顧 瑜， 孫即霖,2? ?， 楚合濤

(1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋與大氣學(xué)院，山東 青島 266100； 2.中國(guó)海洋大學(xué)物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海洋大氣相互作用與氣候?qū)嶒?yàn)室，山東 青島 266100； 3.萊西市氣象局，山東 萊西 266600)

2016年6月江蘇阜寧一次超強(qiáng)龍卷的特征分析?

顧 瑜1， 孫即霖1,2? ?， 楚合濤3

(1.中國(guó)海洋大學(xué)海洋與大氣學(xué)院，山東 青島 266100； 2.中國(guó)海洋大學(xué)物理海洋教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，海洋大氣相互作用與氣候?qū)嶒?yàn)室，山東 青島 266100； 3.萊西市氣象局，山東 萊西 266600)

利用常規(guī)氣象觀測(cè)資料、NCEP/NCAR再分析資料、FY-2E衛(wèi)星和多普勒雷達(dá)等資料，對(duì)2016年6月23日江蘇省阜寧縣一次EF4級(jí)超強(qiáng)龍卷天氣過(guò)程進(jìn)行了分析。研究表明：(1)龍卷發(fā)生前，300 hPa附近的冷平流和850 hPa附近的暖平流增強(qiáng)了大氣對(duì)流層垂直層結(jié)的不穩(wěn)定性，700和850 hPa低渦切變東移，地面氣旋提供的海上水汽輸送和天氣尺度上升運(yùn)動(dòng)抬升觸發(fā)作用，高低層風(fēng)速存在強(qiáng)風(fēng)切變提供有利于中小尺度風(fēng)暴自組織系統(tǒng)加強(qiáng)等因素，構(gòu)成了本次龍卷過(guò)程發(fā)生的環(huán)境條件。(2)造成本次龍卷的超級(jí)單體風(fēng)暴持續(xù)近4 h，具有典型的鉤狀回波，有持續(xù)強(qiáng)盛的氣旋性渦旋存在。(3)造成本次強(qiáng)龍卷的超級(jí)單體具有深厚的中氣旋，龍卷渦旋特征較強(qiáng)，龍卷發(fā)生在3D環(huán)流厚度及最大切變劇增的時(shí)候。

超強(qiáng)龍卷； 環(huán)流背景； 超級(jí)單體； 中氣旋； 龍卷渦旋特征

龍卷風(fēng)是在極端不穩(wěn)定天氣條件下產(chǎn)生的一種小尺度天氣系統(tǒng)，是和強(qiáng)烈對(duì)流云相伴出現(xiàn)的具有垂直軸的小范圍強(qiáng)烈渦旋，是對(duì)流風(fēng)暴產(chǎn)生的最猛烈的天氣現(xiàn)象，其中心最大風(fēng)速可超過(guò)140 m·s-1[1]。過(guò)去的研究表明，1961—2010年中國(guó)大陸共記錄到165次強(qiáng)龍卷，其中EF2級(jí)145次、EF3級(jí)16次、EF4級(jí)只有4次[2]。有研究表明，龍卷發(fā)生有三個(gè)必要條件，即：非常不穩(wěn)定的濕潤(rùn)空氣；在不穩(wěn)定空氣中形成塔狀積雨云；高空風(fēng)與低空風(fēng)的方向相反[3-5]。姚葉青等[6]指出，龍卷易發(fā)生在中低層有低槽切變、地面低壓以及低空急流或較大的垂直風(fēng)切變等環(huán)境中。從雷達(dá)回波特征來(lái)看，龍卷分為超級(jí)單體龍卷和非超級(jí)單體龍卷，超級(jí)單體龍卷由超級(jí)單體風(fēng)暴產(chǎn)生，強(qiáng)烈的龍卷多數(shù)為超級(jí)單體龍卷[7-8]。龍卷可以通過(guò)中氣旋進(jìn)行預(yù)警，探測(cè)到強(qiáng)中氣旋發(fā)生龍卷的概率為40%，如果中等強(qiáng)度中氣旋底部到地面距離小于1 km，發(fā)生概率超過(guò)40%。龍卷除了通過(guò)中氣旋進(jìn)行識(shí)別和預(yù)警，還可以通過(guò)龍卷式渦旋特征(Tornado Vortex Characteristics)進(jìn)行識(shí)別[7,9-10]。刁秀廣等[11]研究了非超級(jí)單體龍卷多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品特征及預(yù)警，發(fā)現(xiàn)非超級(jí)單體龍卷有時(shí)也有TVS特征。

龍卷風(fēng)形成后，一般維持20 min左右，襲擊范圍小，但破壞力巨大[7,12-13]，造成人員財(cái)產(chǎn)的巨大損失。龍卷風(fēng)出現(xiàn)的時(shí)空隨機(jī)性較強(qiáng)，氣象探測(cè)設(shè)備和探測(cè)系統(tǒng)都難以有效準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)和追蹤它的發(fā)生發(fā)展，在美國(guó)這樣的龍卷風(fēng)多發(fā)、預(yù)警較為先進(jìn)的國(guó)家，目前也仍然難以準(zhǔn)確對(duì)其預(yù)報(bào)[14]。

2016年6月23日14—15時(shí)，江蘇鹽城阜寧縣(見(jiàn)圖1)發(fā)生了極其罕見(jiàn)的EF4級(jí)超強(qiáng)龍卷風(fēng)，持續(xù)約20 min，造成99人死亡，846人受傷，毀壞農(nóng)業(yè)大棚面積3 200 hm2，235 km電纜受損中斷。

本文擬利用江蘇鹽城多普勒雷達(dá)資料和其它資料，從天氣學(xué)的角度出發(fā)，分析此次超強(qiáng)龍卷事件發(fā)生前的氣象條件和阜寧龍卷的超級(jí)單體風(fēng)暴的雷達(dá)回波特征，并對(duì)中氣旋及龍卷渦旋特征演變特征進(jìn)行了分析，期盼能為極端性天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警提供有益的參考。

圖1 鹽城市地圖Fig. 1 Map of Yancheng City

1 資料和方法

本文所用的資料有美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心NCEP的FNL全球格點(diǎn)再分析資料(1°×1°)和歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心(ECMWF)分析場(chǎng)資料(0.125°×0.125°)，時(shí)間間隔為6 h，F(xiàn)Y-2E衛(wèi)星數(shù)據(jù)資料以及江蘇省鹽城市多普勒天氣雷達(dá)資料。對(duì)本次超強(qiáng)龍卷風(fēng)過(guò)程主要從天氣形勢(shì)、環(huán)境條件和多普勒雷達(dá)演變特征三個(gè)方面進(jìn)行分析。

2 天氣形勢(shì)分析

2.1 大氣環(huán)流背景分析

2016年6月22日20時(shí)—23日14時(shí)在500 hPa(圖略)上中國(guó)東北地區(qū)高空有一冷渦配合低槽東移南下，6月23日02時(shí)冷渦形成，至23日14時(shí)繼續(xù)東移發(fā)展。高空槽東移時(shí)，伴隨著槽后冷空氣的加強(qiáng)，使中高層冷平流加強(qiáng)，高低空溫差從而增大，大氣不穩(wěn)定度增大；槽前有正渦度平流，使得該槽繼續(xù)向前發(fā)展移動(dòng)。

6月22日20時(shí)—23日14時(shí)在700(圖略)和850 hPa(見(jiàn)圖2)上，對(duì)流層中低層江蘇省阜寧縣附近存在一個(gè)向東移動(dòng)的低渦切變線，850 hPa上來(lái)自低緯度西南風(fēng)和黃海上東南風(fēng)，向龍卷發(fā)生區(qū)域輸送暖濕空氣，為龍卷發(fā)生提供了充足的水汽。

特別值得注意的是，自23日02時(shí)開(kāi)始，700和850 hPa上暖鋒鋒生作用不斷加強(qiáng)(風(fēng)速輻合)，2016年6月23日08時(shí)(圖略)，200 hPa高層為較強(qiáng)的西北干冷氣流，結(jié)合500 hPa中層的偏西氣流，700和850 hPa的西南、東南濕暖氣流，隨著高度的上升，風(fēng)向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，整個(gè)高低層間存在很強(qiáng)的風(fēng)切變，上冷下暖的結(jié)構(gòu)十分明顯，使大氣對(duì)流不穩(wěn)定度增強(qiáng)。

2.2 龍卷天氣過(guò)程氣象要素變化特征

圖3為利用鹽城地面自動(dòng)氣象站資料繪制2016年6月23日13—16時(shí)氣壓、氣溫、風(fēng)場(chǎng)時(shí)間序列圖。在龍卷發(fā)生的14—16時(shí)過(guò)程中氣壓驟降，14:45出現(xiàn)最低值約1 000 hPa，較龍卷發(fā)生前氣壓下降約2.5 hPa，之后氣壓開(kāi)始回升。該過(guò)程中氣溫也隨時(shí)間發(fā)展逐漸降低，于龍卷發(fā)生后15:35開(kāi)始出現(xiàn)回升趨勢(shì)。

圖3 2016年6月23日13—16時(shí)地面氣壓、氣溫和風(fēng)場(chǎng)隨時(shí)間變化序列圖Fig. 3 Time series of air pressure, air temperature and wind field on the ground from 13 BST to 16 BST 23 June, 2016

3 龍卷過(guò)程中環(huán)境條件分析

大氣垂直穩(wěn)定度和風(fēng)的垂直切變是對(duì)流產(chǎn)生和組織結(jié)構(gòu)影響最大的兩個(gè)環(huán)境因素[15]。圖4為利用江蘇射陽(yáng)站2016年6月22日20時(shí)及23日08時(shí)探空數(shù)據(jù)繪制的T-lnP圖。從圖中可以發(fā)現(xiàn)：大氣中高層較為干燥，低層較為濕潤(rùn)；6月22日20時(shí)—23日08時(shí)，對(duì)流層低層的逆溫層明顯發(fā)展，6月23日08時(shí)在850～925 hPa處存在明顯的逆溫層，并于850 hPa處形成一暖蓋。6月22日20時(shí)—23日08時(shí)期間，不穩(wěn)定高度抬升至300 hPa。分析300 hPa溫度場(chǎng)和風(fēng)場(chǎng)(圖略)發(fā)現(xiàn)，22日20時(shí)—23日08時(shí)江蘇地區(qū)上空300 hPa附近的冷平流和850 hPa的暖平流，是形成大氣對(duì)流層極端不穩(wěn)定層結(jié)的主要原因。利用6月23日08時(shí)阜寧站2 m氣溫(30℃)和距離為30 km的射陽(yáng)站探空(見(jiàn)圖4(b))進(jìn)行訂正，抬升指數(shù)LI為-3.5 ℃，大氣對(duì)流有效位能CAPE值為1 408 J·kg-1，具有一定的不穩(wěn)定條件。從風(fēng)場(chǎng)來(lái)看，低空為東南風(fēng)，風(fēng)向隨高度上升順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，0～6 km垂直風(fēng)切變達(dá)到17 m·s-1。抬升凝結(jié)高度LCL約為700 m。強(qiáng)的低層垂直風(fēng)切變和低的抬升凝結(jié)高度是非常有利于F2級(jí)以上強(qiáng)龍卷的形成[15]。6月23日14時(shí)(見(jiàn)圖5)阜寧上空假相當(dāng)位溫隨高度升高而降低，整層有明顯的上升運(yùn)動(dòng)，在550 hPa附近存在上升運(yùn)動(dòng)中心。

龍卷是否能夠發(fā)展必須依賴于良好的外部水汽環(huán)境，對(duì)流層低層有充沛的水汽和較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變條件對(duì)于龍卷發(fā)展至關(guān)重要[16]。分析2016年6月23日14時(shí)水汽通量散度和風(fēng)場(chǎng)(見(jiàn)圖6)發(fā)現(xiàn)，龍卷發(fā)生處上空有強(qiáng)的水汽輻合帶，925 hPa水汽通量散度達(dá)到-6×10-7g·s-1·cm-1·hPa-1，由低層到高層水汽通量散度逐漸升高，至300 hPa開(kāi)始出現(xiàn)水汽輻散，呈明顯的“上干下濕”結(jié)構(gòu)。低層風(fēng)場(chǎng)輻合，850 hPa存在西南急流(見(jiàn)圖6(b))，為龍卷的發(fā)生提供了充足的水汽輸送，低層存在強(qiáng)的垂直風(fēng)切變，使近地面層上升運(yùn)動(dòng)和輻合加強(qiáng)。

龍卷與雷暴產(chǎn)生的必要條件具有一致性[17]，盡管龍卷尺度小，壽命較短，但仍然可以從FY-2E衛(wèi)星云圖上發(fā)現(xiàn)有利于其發(fā)生的環(huán)境特征。分析2016年6月23日11—16時(shí)FY-2E衛(wèi)星云頂亮溫(TBB)(見(jiàn)圖7)發(fā)現(xiàn)，對(duì)流云區(qū)面積增長(zhǎng)的速度是可能發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣的重要指標(biāo)，產(chǎn)生龍卷的整個(gè)雷暴云團(tuán)的TBB在不同時(shí)刻所包圍的面積變化對(duì)龍卷的產(chǎn)生具有一定影響[17]。由圖7(a)可見(jiàn)，在龍卷發(fā)生前，11時(shí)阜寧縣附近TBB較低，12—14時(shí)(見(jiàn)圖7(b)～(d))，阜寧縣附近TBB逐漸降低且低亮溫區(qū)域逐漸擴(kuò)大，12時(shí)TBB為-52 ℃左右，隨時(shí)間推移，14時(shí)TBB已經(jīng)降至-72 ℃左右，此時(shí)阜寧縣附近TBB梯度較大，云團(tuán)在發(fā)展。由圖7(d)和圖7(e)可以發(fā)現(xiàn)，14時(shí)阜寧縣處于-72 ℃的TBB前部，15時(shí)阜寧縣處于-72 ℃的TBB后部，說(shuō)明在14—15時(shí)期間，最低亮溫云團(tuán)經(jīng)過(guò)了阜寧縣，本次強(qiáng)龍卷過(guò)程正是在這個(gè)時(shí)間段發(fā)生的。龍卷發(fā)生后16時(shí)(見(jiàn)圖7(f))亮溫較上一時(shí)次有所回升，強(qiáng)對(duì)流活動(dòng)開(kāi)始減弱。

圖4 射陽(yáng)站2016年6月22日20時(shí)(a),6月23日08時(shí)(b)T-lnP圖Fig. 4 T-lnP diagram at Sheyang Station at 20 BST 22 (a),08 BST 23 (b) June，2016

圖5 2016年6月23日14時(shí)假相當(dāng)位溫(陰影), 垂直速度(曲線)沿119.78°E緯向垂直剖面Fig. 5 Potential pseudo-equivalent temperature (shadow) and vertical velocity (curve) vertical profile of the latitude direction along the 119.78°E at 14 BST 23 June，2016

4 雷達(dá)回波演變特征

4.1 反射率因子

江蘇鹽城新一代多普勒天氣雷達(dá)探測(cè)回波顯示(見(jiàn)圖8)，阜寧龍卷產(chǎn)生于超級(jí)單體風(fēng)暴右后側(cè)，從西往東偏北移動(dòng)，12:03風(fēng)暴強(qiáng)中心位于泗陽(yáng)，阜寧龍卷母體風(fēng)暴形成于13:06，50 dBZ的強(qiáng)回波于13:40影響阜寧縣，16:53消散，中氣旋形成于13:28，消散于16:19，阜寧、射陽(yáng)等部分地區(qū)出現(xiàn)龍卷等強(qiáng)對(duì)流天氣。

圖9給出了產(chǎn)生超級(jí)單體風(fēng)暴的組合反射率因子、風(fēng)暴演變趨勢(shì)及反射率的垂直剖面圖。產(chǎn)生阜寧龍卷的風(fēng)暴單體隨時(shí)間發(fā)展，13:45最大回波強(qiáng)度為62 dBZ，強(qiáng)回波中心已臨近阜寧，在強(qiáng)中心的右后側(cè)已識(shí)別出中氣旋及龍卷渦旋特征(TVS)，黃色圓圈為識(shí)別的中氣旋的位置(見(jiàn)圖9(a))。風(fēng)暴演變趨勢(shì)圖(見(jiàn)圖9(b))顯示，此時(shí)風(fēng)暴單體的液態(tài)水含量(VIL)為66 kg·m-2，回波頂高為13.2 km，強(qiáng)中心高度為8.6 km，13:40的反射率垂直剖面圖(圖略)顯示，超過(guò)45 dBZ的強(qiáng)回波高度已達(dá)12 km，低層存在弱回波區(qū)，風(fēng)暴內(nèi)部具有強(qiáng)上升氣流。伴隨風(fēng)暴發(fā)展，13:51，2.4°仰角雷達(dá)掃描圖出現(xiàn)超級(jí)單體典型的鉤狀回波特征，渦旋向上向下延伸，14:08，0.5°仰角雷達(dá)掃描圖(見(jiàn)圖9(c))，1.5°、2.4°、3.4°仰角雷達(dá)掃描圖(圖略)都出現(xiàn)非常強(qiáng)的鉤狀回波特征，鉤狀回波包圍的弱回波區(qū)為入流區(qū)，該風(fēng)暴自西向東移動(dòng)，鉤狀回波位于風(fēng)暴移動(dòng)方向的右后側(cè)，識(shí)別的中氣旋及TVS位于鉤狀回波的頂端，鉤狀回波一直維持到15:56，持續(xù)時(shí)間約2 h，有持續(xù)強(qiáng)盛的氣旋性渦旋存在。14:08(見(jiàn)圖9(b))雷達(dá)回波強(qiáng)度最大值為75 dBZ，VIL達(dá)101 kg·m-2，強(qiáng)中心高度為7.5 km，剖面圖(見(jiàn)圖9(d))顯示，超過(guò)40 dBZ的回波頂高超過(guò)16 km，超過(guò)60 dBZ的強(qiáng)回波高度超過(guò)13 km，強(qiáng)的上升氣流繼續(xù)加強(qiáng)，單體發(fā)展旺盛。14:14強(qiáng)回波中心高度由前一個(gè)體掃時(shí)的7.5 km突然降至3 km，14:19的VIL突然下降為81 kg·m-2，強(qiáng)回波中心高度和累積液態(tài)含水量的驟降也是龍卷警戒的參考指標(biāo)[18]。14:25時(shí)，1 km以下存在65 dBZ的強(qiáng)回波，單體底部離地面小于0.7 km，此時(shí)冰雹落地，但50 dBZ的強(qiáng)回波高度仍然超過(guò)12 km(見(jiàn)圖9(e))，VIL仍高達(dá)79 kg·m-2(見(jiàn)圖9(b))，超級(jí)單體還在發(fā)展中。從13:40～16:13，超級(jí)單體最大回波強(qiáng)度基本維持在60 dBZ以上，持續(xù)時(shí)間3 h 33 min。根據(jù)鄭永光等[19]研究，龍卷產(chǎn)生時(shí)間為14:30左右，龍卷產(chǎn)生前的5～6個(gè)體掃，VIL在77～102 kg·m-2之間，龍卷產(chǎn)生前的2～3個(gè)體掃，強(qiáng)回波中心高度和累積液態(tài)含水量驟降。

圖6 2016年6月23日14時(shí)(a)925 hPa,(b)850 hPa,(c)700 hPa,(d)500 hPa,(e)300 hPa水汽通量散度(填色)風(fēng)場(chǎng)Fig. 6 Water vapor flux divergence (shadow) and wind field at (a) 925 hPa, (b) 850 hPa, (c) 700 hPa, (d) 500 hPa, (e) 300 hPa at 14 BST 23 June，2016

4.2 中氣旋和TVS強(qiáng)度演變

強(qiáng)龍卷絕大多數(shù)是由超級(jí)單體產(chǎn)生的，而超級(jí)單體龍卷與持續(xù)深厚的中氣旋密切相關(guān)。根據(jù)張小玲等人研究[20]發(fā)現(xiàn)阜寧縣有明顯的中氣旋，與阜寧龍卷相關(guān)的中氣旋基本參數(shù)見(jiàn)圖10。13:28鹽城雷達(dá)龍卷母單體風(fēng)暴識(shí)別出渦旋，最大旋轉(zhuǎn)速度為10 m·s-1，距離雷達(dá)93 km，垂直延伸厚度超過(guò)3 km，已形成弱中氣旋。13:40中氣旋旋轉(zhuǎn)速度上升為15 m·s-1，距離雷達(dá)87 km，已發(fā)展為中等強(qiáng)度的中氣旋，13:45，0.5°仰角徑向速度圖上中氣旋最大旋轉(zhuǎn)速度約為22 m·s-1，成為強(qiáng)中氣旋，此時(shí)中氣旋底部高度為1.2 km，中氣旋繼續(xù)發(fā)展，14:19及14:25在2.4°和3.4°仰角上旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到最大25.5 m·s-1，中氣旋底部高變?yōu)?.8和0.6 km，之后中氣旋向下伸展，14:31時(shí)0.5°、2.4°和3.4°仰角旋轉(zhuǎn)速度都達(dá)到最大25.5 m·s-1，中氣旋達(dá)到最強(qiáng)，中氣旋底部已伸展到0.6 km，切變隨時(shí)間增大，此時(shí)達(dá)到最大值為80×10-3s-1。對(duì)阜寧龍卷災(zāi)害的調(diào)查結(jié)果表明，龍卷產(chǎn)生的時(shí)間是14:30左右，最大風(fēng)速為34.6 m·s-1出現(xiàn)在14:29，由離受災(zāi)區(qū)最近的新溝鎮(zhèn)地面自動(dòng)站測(cè)到深厚的強(qiáng)中氣旋持續(xù)約40～46 min后誘發(fā)了龍卷[19]。中氣旋從14:02開(kāi)始向下發(fā)展，底部和頂高不斷下降，垂直延伸厚度不斷增加，14:19垂直延伸厚度達(dá)5.5 km，14:25延伸厚度急劇收縮為3.4 km，最大風(fēng)切變的高度從14:19開(kāi)始也逐漸下降，在14:25最大切變高度從前1個(gè)體掃的6.3 km驟降到2.5 km，最大切變高度的驟降，中氣旋尺度的急劇收縮也預(yù)示著龍卷的發(fā)生[21]。在龍卷生成后，中氣旋又向上延伸，最大風(fēng)切變位于中氣旋底部，14:36垂直厚度達(dá)到最大值7.1 km，最大風(fēng)切變的高度和中氣旋底高達(dá)到最小值0.6 km。因此阜寧超級(jí)單體強(qiáng)龍卷發(fā)生前4～5個(gè)體掃，強(qiáng)中氣旋具有切變不斷加強(qiáng)、明顯的旋轉(zhuǎn)向下發(fā)展并且延伸到了最低層的特征。

圖7 2016年6月23日(a)11時(shí),(b)12時(shí),(c)13時(shí),(d)14時(shí),(e)15時(shí),(f)16時(shí)在FY-2E衛(wèi)星云圖上的云頂亮溫Fig. 7 Equivalent blackbody temperature shown by FY-2E satellite at (a) 11 , (b) 12, (c) 13, (d) 14, (e) 15, (f) 16 BST 23 June，2016

鹽城雷達(dá)自動(dòng)識(shí)別的龍卷渦旋特征TVS參數(shù)[11]見(jiàn)表1。14:08開(kāi)始，TVS不斷加強(qiáng)，3D環(huán)流非常深厚，超過(guò)5 km，底部小于1 km，14:14龍卷3D渦旋底部徑向速度差超過(guò)50 m·s-1，在14:25達(dá)到最大，最大徑向速度差基本等于底部徑向速度差54～55 m·s-1，此時(shí)最大切變?yōu)?8×10-3s-1，到14:31，3D環(huán)流厚度劇增為8.5 km，底部徑向速度差維持最大值54 m·s-1，此時(shí)最大切變也激增為70×10-3s-1，結(jié)合中氣旋的特征，14:25～14:31應(yīng)該是龍卷發(fā)生的可能時(shí)間。龍卷出現(xiàn)后，造成計(jì)橋村EF3級(jí)的龍卷，龍卷繼續(xù)向東沿偏北方向移動(dòng)[12]，持續(xù)約20多分鐘，底部徑向速度差逐漸減小，3D環(huán)流特征的底部逐漸下降，頂部高度維持在8 km以上，造成王灘村、丹坪村EF3級(jí)的龍卷災(zāi)害及北陳村、立新村、蔡河村EF4級(jí)龍卷災(zāi)害。龍卷造成的災(zāi)害程度應(yīng)該和3D環(huán)流特征的底部高度及厚度有關(guān)。強(qiáng)龍卷發(fā)生前3～4個(gè)體掃出現(xiàn)TVS，龍卷發(fā)生在3D環(huán)流厚度及最大切變劇增的時(shí)候。

圖8 (a)12:03,(b)13:06,(c)13:40,(d)16:58雷達(dá)組合反射率因子,(e)13:28,(f)16:19 0.5°仰角徑向速度Fig. 8 Radar reflectivity mosaic factor at (a)12:03, (b) 13:06, (c) 13:40, (d) 16:58, angular velocity at 0.5°elevation at (e)13:28,(f)16:19 BST 23 June，2016

圖9 2016年6月23日(a)13:45雷達(dá)組合反射率因子,(b)13:45～14:36風(fēng)暴趨勢(shì), (c)14:08 0.5°仰角雷達(dá)反射率因子,(d)14:08,(e)14:25,(f)14:54反射率垂直剖面Fig. 9 (a) Radar reflectivity mosaic factor at 13:45, (b) storm trend at 13:45～14:36, (c) reflectivity factor at 0.5°elevation at 14:08, reflectance vertical profile at (d) 14:08, (e) 14:25, (f) 14:54 BST 23 June， 2016

圖10 2016年6月23日與阜寧龍卷有關(guān)的中氣旋演變特征Fig.10 Characteristics of cyclone in the Funing tornado in 23 June, 2016

時(shí)間Time平均徑向速度差A(yù)VDGV/m·s-1(最低仰角徑向速度差)LLDV/m·s-1最大徑向速度差/高度MXDV/HGT/m·s-1/km3D環(huán)流特征厚度DEPTH/km3D環(huán)流特征底高/頂高BASE/TOP/km3D環(huán)流特征最大切變量/高度MXSHR/HGT/10-3·s-1/km14：08301455/3．26．50．8/7．447/3．214：14375353/0．86．00．8/6．848/1．914：19385054/1．75．60．7/6．352/1．714：25395455/4．45．20．7/5．958/4．414：31375463/9．18．50．6/9．170/9．114：36385365/8．37．80．6/8．378/8．314：42355259/8．27．60．5/8．273/8．214：48324652/1．37．50．5/8．164/1．314：54304346/2．17．50．5/8．058/2．1

5 結(jié)論

本文對(duì)2016年6月23日江蘇省阜寧縣發(fā)生的一次EF4級(jí)龍卷天氣過(guò)程進(jìn)行了分析,得到的主要結(jié)論如下：

(1) 江蘇阜寧超強(qiáng)龍卷發(fā)生前的大氣環(huán)流形勢(shì)特點(diǎn)為：300 hPa附近的冷平流和850 hPa附近的暖平流增強(qiáng)了大氣對(duì)流層垂直層結(jié)的不穩(wěn)定性，700和850 hPa低渦切變東移，地面氣旋提供了海上水汽輸送和天氣尺度的上升運(yùn)動(dòng)抬升觸發(fā)作用。

(2) 本次龍卷發(fā)生的環(huán)境條件：龍卷發(fā)生前大氣對(duì)流有效位能CAPE值為1 408 J·kg-1，高低層風(fēng)速存在強(qiáng)風(fēng)切變；阜寧上空假相當(dāng)位溫隨高度升高而降低，整層有明顯的上升運(yùn)動(dòng)；存在強(qiáng)的水汽輻合帶，850 hPa有西南急流；阜寧上空TBB較低，且梯度較大。

(3) 造成本次龍卷天氣的超級(jí)單體風(fēng)暴持續(xù)近4 h，最大反射率因子達(dá)75 dBZ，超過(guò)60 dBZ的強(qiáng)回波高度超過(guò)13 km；在風(fēng)暴單體移動(dòng)的右后側(cè)低層存在非常強(qiáng)的上升氣流，超級(jí)單體典型的鉤狀回波持續(xù)約2 h，有持續(xù)強(qiáng)盛的氣旋性渦旋存在。龍卷產(chǎn)生前的5～6個(gè)體掃，VIL高達(dá)77～102 kg·m-2，龍卷產(chǎn)生前的2～3個(gè)體掃，強(qiáng)回波中心高度和VIL驟降。

(4) 超級(jí)單體具有深厚的中氣旋，強(qiáng)中氣旋持續(xù)約40～46 min。TVS特征非常強(qiáng)，最大徑向速度差46～63 m·s-1，3D環(huán)流非常深厚，強(qiáng)龍卷發(fā)生前3～4個(gè)體掃出現(xiàn)TVS，龍卷發(fā)生在3D環(huán)流厚度及最大切變劇增的時(shí)候，龍卷發(fā)生后，3D環(huán)流特征的底部逐漸下降。

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AnalysesofCharacteristicsonASuperTornadoinFuning,JiangsuProvinceinJune,2016

GU Yu1, SUN Ji-Lin1,2, CHU He-Tao3

(1.College of Oceanic and Atmospheric Science, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 2. The Key Laboratory of Physical Oceanography, Ministry of Education, The Laboratory of Ocean-Atmosphere Interaction and Climate, Ocean University of China, Qingdao 266100, China; 3. Laixi Weather Bureau, Laixi 266600, China)

Based on the conventional meteorological observation data, NCEP / NCAR reanalysis data, FY-2E satellite imagery and Doppler radar data, the EF4 super tornado occurred in Fu-ning County, Jiangsu Province on 23 June, 2016 was analyzed. The results show that: (1) before the tornado generation, the cold advection at 300 hPa and the warm advection at 850 hPa increased the vertical instability of the troposphere. The low vortex sheared eastward at 700 and 850 hPa. The cyclone on the ground provided the sea water vapor transport and the trigger effect of upward movement in the weather scale. The strong wind shearing in high and low layers was conducive to strengthening the storm self-organization system in small and medium scale. It constituted the tornado process of environmental conditions. (2) The super monomer storm causing the tornado lasted nearly 4 hours with the typical hook echo and there was a strong cyclone vortex. (3) The super monomer causing this strong tornado was with a deep cyclone and the tornado vortex characteristic was very strong. The tornado occurred in the surge of 3D circulation thickness and the maximum shear.

super tornado; circulation background; super monomer; cyclone; tornado vortex characteristic

P468.0+26

A

1672-5174(2018)02-011-11

10.16441/j.cnki.hdxb.20170094

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國(guó)家自然科學(xué)重點(diǎn)基金項(xiàng)目(41430963);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(41276012)資助

Supported by the Key Program of the National Natural Science Foundation of China (41430963); the National Natural Science Foundation of China (41276012)

2017-04-10；

2017-08-31

顧瑜(1992-),男,碩士生。E-mail: lanbo_wj@163.com

? ? 通訊作者：E-mail: rainbetimes@163.com

責(zé)任編輯 龐 旻