2017年6月1日南京地區(qū)一次雷雨大風(fēng)天氣過程分析

陶星 孫文婷

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201722079

摘要：強(qiáng)對流天氣由于其突發(fā)性和短時(shí)強(qiáng)風(fēng)、強(qiáng)降水、強(qiáng)雷電等伴隨現(xiàn)象，常常給人民群眾的生產(chǎn)生活帶來猝不及防的嚴(yán)重影響。本文采用常規(guī)天氣圖、探空數(shù)據(jù)、多普勒天氣雷達(dá)資料、數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品等資料，對南京一次初夏突發(fā)的雷雨大風(fēng)天氣過程進(jìn)行捕捉、分析，希望能對后續(xù)的強(qiáng)對流天氣預(yù)報(bào)預(yù)警服務(wù)有所幫助和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：雷雨大風(fēng)；多普勒雷達(dá)；邊界層輻合線；探空分析

2017年6月1日晚，南京南部地區(qū)出現(xiàn)了一次雷雨大風(fēng)天氣，這次天氣發(fā)生突然，來勢兇猛，過程中南京溧水站測得每秒21.8米的瞬時(shí)強(qiáng)風(fēng)，并造成溧水區(qū)部分春季種植的行道樹被吹倒，以及工程圍擋被強(qiáng)風(fēng)破壞的情況，造成了一定的損失；同時(shí)該過程發(fā)生期間正處于南京祿口國際機(jī)場晚間航班進(jìn)港高峰期，也給民航運(yùn)輸帶來了比較顯著的影響，地面強(qiáng)風(fēng)導(dǎo)致的風(fēng)切變，造成部分航班復(fù)飛或備降。這次雷暴大風(fēng)，是一次較為經(jīng)典的初夏強(qiáng)對流天氣過程，仔細(xì)分析這次過程，有助于氣象從業(yè)者更加理性地認(rèn)識強(qiáng)對流天氣的發(fā)生要素，有助于深入理解不同層結(jié)條件下強(qiáng)對流天氣的特點(diǎn)，從而能夠更好地為經(jīng)濟(jì)建設(shè)、社會發(fā)展和人民群眾的生產(chǎn)生活做好氣象服務(wù)。

一、天氣形式背景

08時(shí)，500hpa高空圖上，南京地區(qū)位于槽后高壓脊前部，槽底已經(jīng)抵達(dá)海上，長江中游則有斷裂的橫槽維持，至20時(shí)該橫槽仍在維持，大致位于湖北西北部至浙江中部一線；08時(shí)的700hpa形勢圖上，南京站位于一個(gè)冷式切變線前，湖南地區(qū)還有低渦活動(dòng)，而到了20時(shí)，該低渦切變已經(jīng)顯著南壓到湖南中部到浙江中南部一帶；而在850hpa的形勢圖上，匹配的低渦切變線在08時(shí)即在南京以南，20時(shí)更是南壓到了武夷山地區(qū)；而在地面圖上，主要的輻合則維持在長江下游，14時(shí)甚至有低值中心為999.3hpa的閉合等壓線形成。由上述分析可見，當(dāng)天的天氣形勢，高中低層的槽線有明顯的前傾傾向，前傾槽意味著高層冷空氣移動(dòng)速度快于底層，在高層冷空氣已經(jīng)抵達(dá)的情況下，地面仍為暖的低值中心控制，上下層的溫度差拉大，氣溫的垂直遞減率加大，無疑為對流天氣的產(chǎn)生創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件。

二、對流條件分析

上圖為2017年6月1日08時(shí)南京站（58238）的溫度對數(shù)壓力圖，從圖中可以分析出以下幾個(gè)特征：

（1）當(dāng)日底層水汽條件較為豐富：由圖可見，在地面至700hpa區(qū)間內(nèi)，當(dāng)時(shí)的溫度露點(diǎn)差都比較小，底層相對深厚的濕層為對流天氣的發(fā)生提供了良好的水汽條件；相應(yīng)地，抬升凝結(jié)高度LCL和自由對流高度LFC都比較低，不需要太強(qiáng)烈的觸發(fā)，便能引發(fā)對流活動(dòng)的發(fā)展。

（2）中層干冷侵入的層結(jié)條件：500hpa有干冷空氣侵入，氣溫達(dá)到9℃，對應(yīng)1000hpa處25℃左右的氣溫，高低層溫差達(dá)34℃，氣溫的垂直遞減率較大，而且上圖為早間08時(shí)的探空數(shù)據(jù)，中午隨著地面氣溫的升高，高低層間的溫差還會繼續(xù)加大，顯然滿足了對流發(fā)生的層結(jié)條件；另外，根據(jù)過去的研究，中層干冷侵入的層結(jié)條件，有利于雷暴大風(fēng)天氣的發(fā)生，這是因?yàn)椋瑢α骰顒?dòng)發(fā)展起來后，在中層與干冷空氣混合，降水粒子會有顯著的蒸發(fā)過程，而蒸發(fā)過程會吸收周圍空氣中的熱量，導(dǎo)致環(huán)境空氣變冷變重，從而產(chǎn)生明顯的下沉運(yùn)動(dòng)，這個(gè)下沉運(yùn)動(dòng)落到地面，就會形成地面的短時(shí)輻散式強(qiáng)風(fēng)天氣。

（3）較大的CAPE對流有效位能，底層較小的抑制能量：底層抑制能量的存在，對于強(qiáng)對流天氣的發(fā)生有重要的作用。一方面，在抑制能量的壓制下，弱對流活動(dòng)無法發(fā)展，為強(qiáng)對流天氣的發(fā)展蓄積了不穩(wěn)定能量；另一方面，由于抑制能量較弱，強(qiáng)對流天氣一旦發(fā)展并沖破抑制后，之前蓄積的不穩(wěn)定能量就可以充分快速的釋放出來。

基于上述認(rèn)識，我們又獲得了EC細(xì)網(wǎng)格預(yù)報(bào)6月1日20時(shí)的對流有效位能分布，可見安徽中部至江蘇長江以南地區(qū)為高CAPE值區(qū)，南京南部地區(qū)則有高值中心，中心附近的對流有效位能大道1800J/kg以上，而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)性的地面強(qiáng)風(fēng)估算公式w=sqrt（CAPE/2）以這個(gè)能量估算的地面大風(fēng)風(fēng)速可達(dá)30m/s，而實(shí)況溧水站實(shí)測最大風(fēng)速達(dá)到了21.8 m/s，并不排除局部出現(xiàn)接近30 m/s風(fēng)速的可能。

二、觸發(fā)因素

眾所周知，邊界層輻合線是雷暴發(fā)生的重要觸發(fā)因素，為了探究此次強(qiáng)對流天氣的觸發(fā)因素，我們獲取了泰州、常州以及南京機(jī)場三個(gè)站點(diǎn)的雷達(dá)回波資料，企圖從中找出觸發(fā)此次對流活動(dòng)的邊界層條件。

上圖為6月1日14時(shí)，泰州站的雷達(dá)探測圖，圖中可見，在泰州東北側(cè)有一條細(xì)長的弱回波線，而在速度圖上，則對應(yīng)有相對的較大風(fēng)速區(qū)（淺綠色），我們判定該細(xì)長的弱線狀回波，是由于風(fēng)速輻合導(dǎo)致積云堆積的結(jié)果，來源可能是小股補(bǔ)充南下的東路冷空氣，也可能是所謂的海風(fēng)鋒。

17時(shí)02分，之前的弱的輻合線還維持并推移到了揚(yáng)州至江陰一帶，同時(shí)在輻合線的附近開始出現(xiàn)對流活動(dòng)；至19時(shí)，對流明顯加強(qiáng)并抵達(dá)常州，近地面開始出現(xiàn)大風(fēng)速區(qū)。

20時(shí)10分，對流單體繼續(xù)加強(qiáng)并抵達(dá)溧水，前沿已經(jīng)出現(xiàn)了陣風(fēng)鋒，速度圖上出現(xiàn)近地面大風(fēng)。

20時(shí)50分，地面大風(fēng)繼續(xù)，并出現(xiàn)了速度模糊，極大風(fēng)速超過20m/s。

根據(jù)上述多部雷達(dá)的連續(xù)監(jiān)視，我們認(rèn)為，本次對流天氣的觸發(fā)因素，主要是蘇北沿海的風(fēng)速輻合，自東北向西南移動(dòng)，抵達(dá)沿江蘇南高CAPE區(qū)域時(shí)觸發(fā)對流活動(dòng)，對流觸發(fā)后，其前沿的出流氣流又形成新的邊界層輻合線，繼續(xù)觸發(fā)后續(xù)的對流活動(dòng)，形成了對流活動(dòng)自東北向西南的傳播模式。

三、小結(jié)

本次過程，是典型的初夏高層冷渦匹配底層邊界層輻合線產(chǎn)生的雷雨大風(fēng)天氣，但是移動(dòng)及傳播方向與西風(fēng)帶常見的從西向東不同，因而特別容易被忽視。傳統(tǒng)的探空分析，配合數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的釋用，以及對邊界層輻合線的監(jiān)測，有助于預(yù)報(bào)員更好地把握對流天氣發(fā)生的背景條件；而更加精細(xì)的短時(shí)臨近服務(wù)，則要依靠值班人員對多普勒天氣雷達(dá)資料的實(shí)時(shí)關(guān)注和充分理解，這也是廣大氣象預(yù)報(bào)人員需要繼續(xù)深入學(xué)習(xí)和研究的方向。