黑龙江省一次强对流天气过程分析

周 鑫，李斌斌

（牡丹江市气象局，黑龙江 牡丹江 157000）

1 引言

中国地处东亚季风区，冷暖空气活动频繁，夏半年冰雹、雷雨大风和局地短时强降水等强对流天气十分活跃，给基础设施和社会经济造成了重大损失。强对流天气对国计民生的影响日益显著，社会对其预报的要求越来越高。但是强对流天气系统一般是在几个小时甚至十几分钟之内迅速发生、发展，具有明显的中尺度特征，这给预报带来一定的难度。新一代天气雷达除了能得到表征降水云中液态含水量的回波强度外，还能得到降水质点相对于雷达的平均径向速度，它对于暴雨、冰雹等中小尺度的强对流天气有很好的监测和预警作用。

2011年5月28日15时开始，黑河南部、齐齐哈尔北部出现短时雷雨大风，局部地区出现冰雹等强对流天气。黑龙江省气象台及时发布大风蓝色预警信号一次，强对流天气警报两次，服务效果显著。本文采用新一代多普勒天气雷达资料，对此次过程中强对流带状回波形成及演变特征进行了描述，希望对黑龙江省春、夏季强对流天气的监测及预报预警有所帮助。

2 天气背景

2011年5月28日08时，黑龙江省处在低涡东南部，850 hPa槽线位于加格达奇以西。锋区位于内蒙中部，南北走向。高层，黑龙江省西北部存在冷槽，西北气流与西南气流交汇在黑龙江省西南部；低层，黑龙江省大部地区为暖气团控制，暖脊位于西南部。上冷下暖不稳定层结，在黑龙江省西部形成了强烈不稳定区域。高空槽与地面冷锋共同作用，触发不稳定能量释放，在黑龙江省西部产生强对流天气。

3 中尺度天气分析

本次过程的大尺度环境场上，低层有暖湿舌存在，中高层次为干冷空气，低空急流的出口在黑龙江省的西南部。高空急流将干冷空气输送到暖湿空气上空，形成不稳定区域;同时逆温层又把干湿空气分割开来，在黑龙江中西部地区形成了高储能区；锋面、925 hPa气压槽线及850 hPa急流出口左前方的抬升作用和逆温层破裂的混合作用触发了强烈的对流天气；强的环境风垂直切变、高空急流的辐散及与低空急流的耦合作用，则是风暴维持与增强的条件。

3.1 湿度环境分析

为了使得强对流系统得到发展和维持，必须有丰富的水汽供应，这不仅是因为水汽是成云的必要条件，也是因为水汽是风暴的主要能量来源。黑龙江省西北部地区，湿度场表现出明显的下湿上干的结构。

分析850 hPa高空图（图略），有明显的西北低空急流存在。低空急流将北部高湿区的水汽不断的向东南方向输送，湿空气的输送产生了位势不稳定层结；急流的存在，使急流轴左侧有明显的水汽和质量的辐合与强上升运动。分析700、500 hPa高空图（图略），有明显的西南中空急流存在，该急流与高层的干空气相叠加，不断的把干空气向东北方向推进，而急流轴右侧的下沉气流，刚好把干空气输送到风暴发生区域。

分析2011年5月28日08时嫩江、齐齐哈尔、哈尔滨和伊春站探空曲线，四站分别在925～850 hPa附近有明显的逆温存在。逆温的存在相当于一个抑制层，暂时把低空的湿层和高空的干层分开，阻碍对流的发展，同时不稳定能量聚集。在低层，尤其是湿的西北急流，不断的向东南输送湿空气；在中高层，干空气不断的向东北输送，在逆温层以上形成了干空气盖。逆温的阻隔，加大了急流输送的质量，使得低层湿空气和高层干空气得到了高效的堆积，为风暴的发展储存了高静力能量，不稳定层结不断加强。

3.2 温度环境分析

温度场有暖舌存在，在黑龙江省西部形成了上冷下暖的垂直结构。在逆温层以下，随西南气流不断的有暖空气向东北扩展，强位势不稳定区域出现明显的低空暖平流，在外来动力抬升作用下可以产生显著的强天气过程；在逆温层以上，随西北气流不断的有冷空气向东南方向扩展。

3.3 低空辐合和上升运动

2011年5月28日哈尔滨、齐齐哈尔、嫩江三个站的抬升凝结高度在1 km左右，表明整个黑龙江中西部地区抬升凝结高度都很低，对流可能被触发的高度也很低，来源于近地面天气系统。在925 hPa图上内蒙东部有槽线存在，地面在内蒙与黑龙江交界处有冷锋存在。锋面是产生有组织风暴的一个重要机制，随着冷锋的东移，抵达不稳定区后，造成不稳定能量区的能量释放，造成强烈的对流。925 hPa槽区内有明显的气流辐合，可以造成较强的上升运动。

除了冷锋和925 hPa槽线外，此次过程另一个可能触发的条件是垂直速度。在28日08点的垂直速度场上，700 hPa，内蒙古东部有较大的垂直速度中心，当其随系统向东移动，到达不稳定区域时，上升运动将暖湿空气输送到中高空，与中高空的干冷空气相混合，产生了强烈的对流天气。

3.4 垂直风切变

决定风暴的组织结构和强弱的关键因子是垂直风切变，在风暴的形成、发展、传播和分裂过程中起到了很大的作用，垂直风切变的大小往往与风暴的强弱密切相关。计算5月28日08点黑龙江省4个探空站点的垂直风切变，黑龙江西部和中部地区的风切变较大，超过了10.0。这次过程的超强环境风切变的存在，首先使上升气流斜升气流中形成的降水质点能够脱离上升气流，不会因拖曳作用减弱上升气流的浮力；其次，超强的环境风切变增强了中层干冷空气的吸入，加强风暴中的下沉气流和低层冷空气的外流，下沉气流的加强为地面大风和龙卷的生成提供了有利的条件；另外，由贝努力方程可知，强环境风切变的存在，为风暴提供了持续的动压力，使风暴上下的气压差加大，使上升气流加强，风暴生命时间也得到大幅的增加。

4 雷达回波特征分析

在这次过程中，风暴的演变经历了从无序多单体-单体合并-超级单体-减弱分裂的演变过程，在减弱阶段，同时还伴有后侧对流风暴加强，并成为新的超级单体的过程。

2010年5月28日15时30分，在九三雷达测站东部，有多单体风暴逐步发展，此后不断向东偏北方向移动，并逐渐发展。16时10分，上面多单体风暴逐步发展成带状，其中偏下方多单体风暴逐步合并为一个单体。16时22分，偏下方回波合并为一个单体，单体呈圆形，反射率因子较大。16时42分，发展成超级单体风暴。16时53分，速度场中可以观察到中气旋。17时03分，超级单体风暴开始减弱，在强中心下方激发生成新生单体。17时34分，超级单体分裂成三个强度中等多单体，并东移出观测范围。 上方带状回波逐渐发展相连，并紧密排列。在减弱东移过程中，带状回波后方有多块新生回波单体发展，逐步形成飑线。 18时31分飑线减弱为多单体风暴，强对流天气开始减弱。

5 结论

（1）本次过程产生于下层暖湿、上层干冷的环境中，急流的干湿输送作用和逆温层的阻隔作用为本次过程的对流发展提供了能量储存。

（2）冷锋和925 hPa气压槽的辐合作用是本次过程的触发机制，低抬升凝结高度、强垂直风切变有利于强对流天气的发生、发展。