班秋艷,李 瑩,高賽男,劉立巖,樊慶星,賈 楊(綏化市氣象局,黑龍江 綏化152000)
國內(nèi)外相關研究表明:所謂災害性雷雨大風,指的是對流風暴產(chǎn)生的龍卷以外的地面直線型風害。雷暴大風的產(chǎn)生主要有三種方式:1.對流風暴中的下沉氣流達到地面時產(chǎn)生輻散,直接造成地面大風;2.對流風暴下沉氣流由于降水蒸發(fā)冷卻在到達地面時形成一個冷空氣堆向四面擴散,冷空氣堆與周圍暖濕氣流的界面稱為陣鋒風,陣鋒風的推進和過境導致大風;3.低空暖濕氣流在快要進入上升氣流區(qū)時受到上升氣流的抽吸作用而加速,導致地面大風。
綏化市位于黑龍江省中南部,小興安嶺余脈與松嫩平原銜接地帶,南部平原,北部多山區(qū),夏季極易發(fā)生強對流性天氣,對人民生活和生產(chǎn)產(chǎn)生較大的危害,總結預報經(jīng)驗對于夏季的強對流天氣的防災減災起到重要作用,本文對綏化市2020年6月8日雷雨大風天氣過程的分析,結果表明,雷暴大風產(chǎn)生的三種方式在此次過程都得以體現(xiàn),所以這次過程影響范圍廣、災情比較嚴重。
2020年6月8日14-22時綏化市自西向東出現(xiàn)雷雨大風天氣,全市大部分縣(市)最大風速達到6級,極大風速7個縣(市)達到8級以上,其中安達最為嚴重,風力達到12級,這次雷雨大風天氣,降水分布不均,大部分在5mm左右,最大降水量20.7mm,出現(xiàn)在安達。此次過程造成安達、青岡等地出現(xiàn)較大風災。
圖1 2020年6月8日(a)17時;(b)20時地面天氣圖
此次過程前期,綏化市受暖脊控制,冷空氣在貝湖以東蒙古處堆積,7日綏化市晴間多云,偏南風2-3級,最高溫度29-31℃,氣溫較高,相對濕度在70%左右。8日白天最高溫度29-33℃,溫度較高,6月8日17時地面天氣圖可以看到綏化市位于低壓槽前,在齊齊哈爾南部處有明顯的風速輻合和風切變,20時低壓加強,安達處存在一條明顯輻合線,風向從南風變?yōu)闁|南風,冷鋒過境造成綏化市從8日白天開始風力逐漸加大,至冷鋒過境后,風力逐漸減弱,同時較大的偏南風帶來充足的水汽(圖1)。
圖2 2020年6月8日20時(a)500 hPa;(b)700 hPa;(c)850 hPa;(d)925 hPa天氣圖
6月8日20 時500 hPa天氣圖可以看到,高空形勢是兩槽一脊,暖脊的維持,有利于貝湖的冷空氣堆積。從850 hPa到500 hPa,綏化市上空為西南風,700 hPa槽線的位置比500 hPa槽線位置偏西,形成前傾槽的結構,500 hPa槽后相對干的空氣位于700 hPa槽前相對濕的空氣之上,這種上干下濕的結構使得對流不穩(wěn)定加劇。700 hPa綏化市明顯看到有風速的輻合,850 hPa和925 hPa上可以看到有明顯的切變,冷暖交匯處有利于對流的發(fā)展(圖2)。
從哈爾濱6月8日08時的溫度對數(shù)壓力圖上看到整層較濕,風從偏南風順轉(zhuǎn)為西南風,暖濕空氣由上升氣流從大氣低層向上輸送,K指數(shù)為30.3,說明層結不穩(wěn)定,20時500 hPa附近風速為22 m/s,從近地面到500 hPa有較大的風速切變,風速差為20 m/s,說明有較強的垂直風切變,使得上升氣流傾斜,暖濕空氣向上輸送,同時可以增強中層干冷空氣的吸入,加強風暴中下沉氣流和低層冷空氣外流。風向從近地面的東南風迅速順時針方向轉(zhuǎn)為西南風,風隨高度順轉(zhuǎn),上冷下暖形成熱力不穩(wěn)定條件。在地面風場上在綏化中部出現(xiàn)明顯的輻合,大氣的輻合抬升易觸發(fā)雷暴的生成,K指數(shù)為34,說明層結不穩(wěn)定,SI指數(shù)為-3.66,可能有強雷暴發(fā)生(圖3)。
圖3 哈爾濱2020年6月8日(a)08時;(b)20時探空
紅外衛(wèi)星云圖看到在冷鋒前部綏化西南部有明顯的對流單體生成,對流單體的形狀是近似圓形,邊界清晰,云頂溫度較低,強度梯度較大,云頂色調(diào)變?yōu)闇\白,至20時,對流云團發(fā)展,亮溫梯度加大,靠近安達處云頂色調(diào)變?yōu)榱涟祝祈敯l(fā)展較高,云團發(fā)展達到旺盛階段,21時開始,云頂溫度變?yōu)榧t色,但是后界少動,強度梯度仍然很強。從云圖上可以清楚的看到強天氣影響的范圍,也是短時臨近預報的重要依據(jù)。
6月8日19 時35分0.5°仰角反射率因子圖可以看到,綏化西南部有一中心強度為63 dBZ的回波,在回波的后部逐漸形成層狀云降水區(qū),回波后部出現(xiàn)明顯的“V”型缺口,在弓形回波前沿存在高的反射率因子梯度區(qū),弧的中部向前突出,安達西部反射率因子最強,弓形回波后側(cè)存在弱回波區(qū),強烈的后側(cè)入流急流,它向下沉氣流提供干燥和高動量的空氣,增加地面附近出流的強度,此時安達已出現(xiàn)雷雨大風天氣,回波自西向東方向移動,至19時58分0.5°仰角可以看到弓形回波繼續(xù)東移發(fā)展,反射率因子加強,在弓形回波的頂點處安達東部可以看到有陣鋒風的出現(xiàn),綏化市自西向東都受到陣鋒風的影響。回波在20時14分發(fā)展最為旺盛,反射率因子最強達到65.5 dBZ,弓形回波逐漸衰減為逗點狀回波,回波整體于21時50分減弱東移,大風過程持續(xù)影響我市近兩小時。
19時46分0.5°仰角徑向速度,可以看到安達西部的明顯輻散區(qū),在3.3°仰角可以看到中層的徑向輻合,預示著可能會有下?lián)舯┝鞯某霈F(xiàn)。
VIL值的演變和發(fā)展情況,19時35分安達VIL值是5 kg/m2,雷達經(jīng)過一個體掃,19時41分時,安達的VIL值是迅速增大為40-45 kg/m2,VIL值突然躍增則是地面災害性大風的開始的標志,此時也正是安達出現(xiàn)災害性大風的時間,19時46分,安達的VIL值迅速下降到30-35 kg/m2,19時52分VIL值迅速下降到5 kg/m2以下,而19時58分,也是陣風鋒被看見的時間,VIL值的演變和發(fā)展情況,確定了對流風暴所發(fā)生的的位置,快速降低的VIL值可能意味著破壞性大風的開始。
(1)對流云團東移發(fā)展過程中由于地面風場輻合線的抬升作用,使風暴加強;
(2)這次對流風暴天氣過程有較強的垂直風切變,風從偏南風順轉(zhuǎn)為西南風,上冷下暖形成熱力不穩(wěn)定條件,使對流天氣發(fā)展并維持時間較長;
(3)從紅外云圖上可以清楚的看到強天氣影響的范圍,以及強度和云頂高度,衛(wèi)星云圖也是短時臨近預報的重要依據(jù);
(4)這次天氣過程在雷達圖上有明顯的弓形回波,在弓形回波前沿存在高的反射率因子梯度區(qū),弓形回波后側(cè)存在弱回波區(qū),強烈的后側(cè)入流急流,它向下沉氣流提供干燥和高動量的空氣,增加地面附近出流的強度,中層的徑向輻合,也預示著可能會有下?lián)舯┝鞯某霈F(xiàn),陣風鋒的移動和發(fā)展,使得綏化市安達、青岡等地出現(xiàn)大風、短時強降水、雷電等強對流天氣,此次過程強對流天氣影響范圍廣、災情嚴重。
(5)VIL值的演變和發(fā)展情況,確定了對流風暴所發(fā)生的的位置,快速降低的VIL值可能意味著破壞性大風的開始。