2014年4月15日合作地區(qū)強(qiáng)對流天氣成因分析

王麗娜+魏娟娟+吉哲君

摘要 利用常規(guī)資料以及衛(wèi)星、自動站、雷達(dá)等探測資料對2014年4月15日合作地區(qū)出現(xiàn)一次明顯的強(qiáng)對流天氣進(jìn)行分析。結(jié)果表明，此次強(qiáng)對流天氣過程開始前700 hPa青海熱低壓維持3 d，同時偏南氣流維持，對流層底層積聚了大量的能量，暖濕結(jié)構(gòu)明顯，為這場短時強(qiáng)降水和冰雹天氣奠定了基礎(chǔ)，15日巴湖冷空氣南下自西向東影響甘肅，700 hPa切變明顯，產(chǎn)生強(qiáng)烈上升運(yùn)動，低層暖濕氣流抬升促使對流不穩(wěn)定能量爆發(fā)形成局地強(qiáng)對流。各種監(jiān)測手段分析可知，云圖對于本次強(qiáng)降水的短臨預(yù)報效果良好，強(qiáng)降水過程開始時間滯后于降水云團(tuán)；雷達(dá)對于本次強(qiáng)對流天氣過程的監(jiān)測效果良好，中小尺度系統(tǒng)在雷達(dá)資料上反應(yīng)良好，相比于云圖，雷達(dá)對于強(qiáng)降水落區(qū)的分辨率更高。

關(guān)鍵詞 強(qiáng)對流天氣；冰雹；巴湖低壓；暖濕氣流；中氣旋；甘肅合作；2014年4月15日

中圖分類號 P458.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）01-0219-03

甘南州地處青藏高原向黃土高原的過渡地帶，地形復(fù)雜，天氣多變，合作市為甘南藏族自治州州府，位于自治州北部，轄區(qū)平均海拔2 960 m，年均氣溫1.7 ℃，無絕對無霜期。合作市災(zāi)害性天氣種類多，冰雹、短時強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣是合作地區(qū)的主要?dú)庀鬄?zāi)害[1-4]。2014年4月15日合作地區(qū)出現(xiàn)一次明顯的強(qiáng)對流天氣，過程出現(xiàn)短時強(qiáng)降水并伴有冰雹，4月出現(xiàn)強(qiáng)災(zāi)害性天氣較為罕見。因此，本文將利用常規(guī)資料以及衛(wèi)星、自動站、雷達(dá)等探測資料對此次過程的成因進(jìn)行分析。

1 天氣實(shí)況

2014年4月15日8：00至16日8：00，合作市區(qū)出現(xiàn)短時強(qiáng)降水并伴有冰雹天氣，降水量為40.2 mm。冰雹最大直徑達(dá)10 cm，冰雹持續(xù)時間長達(dá)40 min，本次強(qiáng)對流天氣持續(xù)時間較長，主要降水時段出現(xiàn)在15日16：00—18：00。

2 環(huán)流形勢

15日8：00，500 hPa巴湖閉合低壓略有東移，其底部分裂的小槽影響至河西西部，高原低槽維持在河?xùn)|東部（圖1）；700 hPa，巴湖槽底分裂的小槽位于河西中北部（酒泉、張掖交界處），河?xùn)|大部分地區(qū)受低壓槽影響，槽前偏南氣流帶來充足的水汽，且“人”字形切變明顯，地面高壓維持在巴湖附近，地面鋒線位于酒泉北側(cè)（圖2）。

本次強(qiáng)降水過程開始前，高原上不斷有低值系統(tǒng)東移，700 hPa高原上有低壓生成并維持，甘肅處于高壓的東側(cè)，受偏南氣流影響，對流層底層暖濕結(jié)構(gòu)明顯。15日，巴湖槽低冷空氣南下，甘肅中部、南部出現(xiàn)強(qiáng)降水，局部地方出現(xiàn)冰雹。

3 診斷分析

3.1 渦度場分析

2014年4月15日8：00 700 hPa渦度場上（圖3），張掖至甘南上空為負(fù)渦度區(qū)，全省其余地方均為正渦度區(qū)；500 hPa，甘肅東部為負(fù)渦度區(qū)，西部基本為正渦度區(qū)；20：00，700～850 hPa，全省基本為負(fù)渦度控制（圖4），500 hPa上空轉(zhuǎn)為正渦度控制。

2014年4月15日8：00，地面上除了甘南有高壓系統(tǒng)活動外，甘肅其他地方低壓系統(tǒng)活動頻繁，同時對流層低層，河西中東部、甘南、臨夏以及蘭州、白銀均有高壓系統(tǒng)活動；14：00，對流層中低層，全省均有高壓系統(tǒng)發(fā)展；20：00，對流層低層高壓系統(tǒng)活動頻繁，中層開始向上，系統(tǒng)活動頻繁；16日8：00，底層低壓系統(tǒng)活動頻繁，高層高壓系統(tǒng)活動頻繁，降水減弱，本次強(qiáng)降水過程結(jié)束，局部地方減弱為零星小雨。

3.2 垂直速度場分析

2014年4月15日8：00，對流層中層500 hPa垂直速度場上，河西西部及河?xùn)|東部為負(fù)值區(qū)，省內(nèi)其余地方均為正值區(qū)，15日14：00，河西上空為負(fù)速度區(qū)，河?xùn)|甘南高原上負(fù)速度區(qū)開始發(fā)展（圖5）；15日17：00，負(fù)值區(qū)發(fā)展，甘肅上空垂直速度有3個負(fù)值中心，分別位于河西中部、河?xùn)|南部以及甘肅中部（圖6）。

15日8：00至16日8：00，氣流上升區(qū)是一個自西北向東南移動發(fā)展的過程，午后至夜間，青海東移的上升氣流區(qū)與甘肅省自河西東移發(fā)展的上升氣流在甘肅中部及甘南上空匯合，造成甘肅中部及甘南發(fā)生一次明顯的降水。

3.3 地面假相當(dāng)位溫場

15日8：00—20：00（圖7～8），甘肅中部在高能舌控制中，且在甘肅與寧夏交界處有1個大值中心。

3.4 水汽通量散度分析場

4月15日8：00，河西上空垂直上升氣流較明顯（圖9），但大氣從底層到高層先輻合，中層轉(zhuǎn)為輻散，高層又輻合，阻礙了上升氣流的發(fā)展；14：00，原本位于河西的上升氣流區(qū)東移南下，影響至甘肅中部，且高原上的上升氣流區(qū)開始發(fā)展與其匯合，午后，在甘南高原上出現(xiàn)了強(qiáng)度為29.5 mm/h的降水，20：00，甘肅中部地區(qū)垂直上升氣流加強(qiáng)，底層輻合高層輻散的配置非常明顯，且上升氣流從17：00開始至16日一直控制著甘肅中部，至16日8：00才從甘肅中部移出。另外，從渦度場來看，午后甘南及甘肅中部地面上小高壓的發(fā)展與對流層中高層的低壓槽配合，也為降水提供了有利條件（圖10）。

4 云圖分析

本次降水過程主要集中在甘肅中部以及甘南州，強(qiáng)降水云團(tuán)自15日15：00開始影響甘肅（圖11），甘南、臨夏以及張掖南部上空均有降水云團(tuán)，強(qiáng)降水過程自16：00開始，強(qiáng)降水落區(qū)主要在甘南州北部地區(qū)，在高原上強(qiáng)降水過程開始時間滯后于降水云團(tuán)；17：00，降水云團(tuán)北抬，基本移出甘南州；甘南強(qiáng)降水過程出現(xiàn)在16：00—17：00，合作站小時降水量達(dá)到29.5 mm，并出現(xiàn)冰雹；17：00，強(qiáng)降水云團(tuán)移至武威、蘭州、臨夏一線；18：00—19：00，武威上空降水云團(tuán)發(fā)展，永登降水量達(dá)到43.9 mm。與云圖上降水云團(tuán)的發(fā)展較為符合。20：00，武威、蘭州上空降水云團(tuán)發(fā)展，蘭州開始降水，武威降水持續(xù)；21：00，武威上空的降水云團(tuán)有所減弱，蘭州上空降水云團(tuán)發(fā)展，蘭州降水強(qiáng)度開始加??；16日4：00，降水云團(tuán)減弱東移，基本移出蘭州；7：00，降水云團(tuán)基本移出甘肅，強(qiáng)降水過程基本結(jié)束，轉(zhuǎn)為零星降水。endprint

本次降水過程中，云圖指示良好，在高原上，降水過程略滯后于降水云團(tuán)，且高原上降水云團(tuán)減弱較快，移動迅速，在蘭州、武威上空降水云團(tuán)停留時間較長，降水時間較長，降水量與降水區(qū)域較大；甘南則降水時間較短，降水強(qiáng)度較大，降水區(qū)域較小。

5 雷達(dá)資料分析

5.1 反射率因子分析

以甘南雷達(dá)為例分析15日17：00左右甘南州的強(qiáng)降水天氣過程，從雷達(dá)組合反射率分析，降水云團(tuán)自16：00開始加強(qiáng)，16：57發(fā)展為最強(qiáng)，最大回波強(qiáng)度為50 dBZ以上，在東移的過程中略有北抬（圖12）；17：29，強(qiáng)降水回波減弱為30 dBZ以下，強(qiáng)降水過程基本結(jié)束，轉(zhuǎn)為一般性降水。

5.2 徑向速度分析

降水云團(tuán)于16：57發(fā)展最強(qiáng)，對應(yīng)時刻0.5°徑向速度圖上（圖13），PPI最強(qiáng)回波對應(yīng)有1個-24 m/s的負(fù)速度中心，其東北側(cè)中氣旋結(jié)構(gòu)非常明顯，此刻的強(qiáng)回波對應(yīng)產(chǎn)生冰雹天氣。

6 結(jié)語

（1）從降水環(huán)流形勢來看，500 hPa槽線、地面鋒線、700 hPa偏南氣流均對2014年4月15日合作地區(qū)降水起到一定作用。

（2）從物理量場分析來看，渦度場、垂直速度場、假相當(dāng)位溫場、水汽通量散度場在時間和空間上的配合非常有利，也是造成此次春季冰雹天氣的重要因素。

（3）從衛(wèi)星云圖上分析，強(qiáng)降水過程略滯后于降水云團(tuán)的發(fā)展，衛(wèi)星云圖對于強(qiáng)對流天氣的短臨預(yù)報具有重要意義。

（4）從雷達(dá)資料分析，此次強(qiáng)對流天氣過程中，回波強(qiáng)度較強(qiáng)（50 dBZ以上），且在速度圖上有明顯的中氣旋配合，對于此次強(qiáng)對流天氣的監(jiān)測效果良好。

7 參考文獻(xiàn)

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