一次雷雨大风天气的多普勒天气雷达分析

王志华 骆云峰 董忠辉

[摘要]利用常规气象资料，多普勒雷达产品以及T639数值模式产品，对2010年江西2月的1次强对流天气过程进行分析，根据回波特征判断识别受影响地区的天气系统，分析回波的未来发展趋势，移速、移向、移动路径以及分裂合并的可能性。得出如果大气垂直层结有利于对流发展，边界层辐合带的存在与消失，低层水汽输送带的维持和断裂是做出风暴发生、发展、维持和消亡的重要依据，并有一定的提前量。

[关键词]多普勒雷达 强对流天气 边界辐合 数值产品

引言

2010年2月28日，受地面倒槽、高空低槽东、低涡切变和地面冷空气影响，20时～3月1日01时，我省出现大范围雷雨大风天气。据中尺度站重要天气监测23～01时段情报统计，共有53站93点出现雷雨大风，1站1点出现短时强降水。本文利用南昌多普勒雷达探测资料，结合常规天气资料、T639逐3小时地面10m风场资料及物理量产品分析回波的未来发展趋势，回波的移速、移向、移动路径以及分裂合并的可能性，为日后做好此类强对流天气临近预警提供参考。

一、江西“暖区”强对流天气概念模型

冷锋或静止锋锋面附近或锋前产生的强对流天气。这种形势下的强对流天气特点是强度强、范围大、多雷雨大风冰雹成片混合出现。其形势特征是：地面江西处江南强烈发展的低压倒槽中，35°N以南有明显的冷锋南移，850hPa有θse高能舌自西（或西南）伸向江西，江南有西南急流建立，冷暖平流均较强，冷空气南下时辐合力量大。

二、有利的环流形势

（一）高低空及地面形势

2010年2月28日20时500hpa高度场，东亚大槽更新入海，南支槽东移，江南处副高西北边缘的西南暖湿气流中，江西境内平均风速达到26m/s。700hpa江淮西部有槽东移，强度较强，冷舌下探到湖南中部，湘赣境内存在大面积逆温层。850hpa黄淮一带温度梯度强烈，伴有明显锋生，低涡中心分别位于武汉和济南，低涡切变呈东北--西南向，影响长江及江淮一带。江西低层西南风急流平均风速达到18m/s，带来暖湿空气及不稳定能量。长江中下游湘赣境内处在冷暖空气交馁之地。20时地面图上，西段冷锋快速东移南下，02时图上有气旋波发展，地面辐合力量进一步加强。（详见2010年2月28日20时500 hpa、700hpa、850hpa天气形势图和地面图）。

三、水汽和不稳定能条件

对流的产生首先需要丰富的水汽和不稳定层结。层结中的不稳定能量是一种潜在的能量，只有在外力的冲击下，触发气流强烈地上升，才能爆发对流。

大气层中湿区主要处于850hpa，雷雨大风发生区处T-Td≤4℃湿区中。700hpa（图2b）湖南西部为相对干区，有利于低层能量聚集。配合各层流场，可以看到低空西南急流起着水汽输送的作用。西南涡后部带来干冷空气，东南部则为暖湿空气开成湿区。强对流天气正是在此低涡切变的作用下，逐步形成对流云团，并随低涡东移发展影响我省。对流爆发所需要的不稳定能量从28日上午到晚上是一个不断积累的过程。28日08时湖南境内的对流有效位能从0到555.6J.kg-1。850hpa高能舌从西南伸向我省20时温度对数压力图上，对流层中上层成上干下湿状态，K指数为40℃，SI指数为-3.68，表明湖南境内层结出现对流性不稳定。另外，从1000hpa到700hpa存在强的垂直风切变，有利于风暴发生与维持。

四、边界层中尺度辐合线

从地面1000hpa流场上分析，湘赣境内北部有一偏北和偏南方向明显的中尺度辐合线，地面10m风场也与之相对应。说明地面有弱冷空气活动。强对流天气的发展、维持与东移，此辐合区与雷雨大风出现的位置基本一致。同时，天气区内从低层到高层（850-200hpa）为一致的上升区，最大上升值为-1.2hp.s-1，位于850hpa层，且与带状回波走向一致（东北--西南向）。在这高温高湿的环境中，雷雨大风及其强雷暴在这边界层辐合线的作用下得以爆发。

五、雷达回波演变及速度场特征分析

2月28日晚强对流天气过程是受高空低槽、低层低涡切变和地面冷空气共同影响造成的。经分析发现，该过程回波发展旺盛时排列成带状的雷暴群，具有多单体风暴回波特征，带状回波为其典型特征。

图1：2010年2月28日21时10分组合反射率（a）与基本速度场 （b）

如图1a所示，2月28日19-20时左右，由湖南境内的移入我省西北部的带状回波东移过程中它发展极其迅速。由于受边界层中尺度辐合线的触发，形成带状强回波带。21时左右位于我省萍乡、九江一带。带状回波长约300km，呈东北--西南向，北段宽度大于南段约为50-60Km，南段约为5-10km，回波中心最大强度为65dbz。同一时刻，该段上的回波生消合并，形成多个对流单体继续发展增强，快速东移。据中尺度站重要天气监测23～01时段，强中心所经之处，共有53站93点出现雷雨大风，1站1点出现短时强降水。强回波00：00时达到最强，位于南昌--抚州--赣州一线，已形成典型的带状特征（图1a）。图1（a）（b）是21：10分1.5℃仰角的组合反射率和对应速度场（V）图。由图1a可见，在带状回波的中心处出现反射率大于65dbz的强度色标，而这个强反射率值区对应径向速度西北方100KM处，出现中气旋、气旋性辐合场及逆风区。同时南段末端也相应出现一对速度对（+27m/s-20m/s），造成上述地区出现雷风大风和强雷暴天气。随着回波的东移，01：00时左右，该回波带分断裂为二段，北段影响婺源、景德镇、余干、万年、进贤一带，南段则影响抚州地区的资溪、南城、广昌、东乡以及兴国、宁都、新干等地，给上述地区带来雷雨大风天气。之后，从T639逐三小时850hpa温度露点差及相对湿度场上可以看到（图略），由于低层（850hpa）水汽输送带的切断以及辐合上升区的东移，及地面中尺度辐合线的消失，整个过程宣告结束。

六、结语

（1）2月27～28日，西太平洋副高稳定少动，使得江西处在副高北部边缘，是雷电在午后到夜间发展的背景条件。地面有很弱的冷空气活动，弱冷锋和静止锋。天气背景与江西“暖区”强对流天气概念模型相一致。

（2）雷雨大风天气过程发生在高空有槽东移，低层有低涡切变，地面配合低值系统及冷空气侵入的天气背景下产生的。雷雨大风发生前大气层结不稳定，不稳定能量有一个增加的过程，对流层中上层有明显干层，低层有明显的强垂直风切变，地面存在明显的中尺度辐合带，对飑线的快速发展和移动具有非常有利的动力条件。在这高温高湿的环境中，雷雨大风在这边界层辐合线以及垂直风切变的作用下得以爆发。

（3）大气垂直层结有利于对流发展，边界层辐合带的存在与消失，低层水汽输送带的维持与断裂以及辐合上升运动的东移减弱是做出风暴发生、发展、维持和消亡的重要依据，并有一定的提前量。

[参考文献]

[1]许爱华.江西强对流天气气候特征与潜势预报概念模式.2009.4

[2]李淑玲等.一次飑线过程多普勒雷达资料分析.2009.3

[3]钟加杰等.一次热带气旋外围飑线对广州白云机场的影响.2009.6

（作者单位：江西德兴市气象局 江西德兴）