周琴 谢启玉 李洪梅 李京梅

摘 要：本文利用地面及雷达探测资料，着重对西宁市2020年7月8日的一次强雷暴过境天气进行中尺度特征分析。结果表明，这是一次受冷平流强迫而出现的强对流天气过程，雷暴过境时具有飑线过境的特征。其间，雷暴大风和短时强降水出现在1 h负闪区前沿和对流云系后部的交错区。地面中尺度分析表明，此次强对流过程具有有效的对流触发机制，地面辐合线、干线的出现时间与中尺度系统的发展移动配合较好。在强对流天气出现时，短临雷达监测具有比较典型的产品特征。

关键词：短时强降水;雷暴大风;中尺度特征分析;雷达产品特征

中图分类号：P458.2文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）02-0153-03

Analysis on the Mesoscale Characteristics of a Severe Thunderstorm Transit in Xining City

ZHOU Qin1 XIE Qiyu1 LI Hongmei2 LI Jingmei1

（1. Xining Meteorological Observatory，Xining Qinghai 810003;2. Pingan District Meteorological Bureau，

Haidong Qinghai 810600）

Abstract： This paper used ground and radar detection data to analyze the meso-scale characteristics of a severe thunderstorm transit weather in Xining City on July 8， 2020. The results show that this is a strong convective weather process forced by cold advection， and the thunderstorm has the characteristics of squall line crossing. In the meantime， thunderstorms and strong winds and short-term heavy precipitation appeared in the cross section between the front of the negative flash zone and the back of the convective cloud system. Meso-scale analysis on the ground shows that the strong convection process has an effective convection trigger mechanism， and the appearance time of ground convergence lines and trunk lines are well coordinated with the development and movement of meso-scale systems. When severe convective weather occurs， short-term radar monitoring has typical product characteristics.

Keywords： short-term heavy precipitation;thunderstorm and gale;mesoscale feature analysis;radar product feature

2020年7月8日16：00開始，西宁市出现一次自西北朝东南方向移动的雷暴过境的强对流天气过程，历时4 h。其间出现了短时强降水、冰雹、雷暴大风等灾害性天气，其中，短时强降水主要出现在大通回族土族自治县，冰雹出现在湟中区，最大小时极大风速出现在西宁国家站。大通的两个单点短时强降水的最大小时雨强分别为24.5 mm（石山乡，19：00）、21.1 mm（宝库种牛场，17：00），从2 h（17：00—19：00）最大降水量来看，大通桥头镇为29.7 mm，宝库种牛场为25.4 mm。雷暴起先影响海晏至大通一带，导致大通产生短时强降水，后续随着雷暴发展和移动，其影响到西宁中心城区至湟中一带，经过湟中上五庄时出现冰雹。强对流天气过程中，西宁中心城区受雷暴大风影响，大树刮倒砸到通行车辆，大通受短时强降水影响，小麦倒伏，县城内道路积水，交通出行受到影响。

1 强对流天气过程特征描述

此次强对流天气过程的短临可预报性较强，因为其具有飑线过境时的表现特征：强对流天气过程中，受影响区域发生温度骤降、风速剧增、湿度急增和气压猛升等要素的剧烈变化，雷暴过境后，各要素立马趋于稳定，而上一个时次这些要素的剧烈变化可能是导致下一个时次出现各类强天气的一个重要临近指标[1]。其中，出现单点短时强降水的大通石山乡1 h（17：00—18：00）内区域站温度最大猛降10 ℃，而出现雷暴大风（27 m/s）的西宁站（单站）气温在10 min内陡降至少5 ℃，平均风速增大2.6 m/s，湿度增加近50%，这导致两站18：00—19：00出现短时强降水和雷暴大风。

下面利用国家站10 min地面资料来具体分析雷暴过境时西宁市各国家站风的变化情况。当雷暴系统位于大通-海晏-湟源一带时，湟中-西宁-互助一带正好处于雷暴前沿，阵风出流致使大通、西宁中心城区出现小时极大风速超过20 m/s的阵风。总之，大通、湟源、西宁中心城区受雷暴过境影响，先后（17：00—18：00、18：00—19：00）出现气温骤降、风向急转、风速剧增和气压陡升等现象，其中，湟源测站的风向变化尤为明显，其17：00—19：00小时极大风速风向急转情况为：17：00东南风（155°）—18：00西北风（309°）—偏东风（93°），风向反转接近180°。

通过分析8日17：00—19：00不同小时时段国家站3 h变压，笔者发现，雷暴自西北向东南移动的过程中，17：00—18：00大通、海晏、湟源站3 h变压由-12、-10、-8 hPa猛升到25、11、7 hPa，其中大通（最大）升压37 hPa，18：00—19：00，雷暴移动到西宁中心城区-湟中南部-互助一带，前者的三个站气压变得稳定，而西宁中心城区、湟中、互助3 h变压由-8、-11、1 hPa猛升到23、21、28 hPa，其中西宁中心城区升压32 hPa，这种受影响区域的气压显著变化及站点的最大升压幅度不仅表明了雷暴的移动方向和影响程度，而且说明其移动速度也并不慢，雷暴的这种对流性影响程度在自西北向东南方向移动时呈减弱的态势。而19：00—20：00，平安-乐都一带迅速增压，西宁中心城区、湟中、互助3 h变压虽继续增大，但幅度较小，表现为稳定的降水，20：00之后此次飑线过程对西宁市的影响基本结束。

2 强对流天气环境特征场分析

前期受南亚高压控制，青海省东部地区从4号之后白天最高气温连续上升，7日西宁测站最高气温超过28 ℃，由于2020年西宁市平均日最高气温比常年偏低，该值是2020年截至7月8日的一个极端高温值，因此前期的高温背景场对于8日强对流不稳定能量的累积和爆发提供了有利条件[2-3]。7月8日08：00，200 hPa的南亚高压中心位于青海省以南地区，青海省东北部处于高压外围的闭合环流中，从08：00到20：00，南亚高压是加强的过程，高压东北部有对流云系沿着高压外围环流发展，使青海省东北部具备高温高湿的条件。500 hPa和700 hPa从内蒙古到河西走廊的下滑短波槽给青海省东北部带来冷平流，且高低层系统配合较好，提供了有利的动力条件并将水汽接力北输。

将08：00西宁探空图订正到当天17：00的温度，订正后的[CAPE]值较大，湿层较厚，但08：00沙氏指数大于1，有利条件是[LCL]与0 ℃层高度差较大，暖云降水效率高，这是一个有利于产生短时强降水的条件。0～6 km风切变为17 m/s，0 ℃、20 ℃层高度分别为5 km和8 km，高度差有利于小冰雹的生长。

3 中尺度特征分析

3.1 重要触发机制

8日白天，200 hPa高空急流稳定维持在河西走廊，青海省东部处于分流辐散区，高空抽吸作用加强垂直方向运动;08：00，500 hPa区域，全省没有出现显著降温（24 h变温>-3 ℃），但全省均处于湿区中，冷温槽位于海西蒙古族藏族自治州东部;20：00冷槽已经基本过境，东部地区存在湿舌，配合飑线过境影响，17：00，500 hPa从海北到西宁北部，海晏、门源、大通等地为显著降温区，17：00地面干线南压到湟中、湟源，且大通南部存在一条辐合线，这都是此次强对流的有效触发机制，关键是地面辐合线和干线出现的时间都与造成强对流的雷暴的发展移动很好地配合起来。

3.2 卫星云图表现

将8日17：00—19：00 FY2G红外云、黑体亮温等值线与1 h闪电定位数据叠加进行分析， 16：00开始，有弱的对流云系进入大通西北角，并伴有密集的负闪，致使种牛场（单点）16：00—17：00出现21.1 mm/h的降水，且短强位置位于负闪区域的前沿、对流云系西側亮温梯度大值区，17：00—18：00这一小时系统影响相对较弱，大通桥头镇、良教乡小时雨强为15.8 mm/h，但是大通、湟源境内开始出现雷暴大风，小时极大风速为21 m/s，到19：00，云系、负闪区已经移动到西宁（中心城区）东部进入海东市，此时出现过程最大风速27 m/s（西宁站）和小时最大雨强24.5 mm/h（大通石山乡）。由此可以发现，过程雷暴大风和短时强降水的点出现在1 h负闪区前沿和云系西侧交错区，而这种情况在系统开始或结束对本区域的影响时表现更明显。

3.3 雷达产品特征分析

3.3.1 雷达组合反射率（[CR]）和垂直累计液态水含量（[VIL]）特征。16：17，雷达组合反射率上开始出现两块45dBZ以上的单体回波，一块在大通种牛场附近，回波不断在原地加强，造成16：00—17：00牛场21.1 mm的短时强降水，另一块在海晏，回波朝东南偏南的方向移动，这两个相邻的单体在发展过程中不仅强度增强，而且回波面积不断扩大，17：00，两块回波在大通合并后继续朝东南方向移动。17：49，大通境内的回波中心强度进一步加强，与移入湟中、湟源的强回波中心连成一线，呈弓形回波状，这是整个过程中组合反射率图上显示回波最强的时次。18：00之后，回波继续往南往东压，开始影响大通测站一带，相比16：00—17：00，回波在此地停留时间较短并快速移出大通，但依旧造成大通石山乡的短时强降水。

对于湟中上五庄18：00左右出现的冰雹，雷达[VIL]具有较为典型的表现：17：56，位于湟中北部的对流单体开始编号为A4，回波中心强度超过50 dBz，其最初[VIL]值为23 kg/m2，下一个时次18：01 [VIL]值不变，18：07、18：12 [VIL]值跃增到33 kg/m2，也是整个过程中最强[VIL]值，18：18 [VIL]值从33 kg/m2突降到19 kg/m2，但回波中心强度达到最大58 dBz，而湟中上五庄的冰雹也是这个时次附近出现的。20：00之后，回波基本全部移出西宁市。

3.3.2 径向速度产品（[V]）。16：11，2.4°仰角上，大通境内均为负速度区，北部出现逆风区，对应大通种牛场16：05开始出现降水，到16：40前逆风区一直存在，这个过程中大通最大5 min降水为4.3mm。16：50，原先逆风区位置以南迅速出现大面积正速度区，与以北的负速度区形成明显的中层径向辐合区（位置高度大约为5.2 km）。此时，大通西北角有大于15 m/s的大风速核移入，18：07，大风速核中心风速增强至下一个级别，中心风速>20 m/s，并从城北区进入，开始影响整个西宁中心城区，这时雷达上大风速度区高度为3.6 km，而径向大风速区高度越低，与地面大风越相关，市区内18：00—19：00雷暴大风强度较大，对应西宁测站出现27 m/s的极大风速。

3.3.3 雷达1小时降水估测产品（OHP）。此过程中的1 h短时强降水主要出现在两个时段：16：00—17：00（大通牛场，21.1 mm）和18：00—19：00（石山乡，24.5mm），本文主要检验后一个时段。通过与区域站1 h（19：00）累计降水实况对比检验，笔者发现，雷达1 h降水估测对0 mm以上降水范围的估测过于集中，但能准确估测出湟中-城西区一带的6 mm以上降水带，如图1所示。对19 mm以上的单点降水中心位置估测有偏差，虽然对大通东南部的降水强度估计偏小，但对石山乡的24.5 mm/h的雨强基本能估测出来：如果取估测最大值19 mm，则估测比实况仅偏小5～6 mm。这对根据差值估测下一个时次的下游降水量有一定指示意义。

综上所述，雷达组合反射率图上，回波发展过程中，强回波中心连成一线，以类似于飑线系统的形式沿东南向移动，影响多地，中心最强回波达到61 dBz时出现雷暴大风。2.4°仰角的径向速度图上，逆风区的出现标志着短时强降水的开始，风暴发展過程中，气流辐合上升运动强。当速度图上出现超过20 m/s的大风速核时，要重点关注可能会出现的雷暴大风，且所经地区最大阵风风速极有可能超过25 m/s。雷达1 h定量降水估测产品对这种强对流过程中单点超过20 mm的降水中心存在一定的空报现象，但基本不会漏报，可通过与1 h区域站累计降水实况进行对比检验，对下一连续或不连续时次强降水做出估测。本研究通过分析总结得出此过程中三种不同强对流天气出现时的雷达短时临近指标，如表1所示。

4 结论

此次强对流天气过程的短临可预报性强，其雷暴过境特征与飑线系统过境非常相似，受影响区域发生温度骤降、风速剧增、风向突变、湿度急增和气压猛升等要素的剧烈变化。通过分析7月8日08：00、17：00—20：00中尺度分析图，笔者发现，强对流天气过境过程中，作为触发条件之一的冷平流强度较弱，500 hPa及地面干线、辐合线是这次强对流天气的重要触发机制。雷达组合反射率（[CR]）、垂直累计液态水含量（[VIL]）、径向速度（[V]）等产品图上在雷暴过境时都有较典型的特征，包括强反射率因子值、在产生冰雹时[VIL]值的跃增和突降变化、雷暴大风发生时径向速度图上明显的中层径向辐合、超过20 m/s的大风速核等。

参考文献：

[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000：37-38.

[2]于碧馨，王勇，张金霞，等.2013—2018年天山北坡短时强降水中小尺度特征[J].沙漠与绿洲气象，2020（3）：19-27.

[3]曾勇，杨莲梅.新疆西部“6.16”强降水过程的中尺度分析[J].暴雨灾害，2020（1）：41-51.