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“2020·3·26”强对流天气过程技术总结

2022-06-30何靓

农业灾害研究 2022年4期
关键词:物理量

何靓

摘要 利用常规气象观测资料、NCEP分析资料以及雷达资料等,对2020年3月26日发生在浙江省绍兴市柯桥区一次强对流天气过程进行分析。结果表明:此次强对流天气发生在500 hPa、700 hPa和850 hPa三层的槽前,受深厚的西南气流控制。此配置的典型特征是随着低槽的东移,使得傍晚前后柯桥区附近上空有槽后的中空急流,对流风暴发生后,中空急流将干冷空气向对流风暴发生区输送,增强了大气层结的对流不稳定度和气流辐合,有利于对流向高空发展,是槽前出现对流风暴的重要条件。在此次强对流天气过程中,不稳定的能量条件、水汽条件以及动力条件均非常适宜。此外,雷达对此次强对流天气的监测起到了十分重要的作用,通过对雷达图的不间断监控,对提前判断强对流天气的发展和发布预警信息十分重要。

关键词 强对流天气;环流背景;物理量

中图分类号:P458.121.1 文献标识码:B 文章编号:2095–3305(2022)04–0025–03

强对流天气是一类局地性的灾害性天气,其主要包含雷电、强降水、大风、冰雹、龙卷风等天气现象,它们会在瞬间造成非常强的破坏作用,并对社会大众的生命财产安全构成严重威胁[1-2]。因此,加强对局部强对流天气过程的分析和预报,将强对流天气造成的损失降至最低至关重要。近年来,国内外许多气象学家对强对流天气展开了研究。有国外学者论述了影响强对流天气的大尺度、中尺度天气系统,以及它们之间的相互作用。他指出,中尺度过程的主要作用是提供触发强对流所必需的抬升力;还有国外学者指出气旋的发展除与暖湿空气上升有关外,还与气旋中心附近从对流层顶附近下沉至低层的干侵入有关。许东蓓等[3]按照强对流天气产生的基本动力学原理,将西北区强对流天气基本形势配置分为3类:高空冷平流强迫、低层斜压锋生以及斜压锋生。于庚康等[4]通过对江苏及其周边区域的2次飑线过程进行对比分析得出结论:2次天气过程出现前期,对流层低层存在显著的暖平流,中高层存在冷平流,推动了该区域大气层结不稳定的产生以及发展;在飑线移动的时候,地面风场中有1条辐合线分布,对飑线的触发和维持发挥着十分重要的作用。还有郑永光等也针对强对流天气展开了研究,并且取得了一定的研究成果[5-7]。

柯桥区隶属于浙江省绍兴市,地处浙江中北部地区,南靠会稽山,北部地处绍虞平原,总体呈西南高、东北低的阶梯形地势,整体处于浙西山地丘陵、浙东丘陵山地以及浙北平原三大地貌单元的交接地带,地貌类型复杂,以山地丘陵、丘陵盆地以及河谷平原为主。柯桥区地属亚热带季风气候区。温度湿润、日照充足、四季分明。年平均温度为17.0℃,年平均日照時数为1 803.9 h,年平均降雨1 469.8 mm。汛期主要集中在5—10月。年平均雨日为158.6 d,年平均相对湿度78.9%。受其地理区域位置和气候等因素的影响,绍兴市柯桥区境内气候复杂多样,冰雹、大风以及短时强降水等强对流灾害频发。绍兴市柯桥区强对流天气大都发生在3—8月。强对流天气时常会给当地农业生产和城市基础设施造成不同程度的危害。基于此,主要通过对2020年3月26日出现在绍兴市柯桥区的一次强对流天气过程进行诊断分析,以掌握冰雹、雷雨、大风等强对流天气的天气形势和物理机制,为进一步提升柯桥区强对流天气预报技术水平提供参考。

1 天气实况

2020年3月26日16:00—27日08:00浙江省绍兴市柯桥区出现强雷电、雷雨大风、短时强降水以及局地冰雹等强对流天气,全区面雨量12.1 mm,累计雨量最大夏履镇34.0 mm,12个站出现6级大风,最大新三江闸13.6 m/s,柯岩出现冰雹。

2 天气背景分析

2.1 高空形势分析

2020年3月26日20:00 500 hPa高空形势场上(图1),我国大多数地区主要受一支高空大槽影响,同时该槽不断向安徽、江苏、湖北、湖南、云南等地分裂小槽,并向东南方向移动,带动小股干冷空气渗透,提供中层冷空气入侵的条件。柯桥区处于高空南支槽前,槽前有较大风速西南急流。

低层700 hPa和850 hPa槽的位置基本与500 hPa重合(图2)。此次强对流天气正好发生在500 hPa、700 hPa以及850 hPa三层的槽前,受深厚的西南气流控制。此配置的典型特征是随着低槽的东移使得傍晚前后柯桥区附近上空有槽后的中空急流,对流风暴发生后,中空急流将干冷空气向对流风暴发生区输送,增强了大气层结的对流不稳定度和气流辐合,有利于对流向高空发展,是槽前出现对流风暴的重要条件。高空小槽的东移和气流辐合上升为此次强对流天气的发生提供了较好的触发机制,也为此次强对流天气的形成提供了动力条件。

2.2 地面形势分析

在此次强对流天气发生之前,由于受低层西南暖湿气流影响,绍兴市柯桥区正处于回暖期,2020年3月24—26日柯桥无论是日平均气温或日最高气温均在逐日回升中,在一定程度上有利于不稳定能量的积聚。

2020年3月26日20:00—27日02:00,浙江北部站点由南风逐渐转为偏北风,表明夜里冷锋逐渐由西北向东南影响浙江全省。地面冷锋的南移和三层的低槽切变现东移南压有直接的关系,这也为对流发展提供了很好的中尺度环流条件。

3 物理量分析

3.1 不稳定能量条件分析

由于强对流天气的发生与“下暖湿、上干冷”的层结结构有关,弱高低空温差越大,则说明“下暖上冷”明显;一般认为,△T(850-500)≥24℃就有利于强对流天气的发生,而2020年3月26日20:00,杭州850 hPa和500 hPa的温差达到26℃,热力条件满足强对流的发生。从气流走势和干湿区分布来看,也符合上干下湿的大气层结。“下暖湿、上干冷”的层结结构为对流不稳定的建立起了重要的作用。

从各主要对流指数来看(图3),绍兴市柯桥区在2020年3月26日17:00 CAPE值、K指数和抬升指数分别为900、35和-3左右。总的来说,CAPE值条件一般,但基本具备发生强对流的潜势。而K指数和抬升指数条件都较好,据历史资料统计分析,当K指数大于20时,发生风暴的可能性会随之增加;抬升指数小于-3时,很可能出现强对流天气。因此,从对流指数来看,绍兴市柯桥区已经具备了发生强雷暴所需的条件。

3.2 水汽条件分析

通过对2020年3月26日850 hPa水汽通量散度、比湿以及风场状况进行分析可知,3月26日08:00~17:00我国华南、华东地区850 hPa水汽通量散度均属于负值,柯桥区一带属于强水汽辐合中心,比湿值达11 g/kg左右,500 hPa以下存在西南急流维持,源于孟加拉湾和南海的水汽持续向我国华东、华南地区输送,为此次强对流天气过程的发生与发展提供了有利的水汽条件。

3.3 动力条件分析

300 hPa和850 hPa的散度差可以有效反映整层大气的辐合辐散程度,通常来说,正值愈大,意味着大气高层辐散和低空辐合愈强。通过500 hPa垂直速度场、300 hPa与850 hPa的散度差分布情况可知(图4),2020年3月26日08:00 浙江、福建一带的300 hPa和850 hPa存在很大的散度差,对应的500 hPa垂直速度场存在十分显著的上升运动,26日下午动力系统呈强烈发展态势,到了3月26日17:00左右,柯桥区一带呈高层辐散、低层辐合的态势,辐合强度较大,同时产生了显著的垂直上升运动,为此次强对流天气的发生与发展提供了有利的动力条件。

4 雷达回波分析

雷达是监测强对流天气过程的有效工具。此次强对流天气过程在雷达回波上清晰可见(图5),2020年3月26日15:52时柯桥区西南部的杭州萧山、绍兴新昌等地有一单体风暴发展,并向柯桥区移动,移动过程中强度总体变化不大,并于16:15时影响柯桥区,给柯桥区造成短时强雷电、短时暴雨、大风、冰雹天气。而此时杭州淳安、建德等地有大片对流云系正在快速向东北方向移动,且移动速度较快,该对流云系在移动过程中不断有新的对流云团形成发展,移动方向稳定,并于18:30时再次影响柯桥区,直至21:00对流云团移出柯桥区,过程基本结束。

5 结论

(1)此次强对流天气发生在500 hPa、700 hPa、850 hPa三层的槽前,受深厚的西南气流控制。此配置的典型特征是随着低槽的东移,使得傍晚前后柯桥区附近上空有槽后的中空急流,对流风暴发生后,中空急流将干冷空气向对流风暴发生区输送,增强了大气层结的对流不稳定度和气流辐合,有利于对流向高空发展,是槽前出现对流风暴的重要条件。

(2)柯桥区3月26日白天在暖区影响下,不稳定能量不断聚集;在“下暖湿、上干冷”的系统配置下,对流指数满足强对流发生的条件,源于孟加拉湾和南海的水汽持续向我国华东、华南地区输送,为此次强对流天气过程的发生发展提供了有利的水汽条件。在强对流天气发生过程中,柯桥区一带呈高层辐散、低层辐合的态势,辐合强度较大,同时产生了显著的垂直上升运动,为此次强对流天气的发生发展提供了有利的动力条件。

(3)雷达对此次强对流天气的监测会起到十分重要的作用,以此对流云团移动方向稳定,对流云团移动过程中强度变化总体不大,通过对雷达图的不间断监控,对提前判断强对流天气的发展以及发布预警信息十分重要。

参考文献

[1] 叶成志,唐明晖,陈红专,等.2013年湖南首场致灾性强对流天气过程成因分析[J].暴雨灾害,2013,32(1):1-10.

[2] 钱传海,张金艳,应冬梅,等.2003年4月江西一次强对流天气过程的诊断分析[J].应用氣象学报,2007(4):460-467.

[3] 许东蓓,许爱华,肖玮,等.中国西北四省区强对流天气形势配置及特殊性综合分析[J].高原气象,2015,34(4):973-981.

[4] 于庚康,吴海英,曾明剑,等.江苏地区两次强飑线天气过程的特征分析[J].大气科学学报,2013,36(1):47-59.

[5] 郑永光,张小玲,周庆亮,等.强对流天气短时临近预报业务技术进展与挑战[J].气象,2010,36(7):33-42.

[6] 陈秋萍,冯晋勤,李白良,等.福建强天气短时潜势预报方法研究[J].气象, 2010,36(2):28-32.

[7] 周围,包云轩,冉令坤,等.一次飑线过程对流稳定度演变的诊断分析[J].大气科学,2018,42(2):339-356.

责任编辑:黄艳飞

Technical Summary of “2020·3·26” Severe Convective Weather Process

HE Liang (Emergency Warning Information Release Center of Keqiao District, Shaoxing City, Shaoxing, Zhejiang 312030)

Abstract Using conventional meteorol-ogical observation data, NCEP analysis data and radar data to analyze a severe convective weather process that occurred on March 26, 2020 in Keqiao District, Shaoxing city, Zhejiang province. The results showed that the strong convective weather occurred in front of the troughs with three layers of 500 hPa, 700 hPa and 850 hPa, controlled by the deep southwest air current. The typical feature of this configuration was that as the low trough moves eastward, there was a trough hollow jet in the vicinity of our area around the evening. After a convective storm occurred, the hollow jet transports dry and cold air to the convective storm occurrence area, which enhanced the stratification of the atmosphere. Convective instability and convergence of air currents were conducive to the development of convection to the upper air, which was an important condition for the occurrence of convective storms in front of the trough. During this severe convective weather, unstable energy conditions, water vapor conditions, and dynamic conditions were all very suitable. In addition, the radar played a very important role in the monitoring of the strong convective weather. It was very important to judge the development of severe convective weather in advance and to issue early warning information.

Key words Severe convective weather; Circulation background; Physical quantity

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