一次闽北连续强对流天气的诊断分析

福州市环境监测站 黄 鑫



一次闽北连续强对流天气的诊断分析

福州市环境监测站 黄 鑫

该文利用常规探空观测资料、物理量分析和NCEP再分析资料，分析了2014年3月26～29日福建北部持续性强对流天气过程的形成机制。结果表明：副高稳定少动，南支槽不断东移，二者之间的空间不断缩小，增强了水汽输送；26～29日，闽北上空急流强度大并伴有高空辐散；28日后期到29日，中高层急流轴在闽北滞留，且200hPa出现辐散，同时500hPa急流强度强，为产生强对流天气提供了有利条件；26日冷空气南下，引起各层冷暖气流在福建北部交汇，利于强降水的发生；强对流天气连续发生期间，闽北较高的K指数、垂直风切变及cape值为强对流发展提供了必要的热动力条件。由此，重点分析EC预报的天气形势变化是做好强对流天气预报预警的有效方法。

强对流天气 急流 高空辐散 热动力条件

1 概况

2014年3月26～29日，福建北部出现了连续的强对流天气，给出行带来了不便，并造成了一定的灾害和损失。如图1所示，南平、三明和宁德出现了暴雨到大暴雨的天气，21个站点出现了冰雹。28日南平、三明、宁德三市的部分和福州市的局部共20个县市158个乡镇出现暴雨，其中将乐光明累计雨量最大，为140.7mm，24h雨量最大为将乐余坊的104.1mm；1h雨量最大为南平溪后48.4mm(26日) 。6个乡镇雨量超过100mm。福建一共有52个县出现雷雨大风。福建中北部21个县市出现冰雹，28日21时30分，建阳本站冰雹直径3cm为最大。

26日8时～30日8时过程雨量 出现冰雹站点

图1 2014年3月26～29日在福建北部出现的强对流天气

26日强对流以雷雨大风、冰雹为主，对流天气主要从午后开始，持续到午夜。27日的强对流主要表现为局地小冰雹，对流天气集中午后，强度弱，时间短且分散。28日强对流以短时强降水和雷雨大风、冰雹为主，对流天气主要从午后开始，持续到午夜。短时强降水出现在28日夜间。29日则以雷雨大风、冰雹、短时强降水为主，对流天气主要从上午开始一直持续到傍晚。每日强天气最强时段在午后到午夜。其中以28日夜间到29日强对流天气最明显，范围也最广。

2 成因分析

2.1 环流背景

2.1.1 500hPa环流形势

首先，副高稳定少动，脊线稳定在赤道与30°S之间。26日8时，南支槽位于南亚地区，而后不断发展东移，到29日20时已移至福建南部沿海。副高的稳定少动与南支槽的不断东移使得二者之间的空间不断缩小，有利于二者之间西南气流加强并形成急流，增强水汽输送。同时，中纬度地区短波槽活跃，26日和29日都有明显的东移过程。槽后弱冷空气南下。冷暖气流在福建北部交汇，增加了大气的不稳定性。详见图2。

图2 500hPa槽线和588线演变示意图

2.1.2中高层急流

分析200hPa急流轴演变情况（图3a），26日、28日急流轴穿过福建北部。其中，26日急流核最强达到70m/s。29日急流分为两段，分别位于华南沿海及长江流域到福建北部一带，强度有所减弱，两段气流的方向是辐散的。27日急流轴位于福建中部。从500hPa急流轴动态变化（图3b）可知，25日急流轴位于江南到广东一带，位置偏西偏北。26日急流轴南落至福建中部，27日继续南落到华南沿海。28日后急流轴北抬至福建北部，29日仍位于该地区，并且强度加大。29日急流核强度达28m/s，为26日以来最强。结合中高层急流演变情况分析，26～29日闽北地区上空急流强度大，滞留时间长，并伴有高空辐散，为强对流天气的发展提供了良好的抽气作用和通风作用。27日急流轴距离该地区最远，因此27日的强对流天气较其它几日相对较弱，持续时间较短，范围分散。28日后期到29日中高层急流轴基本都停留在福建北部，且200hPa出现辐散，同时500hPa急流强度强，这些因素都为这个时段该地区产生时间长、范围广的强对流天气提供了有利的条件。

(a) 200hPa急流轴动态演变图

(b) 500hPa急流轴动态演变图

图3 急流轴演变图

2.1.3 850hPa切变

26日，弱冷空气南下激发850hPa切变生成并东移南压。26日白天，切变东移，夜间移至江南到福建北部一带。直至27日白天，切变位置稳定维持在该地区。28日，切变加强，发展为低涡，但位置西退。29日，切变转为南北向并再次东移穿过福建，于29日夜间过境移至海上（图4）。

图4 26-29日850hPa切变演变图

图5反映了本次过程850hPa气温和风场的变化情况（图中阴影区为南风分量）。26日前期和29日分别有两次冷空气南下的过程。26日前期，弱冷空气南下，南方南风也较弱，二者在30°N附近交汇，降温不明显。27日到28日前期，南风加强，气温回暖明显。29日，冷空气再次南下，与南方暖湿气流在22°N～28°N范围附近交汇。结合前面提到的500hPa南支槽东移，槽后冷空气南下，各层冷暖气流在福建北部交汇，十分利于该地区强降水的发生。

图5 115° E～120° E平均850hPa气温和风场

2.2 层结不稳定触发条件、动力因子和水汽条件

2.2.1 K指数

26日08时，福建北部K指数在28℃～32℃范围内，江西上空有一K指数为36℃的高值舌，该高值舌不断东伸。26日白天，该高值舌东伸至福建北部，该地区K指数明显升高，达到34℃～36℃。直至27日20时，福建北部始终处于K指数≥32℃的状态下。27日夜里到28日上午，福建北部K指数减小至30℃以下，K指数≥32℃的高值区西移至江西。28日午后到29日早晨，福建北部K指数再次升高，达到34℃～38℃。29日白天以后K指数≥32℃的高值区不断南落，范围也在减小。直至29日20时，福建北部的K指数都减小到20℃以下。这说明26～29日强对流天气连续发生期间，有不稳定能量不断向该地区输送并堆积，闽北上空大气的层结处于不稳定状态。

2.2.2垂直风切变

从26～29日的垂直风切变（500～1000hPa）演变分析，26日上午开始，闽北的垂直风切变开始逐渐增大，部分已≥20m/s。27日，垂直风切变≥20m/s的高值区范围明显增大，但其高值中心逐渐南压，18时已南压至福建中部。28日，该高值区垂直风切变不断加强并开始北抬，18时已移至福建中北部，并形成一24m/s的高值舌继续北抬。28日夜间，该高值舌不断北抬。29日凌晨已北抬至浙江中部，同时高值中心垂直风切变增强到28m/s，中心位置位于南平。整个福建北部垂直风切变≥24m/s。26～29日，闽北地区的垂直风切变一直较强。其中最强的是28日夜间到29日，在强的垂直风切变环境下，风暴中的上升气流和下沉气流共存时间得以延长，同时为发展中的上升气流提供了源源不断的暖湿气流，使得该时段闽北的强雷雨天气不断发展维持。

2.2.3 cape值

26日6时，闽北地区cape值在500～700J/kg，午后到夜间cape值不断增大。27日6时，闽北地区出现了一个≥1000J/kg的高值区，福建中北部cape值均达到900J/kg以上。而位于江西的高值区不断东移扩张。28日6时，该高值区中心到达闽赣交接处，中心强度大于等于1500J/kg，三明及南平中南部cape值达到1300～1400J/kg。28日，高值区继续东移加强，逐渐穿过福建。29日0时，高值区中心强度达到2000 J/kg，位置已移至海上。闽北的cape值趋于减小，但福建中北部的三明地区仍有900～1100 J/kg的cape值。cape值大值区在闽北上空维持徘徊，给强对流天气供应了大量的能量。

3 数值预报检验

在进行实际预报时，天气系统的位置及其移速、移向对判断天气过程发生时间、强度及变化趋势非常重要。对比26日20时850hPa实况风场和EC预报场（绿色风向杆为实况，黑色风向杆为EC预报）可知（图6），预报的切变位置基本正确，这对正确预报切变进入福建的时间对预报强天气开始时间有积极的作用。

图6 26日20时850hPa实况风场和EC预报场对比

切变影响福建后，关注其移动和强度变化，如图7所示，黑色风向杆为实况。28日20时，EC模式预报低涡和切变线位置与实况较一致。对低涡南部西南急流的预报，在急流入口区较实况偏弱1~2m/s，在急流出口区较实况偏强4~6m/s，不能反映风速的辐合，导致模式预报降水强度较实况偏弱。29日20时，预报的切变南压正确，对预报强天气结束时间有参考作用。

3月28日20时

3月29日20时

图7 850hPa风场实况与24h时效预报对比图

总结本次过程的EC预报，切变位置预报较为准确，对强天气的开始与结束有指示作用；但风力大小预报有误差，可能影响到暴雨、强对流天气强度的预报。

4 结论

（1）副高稳定少动，南支槽的不断东移，二者之间的空间不断缩小，有利于二者之间西南气流加强并形成急流，增强水汽输送。

（2）26～29日，闽北地区上空急流强度大，滞留时间长，并伴有高空辐散，为强对流天气的发展提供了良好的抽气作用和通风作用。28日后期到29日，中高层急流轴基本都停留在福建北部，且200hPa出现辐散，同时500hPa急流强度强，这些因素都为这个时段该地区产生时间长、范围广的强对流天气提供了有利的条件。

（3）26日，高空槽东移激发低层切变生成南压影响福建北部，同时带来的冷空气南下引起各层冷暖气流在福建北部交汇，十分利于强降水的发生。

（4）26～29日，强对流天气连续发生期间，K指数为36℃的高值舌自江西不断东伸，使得福建北部的K指数持续维持在32℃以上。这表明，有不稳定能量不断向该地区输送并堆积，闽北上空大气的层结处于不稳定状态。同时，垂直风切变及cape值的大值区在闽北上空维持徘徊，给强对流天气供应了大量的能量并促使强对流天气不断发展维持。

（5）总结本次过程的EC预报，切变位置预报较为准确，对强天气的开始与结束有指示作用；但风力大小预报有误差，可能影响到暴雨、强对流天气强度的预报。

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