縣的液態水含量達到30 kg/m2，并檢測到冰雹實況。16時左右，回波整體向偏東方向移動，到17時基本覆蓋朝陽市區，大部分地區回波強度維持在45 dBz以上，回波移動緩慢，18時仍有50 dBz以上回波覆蓋朝陽市及朝陽縣，降水持續時間增加，造成降水量的不斷累積，直到21時回波才逐漸移出朝陽地區南部，10日22時左右完全移出朝陽地區。

圖4 2021年8月10日16時27分回波強度

圖5 2021年8月10日16時27分垂直積分液態水含量

6 水汽圖像的分析

圖6 2021年8月10日17時回波強度

分析朝陽地區強降水期間的衛星云圖(見圖8)，發現水汽圖像對于本次降水的指示意義特別明顯。降水的系統初始是在內蒙古境內，然后系統在偏西氣流的引導下緩慢向東南方向移動途經朝陽地區，15時左右開始影響凌源市、朝陽縣一帶，17時系統影響朝陽市區。此次降水高空的水汽十分的充沛，降水云系邊界也特別的明顯，更有強冷空氣的侵入，不穩定能量也特別強，所以發生了強對流性的降水過程，雨量的時空分布很不均勻，其間伴有強雷電、冰雹和短時大風。分析了降水期間的雷達圖，在降水強度最大的期間，朝陽地區的中部、南部有小范圍的超過50 dBz的回波，說明了本次降水過程整體以小范圍的短時強降水為主。

圖7 2021年8月10日17時垂直積分液態水含量

圖8 2021年8月10日17時紅外云圖(IR1)

7 預警信號發布情況

朝陽市氣象臺13時59分發布朝陽全區雷電黃色預警：預警提前1 h～1.5 h；15時45分全區發布雷雨大風藍色預警，16時12分凌源鄉鎮出現瞬時大風，提前預警27 min；16時50分—17時14分市區先后出現瞬時大風，預警提前1 h 5 min～1 h 20 min；16時46分全區預警信號提升為黃色預警，預警提前5 min～28 min；15時，朝陽縣六家子鎮降水32.5 mm，15時16分發布暴雨橙色預警，至16時總降水量40.6 mm，未達暴雨；15時，凌源市大王杖子鄉降水6.8 mm，15時33分發布暴雨橙色預警，16時降水量53.0 mm，總降水量61.9 mm，預警提前27 min；16時40分左右，朝陽市區出現降水，17時朝陽國家站36.6 mm，17時2分發布朝陽市區暴雨橙色預警信號，至18時總降水量達48.4 mm，未達暴雨；16時18分發布朝陽市區、北票市、朝陽縣冰雹橙色預警，市區16時35分出現冰雹，冰雹預警時間提前17 min。

8 結束語

①受切變線的影響，高空槽東移，氣旋東移，槽后有明顯冷平流。朝陽地區大部分受弱切變線的控制，出現了雷雨大風、短時強降水和冰雹等強對流天氣，降水量的空間分布為南多北少，大氣的不穩定能量很大，水汽條件也很充沛，更有冷空氣作為觸發強對流的媒介。通過分析可以看出局地極端暴雨引發的災害性天氣具有區域小、降雨時段集中、過程雨量大等特點[1，2]。②選取遼寧朝陽市上游地區赤峰站探空資料做參考，明顯上干下濕，有著深厚的不穩定層結，有利于產生強對流天氣，通過探空資料K指數、沙氏指數及對流有效位能的變化，可以看出降水使不穩定能量得到徹底釋放。這與整個過程中強降水時段相對應。③發生強降水的必要條件既要求局地的水汽充沛，又要有足夠的水汽來進行補充。因此，需要有大量的水汽向降水區輸送。④水汽云圖對上空水汽的反應明顯，與朝陽地區降水落區能很好地對應。強降水的發生之前，紅外云圖上的對流云團發展對于強降雨的發生有著很重要的指示意義。中尺度分析可以作為此類天氣短時臨近預報預警的有效手段[3，4]。