丰城两次雷暴大风特征分析

程小娟，马中元，陈鲍发，张春江，孙 芳

(1.江西省气象科学研究所，南昌 330046；2.丰城市气象局，丰城 331100；3.景德镇市气象局，景德镇 333000)

0 引言

雷暴大风属于强对流天气之一，由于其破坏力大，是天气预报主要的预报对象。江西雷暴大风多发生于两个时段：一是春节西风带系统中，常伴随飑线、冷锋回波带和超级单体等强回波系统出现；二是夏季副热带高压中或边缘上，7-8月的副热带高压边缘，由于局地热雷雨导致。低层辐合线是强对流天气的触发机制，1 d中雷暴大风发生的高频时段为12：00-23：59，表明雷暴大风的产生与地面热力条件关系密切。可以通过雷达回波强度、回波顶高、垂直液态水含量、中层径向辐合、风暴移动速度、回波质心下降、低仰角风速大值区和辐散区、形态特征等方面，对雷暴大风进行预测和分析[1-3]。雷达回波观测到明显的弓形回波、在母体风暴前沿有一条10～15 dBz的窄带回波、径向速度图上低层的大风核、4～6 km的中层径向辐合MARC等特征，对地面大风有很好的指示意义[4-6]。何文、陈鲍发[7-9]等对雷暴系统的雷电活动特征和雷暴系统的冰雹回波特征进行了分析。高建平[10，11]等对副热带高压边缘雷暴大风的回波特征进行了分析。这些分析结果，为研究丰城市雷暴大风天气过程，提供了理论依据与参考。但在雷暴大风雷达回波特征等分析上，多数研究为单部雷达的回波特征，很少应用到探测范围更广阔的雷达拼图资料。

文章将从天气形势、卫星云图、单部雷达资料、结合江西省WebGIS雷达拼图与风暴跟踪信息STI等资料，分析了2020年出现在丰城市的2次雷暴大风天气过程，以期发现相应的预报指标与规律，为后期的预测提供参考依据。

1 天气实况

2020-07-02T21：00-2020-07-02T22：00，500 hPa副高控制江西东南部及沿海区域，低槽位于湖北-湖南-贵州一线，江西上空处槽前，盛行西南偏西风，丰城市附近出现较大范围8级以上雷暴大风。21：14丰城市城区风速达到19.7 m/s，最大风速出现在曲江镇为21.6 m/s(9级)。

2020-07-03T19：00-2020-07-03T20：00，500 hPa江西北部处于副高边缘，588 dagpm线穿过江西，盛行西南偏西风；与长江以北的西北风构成低槽，槽线位于江西西北方，江西与湖北交界处，市区附近出现6～7级雷暴大风。19：46丰城市城区风速为15.2 m/s(7级)。

由此可见，500 hPa江西北部处于副高边缘，100 hPa高空为大范围反气旋环流控制，中低层为西南风，地面有辐合线是副高边缘强对流天气的主要形势配置。

2 雷暴大风天气过程分析

2.1 雷暴回波演变

2.1.1 2020-07-02T20：00-2020-07-02T21：30回波演变

在雷达回波上，20：00(图1a)，在丰城市西南方向有强回波短带，其回波前沿线呈东-西向，沿西北向东南方向略有倾斜。回波短带中心强度在50 dBz以上，不规则，东-西向长度不到100 km，南-北向较宽，长宽比接近3∶1。短带沿500 hPa西南气流由西南向东北方向移动。20：30(图1b)，回波短带移近丰城市西南角，回波带上出现超短时强降水。21：00(图1c)，回波短带移入丰城市，其回波前沿线经过丰城市中心附近，短带变窄，且略向北弯曲，呈“弓形”分布。21：30(图1d)，回波短带整体进入丰城地区，其回波前沿线已移至丰城北部边界。在此期间，21：14，丰城市出现19.7 m/s雷暴大风。

图1 江西省WebGIS雷达拼图CR回波特征

2.1.2 2020-07-03T18：00-2020-07-03T20：30回波演变

在雷达回波上，18：00(图2a)，在丰城市西南方向与北部有两块回波带(A、B)。AB回波带上多有超短时强降水发生。18：30(图2b)，AB回波带缓慢向东北方向移动。19：00(图2c)，AB回波带逐渐开始合并，B回波带东段产生C回波。19：30(图2d)，AB回波带合并在一起，C回波发展成短带回波，移入丰城市范围内。20：00(图2e)，C回波继续向东北方向移动，整体移入丰城市，市区出现15 m/s及以上雷暴大风，并伴有超短时强降水。20：30(图2f)，C回波短带即将移出丰城市范围，强对流减弱。

图2 2020-07-03江西省WEBGIS雷达拼图CR回波特征

由此可见，雷暴大风由发展旺盛的回波短带造成，尺度在100 km之内，回波强度达50 dBz或50 dBz以上，多呈南-北向，有时中部向前凸起，形成“弓形”结构。

2.2 风暴跟踪信息STI移动路径

风暴跟踪信息STI移动路径，不仅能够反映出回波系统的强度，还能反映出回波单体的移动速度与移动方向。2020-07-03T19：00雷达拼图上(图3a，b)，有3个回波系统，即A回波带、B回波带、C回波短带。叠加STI信息，显示多部雷达的STI路径等信息，表明回波由西南方向向东北方向移动，平均STI移动方向为80°，平均STI移动速度为22 km/h。19：30(图3c，d)，C回波短带呈南-北向分布，平均STI移动方向为85°，平均STI移动速度为22 km/h。

图3 2020-07-03雷达拼图CR与风暴跟踪信息STI移动路径分析

风暴跟踪信息STI是单部多普勒雷达上描述强回波移动重要算法与指标，通过软件开发将多部雷达的STI产品集成在一起，形成了雷达拼图风暴跟踪信息STI移动路径，同时把多部雷达的STI信息进行平均，形成风暴平均移动路径与速度，以圆圈的形式显示在雷达拼图的左下角(图4b，d)，圆圈中的时钟线指向表明回波平均移向，圆圈下的标尺内红色小格长度表明回波平均移动速度，1个小格为10 km，若红色小格有3个，则回波移速为30 km/h，以此类推。

丰城市2次STI信息表明，强回波主要向偏东方向移动，移动速度约为20 km/h。主要原因是500 hPa为西南偏西风，而风速在江西上空仅为6～10 m/s，导致强回波移动速度偏慢。STI信息有助于预报员识别和判断对流系统的移动，从而做出更为精准的预报。

2.3 单部雷达产品特征

2.3.1 2020-07-02T21：14产品特征

从单部雷达CR产品(图4a)看，丰城市大风是由线状对流回波造成的，回波中心强度达55～60 dBz；回波顶高达14～15 km，并有较明显的倾斜结构(图4b)，回波顶高最高位于强回波的后沿；VIL达25～30 kg/m2，即VIL强度未达到出现冰雹的阈值(图4c)。对21：14的丰城市强回波从南-北向做剖面，从强度剖面上看到0 dBz顶高17 km，45 dBz的强回波伸展高度在7 km或7 km以下，中心最强回波少数达55 dBz以上，但未超过60 dBz(图4d)。速度剖面上，呈“下负上正”的结构，负速度区中在2 km附近有大值区，值为-13～-19 m/s(图4e)。表明高层有偏东风气流，与低层西南风形成明显的风向切变。

图4 2020-07-02T21：14南昌SA雷达CR、ET、VIL、RHIz、RHIv雷达产品

2.3.2 2020-07-03T19：48产品特征

从单部雷达的CR产品看，丰城市7月3日19：48大风是由一近南-北向的线状对流回波造成的(图5a)，回波中心强度达55～60 dBz；回波顶高达14～15 km，并向后倾斜(图5b)；VIL达25～30 kg/m2，即VIL强度未达到出现冰雹的阈值(图5c)。对19：48的丰城市强回波从南-北向做剖面，强度剖面上可以看到0 dBz顶高17 km，45 dBz的强回波伸展高度在8 km以下(图5d)，中心最强回波未超过60 dBz。强度达55 dBz以上的回波顶高在4 km以下。速度剖面上，8 km以下均为负速度区，负速度区以上有正速度切变。负速度区中有大值区，在2 km附近，值为-13～-19 m/s(图5e)。

图5 2020-07-03T19：42南昌SA雷达CR、ET、VIL、RHIz、RHIv雷达产品

3 结束语

文章使用常规天气图、卫星云图、江西WebGIS雷达拼图等资料，分析了2020-07-02-2020-07-03丰城市雷暴大风天气过程，主要结论如下：

1)2020-07-02-2020-07-03雷暴大风天气过程发生在副热带高压边缘，100 hPa在江西上空有东北风急流，500 hPa为西南偏西风，850 hPa为西南风，并伴有明显的切变线。地面辐合线是对流发生的触发机制。

2)雷暴大风在云图上表现为中小尺度强对流云团的东移与合并，当发展旺盛的中小尺度对流云团(多表现为有灰色的对流上冲云顶)移入丰城市，导致雷暴大风、强降水等强对流天气的出现。

3)雷暴大风在雷达拼图上多表现为短带回波，回波尺度多在100 km之内，有时表现为南-北向、有时表现为东-西向，回波强度达50 dBz或50 dBz以上。短带回波沿500 hPa的主导风向由西南向东北方向移动。

4)风暴跟踪信息STI移动路径较好地反映了强对流单体回波的移动方向、速度与路径，由于江西省上空500 hPa高空风速小，仅为6～10 m/s，导致这2次雷暴大风过程回波的平均移动速度仅为22 km/h。

5)单部雷达的剖面显示，45 dBz强回波的发展高度在8 km之下，更强的回波的发展高度在2～5 km，即为典型低质心强降水回波，但也会伴有雷暴大风。速度场剖面呈“下负上正”的结构，在负速度区中有大值区，为-13～-19 m/s。