福州机场一次强雷雨天气过程的中尺度分析

关辉

摘 要：本文采用NCEP/NCAR1°×1°逐6h再分析资料、常规观测资料及FY2号卫星资料对2014年6月18日的强雷雨过程的中尺度对流系统及其发生发展的背景场进行分析。结果表明：（1）本次强对流天气过程是地面弱冷空气、中低空西南急流、中低层切变的相互作用下形成的；（2）水汽通量的强辐合为中尺度对流系统的发生发展提供了有利的热力背景；（3）高层辐散与中低层强辐合以及强上升运动为中尺度对流系统的发生发展提供了有利的动力背景。

关键词：强雷雨；冷槽；水汽强辐合；亮温

中图分类号：P446 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）11-0234-02

1 引言

强对流天气指发生突然、移动迅速、天气剧烈、破坏力极大的灾害性天气，主要有雷雨大风、局部强降水、冰雹、龙卷等。而对其分析和预报历来是气象业务的难点。

2014年6月18日福州长乐机场发生了一次强雷暴、大暴雨天气过程，雷暴持续达6小时。由于受雷雨天气影响，福州机场积压了近100个航班无法起降。

本文将利用NCEP/NCAR 1°×1°逐6h的再分析资料、常规观测资料及FY-2卫星资料，对这次强对流天气发生发展的环境条件及中尺度特征进行分析，发现一些对短期和短时临近预报有参考意义的结果，以期为今后的预报工作提供参考。

2 机场天气实况

根据机场的常规观测资料，6月18日13：33（北京时，下同）本场开始出现雷暴，15：40至16：55本场出现强雷雨，20：19本场再次出现短时大暴雨，20：48转为中阵雨并减弱。

3 天气形势分析

强对流天气是以大尺度天气系统为背景，大尺度环境条件影响着或决定着中小尺度天气系统的生成、发展和移动过程，而且还影响着对流系统内部的结构、强度和组织程度。本次持续性雷雨天气过程也是在有利的大尺度环流背景下发生的。

3.1 地面天气形势

第7号台风“海贝思”登陆后穿过福建，于17号夜间移出东海，并逐渐转性为温带气旋。我国的长江流域地区有一高压中心，其东侧偏北气流引导北方弱冷空气南下，在浙闽交界至江西一带存在一条静止锋，本场处于静止锋南侧。台风“海贝思”残余云系引导南下的弱冷空气与暖湿的西南季风气流于本场北边区域交汇，为对流系统的发展提供了低层的扰动源。

3.2 高空天气形势

6月18日，高空500hPa，东亚大陆中高纬为两槽一脊形势。本场处于副热带高压边缘，至20时，副高减弱东退，副高西侧的西南气流则源源不断向沿海地区输送水汽。500hPa温度场上，本场处于暖脊控制。在长江中下游地区有一明显的温度冷槽，高空槽东移，引导弱冷空气扩散南下，在沿海与副高前沿形成很强的辐合，为随后发生的强对流天气提供了可能。

08时，中低层在长江口以南有明显的风切变存在，随着海上低值系统的东移，切变线也东移南压。本场处切变线南侧西南急流中，低空急流不仅输送来充沛的水汽，而且在东移过程中，与切变北侧的偏北气流交汇，产生剧烈的上升运动，为形成持续性强对流天气提供条件。

850hPa、500hPa温度场中，在长江口以南地区均存在一条冷舌，延伸至闽北地区。切变线东移南压过程中，南北冷暖气流交汇，形成上冷下暖的有利配置，极易诱发强对流天气发展。因此，在春夏季午后，冷槽的出现，对判断强雷雨、雷雨大风、飑等强对流天气的发生起到很好的指示作用。

4 强对流系统发生的环境场特征

4.1 水汽条件

水汽通量是單位时间内流经与速度矢正交的某一单位截面积的水汽质量，它能定量地描述水汽输送的强度和方向（其方向和风向相同）。

6月18日08至20时我国南方沿海700hPa及850hPa有一支西南走向的低空急流，中心风速达24m/s。这条暖湿空气带形成明显的湿舌，引起低层水汽通量辐合。这支强劲的西南急流将孟加拉湾的水汽自广东地区向浙闽及华东沿海输送，并逐步东移入海。700hPa急流中心也随之东移。强对流天气发生前，本场处于急流最大风速中心前方，一般该区域会有明显的水汽辐合和质量辐合或强上升运动，这对强对流活动的连续发展极为有利。

850hPa上本场处于急流带的西侧，而在急流轴的左前方是正切变涡度区，有利于对流活动发生。14时急流的水汽输送平流明显加强，这与地面观测到本场的相对湿度骤升相符。强烈的低层水汽辐合为强对流天气的发展提供源源不断的能量，使得大气低层处于湿润的环境中，有利于强对流发展。

4.2 大气动力学特征分析

强对流系统发生前，往往大气会呈现出低层辐合、高层辐散的高低空形势配置。这种配置有利于低层气流辐合而加速强对流系统的发展。

在强对流天气过程发生前，200hPa高空上，浙闽交界高空辐散中心已经形成，至14时，陆上的辐散区与海上的辐散区交汇，辐散区扩大并向东移动，与强对流天气系统的实际移动方向相吻合。高层强烈辐散产生强大的抽吸作用，造成低层气流的上升运动，有利于产生强对流天气。

中层500hPa高空，在强对流天气发生前期，大气低层在福建北部沿海地区已出现强辐合中心。至14时，全省都处于辐合区中。低空强辐合引起剧烈的上升运动，使低层暖湿不稳定的空气释放不稳定能量，促进对流发展。

这次强对流天气过程中，高层辐散区位置与低层辐合区有很好的匹配，必然会对应着空气柱中的强上升运动，为强对流天气的发生提供了有利的环境条件。

5 卫星云图资料分析

图1为6月18日本次机场强对流天气过程发生前后FY-2E气象卫星红外通道黑体亮温（TBB）资料。通常，对流系统越强，伸展云顶越高，所对应的云顶亮温值越低。强对流系统TBB值通常≤-52℃。

18日03时，在浙闽交界及湘粤交界处生成的对流云团交汇合并，形成一条东北-西南走向的带状云团，但各自强冷云顶保持独立。至17时，分散的对流云团发展合并，强度增强并覆盖本场，中心最小TBB值达-81℃（见图1）。

云团呈现自西向东移动趋势，这与高空的流场走向一致，对应的强对流天气系统也是自西向东移动。至夜里23时，云团逐渐减弱，冷云砧也逐渐缩小，降水也随之减弱消失，强对流天气过程结束。

综上，本场上空自强雷雨天气发生前，在本场北边地区有中心强度低于-32℃的中尺度对流云团发展，随着副热带高压减弱东退，对流云团也自西向东发展，强雷雨区与云团位置、强度、移动路径具有较好对应关系。FY2-E卫星TBB资料每隔1h更新，时效性强，因此，通过实时卫星TBB产品能较好地提前预判强对流发展的可能性。

6 结语

本文以2014年6月18日发生于福州机场的一次强雷雨天气过程为研究对象，着重分析了此次强对流天气发生的大气环境特征，分别从热力学、动力学特征特征等角度探究此次过程发生的背景条件及诱发机制。

（1）本次强对流天气过程是地面弱冷空气、中低空西南急流及中低层切变的相互作用下而形成的；高空暖脊使得大气层结由稳定变成不稳定，在中低层切变作用下产生强对流上升运动。

（2）强烈的低层水汽辐合为强对流天气的发展提供源源不断的能量，有利于强对流发展。

（3）中低空有稳定层存在，能将低空的暖湿空气与对流层中上层相对较干的冷空气分开，低层暖水汽得以集结，从而对流发展所需的高静力能量得以积累；当稳定层因其他系统作用被破坏时，极易诱发强对流运动。

（4）低层辐合，高层辐散的抽吸作用，有利于低层气流辐合上升，加速强对流系统的发展。

（5）強雷雨天气发生前，强雷雨区与云团位置、强度、移动路径具有较好对应关系，对流云团黑体亮温TBB对短时临近强雷雨预报有很好的指示作用。

由于资料有限，本文是通过分辨率为1°×1°的NCEP/NCAR资料对福州机场的强对流天气个例进行分析，虽然总结出了一些临近预报的着眼点和指标，但其普遍性和有效性还有待于进一步的检验和完善。另外，这些指标只能对强对流天气作初步的定性分析和预报，对于强对流天气类型和强度的准确预报仍是难点，需要更多的新工具和方法进行深入研究。

参考文献

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