深濕環(huán)境下一次颮線過程的預報著眼點分析

湯晨冰

摘 要：通過對河南省一次深濕環(huán)境下的颮線過程的環(huán)流背景、探空和雷達回波特征進行分析，得到過程預報著眼點。深濕環(huán)境下，當中層有冷平流入侵，冷中心下方有暖脊發(fā)展，造成冷暖疊加且低層有較強風切變時，有利于強颮線的產生;初始階段地形抬升對系統(tǒng)的發(fā)展、增強起重要作用，成熟階段陣風鋒抬升促進系統(tǒng)進一步增強;雷達風廓線產品中低層“ND”區(qū)與降水的開始和結束有較好的對應關系。

關鍵詞：深濕環(huán)境;地面輻合線;陣風鋒;低層“ND”

中圖分類號：P456.1 ? ? 文獻標志碼：A ? ? 文章編號：1003-5168（2022）5-0116-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.05.026

Forecast Focus Analysis of a Squall Line Process in Deep Humid Environment

TANG Chenbing

（Sanmenxia Meteorological Bureau，Sanmenxia ?472000，China）

Abstract： By analyzing the circulation background， sounding and radar echo characteristics of a squall line process in a deep wet environment in Henan Province， the focus of the process forecast is obtained： In deep wet environment， when cold advection intrusion in the middle layer， and there is a warm ridge below the cold center， it is conducive to the generation of strong squall lines when the cold and warm layers are superimposed and there is strong wind shear in the lower layers; the terrain uplift plays an important role in the development and enhancement of the system in the initial stage， the uplift of the gust front in mature stage promotes further enhancement of the system; Low-level "ND" area in Radar wind profile products has a good correspondence with the start and end of precipitation.

Keywords： deep wet environment; ground convergence line; gust front; low level "ND"

1 天氣實況概述

2016年6月5日17：00至6日02：00，河南省自西北向東南多個地市先后出現了短時大風、局地冰雹和短時強降水等強對流天氣。其中5日19：00—23：00洛陽、南陽、平頂山等地區(qū)出現了強颮線，南陽鎮(zhèn)平、西峽、內鄉(xiāng)、唐河、平頂山寶豐等地區(qū)出現8至10級大風，以鎮(zhèn)平站為例，在20：00—21：00颮線過境期間，整點風速由7.1 m/s變?yōu)?7.5 m/s，風向由颮線前偏北風轉為颮線過境后的偏西風，氣溫也由26.8 ℃下降到21.1 ℃，當日22：00氣溫進一步下降到16.6 ℃，且伴隨出現17.9 mm的強降水。洛陽（汝陽）、南陽（社旗）、平頂山（汝州、魯山、舞鋼、寶豐）、新鄉(xiāng)（輝縣）有7個縣（市）在颮線過境時的小時降水量達到短時強降水級別，平頂山汝州站、魯山站小時雨強分別達到了42.2 mm和43.2 mm（見圖1）。目前，有較多學者對各類強對流系統(tǒng)的發(fā)展機理進行了分析[1-6]，為進一步做好此類天氣的預報工作，筆者從大尺度環(huán)流背景、探空、雷達回波特征等方面對此次颮線過程預報著眼點進行分析探討。

2 環(huán)流背景條件分析

2016年6月5日08：00 200 hPa上，高空風速≥40 m/s的急流軸位于豫南上空。500 hPa上中高緯地區(qū)為兩槽一脊的形勢，高壓脊位于巴爾喀什湖至貝加爾湖之間;在華北北部有一低渦，配合有-12 ℃的冷中心;低槽位于邢臺—西華—安化一線，槽后有-10 ℃的冷中心，且溫度槽落后于高度槽，河南省大部處在槽后西北氣流中，其上空溫度線和高度線夾角大于60 °，有強冷平流輸送，同時河南上空處于（T-Td）≤6 ℃的顯著濕區(qū)中。

700 hPa上有東北西南向切變線存在，切變線南部穿過豫西南。溫度槽同樣落后于高度槽，冷平流較強，在該層河南省上空也處在顯著濕區(qū)中。850 hPa上山西南部有一低渦中心，同時配合有南北和東北向切變線;濕度場上顯著濕區(qū)位于河南信陽以北至山西。在長沙至南陽一線有一中心20 ℃的溫度脊，同時在新疆有一中心29 ℃的溫度脊伸向河套地區(qū);隨著新疆至河套溫度脊加強東移，南陽溫度脊向西移動，兩溫度脊與位于山東的冷中心之間形成等溫線密集帶，河南中西部地區(qū)溫度梯度加大，鋒區(qū)加強。08：00溫度脊和最大濕軸基本處在同一緯度，20：00溫度脊在最大濕區(qū)以西，對強的對流活動有指示意義。尤其是豫西南地區(qū)，低層暖脊上疊加冷中心，上冷下暖，垂直溫度直減率非常大，有利于強對流產生。

地面圖上，2016年6月5日08：00河南省處在鋒前暖區(qū)中。14：00前后在山西南部形成偏北風和西南風輻合線，在其觸發(fā)作用下，輻合線北側分散中尺度對流云逐漸加強。17：00輻合線南移到鄭州至華山一線（北輻合線），此時在南陽和駐馬店之間有一西南風和東北風的輻合線（南輻合線），隨著北輻合線南移，兩條輻合線交匯引起鋒生，在南陽和駐馬店之間誘發(fā)中尺度低壓。23：00在南陽東部至西華出現明顯的東北—西南向輻合線，移入回波和本地回波在中尺度低壓中心和輻合線上合并加強發(fā)展，并隨著輻合線的移動方向移動。地面輻合線作為觸發(fā)系統(tǒng)，基本上決定了颮線的走向和移動方向[7];兩條輻合線交匯后誘發(fā)的中尺度低壓導致了豫西南地區(qū)的強對流天氣更加劇烈。

值得關注的是，在4日夜里河南省出現了大范圍降水。受降水影響，5日08：00河南省上空濕層深厚，5日白天豫西南地區(qū)最高氣溫30 ℃左右，其他地區(qū)22～26 ℃。受前期降水影響，河南地區(qū)自下而上都處在顯著濕區(qū)中，深厚濕層和較低的溫度使強對流天氣預報難度增大，預報員更傾向于考慮出現短時強降水。

此次過程中，對流層高層有急流存在，中層冷平流明顯且華北或東北有冷渦維持，在河南上空為西北氣流，低層有低渦切變線等輻合系統(tǒng)，地面場上冷空氣在華北盤桓，鋒前暖區(qū)中有多條地面輻合線生成并相交，從而產生伴隨大風、短時強降水，甚至冰雹的颮線天氣。

3 探空分析

2016年6月5日08：00南陽站探空850 hPa以下風隨高度逆轉有冷平流，850～700 hPa之間為暖平流，且有很強的偏北風和西南風垂直切變;700 hPa以上風隨高度逆轉有冷平流。濕度場上700～400 hPa之間相對濕度≥80 %，冷濕環(huán)境特征比較明顯，700 hPa以下相對濕度較上層偏小，冷濕氣流疊加在較暖濕氣流之上，造成層結不穩(wěn)定（見圖2）。08：00對流有效位能CAPE值只有118.2 J/kg，弱的對流有效位能給強對流天氣預報帶來了難度。

4 雷達產品特征

2016年6月5日洛陽雷達1.5°仰角基本反射率上，15：05山西省南部的對流回波迅速發(fā)展，回波范圍逐漸增大，中心強度達到55 dBZ以上，在環(huán)境西北風作用下，各分散回波不斷聚集并南下;另外在盧氏—欒川—汝陽附近，有分散的局地對流發(fā)展。隨后山西南部回波逐漸連接成片狀，伴隨有線狀強回波中心帶，其西部有分散的對流回波以50 km/h左右的速度東移南下靠近強中心帶的尾部，17：00兩者連接成一條長寬比較大的弓狀回波，初具颮線規(guī)模，隨后颮線進入河南，影響三門峽、洛陽、濟源等地。研究回波連接并增強的規(guī)律，發(fā)現其大致沿垣曲—夏縣—運城呈東北—西南走向，與中條山脈的走向一致，說明在強回波帶的聚集、增強過程中，地形抬升起到了很大的作用。

17：55在嵩縣—汝陽—汝州—郟縣開始有線狀回波發(fā)展，19：44線狀回波與颮線結合形成一條“人”狀回波，颮線強度和尺度明顯增加，其尾部有單體脫離颮線向南移動。20：30颮線進一步增強，其尾部脫離的單體不斷發(fā)展到達商南南部，單體中心基本反射率因子強度達到68 dBZ，且探測到了三體散射特征，表明出現了冰雹。20：56南陽雷達1.5°反射率圖像上颮線回波呈“ω”狀，彎曲曲率較大，回波主體反射率因子中心強度達到66 dBZ，對流發(fā)展旺盛，其前方還出現了明顯陣風鋒，鎮(zhèn)平、內鄉(xiāng)分別出現27.5 m/s、21.8 m/s的大風，在南陽市區(qū)東南側還出現了局地對流單體，颮線前部陣風鋒逐漸向其靠近。21：33在陣風鋒作用下單體迅速增強并與颮線結合，基本速度圖上正速度區(qū)的面積明顯小于負速度區(qū)，系統(tǒng)輻合強烈，隨著陣風鋒的移動，前部單體迅速增強，21：50單體與颮線完全結合后，在垂直于陣風鋒的速度剖面上，低層完全轉變?yōu)榇蠓秶囷L鋒出流，給地面帶來災害性大風，同時強回波范圍增大，對流高度顯著增高，南陽社旗等地均受到狂風暴雨影響。由于颮線南部風速大，導致其移速明顯大于北部，在東移南下過程中，颮線逐漸轉向。6日00：30之后，颮線轉為西北—東南走向，強度逐漸減弱，但仍給信陽多地帶來了短時大風。此后回波反射率強度逐漸降低，于02：30移出河南省。

由此可見，在颮線發(fā)展階段，地形抬升對分散回波的聚集、增強起重要作用;而在颮線成熟階段，其前部陣風鋒抬升局地對流對系統(tǒng)進一步發(fā)展起到了重要作用，局地對流增強后與颮線相結合，使颮線在短時間內迅速發(fā)展，導致南陽多地受災嚴重。

從風廓線產品看，在颮線影響之前，洛陽、南陽、駐馬店各地垂直風速切變較弱，但低層風向隨高度均為順時針旋轉，有暖平流，駐馬店高空甚至有一定的冷平流，這給颮線的維持和發(fā)展提供了較好的環(huán)境場條件。同時也可以發(fā)現，低層“ND”區(qū)與降水的開始和結束有較好的對應關系。各站低層出現“ND”區(qū)的時間分別為洛陽17：39—19：07，南陽20：56—21：57，駐馬店23：41—00：17（見圖3），這與颮線影響各站的時間基本一致，對預報員關注降水的發(fā)展情況有良好的指示作用。

5 結語

通過分析，可以發(fā)現此次過程的預報著眼點有四個方面。

①當對流層上層有高空急流的存在，中層有冷平流的入侵，且在中層冷中心下方的低層有暖脊發(fā)展的區(qū)域，有利于強颮線的生成。

②低層溫度梯度加大且溫度脊在最大濕區(qū)以西時，對強的對流活動有指示意義;地面場上兩條輻合線交匯引起鋒生，誘發(fā)的中尺度低壓導致豫西南地區(qū)的對流天氣更加劇烈。

③當高空冷濕氣流疊加在較暖濕氣流之上，低層有強的偏北風和西南風垂直切變，對颮線的產生有指示意義，但較低的CAPE值會給預報帶來一定難度。

④在發(fā)展階段地形抬升對分散回波的聚集、增強起重要作用;在成熟階段，颮線前部陣風鋒抬升局地對流對系統(tǒng)進一步發(fā)展起到了重要作用。風廓線產品中低層“ND”區(qū)與降水的開始和結束有較好的對應關系。

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