0 引言

中尺度对流性天气包括暴雨、雷暴、冰雹、大风、龙卷、下击暴流等，它们空间尺度为几千米至几百千米、时间尺度仅为几小时到十几小时，且突发性、局地性强，常对人民的生命财产乃至国民经济造成巨大的危害(黄永明和倪允琪，2005;池再香等，2007)，对传统预报分析模式的时空精度是一个极大的挑战。近年来，雷达、自动站、风廓线和加密探空等资料的不断应用，在时空精度上填补了传统观测手段的不足，为中尺度对流天气发生发展机制的研究打下了基础。庄薇等(2010)认为自动站、多普勒雷达及其反演的风场很好地揭示了飑线发生、发展、爆发过程及其回波和风场的空间结构特征。漆梁波等(2006)用多普勒雷达、自动站及风廓线资料研究了飑线发展过程中回波、风场的空间结构。廖晓农等(2008)认为基于探空资料计算得出的大气稳定度参数等，在冰雹成因分析中具有较好的效果。朱兴明等(2010)发现地闪资料、雷达回波和逐小时的FY-2C红外亮温资料分别对不同生命史长度的对流活动有较好的反映。近年来，融合多种探测资料特别是中尺度探测资料的分析场，比单一的探测资料更客观真实，在天气形势、降水分析、物理量诊断等方面显现出越来越明显的优势(周后福等，2010)。能融合多种中尺度观测资料的局地分析预报系统LAPS(local analysis and prediction system)分析场资料，时间分辨率1 h，空间分辨率3 km，能弥补全球和区域模式在时空分辨率上的不足(韩荣青等，2004;黄刚，2006;陈德辉等，2008)，对强对流天气系统的诊断和预报具有积极作用。

本文首先对2010年8月25日上海强对流天气过程发生前的天气尺度背景条件进行概述，并对所使用的LAPS中尺度分析场资料进行检验，重点利用LAPS多种观测资料融合结果，对此次强对流天气进行动力、水汽和热力条件的分析，阐述了风暴发展不同阶段的结构特征。

1 强对流天气过程概述及前期天气背景条件

1.1 强对流天气实况

2010年8月25日中午至傍晚，上海部分地区出现了冰雹、雷雨大风及短时强降水等强对流天气。其中短时强降水主要出现在宝山、浦东北部、市区、闵行及松江等地，13:00—16:00(北京时间，下同)3 h累积雨量最大为浦东防汛前线83.2 mm，另有多个站出现了1 h雨量大于50 mm的暴雨，闵行观测站14:48观测到最大直径为15 mm的冰雹，雷雨大风主要出现在崇明、宝山、嘉定、浦东北部及市区北部，以宝山吴淞口28.4 m/s为最大(图1)。

1.2 天气尺度环流背景

2010年8月25日08时，200 hPa高度上海处于南亚高压东侧脊线附近，即高空是一个辐散区(图略)。25日08时(图2)，500 hPa河套至秦岭有一短波槽，急流轴位于黄河与长江之间，位置相对于上海较为偏北，上海位于副高脊线北侧，受副高控制。850 hPa槽线南侧江苏中部至安徽中南部存在一条西南急流，该急流与上海附近的偏南气流形成反气旋式切变。925 hPa上，黄海海域存在一个低压中心，江苏北部至安徽中部有一条较为显著的切变，与其相对应的地面静止锋横跨江苏南部、安徽南部，上海位于静止锋的南侧，从风场上看没有明显的辐合或切变。大尺度环流背景预示上海有发生雷阵雨天气的可能，但强对流天气产生的条件尚不充分。

图1 2010年8月25日14:00—17:00上海3 h最大阵风分布(a;单位:m/s)和雨量分布(b;单位:mm)Fig.1 The 3-hour(a)gust extreme distribution(m/s)and(b)rainfall distribution(mm)in Shanghai from 14:00 BST to 17:00 BST on August 25，2010

图2 2010年8月25日08:00天气尺度分析图(棕色粗实线为不同高度场的槽线，线上数字表示该槽线所在高度;蓝色箭头为500 hPa显著流线;蓝色粗点划线为500 hPa副高脊线;棕色箭头为700 hPa显著流线;红色双实线为700 hPa切变线;灰色双实线为925 hPa切变线)Fig.2 The synoptic situation of Micaps data at 08:00 BST on August 25，2010 in East China(Thick brown contour lines denote the trough lines and the numbers marked on them denote their heights;blue arrow indicates 500 hPa significant streamlines;thick blue chain dotted line indicates 500 hPa subtropical high ridge line;brown arrow denotes 700 hPa significant streamlines;red double contour line denotes 700 hPa shear line;gray double contour line indicates 925 hPa shear line)

宝山探空站25日08:00的资料(图略)显示，风速的垂直切边并不明显，500 hPa以下各层风速稳定在4 m/s左右，而切变风暴(飑线、雹暴等)的环境垂直风切变范围是4.5×10－3～8.0×10－3s－1(陆汉城，2004)。云体低层环境风不强，850 hPa风速只有4 m/s。从地面到200 hPa，风向随高度顺时针转动，偏转方向有序，亦有利于切变风暴的形成(庄薇等，2010)。对流有效位能(convective available potential energy，CAPE)不大，约为1 632 J/kg，沙氏指数和K指数也较小。因此，若仅以上述常用指数分析，并不易看出25日中午到傍晚有强对流发生的潜势。其主要原因在于基准探空站的时间分辨率不高(时间间隔为12 h)，而大气对流稳定度的时空变化迅速，因此需要具有高时空分辨率的资料进行进一步的分析。

2 局地分析预报系统及资料融合检验

2.1 局地分析预报系统

由美国国家海洋大气管理局下属的ESRL(Earth System Research Laboratory)研究开发的LAPS(local analysis and prediction system)，是一种具有变分同化功能的数据融合系统，其基础算法是在背景场基础上采用距离权重插值得到网格点值，然后对气温、气压、风的关系采用三维变分进行约束，对垂直水汽分布采用一维变分进行约束等。由于其变分分析只在少数几个要素间进行，计算量得到有效控制;通过调整权重等参数，可使分析场与观测实况非常接近(高华等，2010)。

LAPS的开发始于20世纪90年代，发展至今已有十多年。Albers(1995)、Albers et al.(1996)和Birkenheuer(1999)认为LAPS的云分析、温度分析、风分析等分析结果效果较好，可以为临近预报提供实时的大气状况场，还能作为局地中尺度预报模式的初始化机制。国内已实现LAPS北京、武汉、上海的本地化，并开始尝试将LAPS应用于中尺度对流性天气系统的分析和诊断研究(李红莉等，2008，2009;高华等，2009)，同时与目前流行的其他资料融合系统进行业务应用潜力的对比(高华等，2010)。LAPS分析场产品的应用，不仅能提高多种资料的综合应用，还有助于分析中尺度天气系统发生发展的机理，提高天气预报的时效和准确率。

2.2 研究区域和资料选取

针对2010年8月25日上海强对流天气过程，选取的LAPS输出区域为长三角区域，在117.7～124.3°E、28.6～33.7°N范围以内，格点数201×201，垂直方向为21层。LAPS采用15 km分辨率的WRF区域数值模式建立背景场，生成时间分辨率为1 h、空间分辨率为3 km的分析场。

LAPS分析场所融合的数据具体有:1)常规地面观测和高密度自动站探测资料。长三角区域内约140个常规观测站，以及约1 500个自动站的观测资料。2)探空资料。区域范围内的7个探空站，分别在上海、南京、杭州、衢县、洪家、安庆和射阳。3)风廓线资料。上海青浦区风廓线雷达逐30 min资料。4)雷达资料。区域范围内的6部多普勒天气雷达，分别在青浦、南汇、南京、杭州、宁波、南通。5)风云卫星资料。风云二号E星的红外亮温、红外分裂窗亮温、水汽亮温、中红外亮温和可见光反射率五个通道的资料。

2.3 LAPS分析场与观测实况对比检验

将8月25日LAPS输出的雷达回波产品与对应时刻、高度的上海地区雷达拼图进行对比，以检验LAPS融合雷达资料的效果。15:00，实况观测资料显示，在中低空1.5 km高度处(图3a)，有两个回波高值区分别位于嘉定—宝山以及闵行南部，中心强度分别高达50 dBZ和55 dBZ，并发展至12 km的高空(图3b);相应时刻LAPS的850 hPa(约1.5 km)和200 hPa(约12 km)高度场也分别在相应位置存在强度相同的强回波中心(图3c、3d)，说明LAPS分析场雷达回波能够反映真实回波情况，是可信的。

将LAPS地面水平风场产品与对应时刻、高度的自动站实况进行对比，以检验LAPS风场的质量。从25日11:00的自动站实况可以看到长江口附近、崇明西侧存在一个西北风与西南风的弱切变，而LAPS对应时刻的地面风场中也存在西北气流与西南气流的弱切变，位置与实况相比略偏北(图略)。14:00的自动站实况图上，随着启东北部沿海东北气流不断向陆地输送，同时太湖附近偏西气流增强，上一时次的弱切变得到维持和发展(图4a)，而LAPS风场中也有较为明显的气旋式气流辐合在崇明西侧发展(图4b)，与实况较为一致，说明LAPS风场质量随着风速的增大而提高。因此在流场扰动较为明显的情况下，LAPS资料对实况的反映更为真实。

图3 2010年8月25日15:00的上海WSR-88D雷达1.5 km高度(a)和12 km高度(b)反射率实况观测场和LAPS输出850 hPa(c)、200 hPa(d)雷达反射率因子场(单位:dBZ)Fig.3 The(a)1.5 km and(b)12 km radar reflectivity of Shanghai WSR-88D radar，and the(c)850 hPa and(d)200 hPa radar reflectivity analysis field by LAPS at 15:00 BST on August 25，2010(units:dBZ)

图4 2010年8月25日地面风场(单位:m/s;粗虚线表示地面切变线)a.14:00地面自动气象站观测实况;b.14:00LAPS输出地面风场Fig.4 Surface wind field(units:m/s)on August 25，2010(thick dash line denotes surface shear line)a.AWS observation of Micaps data at 14:00 BST;b.analysis field at 14:00 BST by LAPS

3 强对流天气过程的中尺度特征

3.1 回波及风场三维结构

3.1.1 风暴单体水平风场和回波结构

主要分析A、B两个风暴的动力结构。25日14:00，850 hPa(图5a)浦东中部有西南气流与偏南气流的辐合，并与闵行中南部的辐合运动连接，该辐合线中部生成单体A1，最大回波强度超过50 dBZ。而A1的西南方向有西风和西南风的辐合，有产生新生单体并与A1合并的可能，故风暴影响区域有向西南方向扩大的趋势。辐合线北端的单体B1东侧有较强的东南风，因此B1有向西扩大趋势。上述辐合线从850 hPa(图5a)延伸至500 hPa(图5b)，并随高度的增加及北侧偏西气流的增强，其北端由南—北走向逐渐转为东北—西南走向。单体A1强回波(45 dBZ)高度超过500 hPa(约6 km)(图5b)。

15:00左右，上海中东部地区东南偏南气流较前一时次显著加强，而前一时次位于浦东—闵行一线的辐合线分裂成南、北两部分。南段向西南发展，其上新生单体陆续与A1发生合并加强(图略)，在闵行南部发展为雹云单体A，其强回波(40 dBZ)发展至200 hPa(图5f)。北段向西北移动与嘉定、宝山附近的新生辐合线合并，同时在其两侧触发新对流单体;新生单体与向西发展的单体B1合并加强为B(图5d、e)。由于这段辐合线较为深厚，延伸至500 hPa，因此单体B的强回波高度在15:00也超过了500 hPa(图5e)。

3.1.2 风暴单体垂直结构特征

图6a、b分别为15:00、16:00沿图5e中直线ab(31.4°N纬线)方向风暴B的垂直剖面(垂直风场为根据实际风场计算得的风暴相对速度场，剔除了风暴移动速度的影响，下同)。

从风暴成熟阶段垂直剖面(图6a)可见，强回波区向下基本接地，向上则已发展至350 hPa附近。在对流单体底层，东南风与西北风在单体西侧约121°E发生辐合，两支气流交汇处形成略向东倾斜的上升气流，上升运动从近地面延伸至200 hPa以上。上升气流区东侧气流在强回波区中上部约400 hPa开始，逐渐转为偏西气流，并在降水粒子的拖曳作用下在单体东侧形成下沉。上升气流与下沉气流在垂直面上构成一个比较完整的、中心位于强回波区中上部约450 hPa处的中尺度环流系统。

16:00风暴进入消散阶段(图6b、c)，前一时次位于强回波区中部的环流中心依然维持，但回波几乎已彻底消散。底层仍存在东南风与西北风的辐合，在垂直环流西侧形成向东倾斜的上升气流，但上升高度较前一时刻明显降低，东侧最高约到达300 hPa，西侧在约550 hPa处即转为偏西气流，中高层主要受偏西气流控制。

图7为单体A分别沿不同方向的垂直剖面图，图7a和图7b为沿图5e中直线cd(31.05°N纬线)方向垂直剖面图，图7c和图7d为沿图5e中直线ef(121.4°E经线)方向垂直剖面图。两组剖面图恰好能分析不同发展阶段风暴单体的空间结构。

图5 2010年8月25日14:00 850 hPa(a)、500 hPa(b)、200 hPa(c)及15:00 850 hPa(d)、500 hPa(e)、200 hPa(f)的LAPS水平风场(单位:m/s)和雷达反射率因子场(单位:dBZ)(a、d中的粗黑线表示对应高度的辐合线;e中黑实线为垂直剖面图位置示意)Fig.5 The horizontal wind field(arrow;units:m/s)and horizontal radar reflectivity(shaded;units:dBZ)analysis field by LAPS at(a)850 hPa，(b)500 hPa and(c)200 hPa at 14:00 BST，and at(d)850 hPa，(e)500 hPa and(f)200 hPa at 15:00 BST(thick black contour lines in a and d denote convergence lines;thick black contour lines in e denote the vertical cross-section fields)

图6 2010年8月25日15:00(a)和16:00(b)沿直线ab剖面的LAPS风暴相对速度场(单位:m/s)和雷达反射率因子场(单位:dBZ)，以及16:00 850 hPa LAPS水平风场(单位:m/s)和雷达反射率因子场(单位:dBZ)(c)(粗黑虚线箭头表示上升气流;粗黑实线箭头表示下沉气流)Fig.6 The vertical cross-sections of the storm relative flow field(arrow;units:m/s)and radar reflectivity(shaded;units:dBZ)along ab at(a)15:00 BST and(b)16:00 BST，and(c)the horizontal wind(arrow;units:m/s)and horizontal radar reflectivity(shaded;units:dBZ)analysis field by LAPS at 850 hPa at 16:00 BST(Thick black dash arrows denote the updraft，and thick black solid arrows denote downdraft in a and b)

由图7a可见，单体A底层存在东南风与偏西风的辐合，并在单体东侧121.6°E附近形成略向西倾斜的上升气流;900 hPa至350 hPa的偏东风在单体内部也转为斜升(向西倾斜)气流;单体内的垂直风速变化很大，850 hPa附近约为5 m/s，而中高层400 hPa以上达到近20 m/s;整个风暴回波处于较均一的斜升气流控制之中，仅在回波西侧约121.2°E附近、中层500～300 hPa处有弱的下沉波动，完整的垂直环流尚未建立。强烈的斜升气流为雹粒的增长提供持续的上升运动机制和水汽供应通道。强回波在对流云中部，最大强度超过50 dBZ。同时刻图7c中，风暴单体处于风向较均一的斜升气流环境中。图7e给出了14:00闵行风暴单体附近区域各物理量平均的垂直分布情况。从相对涡度的分布看，450 hPa以下是正涡度区，其中600～1 000 hPa为相对大值区，最大值超过3×10－4s－1(900 hPa)，对应气旋性涡旋环流的生成;450～200 hPa的涡度为负值，且绝对值随着高度的增加亦呈现增加的趋势，200 hPa高度处超过了－5×10－4s－1，说明中高空反气旋性环流较强。从散度分布看，整个涡旋环流(即450 hPa以下)全部处于辐合区，最强辐合区位于900 hPa，与最大正涡度层一致。中层500 hPa左右仍为较弱的辐合区，至300 hPa起转为辐散区，强度随高度增加而增大，表明高层出流明显，上升气流的抽吸作用已较强烈，使低层气旋性涡旋进一步加强。涡度与散度的分析结果与前述风场分析结果基本一致，风暴正处在中尺度对流涡旋形成阶段，环境场条件有利于风暴的进一步发展。

图7 2010年8月25日14:00(a)、15:00(b)沿直线cd剖面的LAPS风暴相对速度场(单位:m/s)和雷达反射率因子场(单位:dBZ);14:00(c)、15:00(d)沿直线ef剖面的LAPS风暴相对速度场(单位:m/s)和雷达反射率因子场(单位:dBZ);14:00(e)、15:00(f)风暴中心附近0.1°×0.3°区域的LAPS平均涡度(单位:10－4s－1)、散度(单位:10－4s－1)、垂直速度(单位:0.5 Pa/s)分布(粗黑虚箭头表示上升气流;粗黑实箭头表示下沉气流;d中600 hPa处空白方块为观测数据缺失所致)Fig.7 The vertical cross-sections of the storm relative flow field(m/s)and radar reflectivity(dBZ)along cd at(a)14:00 BST and(b)15:00 BST;The vertical cross-sections of the storm relative flow field(m/s)and radar reflectivity(dBZ)along ef at(c)14:00 BST and(d)15:00 BST;The area-averaged(31.0—31.1°N，121.5—121.7°E)vorticity(10－4s－1)，divergence(10－4s－1)，vertical velocity(0.5 Pa/s)near the storm center at(e)14:00 BST and(f)15:00 BST(thick black dash arrows denote the updraft，while thick black solid arrows denote downdraft;white square at 600 hPa layer in d is caused by lack of observation data)

由图7b、d可见，风暴单体由前一时刻的偏东西向发展转为偏南北向发展。雷达强回波区已经及地，地面强回波中心值大于50 dBZ，位于121.4°E、31.05°N附近;大于45 dBZ的回波达到250 hPa层高度。底层仍为东南风与偏西风的辐合，但辐合点移至121.2°E附近;较明显的下沉气流出现在121.1°E附近，在强回波西侧形成了一个中心位于300 hPa的、完整的竖直环流。由图7d可见，大于45 dBZ的回波已经突破200 hPa，发展高度明显高于成熟阶段的单体B，为冰雹的增长提供了发展空间。单体西侧500 hPa以上出现低风速区，上升运动明显减弱并出现下沉气流，800 hPa以下已被较一致的下沉气流控制。在下沉气流拖曳作用下，单体北侧上升气流转为略向南倾斜，并在中高层逐渐转为西偏北的出流。由于下沉气流的阻断作用，维持风暴单体发展的上升运动和水汽补充均受到影响，预示风暴单体已经发展到成熟阶段并将衰减。图7f给出了15:00闵行风暴单体附近区域各物理量的平均垂直分布情况。由图可见，400 hPa以下基本已经转为负涡度区，仅在750 hPa、800 hPa有弱的正涡度层，但对应区域还存在较明显的辐合运动;而高空全部转为正涡度区，弱的辐散运动仅维持在550～300 hPa。高、低层的环流动力结构均出现不同程度的破坏，雹云已经完成成熟阶段的发展，即将进入消散阶段。

3.2 水汽条件

3.2.1 地面相对湿度分析

10:00—13:00(图略)，由于辐合运动的维持与发展，导致低层水汽不断抬升，因此上海及其周边地区地面相对湿度不断降低;13:00(图8a)后，闵行、浦东一带地面风场辐合区域附近相对湿度迅速增加，并在15:00地面风场转为辐散场时(图8c)达到最大(121.5°E附近，大于90%)，和观测到的短时强降水位置基本一致。

3.2.2 中高层水汽条件分析

中高层水汽辐合可直接导致中高层相对湿度的增加。李武阶等(2007)利用2004年6—7月的武汉探空资料考察当年梅雨期武汉上空水汽演变与暴雨的关系时发现，将中高层平均的比湿和相对湿度结合，分析中高层水汽演变，这对暴雨预报有很好的指示意义。崔春光等(2008)在研究鄂东暴雨过程中再次验证了这一对应关系。利用LAPS资料，计算得出25日闵行雹云附近区域平均相对湿度随高度的分布情况。中高层(700～300 hPa)的相对湿度在强降水发生前存在一个迅速增长的过程，其中500 hPa附近增幅较大，从12:00(图9a)的35%增长至15:00(图9b)的55%，即在强降水期间达到最大值。16:00(图略)500 hPa附近的相对湿度明显下降。

图8 2010年8月25日13:00(a)、14:00(b)和15:00(c)LAPS地面流线和相对湿度(阴影;单位:%)Fig.8 Surface stream field and relative humidity field(shaded;units:%)by LAPS at(a)13:00 BST，(b)14:00 BST，and(c)15:00 BST on August 25，2010

3.3 热力条件

LAPS分析场可以输出很多物理量，包括气团指数K、抬升指数、沙氏指数、对流有效位能CAPE和对流抑制能量等。下面选取K指数和CAPE分析25日强对流过程中闵行附近低层能量的水平分布情况。

3.3.1 对流有效位能的分布

图10为25日12:00—15:00上海的CAPE值水平分布情况。CAPE值越大，表示不稳定大气中能提供其快速垂直运动的潜在能量越大，当CAPE值大于3 500 J/kg时，表示极不稳定的状态。25日上午，上海全市及苏州、嘉兴大部均处于极不稳定的大气条件下。12:00以前，随着低层温度的增加，CAPE值也迅速增加(图略)，这与廖晓农等(2008)分析1969年8月29日北京罕见大雹事件时，发现对流前北京上空CAPE值陡增情况类似。南汇西北维持着一个高值中心，并于12:00时达到5 000 J/kg，显著高于同类研究中的CAPE值(约3 000～4 000 J/kg)(黄治勇等，2007;崔春光等，2008)。12:00后，随着单体向成熟阶段的迅速发展，地面能量为风暴单体的向上发展提供热力条件，上述区域CAPE值开始减小。13:00前后，随着强降水的开始，原来一直维持高值的南汇、闵行一带CAPE值迅速减小，15:00时上海全市地面CAPE值已降至2 500 J/kg以下(图10)。

3.3.2 气团指数的分布

K指数数值大于35℃时有可能出现强对流或强降水天气，随着数值的增大出现强对流天气的可能性也增大。从上海地区K指数分布情况看，11:00开始金山中部至嘉定北部一线西侧的上海各区，以及闵行中南部、徐汇、浦东西北、崇明大部，强对流天气可能发生区域迅速扩大(图略)。根据25日上海自动站数据，当日最早的10 min雨量记录出现在12:35的闵行与浦东交界，以及长兴岛附近(图11a，其中C为闵行与浦东交界雨量记录点，D为长兴岛附近雨量记录点)，这与12:00的K指数高值区分布一致。与CAPE值略有差异的是，K指数峰值出现在13:00前后(图11b)，大于等于37℃的高值区覆盖闵行南部和浦东大部，其中闵行南部出现大于等于39℃的高值中心。相关研究表明在其他条件适合的情况下，35℃的K指数就能出现局地强冰雹事件(刘志雄等，2009)。13:00后，随着强降水的开始，该区域的K指数也迅速减小;至14:00，上海中东部大于等于32℃的高能区已经消失(图11c)。

以上分析表明，LAPS物理量指标能较好地反映风暴发生过程中低层能量的变化情况，其反映的能量衰长与风暴单体发展阶段对应较好，能为研究人员和预报员从能量角度分析中尺度对流行天气过程发生发展状况提供有效参考。

3.4 成雹条件

图9 2010年8月25日12:00(a)和15:00(b)风暴中心附近0.3°×0.4°区域LAPS平均相对湿度(单位:%)的垂直分布Fig.9 The area-averaged(30.9—31.2°N，121.2—121.6°E)relative humidity(%)near the storm center at(a)12:00 BST and(b)15:00 BST on August 25，2010

图10 2010年8月25日12:00(a)、13:00(b)、14:00(c)和15:00(d)的LAPS对流有效位能CAPE值(单位:J/kg)Fig.10 Convective available potential energy(J/kg)field by LAPS at(a)12:00 BST，(b)13:00 BST，(c)14:00 BST and(d)15:00 BST on August 25，2010

在综合前述动力、水汽、热力条件的基础上，结合逐小时等压面垂直速度和等压面水汽条件、冰晶含量等物理量(图略)，简要分析闵行雹云形成的条件。25日11:00后，闵行上空的0℃层(图12中点划线所示)基本稳定在560 hPa附近，随着0℃层以上垂直速度的增大，高低层风速切变的加强，上升运动不断增强，加上水汽供应充足，12:00起在垂直速度大值区的附近，冰晶含量开始迅速增加。13:00左右(图12)闵行上空700～400 hPa的相对干区出现两个相对湿度大于75%的通道，中心峰值均超过90%，并分别与冰晶含量高值中心、风暴上升气流区(图7c)对应。综上所述，闵行上空风暴单体在动力结构和水汽条件上，均具备雹云形成的一般特征(朱乾根等，2007;刘志雄等，2009)。

4 结论

1)偏西气流与来自海面、水汽充沛的东南气流在浦东中部沿海至闵行南部一线产生东北—西南走向的中尺度辐合带，东南气流进一步增大且在辐合带西南侧激发生成新的辐合运动，使辐合带得以维持并向西南延伸;同时，辐合带的维持触发低层不稳定能量释放，从而产生对流。

2)中尺度对流系统在形成阶段的主要结构特征是:中层450 hPa以下为正涡度区，对应辐合运动的大值区和垂直风速切变大值区，450 hPa以上为负涡度区，对应弱辐合区向辐散区的过渡;底层不稳定能量快速增加，气流辐合主要源于偏西气流与东南暖湿气流在单体中心东侧的汇合，显著的垂直风切变使上升气流发生倾斜，减少上升、下沉气流的相互干扰，促进中尺度垂直环流的加强;最大垂直上升速度和无辐散层已经达到300 hPa附近，0℃层维持在600 hPa上下，中高层相对湿度迅速增加，满足冰雹增长的动力、热力和水汽条件。

3)中尺度对流系统在成熟后期的主要结构特征是:中低层正涡度区迅速减小，出现弱的负涡度，对应辐合区也迅速缩小，垂直风切变强度减弱，高层转为正涡度，对应弱辐散区;底层辐合减弱，底层积聚的能量在降水作用下迅速减少，单体底部开始被下沉气流控制，上升气流强度和水汽供应被阻断;最大垂直速度层下降至600 hPa附近，中高层相对湿度显著下降;垂直环流结构被破坏。

图11 2010年8月25日12:00(a)、13:00(b)和14:00(c)的LAPS气团指数K(单位:℃)Fig.11 K index(units:℃)field by LAPS at(a)12:00 BST，(b)13:00 BST and(c)14:00 BST on August 25，2010

图12 2010年8月25日13:00的31.2°N冰晶含量(单位:g/m3)和相对湿度(单位:%)随等压面的变化(点划线为0℃等温线，实线为冰晶含量，阴影部分为相对湿度)Fig.12 The variability of ice crystal concentration(solid line;units:g/m3)and relative humidity(shaded;units:%)with isobaric surfaces at 13:00 BST on August 25，2010(chain dotted line denotes 0℃isotherm)

与天气尺度的分析场相比，LAPS通过对多种中尺度探测资料的融合处理，不仅提高了分析场的时空精度，还有利于常规观测资料、加密自动站、卫星云图、雷达拼图和风廓线等资料的对比分析和相互校正，提高各种观测资料的利用率和客观性的同时，也为进一步研究中小尺度天气系统的演变过程和结构特征提供参考。

致谢:上海中心气象台正研级高级工程师杨引明对本文给予了宝贵的支持和帮助，特此感谢。

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