朝阳地区一次强对流天气过程分析

卜思阳，郭佰汇，徐一丹，刘瑞琪

(朝阳市气象局，辽宁 朝阳 122000)

1 天气实况

受切变线影响，2021年8月10日13时—22时，朝阳市出现强对流性降水过程，雨量的时空分布十分不均匀，其间伴有强雷电、短时大风和冰雹天气。强降水主要出现在朝阳市区和凌源市大王杖子乡，最大小时雨强为53.0 mm，出现在凌源市大王杖子乡，雨量达到暴雨级别，朝阳市区、北票市、朝阳县出现冰雹天气。朝阳市大部分地区降雷阵雨，个别乡镇雨量偏大，全市共有96个乡镇出现降水，平均降水量为8.6 mm。50 mm～100 mm(暴雨)的乡镇有1个，25 mm～50 mm(大雨)的乡镇有5个，10 mm～25 mm(中雨)的乡镇有26个。11个乡镇出现8级及以上瞬时大风，最大瞬时风速23.4 m/s(9级)，出现在龙城区七道泉子，出现在16时32分。此次灾害共波及凌源市、龙城区的3个乡镇，造成4 029人受灾，1 205.44 hm2农作物受灾(粮食作物1 198.74 hm2)，其中936.14 hm2成灾，农林牧渔业损失1 355.06万元；3户10间农房损坏，房屋及居民家庭财产损失15万元，合计直接经济损失1 370.06万元。

2 形势分析

2021年8月10日，500 hPa欧亚中高纬地区始终维持“两脊一槽”形势，两脊分别位于西西伯利亚和东西伯利亚，低槽位于贝加尔湖附近(见图1)。10日8时，黑龙江西部与内蒙古交接处有槽向偏东方向移动，朝阳地区位于槽后，10日8时—20时不断加深、向偏东方向移动。10日8时，700 hPa槽位于内蒙古东部，随后槽东移，10日20时槽移至朝阳地区上空。850 hPa上述地区也有切变线的发展。10日8时—20时，朝阳地区处于槽后部，高空槽东移，槽后有明显冷平流，辽宁西部受弱切变线控制，有明显冷平流。水汽和能量在此处辐合，利于降水的形成。

图1 2021081008-500 hPa

根据以上分析可以看出，高空东移的槽和弱切变线是此次强对流天气产生的天气系统，槽后有明显冷平流，即有冷空气触发强对流。

3 探空分析

选取辽宁朝阳市上游地区赤峰站的探空资料作为参考，2021年8月10日8∶00赤峰站的探空资料(见图2)K指数是38℃、沙氏指数是-1.19 ℃、对流有效位能1 030.3 J/kg，700 hPa以下是湿层，700 hPa以上为干层，明显上干下湿，有着深厚的不稳定层结，有利于产生强对流天气，11日8∶00(见图3)K指数49.1 ℃、沙氏指数为0.61 ℃、对流有效位能49.1 J/kg，可以看出降水使对流不稳定能量得到彻底释放，这与本次的降水过程中的强降水时段相互对应。

图2 2021年8月10日8∶00赤峰站探空图

图3 2021年8月11日8∶00赤峰站探空图

4 水汽的分析

在2021年8月10日8∶00—10日20∶00的850 hPa的相对湿度场上，朝阳地区的相对湿度始终保持在80%或以上，11日8∶00朝阳地区的相对湿度降到70%以下，本次降水过程大致结束。而发生强降水的必要条件既要求局地的水汽充沛，又要有足够的水汽来进行补充。因此，需要有大量的水汽向降水区输送。水汽通量一般是指水平方向上水汽的输送。如果有了充分的水汽来源后，为了维持短时的强降水，水汽就需要有一个快速辐合的过程，9日20时，在内蒙古地区存在一个广泛的水汽辐合区，朝阳地区位于水汽辐合中心的偏东位置，到10日20时水汽通量散度的辐合区向东南移动并减弱消散，降水过程趋于结束。暴雨区域移动过朝阳的凌源、朝阳县等地区，辐合的中心移动路径也与暴雨区的移动相互对应。

5 雷达产品分析

2021年8月10日13时左右，首先在建平西北部出现零散回波，回波强度主要在30 dBz～35 dBz，个别点超过40 dBz。至10日15时，回波逐渐向东南方向移动，沿凌源市、朝阳县一侧出现零散的高强度回波，最大达到59 dBz，回波强度逐渐增强，10日15时—17时期间朝阳市区、朝阳县、凌源市多个乡镇1h降水量达到20 mm及以上。16时左右(见图4和图5)朝阳市区、北票市、朝阳县的液态水含量达到30 kg/m2，并检测到冰雹实况。16时左右，回波整体向偏东方向移动，到17时基本覆盖朝阳市区，大部分地区回波强度维持在45 dBz以上，回波移动缓慢，18时仍有50 dBz以上回波覆盖朝阳市及朝阳县，降水持续时间增加，造成降水量的不断累积，直到21时回波才逐渐移出朝阳地区南部，10日22时左右完全移出朝阳地区。

图4 2021年8月10日16时27分回波强度

图5 2021年8月10日16时27分垂直积分液态水含量

6 水汽图像的分析

图6 2021年8月10日17时回波强度

分析朝阳地区强降水期间的卫星云图(见图8)，发现水汽图像对于本次降水的指示意义特别明显。降水的系统初始是在内蒙古境内，然后系统在偏西气流的引导下缓慢向东南方向移动途经朝阳地区，15时左右开始影响凌源市、朝阳县一带，17时系统影响朝阳市区。此次降水高空的水汽十分的充沛，降水云系边界也特别的明显，更有强冷空气的侵入，不稳定能量也特别强，所以发生了强对流性的降水过程，雨量的时空分布很不均匀，其间伴有强雷电、冰雹和短时大风。分析了降水期间的雷达图，在降水强度最大的期间，朝阳地区的中部、南部有小范围的超过50 dBz的回波，说明了本次降水过程整体以小范围的短时强降水为主。

图7 2021年8月10日17时垂直积分液态水含量

图8 2021年8月10日17时红外云图(IR1)

7 预警信号发布情况

朝阳市气象台13时59分发布朝阳全区雷电黄色预警：预警提前1 h～1.5 h；15时45分全区发布雷雨大风蓝色预警，16时12分凌源乡镇出现瞬时大风，提前预警27 min；16时50分—17时14分市区先后出现瞬时大风，预警提前1 h 5 min～1 h 20 min；16时46分全区预警信号提升为黄色预警，预警提前5 min～28 min；15时，朝阳县六家子镇降水32.5 mm，15时16分发布暴雨橙色预警，至16时总降水量40.6 mm，未达暴雨；15时，凌源市大王杖子乡降水6.8 mm，15时33分发布暴雨橙色预警，16时降水量53.0 mm，总降水量61.9 mm，预警提前27 min；16时40分左右，朝阳市区出现降水，17时朝阳国家站36.6 mm，17时2分发布朝阳市区暴雨橙色预警信号，至18时总降水量达48.4 mm，未达暴雨；16时18分发布朝阳市区、北票市、朝阳县冰雹橙色预警，市区16时35分出现冰雹，冰雹预警时间提前17 min。

8 结束语

①受切变线的影响，高空槽东移，气旋东移，槽后有明显冷平流。朝阳地区大部分受弱切变线的控制，出现了雷雨大风、短时强降水和冰雹等强对流天气，降水量的空间分布为南多北少，大气的不稳定能量很大，水汽条件也很充沛，更有冷空气作为触发强对流的媒介。通过分析可以看出局地极端暴雨引发的灾害性天气具有区域小、降雨时段集中、过程雨量大等特点[1，2]。②选取辽宁朝阳市上游地区赤峰站探空资料做参考，明显上干下湿，有着深厚的不稳定层结，有利于产生强对流天气，通过探空资料K指数、沙氏指数及对流有效位能的变化，可以看出降水使不稳定能量得到彻底释放。这与整个过程中强降水时段相对应。③发生强降水的必要条件既要求局地的水汽充沛，又要有足够的水汽来进行补充。因此，需要有大量的水汽向降水区输送。④水汽云图对上空水汽的反应明显，与朝阳地区降水落区能很好地对应。强降水的发生之前，红外云图上的对流云团发展对于强降雨的发生有着很重要的指示意义。中尺度分析可以作为此类天气短时临近预报预警的有效手段[3，4]。