姚靜 袁媛 胡啟元 馬曉華

摘要 利用NCEP再分析資料以及自動站、多普勒雷達(dá)、衛(wèi)星紅外云圖等氣象資料，對2011年7月17日14：00～21：00陜西省一次雷暴大風(fēng)、短時暴雨天氣進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，此次強對流天氣受東北冷渦后部冷槽和低值系統(tǒng)影響，底層的暖濕氣流、高層的冷平流以及不穩(wěn)定層結(jié)共同作用形成；K指數(shù)分布看，陜西大部分地區(qū)為24～36 ℃的高能區(qū)，表現(xiàn)為不穩(wěn)定層結(jié)特征；陜西延安以南地區(qū)的SI指數(shù)為-2～0 ℃，陜南東部SI指數(shù)<-4 ℃，與強對流天氣對應(yīng)較好，特別是在負(fù)值大值區(qū)的下游更是強對流易發(fā)區(qū)域；衛(wèi)星云圖上，對流云團(tuán)經(jīng)過的地方，對應(yīng)陜西省發(fā)生了短時強對流天氣；多普勒天氣雷達(dá)回波強中心達(dá)50 dBz以上，與之同時次的速度圖上出現(xiàn)了強的輻合中心。

關(guān)鍵詞 雷暴大風(fēng)；短時暴雨；天氣過程；診斷分析；陜西省

中圖分類號 S161 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）16-05149-04

強對流風(fēng)暴主要產(chǎn)生雷雨大風(fēng)、冰雹和短時強降水等強對流天氣，是河南省主要災(zāi)害性天氣之一，其來勢猛、強度強、生命史短、危害大，每年發(fā)生頻繁，給人民群眾和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來很大危害。如2005年5月30日下午到晚上陜西出現(xiàn)了一次大范圍強對流冰雹大風(fēng)天氣，30日15：00最大風(fēng)速達(dá)28 m/s，咸陽市的旬邑縣最大冰雹直徑達(dá)60 mm，據(jù)不完全統(tǒng)計，這次過程造成了近20萬hm2農(nóng)田受災(zāi)或絕收，直接經(jīng)濟(jì)損失近5億元。

強對流天氣的發(fā)生、發(fā)展主要依靠大氣的熱力、動力條件，其中最重要的是中層有干空氣或中低層有逆溫層和強垂直風(fēng)切變。近幾年，隨著探測和數(shù)值模擬手段的提高，強對流天氣的預(yù)測水平有了很大的提高。張芳華等對2005年7月12日上海颮線天氣過程分析發(fā)現(xiàn)，處在上干冷、下暖濕的不穩(wěn)定大氣層結(jié)中，對流層上層干冷空氣的侵入和邊界層暖濕氣流強烈輻合是颮線天氣的觸發(fā)機制；颮線以斷續(xù)線型與后續(xù)線型相結(jié)合的回波型式形成，在對流單體的右側(cè)不斷新生單體，最終連接成弓狀回波帶，產(chǎn)生雷雨大風(fēng)等強對流天氣[1]。李云川等利用新一代天氣雷達(dá)產(chǎn)品建立了河北省冰雹、大風(fēng)、強降水識別指標(biāo)[2]；張晰瑩等分析表明雖然弱冰雹云回波強度弱無典型雹云特征，但速度特征明顯，具有明顯的中尺度輻合輻散特征等[3]。筆者利用NCEP再分析資料以及自動站、多普勒雷達(dá)、衛(wèi)星紅外云圖等氣象資料，采用天氣動力學(xué)診斷方法和強天氣分析技術(shù)，對2011年7月17日14：00～21：00陜西省一次雷暴大風(fēng)、短時暴雨天氣過程的環(huán)流背景、物理量場進(jìn)行分析，探討這次強對流天氣過程的系統(tǒng)演變特征和觸發(fā)機制，提高對此類強對流天氣發(fā)生發(fā)展機理的認(rèn)識水平。

1 過程概況與災(zāi)情

1.1 過程概況 7月17日14：00～16：00商洛部分地區(qū)開始出現(xiàn)雷暴，洛南、商州、柞水等地區(qū)出現(xiàn)短時暴雨，17：00～19：00寶雞、榆林、漢中以及商洛、咸陽部分地區(qū)均出現(xiàn)短時暴雨、雷暴大風(fēng)。20：00～21：00逐漸停歇。之后各地雷達(dá)回波減弱，天氣逐漸轉(zhuǎn)好。據(jù)自動站統(tǒng)計，7月17日08：00～21：00發(fā)生雷暴53站次、6級以上短時大風(fēng)10站次（府谷、長武、白河、鎮(zhèn)巴、旬邑、永壽、淳化、富縣、涇陽、陳倉），據(jù)區(qū)域站（圖1）統(tǒng)計，短時暴雨67站次，強降水主要時段為14：00～21：00。這次強對流天氣范圍大、強度強，持續(xù)時間長（達(dá)10 h），災(zāi)害性天氣類型多，有雷暴、短時強降水和大風(fēng)；短時大風(fēng)站數(shù)多，全省共出現(xiàn)10縣大風(fēng)天氣；且跨越了陜北、關(guān)中、陜南地區(qū)。

1.2 災(zāi)情 7月17日，商洛市商州區(qū)7個鎮(zhèn)遭受冰雹和大風(fēng)襲擊，據(jù)初步統(tǒng)計，農(nóng)作物受災(zāi)面積813.9 hm2，成災(zāi)面積443.6 hm2，因災(zāi)減產(chǎn)糧食200萬kg，直接經(jīng)濟(jì)損失530萬元，其中農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失454萬元；鎮(zhèn)安縣米糧鎮(zhèn)遭受冰雹襲擊，全鎮(zhèn)農(nóng)作物受災(zāi)面積544.7 hm2，其中467.3 hm2玉米出現(xiàn)倒伏，77.3 hm2烤煙不同程度遭受冰雹襲擊和大風(fēng)災(zāi)害，有7 700多株核桃樹受災(zāi)，減產(chǎn)38 500 kg，有30多根大樹被風(fēng)吹倒，導(dǎo)致電力中斷2 h，災(zāi)害造成直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)311.5萬元。17日，寶雞市陳倉區(qū)慕儀鎮(zhèn)以及鳳翔橫水、彪角、虢王3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)遭受冰雹襲擊持續(xù)足有20 min，冰雹多為乒乓球大小，人根本無法在室外活動，多處農(nóng)田種植的作物幾乎全部被毀，2 000.0 hm2農(nóng)作物受災(zāi)。

2 高空形勢場分析

7月17日08：00，500 hPa中高緯度是西低東高的形勢（圖2a），在內(nèi)蒙古地區(qū)有一冷渦，冷渦的后部不斷有冷空氣下滑，這股冷空氣影響陜西省的關(guān)中和陜北大部分地區(qū)，自內(nèi)蒙冷渦中心到陜西省陜南地區(qū)有一明顯的槽，且與之配合較好的有一溫度槽存在，有利于強對流天氣的發(fā)生。700 hPa陜西省處于暖濕的溫度脊中（圖2b），暖平流自甘肅中東部到陜西省中部，另外在陜南西部地區(qū)有一弱的切變存在；850 hPa陜西省自北向南有一豎切變（圖2c）。在陜西上空基本形成了上冷下暖，低層暖平流、中高層冷平流的冷渦天氣形勢，高空冷渦底后部引導(dǎo)冷空氣南下與暖濕氣流激烈交匯，造成劇烈的強對流天氣。地面圖上，關(guān)中西部、陜南東部均存在輻合線。因此，整層的輻合上升、底層的暖濕氣流、高層的冷平流以及不穩(wěn)定層結(jié)為強對流的發(fā)生提供了有利條件。

3 中尺度綜合分析

7月17日08：00 200 hPa自內(nèi)蒙古到陜西省陜南地區(qū)冷槽非常強盛；500 hPa內(nèi)蒙中部為一冷渦，在冷渦后部有一低槽，即在陜北、關(guān)中有一低槽；700 hPa在陜西省陜南有一切變，并處于暖平流中，850 hPa陜西省自北向南有一豎切變。陜西省大部分地區(qū)T850–T500為25 ℃，處于不穩(wěn)定狀態(tài)（圖3）。在7月17日15：00～16：00地面自動站陜西省陜北、關(guān)中西部以及陜南東部均存在輻合線（圖4）。因此，整層的輻合上升以及底層的暖濕氣流、高層的冷平流和不穩(wěn)定層結(jié)為強對流的發(fā)生提供了有利條件[4]。

4 對流條件因子

4.1 能量場分布和大氣層結(jié) 從7月17日08：00的K指數(shù)分布看（圖5a），陜西大部分地區(qū)為24～36 ℃的高能區(qū)，表現(xiàn)為不穩(wěn)定層結(jié)特征，反映出17日中低層的水汽條件和能量條件明顯較好，因此17日過程的強降水比較突出，據(jù)區(qū)域站統(tǒng)計，短時暴雨67站次，強降水主要時段為14：00～21：00。7月17日08：00陜西延安以南地區(qū)的SI指數(shù)為-2～0 ℃，陜南東部SI指數(shù)<-4 ℃（圖5b），與強對流天氣對應(yīng)較好，特別是在負(fù)值大值區(qū)的下游更是強對流易發(fā)區(qū)域，因而在陜南東部的安康地區(qū)出現(xiàn)了劇烈的強對流天氣。17日 08：00在陜西中南部的30°～35°N △θse500-850在-14～0 ℃（圖6a），為顯著的對流不穩(wěn)定；850 hPa θse有一75 ℃的大值中心（圖6b），對流層低層850 hPa的θse明顯高于近地面層，即 θse/ z>0 ℃ ，說明在對流層低層出現(xiàn)一個明顯的逆溫層，為產(chǎn)生強對流天氣所需的不穩(wěn)定能量積蓄及釋放提供重要作用。

4.2 探空分析 從7月17日延安（圖7a）、西安（圖7b）、漢中探空分析來看，根據(jù)17日14：00對流溫度訂正的對流有效位能CAPE來看，延安為1 758.3 J/kg、西安2 321.4J/kg、漢中2 252.9 J/kg。 從垂直風(fēng)場分析，500 hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，有利于強對流天氣的發(fā)生和發(fā)展，陜北南部、關(guān)中西部、陜南東部普遍出現(xiàn)雷暴、大風(fēng)、短時強降水等天氣。

5 云圖分析

7月17日，500 hPa蒙古冷渦后部不斷有冷空氣下滑，08：00～12：00云圖上全省上空少云（圖8a），地面加熱增溫明顯；12：00～24：00不斷有強對流云團(tuán)生成，且在陜西省上空移動速度較快，對流云團(tuán)經(jīng)過的地方，對應(yīng)陜西省發(fā)生了短時強對流天氣（圖8b）。

6 雷達(dá)分析

從17日15：00漢中雷達(dá)組合反射率分析（圖9a），漢中東南部到安康地區(qū)有對流性回波，且強中心達(dá)50 dBz以上，與之同時刻的速度圖上（圖9b），看到漢中東部城固到石泉之間有強的輻合中心，同時在漢中南部也有一輻合區(qū)存在。寶雞16：57組合反射率剖面圖上（圖10a）可以看到對流發(fā)展高度較高，達(dá)9 km，強中心位于6 km左右，強度在65 dBz以上，如此強的對流云回波給寶雞地區(qū)帶來了強烈的短時暴雨和雷暴天氣[5]。西安雷達(dá)向?qū)氹u方向的反射率剖面圖（圖10b）顯示出回波發(fā)展更加強烈，整個上空的回波強中心面積大，強度達(dá)65 dBz以上，寶雞地區(qū)發(fā)生了強烈的雷暴天氣。

7 預(yù)報服務(wù)總結(jié)

短時預(yù)報員從17日13：50共和市縣氣象局進(jìn)行電話會商6次，及時主動地進(jìn)行指導(dǎo)和服務(wù)，將強回波的走向和發(fā)展情況和對方進(jìn)行會商，在必要時指導(dǎo)對方做出預(yù)報和預(yù)警，對方也將最新實況告知省臺，上下緊密聯(lián)動，預(yù)報和服務(wù)效果非常好。當(dāng)日的預(yù)報員向各級領(lǐng)導(dǎo)發(fā)送了短時暴雨大風(fēng)冰雹警報4份，特別是17：10指出未來0～2 h長武、彬縣、旬邑、麟游、淳化、耀縣、甘泉等地境內(nèi)有雷雨，并伴有6級以上短時大風(fēng)，準(zhǔn)確率達(dá)80%以上，為地級市縣的預(yù)報和服務(wù)及時、準(zhǔn)確地進(jìn)行了指導(dǎo)。

8 結(jié)論

（1）7月17日500 hPa中高緯度是西高東低的形勢，在內(nèi)蒙古地區(qū)有一冷渦，冷渦的后部不斷有冷空氣下滑，這股冷空氣影響陜西省的關(guān)中和陜北大部分地區(qū)，有利于強對流天氣的發(fā)生。

（2）從能量場分析，7月17日08：00陜西大部分地區(qū)K指數(shù)為24～36 ℃的高能區(qū)，表現(xiàn)為不穩(wěn)定層結(jié)特征；17日08：00陜西延安以南地區(qū)的SI指數(shù)為-2～0 ℃，陜南東部SI指數(shù)<-4 ℃，與強對流天氣對應(yīng)較好，特別是在負(fù)值大值區(qū)的下游更是強對流易發(fā)區(qū)域，因而在陜南東部的安康地區(qū)出現(xiàn)了劇烈的強對流天氣。

（3）從垂直風(fēng)場分析，7月17日500 hPa以下風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，有利于強對流天氣的發(fā)生和發(fā)展。陜北南部、關(guān)中西部、陜南東部普遍出現(xiàn)雷暴、大風(fēng)、短時強降水等天氣。

（4）從衛(wèi)星云圖分析，7月17日12：00～24：00不斷有強對流云團(tuán)生成，且在陜西省上空移動速度較快，對流云團(tuán)經(jīng)過的地方，對應(yīng)陜西省發(fā)生了短時強對流天氣。

（5）從多普勒天氣雷達(dá)圖分析，雷達(dá)回波強中心達(dá)50dBz以上，與之同時次的速度圖上出現(xiàn)了強的輻合中心。

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責(zé)任編輯 張彩麗 責(zé)任校對 李巖