2022年7月28日江蘇—山東一次雷暴大風天氣過程分析

摘" 要：該文利用逐小時降水資料、地面常規觀測資料、多普勒雷達基本產品及再分析資料，研究2022年7月28日江蘇至山東的一次雷暴大風天氣過程的環流形勢及其觸發機制，結果表明，處于“槽前脊后”且位于西太平洋副熱帶高壓的附近是該次雷暴大風天氣產生的主要環流形勢。低空切變線、高空急流和低空急流是該次雷暴大風天氣的主要影響系統。江蘇至山東存在“高層輻散，低層輻合”的配置結構，與“上干冷，下暖濕”的層結相配合，且地面伴隨鋒面過程，為觸發此次強對流的主要天氣條件。雷達回波特征顯示，此次雷暴天氣是由多個雷暴單體造成，單體合并東移合并在成熟階段形成弓狀回波帶。最終雷暴單體解體東移入海，逐漸消亡。

關鍵詞：雷暴大風；環流形勢；天氣分析；雷達回波特征；環流形勢

中圖分類號：P458.2" " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）08-0121-05

Abstract： This paper uses hourly precipitation data， routine ground observation data， basic Doppler radar products and reanalysis data to study the circulation situation and trigger mechanism of a thunderstorm and gale weather process from Jiangsu to Shandong on July 28， 2022. The results show that the main circulation situation caused by the thunderstorm and gale weather is \"in front of the trough and behind the ridge\" and located near the Western Pacific subtropical high. Low-level shear lines， high-level jet jets and low-level jet jets are the main influencing systems of this thunderstorm and gale weather. There is a configuration structure of \"high-level divergence and low-level convergence\" from Jiangsu to Shandong， which is coordinated with the stratification of \"dry and cold on the upper side， warm and wet on the lower side\"， and the ground is accompanied by frontal processes， which is the main weather condition triggering this strong convection. Radar echo characteristics show that the thunderstorm weather was caused by multiple thunderstorm cells， and the cells merged eastward and merged to form an arcuate echo belt during the mature stage. Eventually， the thunderstorm cells disintegrated and moved eastward into the sea， and gradually disappeared.

Keywords： thunderstorms and strong winds; circulation situation; weather analysis; radar echo characteristics; circulation situation

中尺度對流系統能產生許多的災害性天氣，尤其是在我國地質地貌復雜、氣候多樣的情況下，冰雹、雷暴大風、短時強降水等突發性強對流天氣發生頻繁，其中雷暴大風發生的頻率最高。雷暴大風是對流風暴的下沉氣流在近地面產生的強風事件，其具有突發性、強度大、持續時間短和破壞力強等特點，并經常伴隨強雷電、強降水、冰雹等災害性天氣。近年來，我國多次發生雷暴大風天氣，對人們的日常工作和生活都造成了一定程度的影響。

有關雷暴大風的研究，不少學者對我國雷暴大風的時空分布特征等做了大量的研究。費海燕等[1]根據我國各地區的氣候資料做出了統計分析，指出我國的強雷暴大風天氣主要集中發生在中部和東部地區，并且從3月開始直至5月，這樣的災害性天氣從我國西南和華南地區逐漸向北推進至華中和華東地區，而后繼續向北推進至華東、東北和西北地區。孔鋒等[2]對1961年起，之后56年的中國雷暴日數的時空分異特征進行了研究，研究發現我國發生雷暴的日數呈現出逐年下降的趨勢。在國外，Harold等[3]指出強雷暴主要集中發生在歐洲的南部、非洲的中北部、北美洲的中部及西部和喜馬拉雅山附近。

關于雷暴大風天氣對流風暴的分類和結構特征，國外學者Weisman等[4]根據雷暴大風的尺度不同將雷暴大風的類型分為地面直線型大風和下沉輻散的下擊暴流2種類型，并指出下擊暴流是小尺度的雷暴大風發生的主要原因。Chisholm[5]則進一步對能夠產生雷暴大風的對流風暴進行分類；當雷暴大風天氣發生且垂直風切變達到中等及以上時，對流風暴可以分為超級單體風暴、多單體風暴及颮線（線風暴）。

不同的天氣環流背景所引起的雷暴天氣過程活動特征也會有所差異，吳彩霞等[6]根據天氣形勢研究表明位勢不穩定層結的強弱和地面輻合線的走向是決定雷暴大風天氣發生的主要因素，當南下的高層冷平流和北上的低層暖氣流匯聚，將使得大氣增溫增濕，從而形成了強的位勢不穩定層結，為雷暴大風天氣的發生提供了有利的環境條件。陳彰宇等[7]、黃嘉浩等[8]和宋劉明等[9]分別在2017年8月萍鄉地區連續性雷暴大風天氣個例、2019年6月11日廣西雷暴大風天氣過程個例以及2020年春季華東地區一次大范圍大風天氣過程個例中各出己見，他們所提出結論的共同點是為雷暴大風的產生提供層結條件的結構為“高層干冷，低層暖濕”，使得大氣環境處于高溫高濕，同時也根據低層輻合線的走向來分析雷暴大風的觸發機制。楊雪艷等[10]也指出上冷下暖的溫度層結和中低層的增溫增濕是導致對流層中下層不穩定的主要因素。

本文基于2022年7月28日江蘇至山東的一次雷暴大風的天氣過程，分析此次天氣過程的環流背景和主要影響系統，研究此次雷暴大風天氣的成因，分析不同條件對雷暴大風天氣的預報預警的指示意義，這對提高預報員對雷暴大風的預報預警和減少雷暴災害帶給人類的損失具有重要意義。

1" 天氣過程分析

1.1" 天氣實況

2022年7月28日白天至夜間，安徽東北部、江蘇以及山東東北部相繼出現雷暴大風天氣，伴隨著短時強降水席卷我國的華東地區。本次降水過程開始于7月28日0500UTC，觸發于江蘇北部和山東北部。雨帶于0600UTC進入江蘇北部地區和山東西北部并在江蘇北部和山東西北部及部分沿海地區產生局地降水，且每小時降水量最高可達25 mm以上。隨著雨帶逐漸向東南方向移動和降水的增強，強降水時段主要集中在7月28日0700UTC至1000UTC，且雨帶在江蘇中部和山東東北部均呈東北至西南向的帶狀分布，這一期間江蘇至山東的大部分地區都出現了短時強降水天氣。此后，降水繼續向東北方向移動，在1100UTC時雨帶基本成縱向分布，大部分位于連云港海區，少部分位于山東東北部和江蘇中部。之后降水強度開始逐漸減弱，最終于7月28日1600UTC結束本次強降水。

2022年7月28日最大雨強時序圖（圖1）顯示，當安徽東北部雨帶向東移動進入江蘇北部地區時，于0600UTC在江蘇北部34.7°N，118.65°E處產生的降水量每小時最高可達29.09 mm，此后雨帶仍舊盤旋在江蘇的上空并隨著雨帶的移動，每小時降水量呈現出先迅速上升后緩慢下降的趨勢；在0900UTC至1000UTC期間，最大降水強度在短短一小時內從38.16 mm/h激增至63.40 mm/h，在江蘇省鹽城市的右側黃海上33.85°N，120.25°E處即在鹽城市海區達到了整個降水過程的峰值。而后隨著雨帶繼續向東北部移動，每小時最大降水強度總體呈現出下降的趨勢，在1300UTC至1400UTC期間，每小時最大降水強度從47.51 mm/h開始下降，在34.1°N，120.35°E處即連云港海區降至26.95 mm/h。

1.2" 環流形勢分析

針對此次雷暴大風過程，對2022年7月28日的天氣形勢進行分析。結果顯示，0600UTC的200 hPa，一條高空槽從中西伯利亞開始，穿過內蒙古中部、重慶到達貴州中部，而江蘇和山東北部的降水區就處于“槽前脊后”，有較強的正渦度平流。我國黃河附近及其北部上空存在著相對穩定的風速大于30 m/s的副熱帶西風急流，我國青海省、甘肅省、陜西省等少部分西北地區上空為西北至東南向的高空急流區，而河南省、山東省北部、內蒙古東北部等地區則被風向為西南至東北方向的高空急流區籠罩著。此時此刻處于江蘇北部和山東南部降水區也在風向為西南的急流區附近，降水區在急流軸的入口區右側，所以降水區處于高空正渦度平流區和高空輻散區，有利于上升運動的加強。1200UTC的200 hPa天氣分析場顯示，0600UTC降水區仍然是處于“槽前脊后”的結構，200 hPa高空天氣形勢變化較小。另外，副熱帶西風急流仍然穩定存在并且稍向東移，山東省北部的降水區上空仍然受到風向為西南向的高空急流控制，說明在0600UTC至1200UTC期間，山東北部的高低層垂直風切變強烈。

7月28日0600UTC的500 hPa天氣分析場顯示，我國中低緯地區存在2條槽線，分別為一條從河北北部出發呈東北西南向延伸至湖北西南部的高空槽和一條湖南西部至云南東部的短波槽。除此之外，我國" " 低緯地區出現了呈東西帶狀分布的副熱帶高壓，且降水區處于588 dagpm線以北的西南氣流中，副熱帶高壓北緣的暖濕氣流與西風槽攜帶南下的冷平流相遇，產生強降水。江蘇大部分地區和山東北部沿海地區均位于槽前，意味著有大量從西南來的暖濕氣流匯聚于此，槽后則為從西北來的干燥冷平流；且槽前為正渦度平流區，有利于空氣的上升運動，并有著溫度槽脊均落后于高空槽脊的結構。由7月28日1200UTC的500 hPa天氣分析場可以看出，我國中低緯地區的環流形勢與0600UTC相比而言基本沒有變化，槽線向東南方向運動，高空槽移至河北一帶，呈東北西南向，延伸至河南南部；另一條槽線移動至湖南，延伸至貴州。相較0600UTC而言，此時山東北部已經進入槽區，江蘇仍然位于槽前，溫度槽脊依舊落后于高空槽脊，太平洋海面上的副熱帶高壓有所北抬但仍在江蘇和山東的附近。

2022年7月28日0600UTC的700 hPa天氣分析場可知，有一條從天津出發呈東北西南向穿過河南到達湖北省的冷式切變線和一條較短的橫穿貴州東北部至西南部的冷式切變線。而江蘇北部降水區和山東北部沿海降水區都位于切變線附近，切變線兩側呈現出氣旋式結構，有利于氣流輻合上升，再配合兩地都受到西南暖濕氣流的控制，容易產生雷暴。另外，此時安徽北部、江蘇北部以及山東南部被呈西南至東北向的低空急流所籠罩。根據1200UTC的700 hPa天氣分析場可知，有一條從渤海以西沿岸出發呈東北西南向延伸至河南的冷式切變線和一條相較0600UTC而言變化不大的橫穿貴州的切變線。與0600UTC相比，此時切變線均稍向東移并且已經抵達山東北部也更靠近江蘇，槽前的正渦度平流有利于上升運動的形成。此時山東的東北部上空受到低空急流的控制，而江蘇位于急流軸的左側，位于急流軸的左側即位于正切變渦度區，以上升運動為主，同樣有利于對流活動的發生。由此可見，低空急流在雷暴或雷雨的形成和發展的過程中具有重要作用。將2022年7月28日700 hPa的天氣形勢與200 hPa的相結合，可以發現降水區既處于高空急流入口區右側的高層輻散區，又處于低空急流左側的低層輻合區，且低空急流的位置恰好處于高空急流入口區的右側，形成高層輻散和低層輻合的高低空配置結構，形成有利于強對流形成的動力條件。

根據2022年7月28日0600UTC的850 hPa天氣分析場可知，此時在四川一帶出現了暖中心，降水區處于切變線附近；另外，我國重慶、安徽和江蘇中部、河南、山東北部、遼寧及河北少部分地區的相對濕度大于70%，均受到濕區控制，這說明降水區的水汽含量充足，為后續雷雨云的形成和降水的持續提供了有利的條件；時間推移至1200UTC，可以從圖中看到切變線依然存在于降水區附近，但濕區相較于0600UTC范圍減少，主要集中在我國遼寧和山東北部且濕度有所降低，結合降水時序可知此時由于水汽條件變差，降水逐漸減弱。

根據2022年7月28日1 000 hPa天氣分析場0600UTC的散度場可知，我國江蘇北部及山東西北部及部分沿海區域內散度均小于零，即處于輻合區。這樣的低層輻合會引起空氣的上升運動；與0600UTC的散度場對比，1200UTC的散度場中江蘇北部輻合減弱，江蘇中南部的輻合加強，山東東北部仍處于輻合區，即空氣的上升運動依然在發生。除此之外，與降水圖對比會發現，降水區的移向與輻合區基本上是一致的。

通過分析環流形勢，可以發現，此次江蘇至山東地區出現雷暴大風天氣的原因首先是兩地均位于“槽前脊后”且受到了高空急流和低空急流的共同作用，使江蘇中北部與山東西北部及部分沿海地區處于“高空輻散，低空輻合”的配置，有利于上升運動的維持；其次，兩地均位于西太平洋副熱帶高壓的附近，當低層北上的暖濕氣流與高層南下的冷平流相匯后，便會形成可以促進強對流天氣發生的“上干冷，下暖濕”的結構；最后，由于兩地都處于溫度槽脊落后于高空槽脊的結構且兩地都處于濕區，使得兩地的水汽條件相當充沛，這也是此次強對流天氣得以持續的重要因素。

1.3" 地面分析

根據2022年7月28日地面圖可知，在0700UTC時，南京的中南部仍然高溫不減且大部分地區溫度都在30 ℃以上，而南京北部此時已經出現降水和大風天氣且溫度有所下降，基本處于25 ℃左右；山東的中北部同樣也出現了局地降水且大部分地區氣溫低于30 ℃。隨著江蘇雨帶呈東北至西南的分布自西北向東南移動，在1000UTC時，雨帶已經到達了江蘇的中部，而山東雨帶則是向東移動到達了山東東北部。可以發現，雨帶所經過的區域由于降水蒸發冷卻引起當地氣溫的下降，且江蘇中北部與南部溫度差異還是比較明顯的。

1.4" 垂直熱動力條件

2022年7月28日0600UTC過降水中心（３５°Ｎ，１１９°Ｅ）的相對濕度、垂直速度及渦度經向及緯向剖面圖如圖2所示。沿35°N，在115°E至118°E間即江蘇北部附近在400 hPa至200 hPa為上升運動（dp/dt），速度最大在-0.2×10-1 hPa/s左右；而在低層則為明顯的下沉運動（-dp/dt），最大速度為0.1×10-1 hPa/s（圖2（a））。同時，沿119°E，氣流于34°N至38°N抬升，上升運動貫穿對流層至200 hPa，最大速度達-0.6×10-1 hPa/s（圖2（b））。并且在30°N，也就是主要上升氣流的前側，925 hPa至600 hPa存在新生的上升氣流，且上升速度最大可以達到-0.8×10-1 hPa/s。這是由于此次過程江蘇和山東位于高空槽前，槽前會使氣旋性增強，逆時針運動增強，地轉偏向力向外，進而形成了高層輻散區，加強了江蘇北部的高層空氣的上升運動，建立了較好的抬升條件。且山東北部在200 hPa上正好位于急流軸上，使得山東北部的高低層垂直風切變強烈，這同樣會使得山東北部的中高層空氣產生強烈的上升運動，有利于空氣的抬升；在低層，江蘇和山東均位于切邊線右側且受到低空急流的控制，形成了低層輻合區，使得低層產生了明顯的下沉運動。

沿35°N的渦度垂直剖面，在115°E至119°E間即江蘇北部附近，從近地面層至400 hPa附近存在著正渦度區，其表現為氣旋性環流逐漸增強，利于氣流輻合上升，產生空氣的上升運動；400 hPa以上為負渦度區，對應反氣旋性環流增強，存在下沉氣流（圖2（a））。同時，沿119°E，觀察到在32°N至36°N附近即江蘇的西北部，近地面為正渦度區，負渦度區從對流層延伸至100 hPa附近；36°N至42°N間深厚的正渦度區從近地面層一直延伸至對流層頂，在250 hPa以上才出現了負渦度區，在600 hPa上空出現了較強的正渦度中心（圖2（b））。這說明此時江蘇北部和山東北部存在高層負渦度和低層正渦度的配置，使得氣旋性環流依然保持完整，空氣的垂直上升運動顯著，利于強對流天氣發生。

分析完此次過程的動力條件后，根據沿35°N的位溫垂直剖面分布情況可知，在116°E至118°E間，低層存在弱的暖心結構，500 hPa至250 hPa存在明顯的冷心結構（圖2（a））。當降水發生時，由于降水蒸發的冷卻，在32°N至42°N之間，低層出現了冷心結構，而在200 hPa以上存在著弱的暖心結構（圖2（b））；除此之外，根據等位溫線的密集傾斜區可以判斷此次雷暴大風天氣與鋒面有關，在鋒區外，等位溫線基本呈水平方向分布，垂直梯度較大，水平梯度很小；在鋒區內，等位溫線呈垂直走向，垂直梯度很小，水平梯度卻很大。江蘇中北部和山東西北部位于鋒前，所以此次天氣過程受到了冷鋒的控制，降水過程具有鋒面型降水的特點，以穩定性降水為主，降水持續時間也比較長。

1.5" 雷達回波特征分析

針對2022年7月28日江蘇至山東的一次雷暴大風的天氣過程，多普勒雷達組合反射率因子顯示0600UTC為雷暴的初生階段，此時在江蘇中北部和山東東北部及部分沿海地區有對流性回波發展。其中雷暴單體在江蘇境內主要呈東北至西南向帶狀分布且在徐州附近出現一小的對流單體，在宿遷和淮安等地的雷達基本反射率較高即強回波中心位于這一區域，回波強度在40～50 dBZ；山東地區則是在濰坊以北沿海地區出現一個小雷暴單體，回波強度在30～50 dBZ。第二階段為此次雷暴大風天氣的發展階段，0700UTC時原來在徐州附近的小對流單體和右側強對流單體合并，形成的強對流回波帶繼續向東移動并發展成類似弓狀的回波，其頭部在連云港和臨沂一帶，尾部在南京的西北側，此時江蘇中北部的大部分地區回波強度都在30 dBZ以上，同時強回波中心也已經東移至連云港一帶，最高可達55 dBZ。而此時山東地區的強回波中心從濰坊也向東移動至渤海，且泰安和萊蕪等地的回波強度增強至30～45 dBZ；山東地區的對流回波帶呈現出一條狹長的線狀回波并向東移。隨著時間的推移，雷暴單體不斷發展至第三階段即成熟階段，在1000UTC時形如“弓”狀的強回波帶已經不復存在，此時有一強對流單體縱向分布在江蘇的東部并且回波強度在泰州鹽城一帶較強，基本處在35～60 dBZ之間，其中強回波中心位于泰州附近，回波強度最高可達65 dBZ左右；同時，在山東的日照北側、青島左側出現一個呈東北至西南向分布的雷暴單體，影響著濰坊和青島的天氣，回波強度高達55 dBZ。最后一個階段是在1100UTC，此時雷暴單體基本已經進入消亡階段，上一時次的強對流單體已經逐漸東移至黃海并且發生解體和分散，少部分雷暴單體仍舊停留在江蘇東部，強回波中心東移至南通附近，其回波強度下降至60 dBZ；上一時次位于山東東部的小對流單體也分裂開來分布在青島的西北側，山東東部大部分地區的回波強度已經降至50 dBZ以下。

2" 結論

利用CMPA逐小時降水資料、MICAPS地面常規觀測資料、多普勒雷達基本產品及FNL逐6小時的再分析資料，研究2022年7月28日江蘇至山東的一次雷暴大風天氣過程的環流形勢及其觸發機制，得出以下結論：

1）引發此次雷暴大風天氣主要是因為江蘇和山東均處于“槽前脊后”且兩地均位于西太平洋副熱帶高壓的附近，位于槽前和副熱帶高壓北緣的暖濕氣流與西風槽攜帶南下的冷平流相遇，對強降水的發生起到了積極的作用。同時，江蘇中北部和山東西北部及其部分沿海地區在高層有西北氣流輸送干冷空氣，在低層有偏南氣流輸送暖濕空氣，使得江蘇中北部和山東西北部及其部分沿海地區上空存在“上干冷，下暖濕”的結構。除此以外，江蘇中北部與山東西北部及其部分沿海地區存在高層負渦度和低層正渦度的配置，并且江蘇中北部與山東西北部及其部分沿海地區均位于切變線右側，這使得江蘇與山東兩地氣旋性環流顯著，是利于強對流天氣發生的動力條件之一。另一動力條件是江蘇中北部與山東西北部及其部分沿海地區受到了高空急流和低空急流的控制，使江蘇和山東存在“高層輻散，低層輻合”的特殊結構，使江蘇和山東兩地空氣發生強烈的上升運動。這樣的有利于氣流輻合上升的動力條件與“上干冷，下暖濕”的結構配合，很容易的就會觸發強對流天氣并維持其發展。根據位溫的垂直分布情況可知，此次雷暴大風天氣過程與鋒面有關，江蘇中北部與山東西北部及其部分沿海地區位于冷鋒前，以穩定性降水為主，降水持續時間也比較長。

2）雷達組合反射率因子組合圖顯示，此次雷暴天氣經過了出生階段、發展階段、成熟階段和消亡階段。當江蘇和山東的對流觸發后，首先在江蘇境內出現了一個呈東北至西南向帶狀分布的雷暴單體和一個位于徐州附近的小雷暴單體，而山東北部沿海區域也同樣出現了一個雷暴單體，回波強度基本都在30～50 dBZ。之后有利于強對流發生發展的大氣環境使得江蘇境內的兩個雷暴單體東移合并，回波快速發展并加強，形成了“弓”狀回波帶，而山東地區則是發展出一條狹長的線狀回波。隨著江蘇和山東兩個強回波帶的東移發展，在成熟階段時呈現縱向分布并且回波強度最高可達65 dBZ，導致了大范圍的短時強降水天氣和雷暴大風天氣的發生；最終雷暴單體東移至海，逐漸減弱并解體分裂出多個對流單體，經過一段時間后，此次雷暴大風天氣結束。

參考文獻：

[1] 費海燕，王秀明，周小剛，等．中國強雷暴大風的氣候特征和環境參數分析[J]．氣象，２０１６（１２）：１５１３-1521．

[2] 孔鋒，郭君，王一飛．近56年來中國雷暴日數的時空分異特征[J]．災害學，２０１８（３）：８９－95．

[3] HAROLD E B， JAMES W L， JEFFREY P C．The spatial distribution of severe thunderstorm and tornado environments from global reanalysis data[J]．Atmospheric Research，2003，６７：７３－94．

[4] WEISMAN M L，KLEMP J B． The dependence of numerically simulated convective storms in vertical wind shear and buoyancy[J]．Mon Wea Rev，1982，１１０（６）：５04-520．

[5] CHISHOLM J A． Radar case studies and airflow models，Albert hailstorms[J]．Meteor Monogr Amer Met Soc，1973，36：1-36．

[6] 吳彩霞，王坤，李超，等．江蘇沿江地區一次雷暴大風天氣的中尺度特征分析[J]．現代農業科技，２０２１（６）：１８4-187．

[7] 陳彰宇，戴晶晶，葉小峰．2017年8月萍鄉地區連續性雷暴大風過程分析[J]．氣象與減災研究，２０１８，４１（３）：１８9-197．

[8] 黃嘉浩，湯中明，歐堅蓮．2019年“6.11”廣西雷暴大風天氣成因分析[J]．氣象研究與應用，2０２０，４１（２）：７５－79．

[9] 宋劉明，田德寶，何斌，等．2020年春季華東地區一次大范圍大風天氣過程分析[J]．科技通報，20２２，３８（７）：１－6，18．

[10] 楊雪艷，張夢遠，姚瑤，等．吉林省盛夏最強的一次雷暴大風天氣分析[J]．安徽農業科學，2013，4１（２５）：１0402-10404， 10428．