汉中市2013年8月11日强对流天气过程分析

胡江波，孟 茹，郑薇薇，杨睿敏

（陕西省汉中市气象局，陕西 汉中 723000）

1 引言

2013年8月11日汉中市出现一次明显的强对流天气过程，全市11个县（区）均出现强雷暴，部分地方出现了大风、短时强降水，局地出现了冰雹。全市275个加密雨量站共出现暴雨17站次，大雨94站次，降水分布不均，最大降水区域出现在宁强、勉县、南郑、留坝、洋县及佛坪（图1）。

图1 2013年8月11日汉中市区域站降水量分布

强降雨导致部分县受灾严重，其中，佛坪县有5个镇不同程度受灾，受灾人口560人，倒塌房屋1间，紧急转移5户7人，损坏村组道路58.5km，冲毁人饮工程5处、管道1800m，冲毁农田41.2亩，农作物绝收808亩，直接经济损失205万元，水利设施经济损失42万元。洋县大面积农作物受灾，基础设施受损，电线杆断裂13根，线路损害4处10km，村组水泥道路损坏500m，树木折断500棵，河堤损毁1处。南郑县碑坝镇境内遭受雷电、冰雹袭击，1cm大小的冰雹持续了30min，致使玉米、红薯、烤烟等农作物遭受严重损失，全镇种植烟草烤烟的回龙、松坪、西沟、韭菜岩4个村受灾尤为严重，39户688亩烤烟受灾，其中绝收374.2亩，造成直接经济损失162.4万元。

2 高空形势分析

在2013年8月10日08时500hPa的高空图上，中纬度气流平直，内蒙中部到青海东北部有一西风槽，高原上有南风发展，副热带高压西伸脊点位于109°附近，控制我国东南部大部分地区。到10日20时（图2），副热带高压有所加强北抬，西伸脊点稳定少动，汉中市处于副热带高压外围的暖湿气流控制中，另外南疆到青藏高原为大陆高压控制，西风槽不断发展加深，已经东移到甘肃南部，西风槽在加深过程中不断携带冷空气南下，是造成此次强对流天气的冷空气源。

图2 2013年8月10日20时500hPa高空图

10日20时700hPa的高空图上（图3），为明显的东高西低形势，在四川西部地区有西南低涡生成，汉中市正好处于西南涡右前方的偏南气流中，不断输送水汽和不稳定能量，同时在汉中西部有一切变线存在，有利于辐合抬升，触发不稳定能量释放。另外，850hPa汉中地区为一暖区控制。因此在汉中上空形成了上干冷、下暖湿的天气形势，这种形势造成了8月11日汉中市剧烈的强对流天气。

图3 2013年8月10日20时700hPa高空图

3 中尺度分析

从8月10日20时高空中尺度分析可以看出（图4），500hPa在内蒙古西部到甘肃南部有一明显冷槽，并且与之配合较好的有一温度槽，温度槽的位置落后高度槽，这种配置有利于槽的加深，另外在汉中上空及甘肃中北部青海一带有显著降温区；700hPa自河套西部经宁夏到汉中西部有一南北向的切变线存在，汉中为显著湿区控制，850hPa陕西省自北向南为暖脊控制，另外汉中上空T850－T500为28℃，处于不稳定状态。因此，这种中高层干冷、低层暖湿，以及不稳定层结为强对流天气的发生提供了有利条件。

图4 2013年8月10日20时高空中尺度分析

4 对流条件因子

4.1 能量场分布和大气层结

K指数是考虑了气层水汽条件的一种不稳定指数，由于K指数中考虑了中低层的水汽条件，是分析强对流、暴雨的一种较好的热力稳定度指数[1～3]。从8月10日08时的K指数分布看（图略），汉中市处在32～36℃的高能区，表现为不稳定层结特征，由于中低层的水汽条件较好，因而K指数较大，到10日20时，K指数迅速增大，整个汉中市处于＞40℃的高能区，反映出中低层的水汽条件和能量条件明显较好，因而8月11日过程的强降水比较突出。

SI指数能够较好反映气层稳定度的指数，SI＜0℃表示气层不稳定，负值越大，气层越不稳定。从8月10日08时的SI指数分布看（图略），汉中市SI＞0℃，大气层结较稳定，到10日20时，由于白天地面的辐射加热，大气层结由稳定状态转变为不稳定状态，SI达到－3.06℃，与强对流天气对应较好，负值大的区域更是强对流易发区域，因而在汉中市出现了剧烈的强对流天气。

8月10日20时在汉中市上空，925hPa的θse有一92℃的大值中心（图5），且对流低层925hPa的θse明显高于近地面层，即θse／∂z＞0℃，说明在对流低层出现一个明显的逆温层。另外850hPa与500hPa的θse的差值为18℃左右，为显著的对流不稳定。由于逆温层把低空的暖湿空气同中高层干冷的空气隔开，成为干暖盖，干暖盖为产生强对流天气所需的不稳定能量积蓄及释放提供重要作用，更有利于深厚对流活动的产生。

图5 2013年8月10日20时 沿33°N的纬向剖面

4.2 探空分析

衡量热力不稳定大小的物理含义最清晰的参数是对流有效位能（CAPE）[4～7]，CAPE表示气块上升过程中所有因温度差异形成的正浮力对气块所做的功。从8月10日08时的探空分析来看（图略），汉中站的对流有效位能CAPE为461.2J／kg，安康站为700.2J／kg，武都站为492.0J／kg，对流有效位能均不大，表征大气的对流不稳定并不显著。但经过白天地面的辐射加热，到10日20时，汉中站的对流有效位能CAPE达到3534 J／kg（图6a），大气层结也由稳定转变为不稳定，安康站为347.2J／kg（图6b），武都站为611.3J／kg（图略），对流有效稳定较小，且大气层结稳定，故强对流天气出现在汉中市，从本次过程来看，CAPE值的大小与对流天气的强弱有很好的对应关系，CAPE值越大，产生天气越剧烈。

从垂直风场分析，汉中站500hPa以下风随高度顺转，有暖平流；500hPa以上风随高度逆转，有冷平流，这种结构有利于汉中市强对流天气的发生和发展。

5 云图分析

图6 2013年8月10日20时TLOG图

8月10日白天，汉中市上空晴朗少云（图7），午后地面加热增暖明显，为对流发生提供了热力条件，由于低层暖平流和地面的加热增暖作用，到11日01时左右，在汉中地区南部开始有对流单体生成，宁强、镇巴开始出现雷暴，并伴有阵性降水。到11日02时，对流单体生成发展，影响范围扩大到汉中的汉台、城固及佛坪等县（区），对应区域也出现了雷暴和阵性降水天气。此后对流单体继续生成发展，松散零碎的对流单体到11日04时，连接成为一个大面积的中尺度对流云团，影响汉中大部分地区（图8），对流云团控制的区域6站出现短时暴雨（1h降水量≥20mm），其中，留坝的红岩沟1h降水量为28.2mm，火烧店21.7mm，洋县的卡房水库为41.2mm，铁河为28.1mm，黑峡为31.3mm，两河口为30mm。到11日05时，对流云团影响范围继续扩大，本时次共出现短时暴雨5站次，其中南郑县2站次，佛坪县2站次，洋县1站次。此后对流云团在汉中市不断生成与消散，造成汉中多站次出现短时暴雨及强雷暴天气，本次强对流天气主要降水时段集中在11日02：00～11：00，共出现29站次短时暴雨，到11日15时强对流天气过程结束。

图7 2013年8月10日16：00红外云图

6 雷达回波分析

图8 2013年8月11日04：00红外云图

本次强对流天气产生的强降水属于混合云降水，混合云中的对流单体直接导致了出现在汉中局部地方的短时强降水。从组合反射率因子来看，8月11日01时左右在汉中市南部的南郑、宁强及镇巴一带不断地有对流单体生成，此后不断发展加强，到02时37分左右（图9），汉中南部零散的对流单体逐渐合并加强，同时在佛坪也有强回波产生，其强度超过50dBz，对应区域产生了强降水，11日02：00～03：00，共出现短时暴雨4站次，其中，佛坪本站降水量达24mm，到11日03时39分，强回波主要分布在城固、洋县北部、留坝、勉县，最大回波强度超过60dBz，与之对应的速度图上（图10），在城固、洋县北部及勉县有明显的辐合区。此后混合降水云强回波一直持续影响汉中大部分地方，造成汉中多地出现短时强降水。

图9 2013年8月11日T 02：37组合反射率因子

图10 2013年8月11日 T 03：39基本速度（2.4°）

7 结语

（1）本次强对流天气过程的主要影响系统是西风槽，西风槽在加深过程中不断携带冷空气南下，是造成此次强对流天气的冷空气源；700hPa西南低涡不断为汉中市输送水汽和不稳定能量，低层切变线触发不稳定能量释放，是强对流的触发机制；另外汉中上空T850－T500为28℃，处于不稳定状态。因此，这种中高层干冷、低层暖湿，以及不稳定层结的上下叠置造成了汉中市剧烈的强对流天气。

（2）对流层低层925hPa附近的逆温层所形成的干暖盖，有利于深厚对流活动的产生，CAPE值的大小与对流天气的强弱有很好的对应关系，CAPE值越大，产生天气越剧烈。

（3）中尺度对流云团造成汉中多地出现短时暴雨及强雷暴天气。

（4）本次强对流天气产生的强降水属于混合云降水，混合云中的对流单体直接导致了出现在汉中局部地方的短时强降水，回波强度和降水强度有着很好的对应关系，回波强度超过50dBz可以作为短时强降水的预报指标。

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