一次高層東風波對昌北機場天氣環(huán)境的過程分析

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720193

摘要：通過對2011年8月19日南昌昌北機場雷雨大風天氣過程分析，得出此次過程的主要影響系統(tǒng)為：高層東風波、季風槽前低層西南暖濕氣流。此次東風波系統(tǒng)主要是受西太平洋副高和大陸副高之間的切變發(fā)展而成，東風波槽前和波軸上利于上升運動的出現(xiàn)，為強降雨提供了有利的動力條件，季風槽前強勁的西南氣流提供了水汽條件。

關(guān)鍵詞：東風波；強降水；副高

東風波是對流層天氣尺度的擾動，由偏東氣流的擾動發(fā)展而成，它被定義為在副熱帶高壓帶南側(cè)對流層中、下層的東風氣流里，常存在一個槽或氣旋性曲率最大區(qū)，呈波狀形勢自東向西移動的熱帶波動。顧思南，陳從夷[1]等人認為低壓槽與氣流改變方向的軸線大體一致，在鉛直方向波槽軸線隨高度向東傾斜；對流層低層流場在槽前為輻散，有下沉氣流，槽后為輻合，有上升氣流；東風波可以伸展到對流層中層，槽前為干冷空氣，槽后為暖濕空氣，壞天氣發(fā)生在槽后。肖文俊[2]的研究結(jié)果指出若東風波的東風隨高度增強（減弱），則壞天氣在槽線以西（東）。D.K.Lilly[3]提出了一個反映風場旋轉(zhuǎn)性的新的物理概念——螺旋度，螺旋度既可以表達風場旋轉(zhuǎn)性的強弱而且也可以反映出旋轉(zhuǎn)性的輸送。鄭峰、徐海明[4]等人研究表明螺旋度大值中心強度和位置的演變較好地反映了暴雨落區(qū)和中尺度低渦的誘生、移動，螺旋度的時空演變對暴雨發(fā)生有一定的預(yù)示意義。另一方面梁必騏等研究表明[5]，影響華南的東風波常見的有三類，即深厚東風波、中低層東風波和高層東風波，具體界定如下：深厚東風波指從850hPa至對流層頂?shù)臇|風波，中低層東風波指400—500hPa以下的東風波，高層東風波指500hPa至對流層頂?shù)臇|風波。因為東風波常伴隨強對流天氣，嚴重影響著飛行安全，所以了解和總結(jié)東風波的預(yù)報思路和方法就很重要。

1 資料和方法

本文使用的資料為2011年8月19日的南昌昌北機場氣象臺觀測資料和MICAPS數(shù)據(jù)。通過過程分析和要素分析來反演此次東風波的發(fā)生機制，從而得出相關(guān)預(yù)報結(jié)論。

2 雷暴大風天氣實況

根據(jù)朱星球[6]等的統(tǒng)計分析，影響江西的東風波過程以高層東風波為主，其余類型東風波相對少見，高層東風波出現(xiàn)雷暴大風的概率高，且雷暴大風風速較大，出現(xiàn)時段也常發(fā)生在午后到傍晚。本文選取的2011年8月19日東風波雷暴大風過程就是一次典型的高層東風波過程。從當時實況來看，14：00時本場還是少量淡積云，3m/s的偏南風，15：00時本場聞雷，風速加大達到5m/s，西北方向出現(xiàn)了少量的積雨云，隨著雷暴云團的靠近，風向由南轉(zhuǎn)北，16：00時平均風速達到7m/s，陣風超過15m/s，并伴有陣性降水，直到16：47時雷雨過程才結(jié)束，17：00時平均風速減小到4m/s，此次過程小時降水量達到18mm，過程前后氣象要素變化大，比較符合高層東風波的特征。

3 環(huán)流形勢演變特征和主要影響系統(tǒng)

2011年8月19日08時500hpa的環(huán)流形勢圖1（a），在我國湖北地區(qū)有一個大陸高壓，這個高壓與盤踞在西太平洋的副熱帶高壓之間形成了一個氣旋式切變，這個氣旋式切變就是東風波，槽線的位置剛好位于江西北部地區(qū)，本場此時處于高層東風波的槽前位置，所以上午本場以晴熱天氣為主，雷暴是午后開始發(fā)展起來的。從08時700hpa圖1（c）的流場圖來看，此時較強的西南氣流給雷暴的形成輸送了充足的水汽，加上500hpa以上200hpa為南亞高壓東側(cè)輻散區(qū)，高層的抽吸作用會增強上升運動。再看08時850hpa圖1（e）的流場圖，本場以偏西氣流為主，此高度溫度為21度與500hpa高度溫度相差29度，根據(jù)朱星球[6]等人得到的結(jié)論當850hPa與500hPa溫度差在26℃以上時，高層東風波的冷擾動最為明顯，且出現(xiàn)8級以上雷雨大風的概率較高，所以此時早晨的形勢場配置有利于產(chǎn)生雷暴伴隨大風天氣。

從雷暴發(fā)生結(jié)束后19日20時的流場圖來看，500hpa圖1（b）大陸高壓明顯減弱，東風波槽線減弱南壓，江西西北部地區(qū)轉(zhuǎn)為弱高壓控制，700hpa圖1（d）流場變的稀疏，水汽輸送較弱，850hpa圖1（f）氣壓場較弱，南風分量不大。故當雷暴發(fā)生過后天氣以晴好天氣為主。

就此次東風波引起的雷暴而言，午后地表非均勻加熱時空氣增溫，產(chǎn)生上升氣流，其周圍的空氣補充輻合，加上中層充沛的水汽輸送，配合高層的輻散，整層的抽吸作用明顯加強，是造成這次雷雨的主要原因。

4 渦度、散度分析

首先，從早上08時渦度場來看，500hpa圖2（a）江西東北部有一帶正渦度，然而700hpa圖2（c）和850hpa圖2（e）都是負渦度，所以高層東風波的上升區(qū)域主要在500hpa以上區(qū)域。從散度場分布來看500hpa圖2（b）為一個弱的輻合，中層700hpa圖2（d）則為輻散區(qū)，同時850hpa圖2（f）江西北部對應(yīng)了弱的輻合，南部對應(yīng)了弱的輻散。從而從850hpa至700hpa之間有上升運動，700hpa至500hpa之間為下沉氣流，500hpa以上為上升氣流。

另一方面，從500hpa水汽通量場圖（3）可以看出，高層為干層相對濕度較低，而低層850hpa則相對濕度較大，上干下濕的垂直形勢，有利雷暴和大風的發(fā)生。

5 結(jié)論

高層東風波的環(huán)境溫度垂直遞減率較大，超過26度，加上上干下濕的不穩(wěn)定層結(jié)有利于雷暴大風的生成，單就高層東風波而言，地面加熱不均多為雷暴發(fā)生的觸發(fā)機制，但低層的輻合線本身仍為雷暴發(fā)生的重要因子。高層東風波因冷擾動明顯而產(chǎn)生大風天氣的概率較高。

參考文獻：

[1]顧思南，陳從夷.一次東風波大暴雨過程診斷分析，氣象科技，2013.8.

[2]肖文俊.東風波天氣區(qū)域分布與基本氣流垂直切變的關(guān)系，北京大學學報：自然科版，1990.

[3]Lily D K，The structure.energetics and propotation of rotating convective storms.Part 2：Helicity and storm stabilization.J Atmos Sct，1986，43（2）：126140.

[4]鄭峰，徐海明，丁一匯.一次東風波及其誘生低渦的螺旋度特征分析，大氣科學，2008.1.

[5]梁必騏，王安宇，梁經(jīng)萍，等.熱帶氣象學（第1版） [M].廣州：中山大學出版社，1989.

[6]朱星球，王詠青.東風波對江西強對流天氣環(huán)境條件的影響分析，2016.6.

作者簡介：胡洋，學士，助理工程師，主要從事中短期以及短時預(yù)報。