奈曼旗一次强对流天气灾害调查分析

夏宁悦 姜佳慧 蒋姗姗

（通辽市气象局，内蒙古通辽 028000）

强对流天气是一种发生突然、破坏力极大的强对流性灾害天气，常伴有大风、冰雹和局地短时强降水等。其空间尺度小、生命史短暂且带有明显的突变性，是当前预报业务中的重点和难点[1]。通辽市位于内蒙古自治区东部、松辽平原西端，属于北温带大陆性季风气候。奈曼旗位于通辽市西南部，科尔沁沙地南部，出现的强对流天气以雷雨大风和短时强降水为主，较少出现超级单体风暴伴随下沉气流对地物造成破坏的情况[2]，但一旦出现就会对生产、生活造成较大影响。2021年7月12日，通辽市奈曼旗青龙山镇出现了一次强对流天气，通辽市气象局接到奈曼旗气象局上报，奈曼旗青龙山地区疑似遭受龙卷风袭击，组织调查组赴受灾地点进行调查。通过走访奈曼旗青龙山镇四一村受灾群众，对灾害现场及周围环境进行无人机航拍，并结合气象台站观测资料和民政、电力等部门的调查情况，对青龙山镇强对流天气灾害的特征进行评估分析，以期为今后同类灾害天气的调查评估和监测预警提供参考。

1 灾害现场分析

此次灾害发生在奈曼旗青龙山镇四一村。该地区受灾较为严重，可见明显的风破坏路径，路径两侧区域遭受严重破坏。据受访者描述，此次灾害发生时间为2021年7月12日20：40左右，风力很大且持续时间短，可听到剧烈的大风呼啸声，大风快速移动，但大风导致断电且夜间光线差，因而无人观测到漏斗状云或飞射物，也没有相关影像资料。

受灾地点实地调查发现，此次灾害风力大、破坏性强、持续时间很短（2～3 min）。农户房屋的屋顶、门窗、院墙等受损，屋顶瓦片大面积脱落，彩钢顶被掀飞；200余株树木被折断、拧断或者连根拔起；农作物（主要为玉米）四散倒伏，无人员和动物伤亡；20：34青龙山镇13个变电站受损并导致停电。受灾地历史上无龙卷风灾害的记录。

青龙山镇政府调查资料表明，此次灾害共造成奈曼旗青龙山镇四一村33户农户及八虎山庄旅游区受损，经济损失40.7万元。农户房屋屋顶、门窗、院内外墙体及养殖棚舍屋顶、仓房、草料储备房受损，少数养殖棚、围栏、车库、牌匾、监控、太阳能等群众自由设施受损，树木折断200余株（图1）；受灾耕地面积约20 hm2，受灾作物主要是玉米；八虎山庄旅游区143株树木受损，雕塑、树屋别墅、房车营区受损，绿化草坪受损面积达7 300 m2。

图1 奈曼旗青龙山镇四一村灾害现场照片

从航拍影像可见，大风从四一村西南侧开始对地物造成破坏，经过一片农田进入村庄，路径总体呈西南至东北走向，路径两侧的农田、树木和房屋受损，倒伏方向见图2。破坏路径长度约1 000 m，平均宽度约80 m，最大宽度约120 m。

图2 奈曼旗青龙山镇四一村灾害示意图

2 天气实况

受低涡北上影响，奈曼旗7月12日午后至13日白天出现短时强降水天气。截至13日17：00奈曼旗24个雨量自动站均出现降水，最大降水量为青龙山镇57.1 mm，达暴雨量级；5个雨量自动站小时雨强达20mm以上，最大小时雨强出现在青龙山镇7月12日20：00—21：00（31.9 mm），为短时强降水；16 个监测站中有4个监测站出现大风 （极大风速≥17.2 m/s），日极大风速出现在白音塔拉苏木21：12（19.5 m/s），青龙山镇日极大风速出现在 19：43（11.2 m/s）。

3 气象资料分析

3.1 环流形势分析

基于7月12日20：00天气图分析，急流轴风速在30 m/s以上，200 hPa高度场上奈曼地区处于高空急流入口区的右侧，高空辐散有利于上升运动发展，见图3（a）；500 hPa高度场上，奈曼旗处于冷涡槽前偏南气流控制中，850 hPa高度场上存在强烈的低空急流，急流轴风速在16 m/s以上，奈曼旗处于低空急流轴左前方，同时低空急流为奈曼地区输送暖湿空气，底层暖湿空气的增加又加剧了对流不稳定能量的积累；850 hPa高度场上，奈曼旗中南部存在一条风速切变线，有利于水汽的辐合，见图3（b）；从海平面气压场来看，奈曼旗位于低压前部，高压后部的弱气压场中，有明显暖式辐合线，有利于强对流天气的触发，见图3（c）。综上所述，良好的动力条件和充沛的水汽条件为强对流天气的发展创造了有利环境[3]。

图3 2021年7月12日20：00天气图

3.2 对流潜势分析

此次灾害性天气出现地点距离通辽探空站约180 km。从7月12日20：00通辽探空资料来看，CAPE值为1 178.8 J/kg，不稳定能量较为深厚。底层存在着一定的垂直风切变，从1 000 hPa的偏南风2 m/s顺转到850 hPa的西南风8 m/s，风向转了60°，风速增大了6 m/s。垂直风切变对于风暴云形成倾斜结构，是形成强风暴的有利条件之一[4]。底层存在湿层，上干下湿的结构增加了大气的对流不稳定性。从环境温度直减率来看，500～700 hPa温差为16.3℃，500～800 hPa温差为24.1℃，上冷下暖的结构增加了大气的层结不稳定性。对流凝结高度为895.7 m，抬升凝结高度为800.98 m，K指数为30.7℃，抬升指数-3.04℃，强天气威胁指数为264.3，深对流指数为40.1℃（图4）。以上强天气指数均处于较高水平，说明大气具有很强的不稳定潜势，有利于强风暴的产生与发展[5]。

图4 2021年7月12日20：00通辽站T-logP图

3.3 雷达回波分析

大风灾害发生前，奈曼旗中南部大部地区存在较强的回波带。0.5°仰角（3.7 km高度）基本反射率因子20：25最强回波强度为50 dBZ左右，见图5（a）；20：31最强回波强度增至55 dBZ，自西南向东北方向移动。由于风暴强大的后侧入流，强回波短带形成弓形回波[6]，在继续移动中弓形回波南端发展，并形成明显的钩状回波（框内），见图5（b）。

图5 2021年7月12日0.5°仰角基本反射率因子

从多普勒速度图上可以看出，7月12日20：31的1.5°仰角（6.7 km高度）可观察到明显速度对，其旋转速度为13.5 m/s，达到了中等强度中气旋。结合以上分析可以判断，该风暴为超级单体风暴[7]（图6）。

图6 2021年7月 12日 20：31的 1.5°仰角多普勒速度图

从7月12日20：31的0.5°（3.7 km高度） 仰角多普勒速度图可以看出，灾害地点附近上空存在速度模糊，计算速度模糊后可以得到56.5 m/s的最大出流速度，表征在风暴的中低层产生了极大气流[8]（图7）。

图7 2021年7月 12日 20：31的 0.5°仰角多普勒速度图

7月12日20 ：37，在大风灾害发生前后，0.5°仰角基本反射率因子最强回波强度下降至52.5 dBZ。在回波对应位置的径向速度图上可见速度模糊降低、径向速度减小，表征风暴处于由盛转衰阶段[9]，见图 8（a）。 20：43—20：49 回波强度进一步减弱，且钩状回波特征逐渐消失，回波主体开始逐渐移出奈曼旗境内，见图8（b）和图8（c）。

图8 2021年7月12日20：37—20：49的0.5°仰角基本反射率因子

4 结论

根据现有气象观测资料、雷达探测资料和现场勘查结果分析：7月 12日 20：00—21：00青龙山地区出现强对流天气，形成了超级单体风暴，其在移动过程中伴随下沉气流对地物造成破坏，导致灾害现场农作物四散倒伏、树木扭断或连根拔起，有明显的破坏路径[10]。因此，根据《气象灾情收集上报调查和评估规定》，此次灾害为超级单体风暴造成的大风灾害。按照气象灾害评估分级标准，判定此次灾害为小型气象灾害。

此次灾害性天气过程尺度小、突发性强、持续时间短。灾害发生地与通辽雷达站距离超过180 km，因雷达固有的局限性，当距离大于150 km时，其对小尺度强对流天气监测的有效性受到限制。针对此次灾害性天气，0.5°仰角（最低仰角）观测的回波高度为3.7 km左右，高度较高，不能探测到近地面或低空对流发展情况，不利于灾害性质的判断。