2014年一次连续强对流天气过程分析

福建省气象台 高 珊 刘爱鸣 陈秋萍 林 青

2014年一次连续强对流天气过程分析

福建省气象台 高 珊 刘爱鸣 陈秋萍 林 青

2014年3月26-29日，福建省出现连续强对流天气过程，分析表明，大尺度环流背景给此次强对流天气连续发生发展提供了有利的条件。物理量诊断分析，同时参考历史统计的各参数的阈值，对判断强对流天气发生发展、分类和落区有帮助：福建上空大气层结不稳定，中低空存在中等到强的垂直风切变；前期比湿9～10g/m3左右，后期增大，全省大部在12g/m3左右，前期为干对流型，后期为混合对流。强对流天气临近预报，要注重卫星云图上游地区云系的发生发展状况以及与已经发生的天气实况的对应关系，加强多源资料的监测应用，从而提高强对流天气临近预报的提前量。

强对流 潜势预报 临近预报 多尺度 多源资料

0 引言

强对流天气具有生命史短、局地性强、危害大、预报难度大等特点。目前我国大力开展强对流天气预报技术研究工作，例如强对流天气多源资料监测、临近预报技术、中尺度系统发生发展的天气诊断分析技术、分类强对流客观预报技术等研究[1]。福建结合地域特色，在强对流天气潜势和临近预报业务、强对流天气预报技术支撑研究方面获得了一些有用的研究成果[2]。本文针对2014年3月26～29日福建省出现的连续强对流天气过程，立足预报业务中的需求，将研究成果和实践相结合，寻找强对流天气过程潜势和临近预报的着眼点。

1 过程概况

2014年3月26～29日，福建省出现连续强对流天气过程，过程从26日午后开始， 29日傍晚前后结束，历时4d，整个过程中北部和内陆地区的部分县市（21个县市）出现冰雹；52个县出现雷雨大风，中北部出现大雨到暴雨天气（见图1），全省范围出现雷暴。

26日和27日，强对流天气以雷暴、雷雨大风天气为主，落区主要在福建北部，为干对流型；28日和29日，雷暴、雷雨大风、冰雹、短时强降水均有，为混合型。每日强对流最强时段出现在午后到上半夜，28日夜间到29日强对流天气最明显，范围最广。

本次过程的特点是持续时间长，26日、27日为干对流型，28日、29日为混合型。天气过程的开始和结束时间比较难把握，是本次预报的难点和重点。

图1 26～29日冰雹、雷雨大风、强降水分布图

2 强对流天气多尺度分析

2.1 有利的大尺度环流背景

分析此次的环流形势，存在连续多日强对流天气发生发展的有利背景。副高和南支槽稳定，位置适中。副热带高压西脊点和南支槽维持在115°E附近，880hPa北界在18°N，槽前的西南急流位于江南南部到华南一带，福建处在槽前比较有利出现强对流天气的位置。分析南支槽强度指数（图略），21～26日，南支槽偏强,福建处在回暖期，能量得到积累。26～28日南支槽强度指数升高，南支槽处在减弱期，中层没有很强的水汽输送。29日南支槽东移入海，后期福建转槽后西北气流控制，此次连续的强对流天气过程结束。

中高纬区域，西风指数处在高值区，在450～350位势什米之间（气候平均为250位势什米），以纬向环流为主，西风带多短波槽活动，26日和29日各有1次冷空气活动。26日西风指数430位势什米；29日西风指数350位势什米，29日的环流经向活动比26日明显，所带来的冷空气强于26日。29日的冷暖空气交汇更加剧烈，比26日更有利于强对流天气的发生发展。

分析115-120°E平均850hPa的南风分量、气温以及风矢量的时间序列图（图2），图中福建处在22°N～28°N之间，可以看到26日冷空气的活动略北一点，28日南风明显加强，强中心正好位于福建范围。29日的冷空气明显强，后期南下到23°N位置，即到达福建南部。22°N～28°N区间温度13℃～18℃，有近5℃的锋区。

由图2可见，850hPa南风比较弱，水汽条件不是太好，平均状态下只在28日出现大于12m/s的急流核。分析中高层，福建上空也没有明显的水汽输送带，可以判断此次过程大部分时间不利暴雨天气出现。

图2 24-31日115-120°E平均850hPa南风分量（m/s）、气温(℃)和风矢量时间序列图（阴影：南风分量；等值线：等温线）

2.2 物理量诊断分析

在有利的大尺度环流背景下，继续分析动力和热力条件，可进一步判断强对流天气发生的潜势有多大。诊断分析物理量参数指标，判断是否有利于强对流天气的发生，特别是通过分析历史个例统计的指标阈值，对强对流的分类预报有帮助[4,5]。

2.2.1 不稳定条件分析

此次过程热力条件是比较有利的，以 K指数（描述大气暖湿程度和稳定度的综合性指标，公式（1）为例，根据历史天气过程统计，在福建K≥32℃时，大气具有较高的潜能。进一步考虑地面温度状况后，获得修正的K指数（即mK）（式2），mK值越大，表示气团低层越暖湿，不稳定度增加，越有利于对流产生，在福建，一般mK≥37℃时较有利于出现强对流天气。

表1为福建省三个探空站邵武、福州和厦门根据公式（1）、（2）的计算结果，08时和20时以实况观测数据计算，通过探空构建计算14时，构建方法是将14时实测的地面2m气温和露点温度替换08时的数据计算获得。

表1 福建省三个探空站实况观测和构建计算的K和mK值

三个探空站分别代表着福建的中北部地区、中部沿海地区和南部沿海地区。分析结果，邵武和福州站26～28日明显比厦门站不稳定，而29日所有各站都达到最不稳定状态，特别是厦门29日14时mK达到46.3℃，为最不稳定。mK因为考虑地面午后的升温，变化更大，显示出更加不稳定的趋势。

分析NECP（1°×1°）再分析资料14时的Cape值和T85(850hPa与500hPa 温度差)分布图（图3），可以看到，T85福建大部分时间都在25℃以上，达到福建出现强对流天气的指标阈值；CAPE值除26日相对小外，其他时间都比较高，特别是28日午后和29日CAPE值达到了1000J/kg以上，有利于强对流天气发生。

图3 26-29日14时CAPE（J/kg）和T85(℃)分布图（阴影：CAPE>600J/kg；实线：T85线）

中低空的垂直风切变有利于强对流系统的维持和加强。冰雹和雷暴大风具有更大的对流层中低层垂直风切变，而暴雨较小。分析NECP再分析资料，500hPa到1000hPa的垂直风切在整个过程中都在15m/s以上，个别时间达到了25m/s以上（图4），对应着中等强度到强的垂直风切变，有利于冰雹和雷暴大风。

图4 26-29日14时0～6公里垂直风切变(m/s)

2.2.2 水汽条件

大尺度背景分析表明，本次过程中水汽条件不利于出现大范围持续性的强降水。分析逐日低层850hPa的比湿分布图（图略），26日，福建比湿在9g/m3左右；27日到29日前期，全省大部地区都在10～12g/m3之间，其中，28日夜里到29日白天最湿，全省大部在12g/m3左右，29日夜间明显减弱，大部都在9g/m3以下。据福建的统计数值，3～5月低层比湿达到10g/m3以上时，比较有利于冰雹和雷雨大风出现，达到12g/m3比较有利于短时强降水出现。所以，26～29日强对流天气连续发生期间，在层结不稳定和中低空存在中等到强的垂直风切变都满足的条件下，前期为干对流型，后期为混合对流型。

3 强对流天气多源资料监测与分析

加强对多源资料的监测和分析是强对流天气短临预报的关键。下面利用卫星云图、探空等资料，分析此次过程中26日和29日强对流天气发生发展的触发机制和临近预报。

3.1 26日强对流天气

26日08时925hPa（图5）福建北部有比较弱的切变，其他层次以单一南风控制为主，冷空气位置比较北，结合其他条件分析，认为午后不会有明显强对流天气，主要在暖区内出现因地形造成的一般的雷电和阵雨天气。但实际上午后15时前后开始，强对流天气在闽赣交界处最先发生发展，并逐渐东北偏东移进入我省北部地区。事后分析当日20时天气图（图5），925hPa切变南压到中北部地区，切变后有-2～4℃的负变温区，切变前有2℃的正变温，切变活动的区域，切变北面低层的弱冷空气南下影响，切变南侧回暖，变温梯度比较大。表明26日强对流天气的发生是在925hPa切变南下的触发下，配合有利的热力和动力条件发生发展的。

图5 925hPa 26日08时、20时风场和20时变温场

分析可见光云图（图6）可以看到，上午8时，对应低层切变，福建北部和上游地区已经有带状云带发展，这条切变云带逐渐东移南压，15时前后在切变上开始有对流云团发展，并沿切变线移动。对应雷达回波15时前后对流云团发展的位置有雷暴单体发生发展。

图6 26日09时可见光云图和26日08时925hPa风场

探空一天早、晚两次，而强对流天气多发生在午后，难以监测其发生发展，间隔30min的云图能从一定程度上弥补探空资料时间分辨率低的不足，对强对流天气的临近预报有一定的提前量。

3.2 29日强对流天气

29日08时综合分析（图略），500hPa的槽和低层切变位置接近，在25ºN～32 ºN之间。850、700和500hPa，大于12、16和20m/s的西南急流穿过福建中北部，急流轴相交或紧靠，系统接近垂直且斜压性强，低槽切变东移南压过程非常有利于强对流天气发生发展。实况29日白天，随着切变东移，飑线发展，携带雷暴单体,横扫福建大部地区，强对流天气大范围出现。29日过程是低层切变过境触发对流发展。

分析水汽云图，可以看到28日夜间到29日从湖南开始有逗状云系发展东移，其尾部C云带发展。到29日（图7）整个C尾部云带进入到福建北部，随着逗状云系东移，尾部云带自北向南影响到我省南部地区。图7暗区B，对应中高层干空气，B区干空气的入侵，有利逗状云系的发展，C区上方为水汽回流造成的不连续区[3]，尾部云带C上不断有对流云系成狭窄线状分布，对应雷达回波飑线出现，在C区发展旺盛期间，福建的强对流天气也达到最强。到了17时后，北面冷空气（B区）整个侵入破坏逗状云系，尾部云带也趋于减弱。

云图监测表明，云系在湖南、江西上游就已经出现，两省出现明显的强对流天气，因此从上文分析可以看到，结合形势场分析云图的发展，可以对强对流天气的预报有一定的提前量，在临近预报中有着重要的作用。

4 结论

（1）福建省在2014年3月26～29日的强对流天气是在有利的大尺度背景下发生发展的，副高的稳定少动与南支槽的不断东移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，槽后弱冷空气南下，冷暖气流在福建不断交汇，增加了大气的不稳定性。结合物理量诊断分析，26～29日强对流天气连续发生期间，福建上空大气的层结处于不稳定状态；同时中低空存在中等强度到强的垂直风切变；比湿前期在9～10g/m3左右，后期明显增大，全省大部在12g/m3左右，前期为干对流型，后期为混合对流。

（2）物理量诊断分析，以及参考历史统计各参数的阈值对判断强对流天气发生发展、分类和落区有帮助。

（3）强对流天气临近预报，要注重卫星云图上游地区云系的发生发展状况以及与已经发生的天气实况的对应关系。

[1] 毛冬燕.我国强对流天气监测和预报业务[J].气象科技进展,2012,2(5): 22-28.

[2] 林新彬，刘爱鸣，林毅，等. 福建省天气预报技术手册[M]. 北京：气象出版社, 2013.

[3] 陈渭民.卫星气象学[M]. 2版. 北京：气象出版社, 2005.

[4] 樊李苗，俞小鼎．中国短时强对流天气的若干环境参数特征分析[J]. 高原气象, 2013, 32(1):156-165．

[5] 雷蕾，孙继松，魏东．利用探空资料甄别夏季强对流的天气类别[J]. 气象，2011,37(2):136-141.