吴文心，苏海报，韩星竹，郑丽君

上饶市气象局，江西上饶 334000

在常规的天气观测及预报中，副热带高压控制的区域通常为下沉气流，对应为晴好天气，极少出现副高控制下的强对流天气。此类强对流天气是预报工作中的难点，极易出现漏报和错报。傅云飞等[1]分析研究了副高控制下发生的热对流降水结构特征、云和降水云之间的关系。张树民等[2]统计分析了苏南地区56例副高型强对流天气个例，认为该类型天气主要会发生短时强降水、雷暴大风、冰雹雷暴大风等强对流天气，不同的强对流类型，其环境参数区别明显。张晓芳等[3]分析了江西副高边缘热雷雨天气特征，认为该类天气有极明显的日变化规律。赵强等[4]分析了4次副高影响下强对流天气的环境场特征和触发机制。通过对此类副高控制下的强降水过程形成机制的研究，有利于提高对副高控制下天气的预报预警能力。利用地面、高空常规观测资料和双偏振雷达探测数据等，分析了2021年6月11日强降水天气过程，并结合雷达的回波特征、双偏振特征量及粒子相态识别算法剖析了对流风暴的发生发展过程、风暴结构及云物理机制，为今后副高控制下的强对流风暴监测提供一定的经验依据。

1 天气实况概述

2021年6月11日18:00～24:00，江西省上饶市出现了大到暴雨的强降水天气过程，降水主要集中在上饶市的东南部，降水时间集中、短时雨强大。6 h总雨量为30～102 mm，以广丰区泉波镇101.8 mm最大；最大小时雨强出现在信州区茅家岭为60.1 mm/h。此次降水的短历时雨强较大，雨强较大的站点如表1所示。上饶市信州区茅家岭区域站点18:40～18:50的降水量达到24 mm，18:50～19:00的降水量达20 mm；上饶市信州区张家村区域站点18:50～19:00降水量达23 mm。18:00～19:00小时雨强较大的有4个站，以茅家岭和张家村最大，分别为60.1和60 mm/h，广信区国家站和信州区国家站分别为39.5和32.8 mm/h。局地强降水天气过程导致了城市内涝、农田被淹、房屋毁损等严重灾害损失。

表1 2021年6月11日短时强降水出现站点

2 天气形势分析

2.1 环流背景分析

副高控制型热雷雨指的是在副热带高压控制的范围内，受午后热对流与低层（或底层）辐合线影响，在地面辐合线附近出现强降水或强雷电。2021年6月11日的致灾性强降水过程具有明显的副高型热雷雨的特征。11日08:00 500 hPa副高588线位于福建省西部，然后逐渐西伸北进控制江西省大部分地区，20:00已经控制上饶市广信区和广丰区，与此同时，700 hPa上饶市上空为弱的西南气流，850 hPa和925 hPa为弱的偏东气流，地面图上也有辐合线生成，本次强降水主要出现在辐合线附近。

2.2 物理量特征分析

从 图1可 以 看 出，2021年6月11日20:00，上饶市左侧南昌站和右侧衢州站的整层能量条件全部较好，南昌站对流有效位能为1 108.8 J/kg、K指数为38.7℃，衢州站对流有效位能为1 670.6 J/kg、K指数为37.9℃；整层湿度也全部比较深厚，925 hPa比湿为16 g/kg、850 hPa为14 g/kg、700 hPa为10 g/kg、500 hPa为5 g/kg。从 低 层 到 高层，风随高度顺时针变化，有暖平流，下暖上冷，大气不稳定，容易触发对流。较好的湿度和能量条件，也有利于短时强降水的发生。

图1 2021年 6月11日20:00南昌站（a）与衢州站（b）温度对数压力图

3 双偏振雷达特征分析

3.1 雷达反射率因子的演变

从雷达组合反射率因子来看，对上述降水区域影响较大的雷达回波主要分为2个时间段，影响信州区和广信区的回波云团A在6月11日的17:30初生，形态为块状的分散型回波；18:00回波迅速加强，出现2个中心强度大于60 dBz的强回波中心，分别位于信州区和广信区的中部；18:23，最强的2个块状回波合并为一个较大的块状回波，边缘较不规则，最强中心位于块状回波的西北部，强度维持并稳定少动，回波形态逐渐演化成“V”字形，19:09开始回波强度逐渐减弱，减弱速度较慢，至20:35大于60 dBz的强回波中心消失，然后回波在东移的过程中减弱。21:03，位于信州区上空逐渐消散的块状回波东南侧有一新块状回波云团B生成，并向偏北方向移动，在21:55出现大于60 dBz的强回波中心，强中心位于广丰区的中东部，在22:00，对流发展最为旺盛，回波形态呈团状，结构紧实，强回波中心至22:57才消失，然后回波在北移的过程中减弱。

3.2 偏振量特征分析

3.2.1 差分反射率因子ZDR与差分相移率KDP 差分反射率因子ZDR与粒子的大小和圆扁程度密切相关，差分相移率则能较好地反映出扁平大水滴粒子的数量[5-6]。如图2所示，在回波云团A发展至强盛时期，ZDR均大于2 dBz，在18:57更有大于5 dBz的区域存在对应组合反射率因子大于60 dBz的区域，说明对流云团中的降水粒子主要以大雨滴为主，高ZDR值的回波在21:37才减弱至2 dBz以下，雨滴直径减小。回波云团A的KDP在回波强盛时在0.75～7 deg/km，尤其是组合反射率因子大于60 dBz的区域对应的KDP均在2.4deg/km以上，在21:32减弱至0.5 deg/km以下，说明大雨滴在对流发展旺盛时期数量密集。回波云团A的雨滴直径大、浓度高，说明该云团为典型的短时强降水云团。

图2 回波云团A和回波云团B旺盛时期的组合反射率因子（a、d），差分反射率因子ZDR（b、e）与差分相移率KDP（c、f）

回波云团B在回波发展初期ZDR值分布零乱，强盛期间为1.5～4 dBz的连续性回波，KDP在21:26出现大于1.7deg/km的中心，在22:23强中心达3.1～7 deg/km，对应组合反射率因子回波中心强度大于60 dBz，说明雨滴浓度较高，且雨滴直径大，云团具备短时强降水的特征。

3.2.2 相关系数CC和粒子分类HCL 相关系数CC主要应用于大气中粒子非气象回波、相态的识别、0℃层识别和冰雹的识别等，液态水的CC值通常为0.90～0.99[7-8]。如图3所示，在回波云团A发展最为强盛的时期，CC的值在0.5°仰角大部分＜0.99，在1.5°和2.4°仰角则大部分高于0.99。在HCL产品中可以看出对流发展旺盛阶段，均识别为大面积的大雨区，有分散性冰雹镶嵌其中，面积不超过3个单位。在回波云团B发展强盛时期，CC值在0.5°仰角十分乱，在1.5°和2.4°仰角则值多＞0.99；在HCL产品中，云团被识别为大面积的小雨，在回波强度超过60 dBz的面积对应了小面积的大雨和冰雹。造成2个云团中相关系数及HCL产品不同的原因主要为A云团尺度较大，回波不容易受到干扰，而B云团尺度小，且受雷达波束阻挡影响，因此有较多的杂波干扰。

图3 回波云团A和回波云团B旺盛时期的组合反射率因子（a、d），相关系数CC（b、e）与粒子分类HCL（c、f）

4 结论

（1）通常情况下，副高控制大气下沉增温，天气晴好。但在特定条件下，由于副热带高压中心附近也会积累不稳定能量，当有触发机制存在时，这种潜在不稳定能量就会得到释放，形成强烈的对流不稳定天气，产生局地强降水。上饶市此次强降水过程就产生在该类形势背景下。在副高控制下，地面存在中尺度的辐合线，加之充沛的水汽和较好的能量条件，从而出现了局地对流性降水天气过程。由于这一类天气受副高下沉气流的控制，抑制对流发展，因而出现的强对流天气往往具有局地性、突发性的特点，属于中小尺度系统，因此预报难度较大。

（2）造成强降水的回波云团在发展强盛时期，中心反射率因子大于60 dBz以上，且对应的差分反射率因子ZDR＞2 dBz，差分相移率KDP最大值可达7 deg/km，偏振量参数显示云团主要以高浓度的大雨滴为主。相关系数CC在低层反应不一，对于对流云团A有较好的识别结果，对流云团B由于雷达波束的阻挡等因素，则杂波较多，对HCL的分类有一定的干扰作用。