陳梅汀，范其平，王堅侃，徐 穎

（舟山市氣象局，浙江舟山 316021）

一次春季混合性大風(fēng)診斷分析

陳梅汀，范其平，王堅侃，徐 穎

（舟山市氣象局，浙江舟山 316021）

針對2012年4月2-3日一次混合性大風(fēng)過程，采用NECP再分析資料、多普勒雷達資料進行分析，結(jié)果表明，本次過程是由黃海低壓和冷空氣共同影響的結(jié)果，大風(fēng)前期是一次急行冷鋒過程，鋒線附近發(fā)生了強對流天氣，強對流的輻散氣流加大了風(fēng)速；而黃海氣旋的爆發(fā)性發(fā)展和冷空氣相結(jié)合是大風(fēng)后期維持的主要原因，其中，低層強斜壓性和高空暖平流有利于低壓的發(fā)展，而高空正渦度平流和氣旋移動到高空急流出口區(qū)的左側(cè)促成了低壓的爆發(fā)性發(fā)展。

急行冷鋒；強對流；爆發(fā)性發(fā)展；高空急流

眾所周知，我市是個氣象災(zāi)害頻發(fā)的島城，氣象保障尤為重要，而大風(fēng)預(yù)報一直是我市氣象服務(wù)的重中之重。2012年2日夜至3日上午，受黃海氣旋強烈發(fā)展和冷空氣共同影響，舟山沿海出現(xiàn)了10-11級的西北大風(fēng)過程。舟山海島自動測風(fēng)站中有3站達到12級、11個站出現(xiàn)了11級、32個站出現(xiàn)10級。此次過程風(fēng)力大、風(fēng)力增強快、風(fēng)力影響范圍廣，雖然我市沒有傷亡事故，但是2日晚位于浙北地區(qū)的長興縣和平鎮(zhèn)的橫山群葉茶場發(fā)生房屋倒塌事故，死亡7人，20余人受傷，社會影響嚴重。

該過程的預(yù)報難點在于，就各家數(shù)值預(yù)報的海平面梯度和實際梯度來看，不足以達到實況的量級，此外，冷空氣前鋒還引起了強對流天氣，事先沒有引起足夠的考慮。本文圍繞這兩點針對大風(fēng)出現(xiàn)的原因進行診斷分析，以期為今后的預(yù)報服務(wù)工作提供參考。

1 天氣形勢和冷空氣影響

1.1 高空形勢

500 hPa歐亞中高緯度為兩槽一脊經(jīng)向環(huán)流。2日08時，我國蒙古地區(qū)到貝加爾湖以西有一南北向的高壓脊，高壓脊北挺達80°N，兩個長波槽分別位于烏拉爾山和我國華北至長江中下游一帶。后者又可分為兩階梯槽，北支位于河套附近，南支位于安慶-長沙-懷化一線，由于北支的溫度槽落后于高度槽，槽后冷平流使槽加深，20時，北支槽移到河北、安徽、江西上空(圖1)，徑向度明顯增大，槽后有明顯冷平流，安徽、湖南、河南上空的西北氣流風(fēng)速較大，出現(xiàn)40 m/s以上的大風(fēng)。3日02時，北支槽趕上南支槽，合并成一東亞大槽，08時，高空槽移到125°E，華東地區(qū)處于槽后西北氣流里，出現(xiàn)48 m/s以上的大風(fēng)區(qū)，20時，槽移到了日本海。700 hPa形勢場與500 hpa類似。2日08時，700 hPa高空北支槽位于蒙古到河套一帶，溫度平流場上甘肅附近有一20×10-5℃.S-1的冷平流中心，20時冷平流中心為一32×10-5℃.S-1移到河南，3日02時，冷平流中心移到江蘇，中心強度達到-45×10-5℃.S-1可見，冷空氣逐漸南侵中。

850 hPa上，2日8時北支鋒區(qū)位于河套一帶，從內(nèi)蒙古東部有冷舌伸向華北，兩江流域為一東北-西南走向的大低渦控制，渦切前有一西南低空急流，風(fēng)速達16～20 m/s，華東地區(qū)處于低渦的前部的寬廣暖舌里，鋒區(qū)集中在河套附近。20時渦切移至華東地區(qū)并轉(zhuǎn)豎（圖2），其前部的西南急流加強，黃海上空的風(fēng)速達16～26 m/s，冷舌南伸到江淮流域，等高線和等溫線成9O°交角，大氣的斜壓性很強，槽后冷平流也很強，鋒區(qū)在江蘇、山東、安徽、河南上空，5個緯距內(nèi)有4根等溫線。到3日08時，鋒區(qū)壓到浙江上空，上海站出現(xiàn)22 m/s。鋒區(qū)南壓說明有冷空氣南下，直接導(dǎo)致大風(fēng)的出現(xiàn)。

圖1 4月2日20時500 hPa高空圖Fig.1 The height of 500 hPa in Apiral 2,2012 8:00 am

圖2 4月2日20時850 hPa高空圖Fig.2 The height of 500 hPa in Apiral 2,2012 8:00 pm

1.2 地面形勢分析

1日08時，華東地區(qū)處在海上高壓后部，青藏高原到河套一帶有個大低壓，河套附近有一閉合低壓，中心1 007.5 hPa，低壓移動緩慢，20時，仍在河套附近，中心值1 005.0 hPa，蒙古國境內(nèi)有冷空氣堆積，前鋒抵達中蒙邊境，在北方冷空氣的作用下，低壓朝東南方向移動，2日08時，冷空氣前鋒即將移出河套地區(qū)，低壓帶南落到長江流域，湖南有一1 006.0 hPa中心，此后低壓沿著長江緩慢東移，但倒槽東伸明顯，17時，低壓附近出現(xiàn)了降水，20時，降水加強，雷達拼圖上看，江蘇沿海出現(xiàn)強降水區(qū)域，而后低壓伴隨的強降水區(qū)移到黃海，受降水凝結(jié)潛熱釋放反饋作用影響，地面低壓進一步發(fā)展加強，由于日本以東海上有高壓阻擋，低壓人海后東移比較緩慢。而20點，冷空氣前鋒已經(jīng)到達蘇南，冷高壓中心在于河套，中心值為1 029hPa，冷空氣與低壓銜接緊密，華東地區(qū)5個緯距內(nèi)有5條等壓線，大的氣壓梯度是形成大風(fēng)的基礎(chǔ)，從2日夜里到3日上午浙中北普遍出現(xiàn)8-9級西北大風(fēng)，舟山沿海出現(xiàn)9-11級西北大風(fēng)。3日8時地面低壓中心移到日本海，地面梯度減小，風(fēng)力逐漸減弱。

從地面1 h變壓演變可以看到，由于冷空氣的南下，2日21時浙北有個正變壓中心，最大變壓值5 hPa，在浙中北形成大的變壓梯度。變壓風(fēng)沿變壓梯度方向吹，變壓越大，風(fēng)速越大。再從高空各層高空槽的位置來看，2日08時-3日08時槽線位置非常接近，說明冷空氣鋒面很陡，這樣就容易形成較大的沖擊力，加大地面風(fēng)速。

由上述可知，除了冷空氣影響，本次大風(fēng)離不開地面氣旋的強烈發(fā)展，下面通過物理量分析，診斷黃海氣旋的發(fā)展原因。

圖3 a 4月2日08時-3日11時氣旋中心氣壓變化趨勢b 4月2日08時-3日11時氣旋中心移動路徑Fig.3 a The pressure change trend of low pressure center b The moving path of low pressure center

2 黃海氣旋發(fā)展原因分析

從氣旋近中心海平面氣壓來看（圖3），從2日08時—23時，氣旋近中心值維持在1 005 hPa左右，強度變化不大，路徑以偏東為主。而從2日23時—3日11時，其發(fā)展迅速，近中心值在12 h之間下降21 hPa，移向東北，處于氣旋的爆發(fā)階段。文獻（1）指出，爆發(fā)性氣旋：24 h至少下降24 hPa，即1 h降1 hPa以上?？梢姡S海氣旋的強烈發(fā)展是造成本次大風(fēng)的一個重要原因。近年來，氣象工作者對溫帶氣旋的發(fā)生發(fā)展機理進行研究（2-5）后認為：渦度平流，溫度平流、潛熱加熱、摩擦作用、斜壓不穩(wěn)定以及與急流有關(guān)的非地轉(zhuǎn)加熱等物理因子對氣旋的爆發(fā)性發(fā)展起重要作用。

2.1 渦度平流分析

500 hPa環(huán)流形勢圖上，2日14時北支槽剛過河套地區(qū)(見圖4a)，槽前后有明顯的冷暖平流和正負渦度平流。在溫度平流和渦度平流作用下，西風(fēng)槽加深并東移，2日20點北支槽振幅已到達北緯30度(見圖4b)，槽前的正渦度平流區(qū)邊緣已經(jīng)接近地面氣旋中心的上空，正渦度中心（50 x10-10S-2）-在江蘇中北部地區(qū)。3日02時(見圖4c)，槽繼續(xù)加深東移，南支和北支合并成一大槽，槽前后的渦度平流得到加強，且槽前的正渦度平流中心（中心值為60 x10-10S-2）移到地面氣旋中心的上空。由于高空有正渦度平流，促使高空輻散致使地面減壓，必有上升運動，使地面氣旋發(fā)展起來。3日08時(見圖4d)，西風(fēng)槽已移到東經(jīng)125度附近，槽前的正渦度平流加強到80 x10-10S-2，依然位于地面氣旋中心上空，仍有利于低層的輻合上升運動的加強和氣旋的發(fā)展。

2.2 溫度平流分析

由于溫度槽落后于高度槽，2日8時850 hPa高空槽前的暖脊非常龐大，我國長江中下游流域受l2℃的寬廣暖舌控制，出現(xiàn)明顯的回暖。20時暖舌東移到江蘇沿海。2日14時500 hPa總溫度平流場上(見圖4e)，長江中下游都為暖平流區(qū)域，在安徽、江蘇上空各有個暖平流中心12×10-5℃，地面氣旋處于暖平流區(qū)下，20時暖平流中心移到海上，江蘇沿海及以東海域都為暖平流區(qū)，暖中心位于日本20×10-5℃(圖4f)，08時，暖平流繼續(xù)東移，氣旋仍處于暖平流區(qū)的下方(圖4 h)。根據(jù)垂直運動方程，暖平流區(qū)，有上升運動。暖平流使高空等壓面升高使溫壓場不平衡，在氣壓梯度力作用下，必產(chǎn)生水平輻散，為保持質(zhì)量連續(xù)，將產(chǎn)生上升運動，有利于地面氣旋發(fā)展。所以高空槽前的暖平流是促進地面氣旋發(fā)展的另一個重要原因。

2.3 高空急流的作用

從風(fēng)速分布看，氣旋發(fā)展初期的250 hPa高度場上（2日20時），存在著南北兩支高空急流帶，一支位于北支西風(fēng)槽前，另一支位于32°N緯度帶。北支的急流中心風(fēng)速最大值為56m/s（河套附近），南支風(fēng)速最大值為72 m/s（日本國）。氣旋正位于南支急流入口區(qū)左側(cè)的下方，不利于氣旋的發(fā)展。3日02時，北支急流大值區(qū)隨著北支槽的東移下滑而朝東南方向移動（圖5a），快與南支急流的尾部接上，而南支急流的后部分裂出一極值中心（68 s-1），此時地面氣旋移到了急流左側(cè)近出口區(qū)，3日08時（圖5b），隨著北支急流及大值區(qū)繼續(xù)下滑，與南支急流最大區(qū)合并，極大值中心（70 m/s）位于中國與日本中間的海上，氣旋中心處于此急流中心出口左側(cè)下方，由于急流出口減速區(qū)有指向其右側(cè)的非地轉(zhuǎn)分量，引起質(zhì)量向南輸送，這種質(zhì)量調(diào)整使出口區(qū)左下方減壓，有利于地面氣旋發(fā)展，同時250 hPa槽前的正渦度平流也表明地面氣旋對流層上層有強的高空輻散，導(dǎo)致對流層下層出現(xiàn)補償性的輻合，增加了氣旋內(nèi)部的上升運動?？梢姎庑龔母呖占绷魅肟趨^(qū)的左側(cè)移到出口區(qū)的左側(cè)促成了其爆發(fā)性的發(fā)展。

圖4 500 hPa高度場和渦度平流(a,2日14時b,2日20時c,3日02時d,3日08時) 500 hPa高度場和溫度平流(e,2日14時f,2日20時g,3日02時h,3日08時)Fig.4 The vorticity advetion and height of 500hpa (a,2:00pm in April 2 b,8:00pm in April 2 c,2:00am in April 2 d,8:00am in April 2) The temperature advetion and height of 500hpa (e,2:00pm in April 2 f,8:00pm in April 2 g,2:00am in April 2 h,8:00am in April 2)

圖5 a：2日02時250hPa全風(fēng)速場b：3日08時250hPa全風(fēng)速場a:The wind of 250hpa in April 2,2:00am b:The wind of 250hpa in April 3,8:00am

2.4 能量場特征

分析假相當位溫場（圖略），2日，從朝鮮半島經(jīng)山東半島、江蘇、安徽到江西一帶為高能區(qū)，暖濕高能舌逐漸東移，20時以后向東北發(fā)展，而干冷空氣自西北向東南移動，其交界處的能量鋒加強，氣旋中心隨著高能舌先東移后東北移動，基本上是沿著320 K線附近的舌尖上。可見，氣旋爆發(fā)性增長在高能環(huán)境中。

3 中小尺度系統(tǒng)分析

從上文可見，黃海氣旋是在2日23時以后強烈發(fā)展起來，但是浙北從2日20點開始自西向東出現(xiàn)8-9級西北大風(fēng)，如果僅考慮冷空氣前鋒，根據(jù)實況地面梯度，是不可能在浙中北的內(nèi)陸普遍引發(fā)8-9級西北大風(fēng)。因此有必要分析一下本次過程的中小尺度系統(tǒng)。

由于這次陣風(fēng)鋒離雷暴中心距離較遠，本地雷達觀測不是十分清楚，只能看到一條減弱的陣風(fēng)鋒。因此用華東雷達拼圖來分析雷達回波。2日21時可以看到，從江蘇中部到安徽南部有一大范圍的積狀云降水回波，最強的中心位于江蘇中部，上海崇明島北側(cè)也有一塊塊狀回波，中心較強（圖a），此后此回波朝東南偏東方向移動，強度減弱明顯，當回波經(jīng)過浙北時，浙北出現(xiàn)了8-9級西北大風(fēng)。22時，該回波減弱至狹長的帶狀回波，移至崇明島南側(cè)，北端到達崇明島東部海上，南段在杭州附近（圖b），23時，繼續(xù)減弱，北端基本消失，長度減半，北端在杭州灣的中部，南段仍與安徽南部境內(nèi)的回波銜接（圖c）。此后，該陣風(fēng)鋒經(jīng)過我市，強度少變。3日1時后，該陣風(fēng)鋒移出我市海域（圖d）。這期間，陣風(fēng)鋒橫掃的區(qū)域均出現(xiàn)了大風(fēng)，時間和空間非常地吻合。

圖6 華東雷達拼圖（a:2日21時b;2日22時c：2日23時d：2日24時）Fig.6 The rader in east China (a:April 2,9:00pm b:April 2,10:00pm c:April 2,11:00pm d:April 2,12:00pm)

由此可見，此次大風(fēng)前期的起風(fēng)過程和強對流前的陣風(fēng)鋒密切相關(guān)。《天氣學(xué)原理》指出，急行冷鋒附近極易出現(xiàn)強對流天氣。而本次過程冷鋒移速快，12小時接近10個緯距，08時、20時的地面冷鋒均在700 hPa高空槽附近，因此可以定性為第二型冷鋒即急性冷鋒。冷鋒到來前，2日19時到3日00時的夜間，嵊泗站的氣溫迅速上升，5個小時升了6.3℃，2日白天舟山沿海普遍出現(xiàn)了8級偏南大風(fēng)，都說明冷鋒前暖濕空氣非?；钴S，又因急行冷鋒鋒面較陡，冷空氣在近地面層沖擊活躍的暖空氣，特別有利于激發(fā)強對流天氣。下面分析一下舟山的強對流條件。

3.1 水汽條件

2日08時，850 hPa上，浙中北的比濕為6 g/mg，700 hPa為2 g/mg，20時，有一濕舌從江西往江蘇伸展，850 hPa為8 g/mg，700 hPa為3 g/mg，說明雖然浙中北包括我市上空水汽含量并不十分充足，但是2日白天水汽條件逐漸變好，因為強對流對水汽的條件沒有暴雨高，所以還是具備了強對流的條件。結(jié)合20時的地面鋒線可以看到（圖略），濕舌的軸線沿地面鋒線伸展，說明安徽南部和浙江的交界處非常有利于強對流天氣的生成。

3.2 不穩(wěn)定能量

K指數(shù)是確定大氣穩(wěn)定度的一個綜合性定量指標，它既考慮了垂直溫度梯度，又考慮了低層的水汽，以及間接地表示了濕層的厚度，因此K值愈大，表示層結(jié)愈不穩(wěn)定。2日20時，K值為帶狀分布，從射陽南京安慶一線為最大值區(qū)，大于等于30度，最大值位于安慶38，杭州為29，其位置與850 hPa低空急流的風(fēng)速中心軸向相近，這說明低空急流對不穩(wěn)定能量有明顯的輸送作用。假相當位溫圖上，高能量舌從湖南向長江下游伸展，江蘇南部到安徽南部正處于能量舌上。這些都說明了安徽南部和浙江的交界處發(fā)生強對流的概率很高。

3.3 抬升力條件

冷鋒鋒面的抬升和低壓造成的輻合上升運動都是較強的系統(tǒng)性上升運動，2日20時850流場圖上看，從湖南到長江下游一線，有一明顯的風(fēng)向輻合區(qū)（圖7右），同時次的700垂直速度圖上可以看到，沿著這一線的上升運動非常強烈，極大值位于安徽境內(nèi)，與實況出現(xiàn)的強天氣非常接近。強的抬升力觸發(fā)了強對流天氣的形成。

3.4 強垂直溫度梯度

2日20點的強垂直梯度分析，安徽南部到浙江北部，850-500大于等于27度(其中，安慶站達到了30度）即在500與850 hPa之間平均氣溫直減率達到或超過0.675/hm，比對流層內(nèi)平均氣溫直減率（0.6/hm）大，對強對流天氣發(fā)生而言，這是一種強熱力條件。

由上述可知，只能判斷2日20時安徽與浙江交界處發(fā)生強對流的可能性很大，而我市受強對流影響發(fā)生在23點以后，因此不能直接判斷。但可以在已知上游站的強對流潛勢下，利用上游自動站和雷達拼圖分析我市是否會發(fā)生強對流天氣。從自動站上看，2日18時，安徽境內(nèi)已有一個站出現(xiàn)8級西北大風(fēng)，19時，安徽浙江交界處6個站出現(xiàn)8級以上大風(fēng)，其中2個站10級，到20時，大風(fēng)范圍繼續(xù)擴大，此時結(jié)合華東雷達拼圖可以清楚地看到，對應(yīng)地區(qū)有一帶狀回波東移，此后強度雖然逐漸減弱，但是所經(jīng)過地區(qū)均出現(xiàn)較強的西北大風(fēng)，由此可判斷我市也將受其影響出現(xiàn)9級以上大風(fēng)（海島的特點使我市的風(fēng)級起碼比內(nèi)陸大1-2級以上）。

4 總結(jié)

（1）爆發(fā)性氣旋與冷空氣的較好配置是造成此次大風(fēng)的直接原因。氣旋在黃海南部入海強烈發(fā)展并移動緩慢，引導(dǎo)冷空氣南下，兩者在江浙一帶梯度疊加，形成密集的等壓線，大的氣壓梯度是形成大風(fēng)的基礎(chǔ)。

（2）這是一次急行冷鋒過程，鋒線附近發(fā)生了強對流天氣。有利的大尺度環(huán)境場中疊加了中小尺度系統(tǒng)，強對流的下沉輻散氣流加大了風(fēng)速，這也是此次風(fēng)級超過預(yù)想的原因之一。

（3）低層斜壓不穩(wěn)定、高層暖平流有利于地面氣旋的發(fā)展，250 hPa北支急流核的南掉使氣旋從南支急流的入口左側(cè)移動到北支急流出口區(qū)的左側(cè)，且高空有正渦度平流，促使氣旋得到爆發(fā)性的發(fā)展。爆發(fā)性氣旋發(fā)生在高能場中。

（4）從高空各層高空槽的位置來看，2日8時和20時槽線位置非常接近，冷空氣鋒面很陡，這樣就容易形成較大的沖擊力，加大風(fēng)速。700、850 hPa等高線和等溫線成90°交角，說明大氣的斜壓性很強，槽后冷平流非常強盛。槽后冷平流將北方冷空氣往南輸送，由于冷空氣質(zhì)量大，風(fēng)力也越大。

（5）當強對流發(fā)生時間距探空觀測時間較遠時，可先診斷上游站的強對流條件，然后結(jié)合自動站數(shù)據(jù)和雷達拼圖，從而判斷本地的強對流天氣。

[1]謝甲子,寇 正,王 勇.西北太平洋地區(qū)一次爆發(fā)性氣旋的診斷分析[J].暴雨災(zāi)害,2009,28(3):251-254.

[2]陳淑琴,黃 輝.舟山群島一次低壓大風(fēng)過程的診斷分析[J].氣象,2006,32(1):68-73.

[3]儀清菊,丁一匯.黃、渤海氣旋爆發(fā)性發(fā)展的個例分析[J].應(yīng)用氣象學(xué)報,1996,7(4):483-490.

[4]林明智,李修芳,余鶴書:預(yù)報爆發(fā)性氣旋的一個綜合判據(jù)[J].應(yīng)用氣象學(xué)報,1993,4(1):l12-116.

[5]李曉東,馬德貞.溫帶氣旋爆發(fā)性發(fā)展的中期背景及預(yù)報[J].氣象,1993,19(5):34-38.

[6]朱乾根,林錦瑞,壽紹文,等,天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社,1992.

Diagnostic Analysis of A Mixed Gala in Spring

CHEN Mei-ting,FAN Qi-ping,WANG Jian-kan,et al
(Weather bureau of Zhoushan,Zhoushan 316021,China)

In this paper，we use NECP reanalysis data and Doppler Radar data to comprehensively analyse a severe convection weather event under the effect of thick cold air on 2-3 April 2012.The results show that this strong gala process was combined influences by the development of Huanghai cyclone and the cold air gala.In early stage it was a rushed Cold-Front,we found that the severe convective weather was happened around the frontal line,the wind velocity speeded as the divergence flow which came from the server convection.However,the combination of the fulminic development of the Huanghai cyclone and the gradient of the cold air was the main cause of this strong gala lasted in its later stage.Among them，the lower strong baroclinicity and the upper warm advection favour the development of the ground cyclone.Meanwhile,the upper positive vorticity advection and the cyclone′s moving to the left side of upper air jet stream exit area had made great contribution to the fulminic development of the Huanghai cyclone.

a rushed Cold-Front;convection weather;fulminic development;upper air jet stream

P425.4+7

A

1008－830X(2014)04－0371－06

2014-04-05

陳梅汀（1980-），女，浙江舟山人，工程師，研究方向：天氣預(yù)報.E-mail:cmt98@sina.com