湖州市“4·2”大风天气过程成因分析

2013-12-07魏丽华李艳芳

浙江气象 2013年3期

魏丽华李艳芳

(1.长兴县气象台，浙江长兴313100;2.湖州市气象台，浙江湖州313000)

0 引言

2012年4月2日20时至3日05时江苏大部、安徽南部、浙江杭嘉湖地区及沿海一带出现8～11级偏北大风。湖州市绝大部分地区阵风达8级以上，太湖湖面及沿岸阵风达9～10级，德清西部及安吉南部山区阵风达10级以上，最大出现在安吉天荒坪11级(30.8 m/s)。此次大风影响范围广，影响时间长，影响程度重，给众多行业造成严重的经济损失和人员伤亡。本文利用常规的观测资料、物理量场及雷达回波资料分析了造成湖州市“4·2”大风的天气形势、雷达回波特征等，为突发性大风的短临预警预报提供参考。坪11 级(30.8 m/s)。

图1 4月2日20时到3日08时华东地区极大风速分布图

1 过程概述

大风从2日下午起自北向南影响江苏大部、安徽南部，20时至3日早晨影响浙江。20:30开始影响湖州市，从图1可以看到，2日夜间的大风遍及安徽南部、江苏的东南部和浙江杭嘉湖地区以及东部沿海一带，所以大风范围广、影响大。强对流回波过境后风力虽然减弱了，但由于冷空气的持续南下，3日凌晨2—5时以前湖州市仍然持续着5～6级的风力，阵风7级的大风。图2显示，从2日20时到3日08时，湖州市绝大部分地区阵风达8级以上，太湖湖面及沿岸阵风达9～10级，德清西部及安吉南部山区阵风达10级以上，最大出现在安吉天荒

图2 4月2日20时到3日08时湖州极大风速分布图

2 天气形势分析

从4月2日08时500 hPa形势图可以看到山东半岛经江苏沿海到安徽南部至湖南一带有一浅槽，说明已有冷空气南下，120°E以西已建立一支西北偏西气流(图略)，而700 hPa的槽要落后于500 hPa的槽，850 hPa低涡位置与700 hPa的槽接近，这种前倾槽结构有利于强对流的发生发展［1］。而此时中高纬500 hPa有一横槽存在，08时横槽在锡林浩特、太原、兰州一线，到20时横槽已经逐渐转竖并南移到北京、郑州、武汉一线，槽前有支≥26 m/s的西南风，而槽后有支24～36 m/s的西北气流(图3);2日20时700 hPa低槽快速东移到渤海湾、济南、武汉一线，并且风向风速切变加大;同样850 hPa低涡东移到渤海湾，槽前西南风与槽后西北风切变和风速切变大，槽前赣州、衢州、杭州有支16 m/s的西南风，槽后阜阳、武汉为20 m/s的西北风，对流性不稳定明显。

图3 4月2日20时500 hPa天气形势图

分析地面天气图的演变过程发现(图略)，4月2日08时在贝加尔湖西南方向(100°E，50°N)附近有一个强大的冷高压，中心气压高达1040 hPa。地面冷锋呈东北—西南向，地面形成西高东低形势。随着冷空气的东移，2日14时，锋面南压至山东半岛到汉中一线，20时锋区已经到达安徽和江苏中南部一带，冷锋呈南—北走向影响长三角地区，到2日23时到3日05时从东到西有5根等压线穿过该区，气压梯度加大，自西向东，从北向南出现大风天气。到3日08时，冷锋基本移出我国到达东部海面，地面气压梯度减小风力逐渐减弱。

3 物理量场诊断分析

3.1 热力条件分析

2日08时河套地区有明显的冷平流存在，兰州附近700 hPa总温度平流值达－50×10－4℃ /s，850 hPa 总温度平流值也达－ 30 ×10－4℃/s，而在长三角地区却有明显的暖平流存在，中低层850 hPa在山东半岛到江苏、安徽及浙江省总温度平流达20×10－4℃/s以上，中心值在青岛以东达50×10－4℃/s，长江中下游地区925 hPa温度脊位于江汉平原至安徽中部，850 hPa温度脊位于江西中部至浙江中部地区，14时地面3 h变压场上，华东倒槽附近出现负－4 hPa的负变压区(图略)，西南风不断加大，造成北冷南暖，上冷下暖的温度结构;到2日20时大风发生时(图4a)高空500 hPa冷平流向下扩散，在 700 hPa浙江省已出现了－10×10－4℃/s左右的冷平流，中低层由原来暖平流逐渐转为冷平流，在河南省内有－50×10－4℃/s平流中心，而湖州市此时处在冷暖平流的交汇处，中低层温度暖脊随着冷空气推进向东移动到东海海面至浙北一带，925～700 hPa华东区温度暖脊的强烈发展北顶也为江淮气旋的爆发性发展提供了有利条件。此时925 hPa和850 hPa冷温槽南端已深入到安徽南部，500 hPa冷温槽位置超前于700 hPa冷温槽，前倾槽结构和冷槽经向度之深，表明冷空气势力强劲，有利于强对流系统的发生［2－4］。此时低层冷空气已开始渗透，且势力在逐渐加强，安徽南部至浙江北部地区低层冷暖空气强烈交汇，南北风对吹，产生了明显的温度锋生。

20时地面3 h变压场上(图4b)，安徽南部正变压已达到9.7hPa，处在变压梯度最大的地方。江淮气旋中心此时东移至黄海海面上，水汽供应充足，高空还有暖温度脊配合，加上海温较高，对大气有非绝热加热作用，使上升运动加强，从而使气旋中心移到海上后强度变得更强［4］。华东地区19—21时出现不同程度的锋面增温，促进了江淮气旋的进一步发展。江淮气旋东移过程中不断减压与冷空气南下过程不断增压，形成西高东低的形势，两者梯度在江浙一带叠加成密集的温度锋区，110°E～120°E经距内出现10条等压线，大的气压梯度形成了大风的基础［5］。

图4 a 4月2日20时700hPa总温度平流场

图4 b 4月2日20时地面3 h变压场

图5 4月2日20时杭州站T-Inp图

从20时杭州站T-lnp图(图5)也可看出，在700～400 hPa之间，温度与露点线之间呈现出“喇叭口”状，此结构有利于大风的出现。中层干冷空气强盛，低层湿度条件配合的不好，低层风向呈现出明显的风切变，由西南风转为西北风，且700 hPa上已经达到20 m/s，表明中高层有强能量锋区;同时2日20时浙北地区的K指数从08时的12℃上升为30℃左右，强对流发生的条件逐渐增大，低层增温增湿明显，具备了“上干冷下暖湿”的条件，非常有利强对流天气的发生［2］。

3.2 动力层结分析

图6 a 4月2日08时500 hPa垂直速度场

图6 b 4月2日20时500 hPa垂直速度场

2日08时从黄河中下游到长江以北500～700 hPa上空有一明显的垂直上升运动区，长江以南是一下沉运动区(图略)，到2日20时，500～700 hPa上升运动区东移到117°E～115°E 以东(如图6a，6b)，与08时相比整个垂直环流正好相反，即表明大气质量的快速调整。在西北侧有上升运动和下沉运动的垂直环流存在，当它们随天气系统影响时，由上升马上转为下沉运动，正是大气通过这种质量的快速调整，使风速猛增，低层暖空气迅速被冷空气代替。由此可见，动量下传是通过高空干冷空气南压下沉来实现的［3］。这些条件都有利于上下层之间的能量交换，把高层具有较大动量的空气下传到低层，使低层风速增大。

4 多普勒雷达回波特征

据常州多普勒雷达探测资料显示，19:30常州至南京南部出现NE—SW向带状回波，20时(图7a)左右江苏安徽之间形成一条密实的线性回波带，长约300 km，宽约20 km，北段(兴化)和南段(南京)有强回波中心达55 dBz，具有明显的飑线特征。飑线回波在移动过程中有所加强，其南端不断有新的对流单体生成，整个飑线云系均处在一个辐合流场中(图7b)。

图7 a 4月2日20时常州多普勒雷达反射率因子场

回波带在20:30开始进入湖州市境内，湖州市北部处于一个辐合带中，出现了雷暴、大风和10 mm以上的降水;而在飑线南端西北面有新的对流单体生成，这是冷锋南下时在暖区产生的强对流回波，其风速达27 m/s，在向东移动过程中不断增强，并与飑线回波南端合并(图8a、8b、8c)，形成一条西北—东南向的强回波带，强度在45 dBz以上，中心最强达55 dBz，自西北向东南扫过湖州市长兴全境。

从速度图(图9a、9b、9c)上可以看出，这条回波带是一个气旋式辐合流场的结构，而且在回波进入长兴地区后，在长兴南部有一个辐合式的中气旋存在，在21:26的基本速度图上十分明显(图9c)，这就导致了长兴和平地区出现了局地10级的大风。在常州多普勒雷达的基本速度图上，可以测算得出和平处于的径向风约24～27 m/s的大风区域内。