2017年8月11日内蒙古赤峰龙卷环境场及雷达特征分析

袁慧敏

摘要 利用探空资料、天气图和雷达探测资料，对2017年8月11日14：00—16：00蒙古赤峰市克什克腾旗和翁牛特旗交界地区发生的龙卷天气进行了分析。结果表明，此次龙卷灾害发生在蒙古冷涡前部，其环境场具有较强的对流不稳定性、较大的低层垂直风切变和较低的对流凝结高度。从雷达产品分析，两次龙卷接地是由同一个超级单体风暴造成的，低层有明显的钩状回波、弱回波区及与之对应的前侧V形缺口，识别出了3DC和中气旋。通过对风暴参数的分析，整个龙卷天气过程中，超级单体风暴的最大反射率因子都在60 dBz左右，在龙卷接地前基于单体的VIL和风暴顶高有明显越增，VIL增大到60 kg/m2以上，而回波顶高增加到13 km以上。龙卷接地前，对应的中气旋顶高不会超过6 km，中气旋顶高和底高间的距离在2～4 km，中气旋的切变不小于15×10-3/s。

关键词 冷涡；龙卷；TVS

中图分类号：P458.3 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）05-036-03

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.05.013

龙卷是破坏力极大的小尺度灾害性天气，发生时常造成重大的人员伤亡和财产损失。龙卷是小尺度的涡旋，生命周期短，不易被常规观测手段捕捉，更不易提前预报和预警。多年来有关龙卷的研究颇多，既有对产生龙卷的环境特征分析，也有对龙卷发生时的反射率因子和速度场的探讨，但仍没有很好的办法对其作出精确预测和预警。笔者对2017年8月11日14：00—16：00内蒙古赤峰市克什克腾旗和翁牛特旗交界地区发生的龙卷天气进行了分析，为将来能够及时有效地预报龙卷以降低龙卷所造成的影响和损失提供支撑。

1 灾情实况

2017年8月11日14：00—16：00，内蒙古赤峰市克什克腾旗和翁牛特旗交界地区发生龙卷天气（图1）。14：28赤峰市克什克腾旗前进村遭受龙卷袭击，持续约10 min，龙卷路径约2 km；15：26八里庄、十里铺村、五台山村、山咀子村先后受龙卷袭击，持续约15 min，龙卷路径长度约6 km。整个龙卷天气过程的EF0+宽度最大约1 km。此次龙卷灾害造成5人死亡，58人受伤，转移安置人口1 760人；倒塌房屋360间，损坏房屋1 004间；农作物受灾面积21 208.08 hm2，成灾面积16 116.37 hm2，绝收面积5 849.32 hm2，直接经济损失10 053.29万元。

此次强对流天气过程是在蒙古冷涡影响下产生。内蒙古中东部、华北等地出现较大范围雷雨天气，其中内蒙古东南部、河北北部和西南部、北京东部、山西中东部等地局地出现短时强降水、雷暴大风和冰雹等强对流天气。

2 龙卷天气环境背景分析

2017年8月11日，我国华北和东北大部分地区受蒙古冷涡影响。NCEP-GFS的14：00分析場显示，内蒙古东部和南部、华北地区大气很不稳定，其中包括内蒙赤峰在内的华北东北部和东北西部的BLI<-6 K，对流有效位能超过2 000 J/kg，整层可降水量在30～40 mm，对流层低层沿河北与内蒙交界处存在弱的辐合，上述地区也是0～6 km垂直风切大值区，风速切变超过20 m/s，非常有利于有组织的强对流天气的发生（图2～3）。

11日08：00赤峰的探空分析也显示，赤峰及周边地区对流层中层干冷空气侵入明显，对流有效位能正值区主要位于200～500 hPa，非常有利于风雹天气的发生（图4）。

在此有利的大尺度环境条件下，11日午后赤峰地区正好位于地面能量锋区（地面θse梯度大值区，图略）。12：00，在赤峰西北面中尺度对流系统初生并快速发展东移，14：00开始影响赤峰的西北部地区，并在随后的几个小时强烈发展为飑线系统，横扫赤峰及其东面的内蒙古东部地区，其中15：00—18：00主要影响赤峰地区。

3 龙卷天气云图与雷达分析

2017年8月11日16： 20高分辨率可见光云图可见翁牛特旗和克什克腾旗附近有2个明显的对流云团先后发展向东偏北方向移动，上冲云顶、暗影特征显著，表明对流活动强烈（图5）。

16：10赤峰雷达0.5°仰角雷达显示，有较强中尺度对流系统活动，最强回波60 dBz，三维剖面上具有回波悬垂结构（图6）。受灾区距离赤峰雷达站约150 km，所能探测最低高度约2 km，对于龙卷的监测有很大的局限性，目前雷达资料上没有发现龙卷特征，不能判定事发地是否有龙卷天气。

16：35回波向东偏南方向发展移动，17：56小飑线特征明显，移动迅速，阵风锋开始远离回波主体，趋于减弱（图6）。

2017年8月11日14：00—19：00赤峰强对流天气过程中，15：07—15：41和17：37—17：47时间段雷达监测到大于60 dBz的强回波（图7）：在组合反射率产品中15：36强回波呈三角形状，有类似超级单体的特征，监测到大于60 dBz的强回波。

从速度产品图中可见，灾区有气旋性速度对生成，其中负速度为12 m/s，正速度为17 m/s。为进一步分析速度对，选用风暴相对速度产品进行描述。15：41靠近雷达（负速度区域）测值为7 m/s，远离雷达（正速度区域）测值为24 m/s；对应区域相对速度达到31 m/s；其中负速度区域位于远离雷达一侧，正速度区域位于靠近雷达一侧，有明显辐合气旋生成（图8）。

根据风暴信息追踪产品显示，在15：41有风暴被识别标注，并向东南方向移动，这与实况相符（图略）。15：31中气旋产品显示，有中气旋生成（图9）。

在15：46，回波顶高产品显示，强对流顶高达到14 km（图略），对赤峰北部而言，这种回波顶高的高度属于较强。

4 小结

（1）此次龙卷灾害发生在蒙古冷涡前部，500 hPa温度槽叠加在850 hPa温度脊之上以及低层的逆温层都有利于对流天气的发生发展，其环境场具有较强的对流不稳定性、较大的低层垂直风切变和较低的对流凝结高度。

（2）从雷达产品分析，2次龙卷接地是由同一个超级单体风暴造成的，低层有明显的钩状回波、弱回波区及与之对应的前侧V形缺口，由于距离超100 km雷达未识别出TVS，但识别出了3DC和中气旋，尤其是发展到低层的中等强度的中气旋。但龙卷发生时中气旋的位置不同，第1次位于低层钩状回波的顶点，第2次位于强回波的后侧。

（3）通过对风暴参数的分析，整个龙卷天气过程中，超级单体风暴的最大反射率因子都在60 dBz左右，在龙卷接地前基于单体的VIL和风暴顶高有明显越增，VIL增大到60 kg/m2以上，而回波顶高增加到13 km以上。

（4）龙卷接地前，对应的中气旋顶高不会超过6 km，中气旋顶高和底高间的距离在2～4 km，中气旋的切变不小于15×10-3/s。

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责任编辑：郑丹丹