一次江苏飑线过程特征分析

夏雨晨

摘要：利用常规探空资料、自动站资料和多普勒天气雷达资料等对2021年5月15日下午发生在江苏境内的一次飑线天气进行了分析， 本次飑线天气过程的天气尺度背景是江苏地区处于副热带高压边缘，高空伴随着西风槽东移，携带冷空气南下入侵，低层有强暖湿气流的配合。飑线前段有阵风锋的产生，造成了雷暴大风和短时强降水等强对流天气。

关键词：飑线  雷暴大风  特征分析  强对流

Abstract： Using conventional observation data， automatic weather station data and Doppler radar data， a squall line weather occurred in Jiangsu on the afternoon of May 15， 2021 is analyzed. It is found that the synoptic scale background of the squall line weather process is that Jiangsu was at the edge of subtropical high， he high altitude moves eastward with the westerly trough， carries cold air southward invasion.There is strong warm and humid air flow in the lower layer. There is a gust front in the front of the squall line， it has caused severe convective weather such as thunderstorm， gale and short-term heavy precipitation.

Key Words：Squall line; Thunderstorm; Feature analysis; Strong convection

0引言

飑线是高度组织化的中尺度对流系统，由多个活跃的雷暴单体排列形成，并常伴有大风、短时强降水、冰雹甚至龙卷风等灾害性天气。飑线在靠近地表的对流区域通常会存在一个冷池，其前缘为阵风锋，阵风锋面上常有气压、气温和风向的突变，这也是最容易产生灾害性天气的地方。飑线过程往往突发性强，来势突然，经常给人民的生产生活带来很大的影响，严重时还会造成人员和财产损失，带来重大灾害，国内外学者也针对飑线作了大量的研究。Qian[1]等使用WRF模式对飑线的微物理特征进行研究，发现使用不同的参数化方案对模拟结果影响很明显，飑线中冰雹的模拟结果存在较大差异，从而影响冷池的形成和降水过程。He[2]等使用多普勒雷達资料对一次飑线进行了观测，分析发现此次飑线过程主要影响系统是副热带高压的加强，非绝热加热对飑线有触发作用，飑线的传播过程中，飑线前方的冷池得到加强。

国内很多学者也基于雷达观测资料和数值模式对飑线进行了一系列研究，官晓军[3]等对福建省一次强飑线过程进行了分析，发现低层垂直风切变和中层干冷空气的卷入使得进入福建境内的飑线增强，后期与新生对流单体的合并形成了后部扩建型飑线。冯璐[4]等对飑线过程的雨滴谱微物理特征进行了研究，发现不同时期的不同降水系统降水效率不同，槽前型飑线产生的中等粒径粒子比重较高，而东风型飑线主要以中小粒径的粒子居多，因此带来了降水效率的差异。陶局[5]等研究了下垫面对飑线形成及发展过程的影响，发现渤海光滑的水面对近地面风场有增强作用，从而使得对流更近活跃，但是飑线的移动速度趋缓，白天海面感热和潜热交换小，夜间水面潜热通量高，不利于低层垂直风切变的增强，对飑线的发展起阻碍作用。陈锋[6]等利用雷达资料同化对浙江一次强飑线天气过程进行模拟，探讨了不同数量和位置的雷达资料同化对结果的影响，发现雷达反射率因子同化对飑线前部的冷池强度和位置都有较好的改进，可以提高强对流天气的短时预报效果。于怀征对山东省一次强对流天气进行分析，发现环境风的风向和雷达与目标物的相对位置不同，探测的中尺度气旋特征也不同，气旋性旋转的增强、深厚的中气旋和强垂直风切变是产生雷暴大风的重要因素。赖晨[7]等对江西一次飑线过程进行探测分析，发现探测资料在短时强降水和风雹天气中特征不同，可以用来预测飑线的发展演变趋势。

2021年5月15日，江苏境内出现了一次飑线天气过程，此次飑线过程自西向东横扫了江苏沿江苏南地区，阵风风力达8～11级，并伴随短时强降水和局地冰雹等灾害性天气，造成了较为严重的经济损失。由于飑线天气过程的预报难度大，致灾性强，为了提高对此类飑线过程的预报和预警能力，本文利用常规资料、探空资料以及多普勒雷达资料对此次飑线的形成原因及其特征进行分析，重点分析有利于此次飑线过程形成的环境条件，为今后对飑线天气过程的预报提供参考依据。

1 环流背景分析

中尺度系统的发生发展与大尺度环流背景是密切相关的，中尺度系统的发展离不开大尺度环流形势的制约。在图1的500hPa高空图 上，副热带高压稳定维持，江苏处于副热带高压边缘地区，588线维持在江苏的沿江苏南地区，上游河套地区有一个西风槽东移，携带冷空气南下侵入江苏地区，槽前暖湿气流所带来的水汽条件和静力不稳定条件增强有利于强对流天气的发生发展。受槽前的暖湿气流的降压影响，槽前的低压区不断降压，在图1的850hPa高空图上，华中地区生成了一个低涡，并在高空槽的引导下缓慢东移，低涡东移至江苏境内后，从低压中心向东伸出一条切变线，在江苏的沿江地区开始出现西南急流并增强，西风急流将孟加拉湾的水汽源源不断地向江苏输送，低涡北侧的弱冷空气与南侧的西南急流交汇，造成强烈的上升运动，其上空有高空槽的配合，造成高空的抽取作用更加明显，有利于强对流天气的发生和发展。由此可见，大尺度环流形势为此次飑线过程提供了良好的天气背景，河套地区的高空槽东移和低层低涡的发展是此次飑线过程的主要影响系统，低层中小尺度的扰动触发了此次飑线天气过程。

2环境条件分析

大气物理量可以定量描述大气中某些特征，因此对其进行分析可以对大气特性有更为清晰的认识。2021年5月15日08时，由南京站的探空图 2可知，地面风场到700hPa风向随高度顺转，风速明显增大，表明低层有较强的暖平流，700hPa到500hPa之间风向随高度逆转，表明高层有冷平流，这种上冷下暖的强不稳定大气层结配置非常有利于强对流天气的发生发展。对流有效位能（CAPE）是表示风暴潜在强度的一个重要指标，CAPE值越大，表明对流释放的能量越多，越有可能发生强对流天气，飑线发生前南京站CAPE值为1340J/kg，飑线发生前的能量條件较好。从探空曲线来看，低层700hPa的温度露点差小于5℃，表明低层湿度较大，水汽条件较好，有利于对流的发生，而850hPa的温度露点差大于5℃，表明近地面层的湿度相对较小，低层水汽条件的缺少也就意味着产生短时强降水的可能性较小，对流能量的释放主要以雷暴大风为主。在大气稳定度指标上，从探空曲线可以得到，南京站08时的K指数为37℃，SI指数较小，为-0.6℃，表明飑线发生前的环境场有着较好的对流潜势。此外，从环境风垂直切变来看，近地面风力到850hPa风速垂直切变达到15m/s，在一定的热力不稳定条件下，垂直风切变可以对强对流天气有着维持作用，此次飑线过程具有较强的低空垂直风切变，这样在低空形成较强的水平涡管，经过上升气流的抬升转为垂直涡管，使得中层的旋转气流加强，有利于飑线的加强和维持。

3 雷达回波特征

利用江苏省多普勒雷达基本反射率资料，对此次飑线过程的系统演变和回波特征进行了分析，结果表明，此次飑线过程自西向东移动，从进入江苏境内到移出江苏共经历约5h，发展阶段可以分为形成、发展和减弱3个阶段。从图3的 5月15日12时的雷达拼图可以看出，在安徽巢湖北侧及南京西侧有强对流风暴生成并东移发展，在移入江苏境内之前对流性天气已经十分明显，可以看出弓形回波的特征。且从图3的雷达拼图上可以很清晰地看到，15日12时，飑线已经在安徽境内初步生成，13时飑线进一步增强发展，移入江苏境内，开始影响南京地区，飑线中心最强超过55dBz，在东移过程中迅速发展增强，不断有新的对流单体生成并入风暴中，大于55dBz回波区域不断增大，飑线移动过程中，从1.5仰角的反射率因子可以看到，飑线回波的前沿有明显的阵风锋（弱窄回波带），飑线过境期间，南京浦口区出现23.5m/s的大风。飑线的后侧存在弱回波通道，可以看出其后侧有大范围的下沉气流入流。在东移过程中，飑线强度进一步加强，45dBz以上的强回波带长约300km，宽约30km，最大回波强度65dBz，移速也进一步加快。弓形回波在12-17时扫过江苏境内，造成浦口、泰州、如皋等站点出现超过17m/s的大风，分析大风出现的时间与飑线过境的雷达特征可以发现，大风集中发生于弓形回波向前凸出区域，也就是飑线前沿的阵风锋带。17时以后，弓形回波移出江苏境内，进入东海，回波强度有所减弱，此次飑线过程对江苏的影响趋于结束。

4 结论与讨论

本文对2021年5月15日发生在江苏境内的一次飑线天气过程进行了分析，利用利用常规资料、探空资料以及多普勒雷达资料，分析了此次飑线的形成原因以及特征。具体结论如下。

（1） 本次飑线天气过程是西风槽东移和副热带高压边缘共同作用下形成的，低层的急流和上升运动触发了此次飑线天气过程，探空图上发现，飑线发生前有较大的K指数和垂直风切变，提供了有利的环境条件，为飑线的触发提供了不稳定能量。

（2） 此次飑线东移发展的过程中伴有明显的阵风锋，在飑线发展前段不断有新的对流单体并入飑线内，造成飑线发展的进一步增强，飑线后侧存在弱回波通道，有大范围的下沉气流，飑线的弓状回波特征明显，前段有弱窄回波带，有利于雷暴大风的发生。

参考文献

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[2]HeZ.，ZhangQ.，ZhaoK.，et al.Initiation and evolution ofelevated convection in a nocturnalsquall line along the Meiyu Front[J].Journal of Geophysical Research：Atmospheres，2018，123：7292-7310.

[3] 官晓军，覃靖.福建省一次强飑线过程的强度和移动特征分析[J].干旱气象，2019，37（5）：799-808.

[4]冯璐，夏丰，万齐林，等.广东两次飑线过程的微物理特征分析研究[J].热带气象学报，2019，35（6）：812-821.

[5]陶局，易笑园，赵海坤，等.一次飑线过程及其受下垫面影响的数值模拟[J].高原气象，2019，38（4）：756-772.

[6]陈锋，董美莹，苏涛，等.雷达资料同化对一次浙江初春罕见飑线过程数值模拟的影响分析[J].气象，2020，46（4）：462-477.

[7]赖晨，支树林，李婕，等.SC型双偏振雷达在江南南部一次对流性天气过程中的应用分析[J].气 象，2020，46（11）：1427-1439