王愛紅，馬中元，陳鮑發(fā)，李歡歡，袁 春

(1.江西省氣象科學(xué)研究所，南昌 330046；2.新余市氣象局，新余 338000；3.渝水區(qū)氣象局，新余 338000；4.景德鎮(zhèn)市氣象局，景德鎮(zhèn) 333000)

0 引言

雷暴大風(fēng)屬于強(qiáng)對(duì)流天氣，常造成較大范圍的風(fēng)災(zāi)，給社會(huì)活動(dòng)、人們生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等帶來(lái)影響。因此，如何識(shí)別和快速預(yù)警雷暴大風(fēng)的產(chǎn)生已經(jīng)成為預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)中的重要研究課題。

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)雷暴大風(fēng)天氣進(jìn)行了大量深入研究，例如：俞小鼎[1，2]等應(yīng)用多普勒天氣雷達(dá)的原理，對(duì)雷暴大風(fēng)的形成、識(shí)別和預(yù)報(bào)原理進(jìn)行了深入研究，指出雷暴大風(fēng)的產(chǎn)生是雷暴云中下?lián)舯┝鞯漠a(chǎn)物。另有研究指出，江西對(duì)流風(fēng)暴的觸發(fā)系統(tǒng)有冷鋒、靜止鋒、850 hPa切變線、850 hPa能量鋒、中尺度對(duì)流云團(tuán)、中尺度地形輻合線、雷暴冷堆、冷出流邊界和局地鋒區(qū)[3]；外來(lái)颮線在云圖上有中尺度對(duì)流云團(tuán)、狹窄積云線和冷出流邊界[4]；“弓”形回波結(jié)構(gòu)有雷暴出流邊界、速度圖上的風(fēng)速大值區(qū)等對(duì)大風(fēng)的預(yù)警有明顯的預(yù)示作用[5]；在“弓”形回波頂點(diǎn)處有強(qiáng)的速度輻合，颮線內(nèi)部后側(cè)為1個(gè)傾斜向下的冷空氣入流區(qū)[6]；中氣旋發(fā)展深厚且強(qiáng)盛，最大垂直渦度在1.0×10-2s-1以上[7]；超級(jí)單體低層反射率因子呈現(xiàn)明顯“V”形缺口，反射率因子垂直剖面呈現(xiàn)典型的有界弱回波區(qū)，回波懸垂和回波墻，相應(yīng)的中高層徑向速度呈現(xiàn)出1個(gè)強(qiáng)中氣旋，旋轉(zhuǎn)速度達(dá)29 m/s，中氣旋的發(fā)展和維持使得超級(jí)單體發(fā)展和維持[8]；超級(jí)單體風(fēng)暴過程出現(xiàn)了中氣旋、有界弱回波區(qū)及懸垂回波等典型特征，垂直累積液態(tài)含水量(VIL)在降雹前出現(xiàn)了躍增，且躍增時(shí)間提前10～15 min[9]；強(qiáng)回波中心強(qiáng)度(70 dBZ)可作為預(yù)警大冰雹的預(yù)警指標(biāo)[10]；颮線后部存在的中尺度雷暴高壓和超強(qiáng)冷池，造成了強(qiáng)冷池密度流，利于產(chǎn)生大風(fēng)[11]；大風(fēng)位于“弓”形颮線回波的凸起部位，負(fù)速度中心值逐漸增大至大于27 m/s且逐漸靠近雷達(dá)站預(yù)示大風(fēng)天氣的出現(xiàn)[12，13]。這些研究成果，為新余市渝水區(qū)雷暴大風(fēng)天氣的研究提供了理論依據(jù)。

文章使用2017—2021年新余市渝水區(qū)自動(dòng)氣象站的資料、江西WebGIS雷達(dá)拼圖組合反射率CR產(chǎn)品等資料，對(duì)70個(gè)大風(fēng)個(gè)例進(jìn)行分析，通過分析得出影響新余市渝水區(qū)雷暴大風(fēng)天氣的雷達(dá)拼圖回波特征，從而提高監(jiān)測(cè)預(yù)警新余市渝水區(qū)雷暴大風(fēng)天氣的能力。

1 資料來(lái)源與實(shí)況

1.1 資料來(lái)源

大風(fēng)資料來(lái)源于新余市渝水區(qū)自動(dòng)氣象站，雷達(dá)拼圖資料來(lái)源于江西WebGIS雷達(dá)拼圖組合反射率CR產(chǎn)品，雷暴大風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)是風(fēng)速≥17.0 m/s并伴有強(qiáng)回波系統(tǒng)。文章涉及的地圖邊界均是基于國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站下載的審圖號(hào)為GS(2017)3320號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)地圖制作。文章使用北京時(shí)間。

1.2 雷暴大風(fēng)實(shí)況

2017—2021年，新余市渝水區(qū)共統(tǒng)計(jì)出大風(fēng)天氣70次，其中有28次由孤立強(qiáng)單體回波系統(tǒng)造成，主要發(fā)生在7—8月；14次由回波帶上強(qiáng)單體回波或超級(jí)單體回波系統(tǒng)造成；7次由孤立超級(jí)單體回波系統(tǒng)造成；2次由颮線“弓”狀回波帶造成；共計(jì)51次。有18次大風(fēng)出現(xiàn)在弱回波(層狀云降水)或無(wú)回波(晴空區(qū))情況下，屬于冷空氣大風(fēng)或西南急流脈動(dòng)造成的西南大風(fēng)天氣。有1次大風(fēng)天氣缺少雷達(dá)回波資料確認(rèn)。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)，新余市渝水區(qū)雷暴大風(fēng)主要分布在每年的5月和7—8月，形成兩個(gè)小高峰(表1)。在24 h內(nèi)，雷暴大風(fēng)主要受到午后太陽(yáng)輻射地面增溫影響，分布在14：00—19：00(表2)，該時(shí)段聚集了88.2%雷暴大風(fēng)天氣。

表1 2017—2021年新余市榆水區(qū)雷暴大風(fēng)月變化統(tǒng)計(jì)

表2 2017—2021年新余市榆水區(qū)雷暴大風(fēng)日變化統(tǒng)計(jì)

2 雷達(dá)拼圖回波特征

2.1 孤立強(qiáng)單體回波特征

圖1為新余市渝水區(qū)雷暴大風(fēng)孤立強(qiáng)單體回波，黑色曲線圈出的地區(qū)為新余市邊界?？梢钥吹剑铝?qiáng)單體回波多出現(xiàn)在新余市西部和北部，表現(xiàn)為1個(gè)或多個(gè)局地對(duì)流單體回波，零散分布在新余市周圍。強(qiáng)單體之間界線分明，并有一定距離，中心強(qiáng)度達(dá)50～60 dBZ。有的孤立強(qiáng)單體回波中心出現(xiàn)60 dBZ強(qiáng)回波點(diǎn)(圖1a、圖1c、圖1d、圖1e)，但強(qiáng)面積很小，呈點(diǎn)狀。其他強(qiáng)單體回波CR強(qiáng)度在50～55 dBZ(圖1b、圖1f)。多數(shù)孤立強(qiáng)單體回波都有云砧形成的“前伸”弱回波結(jié)構(gòu)(35 dBZ以下的弱回波)。孤立強(qiáng)單體回波均出現(xiàn)≥17.2 m/s的雷暴大風(fēng)天氣。

2.2 超級(jí)單體回波特征

超級(jí)單體回波強(qiáng)度更強(qiáng)，強(qiáng)回波面積更大。2017-05-11T14：40(圖2a)，江西西北部有多個(gè)對(duì)流單體，有的發(fā)展成超級(jí)單體，如在新余西部的超級(jí)單體，60 dBZ以上的強(qiáng)回波面積大，其中大多數(shù)為65 dBZ以上的紫色回波，最強(qiáng)中心強(qiáng)度達(dá)70～75 dBZ。超級(jí)單體呈橢圓形，由西南向東北伸展，東北方向有前伸回波形成。超級(jí)單體南側(cè)有明顯強(qiáng)回波梯度，其中60 dBZ強(qiáng)回波已移至新余市區(qū)上空，受其影響，新余市區(qū)、湖澤鎮(zhèn)、觀巢鎮(zhèn)、河下鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹和雷暴大風(fēng)(24.9 m/s)等天氣。

2018-04-03T14：40(圖2b)，江西西部多為晴空區(qū)，在新余南部有一個(gè)孤立超級(jí)單體，中心回波強(qiáng)度達(dá)60～65 dBZ，回波南側(cè)、東南側(cè)有明顯的強(qiáng)回波梯度，超級(jí)單體近似圓形，由西向東伸展，并在東部形成15～35 dBZ前伸回波。與圖2(a)相比，沒有強(qiáng)度超過65 dBZ以上的強(qiáng)回波核，60～65 dBZ面積偏小，出現(xiàn)雷暴大風(fēng)(20.9 m/s)天氣，但未記錄到冰雹。

2021-05-10T16：10(圖2c)，江西西部、北部有多個(gè)強(qiáng)對(duì)流回波發(fā)展，其中在新余東南部有1個(gè)超級(jí)單體，60～65 dBZ的強(qiáng)回波面積大，幾乎覆蓋了新余市東南部，并在其中有較大面積的65～70 dBZ的強(qiáng)回波核。60～65 dBZ的強(qiáng)回波呈橢圓形，并在其北部、西北部有明顯的強(qiáng)回波梯度，受其影響，羅坊、姚圩、鵠山出現(xiàn)冰雹，并伴有雷暴大風(fēng)(23.4 m/s)等天氣。

2021-05-14T15：20(圖2d)，江西西北部有多個(gè)對(duì)流回波單體呈西北—東南走向分布，其中新余中部超級(jí)單體，中心強(qiáng)度達(dá)60～65 dBZ，且60～65 dBZ的強(qiáng)回波面積較大，在超級(jí)單體的西北部有明顯的強(qiáng)回波梯度，受其影響，操場(chǎng)、高崗、水北、良山、珠珊出現(xiàn)冰雹，并伴有雷暴大風(fēng)(24.2 m/s)等天氣。

由此可見，與孤立強(qiáng)單體相比，超級(jí)單體回波強(qiáng)度更強(qiáng)，強(qiáng)回波中心強(qiáng)度達(dá)60～65 dBZ或以上；強(qiáng)回波面積也更大，60～65 dBZ的強(qiáng)回波覆蓋新余市一定的面積，有的伴有70 dBZ的強(qiáng)回波核。超級(jí)單體一般伴有冰雹和雷暴大風(fēng)。從雷暴大風(fēng)的強(qiáng)度看，與孤立強(qiáng)單體相比，超級(jí)單體的雷暴大風(fēng)強(qiáng)度總體上更強(qiáng)。

2.3 回波帶上強(qiáng)單體和超級(jí)單體回波特征

回波帶上強(qiáng)單體2018-08-11T13：40(圖3a)，在新余市附近有強(qiáng)對(duì)流回波活動(dòng)，強(qiáng)對(duì)流單體合并，在新余市北部形成東西走向短帶，短帶回波強(qiáng)度多達(dá)50～55 dBZ，且結(jié)構(gòu)密實(shí)，有的達(dá)55～60 dBZ，但范圍很小。受其影響，回波帶上出現(xiàn)雷暴大風(fēng)(24.9 m/s)，并沒有出現(xiàn)冰雹。

回波帶上強(qiáng)單體2020-07-04T13：40(圖3b)，對(duì)流回波仍出現(xiàn)在新余市附近，其中在新余市南部、東南部多個(gè)對(duì)流單體排列成東西走向短帶回波，短帶在新余市區(qū)西南方向的回波強(qiáng)度達(dá)60～65 dBZ，但沒有出現(xiàn)65 dBZ以上的更強(qiáng)回波。受其影響，回波帶上出現(xiàn)雷暴大風(fēng)(20.9 m/s)，并沒有出現(xiàn)冰雹。

回波帶上超級(jí)單體2019-03-21T06：30(圖3c)，在江西北部有1個(gè)東北—西南向強(qiáng)回波帶，強(qiáng)回波帶后部有大范圍35～40 dBZ及以下強(qiáng)度的層狀云回波。強(qiáng)回波帶由45 dBZ以上強(qiáng)回波構(gòu)成，有2個(gè)強(qiáng)回波中心，略向東南方向凸起，中心強(qiáng)度達(dá)60 dBZ或以上，其中西南方向的強(qiáng)回波中心位于上高市南部至新余市西北部，強(qiáng)回波中心強(qiáng)度達(dá)65～70 dBZ，且60～70 dBZ強(qiáng)回波面積大，并在新余與上高交界處形成明顯的強(qiáng)回波梯度。受其影響，歐里、觀巢、雙林鎮(zhèn)出現(xiàn)冰雹，并伴有雷暴大風(fēng)(23.4 m/s)。

回波帶上超級(jí)單體2020-03-22T11：10(圖3d)，從樟樹南部經(jīng)新余中北部至宜春市有1個(gè)東西向帶狀強(qiáng)回波，強(qiáng)回波帶北部為大范圍35～40 dBZ及以下層狀云降水回波。強(qiáng)回波帶在新余境內(nèi)的回波中心強(qiáng)度達(dá)65 dBZ以上，且60～65 dBZ強(qiáng)回波面積大，覆蓋了新余中部的大部分地區(qū)，并在回波帶偏南方向有明顯的強(qiáng)回波梯度。受其影響，洋江、雙林、歐里、下村、馬洪等地出現(xiàn)冰雹，并伴有雷暴大風(fēng)(20.3 m/s)。

由此可見，帶上強(qiáng)單體、帶上超級(jí)單體、強(qiáng)回波短帶也會(huì)導(dǎo)致雷暴大風(fēng)天氣，其回波強(qiáng)度多達(dá)55～60 dBZ或以上，結(jié)構(gòu)密實(shí)，并在移動(dòng)的一側(cè)有明顯的強(qiáng)回波梯度；回波帶上超級(jí)單體當(dāng)60～65 dBZ強(qiáng)回波面積足夠大時(shí)，還可能伴有明顯的冰雹。

2.4 颮線弓狀回波帶特征

颮線弓狀回波帶是造成雷暴大風(fēng)的重要回波形態(tài)，2018-03-04T14：40(圖4a)，西北—東南走向的弓狀回波帶以60～70 km/h向東北方向快速移動(dòng)，新余西南部位于弓形強(qiáng)回波帶上，回波強(qiáng)度達(dá)50～55 dBZ，造成新余市31.4 m/s雷暴大風(fēng)。

2020-05-05T03：20(圖4b)，有1個(gè)東北—西南走向的弓狀颮線，向東南方向以60～70 km/h迅速移動(dòng)，新余市正位于弓狀回波的“頭”部，回波強(qiáng)度50～55 dBZ，造成新余市24.9 m/s雷暴大風(fēng)。

圖4 新余市渝水區(qū)雷暴大風(fēng)颮線弓狀回波特征(a)2018-03-04T14：00；(b)2020-05-05T03：20

由此可見，快速移動(dòng)的颮線弓狀回波帶易造成雷暴大風(fēng)，特別是弓狀回波的“頭”部，此時(shí)回波中心強(qiáng)度達(dá)50～55 dBZ或以上，最強(qiáng)的雷暴大風(fēng)多發(fā)生在此類颮線中。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章使用2017—2021年新余市自動(dòng)氣象站的雷暴大風(fēng)資料，從雷達(dá)回波形態(tài)進(jìn)行了分類討論，從討論結(jié)果可以看到，雷暴大風(fēng)多由孤立的強(qiáng)單體造成，此時(shí)往往地面受熱不均，當(dāng)強(qiáng)回波單體強(qiáng)度發(fā)展至50 dBZ以上時(shí)，就可能出現(xiàn)雷暴大風(fēng)。但有的回波單體、帶狀回波強(qiáng)度達(dá)50 dBZ以上時(shí)僅出現(xiàn)強(qiáng)降水，并沒有大風(fēng)出現(xiàn)，給大風(fēng)預(yù)警帶來(lái)困難。從經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，如實(shí)況已出現(xiàn)雷暴大風(fēng)的強(qiáng)回波移近，或地面增溫明顯時(shí)，50 dBZ以上強(qiáng)回波發(fā)展時(shí)要警惕大風(fēng)產(chǎn)生。同時(shí)，大風(fēng)與溫度直減率大、對(duì)流層中高層(700～400 hPa)有明顯干層、700 hPa和400 hPa平均風(fēng)較大等環(huán)境場(chǎng)特征有關(guān)，實(shí)際業(yè)務(wù)中要綜合考慮。