2023年7月6日黑龙江五常龙卷天气分析和预报服务思考

付洪泰 赵广娜 袁颖颖 欧娜音 张少锋 雷呈瑞

摘 要：分析了2023年7月6日黑龙江五常弱龙卷风的天气形势、环境条件、对流的发生发展。龙卷风出现在东北冷涡东部，中层切变线附近，在长春附近到哈尔滨南部有着较强的动力触发条件，中等到强的垂直风切变，中等水汽含量，中等热力不稳定条件，易于出现有组织性的对流天气，但此次龙卷天气并未出现在综合条件最有利的区域。此次龙卷发生位置处于雷达探测边缘位置，很难探测到龙卷风暴的特征。对于龙卷天气发生的机理，对于复杂地形与特殊下垫面下对流的发生发展认识不足、经验不足，需要强化预报预警能力。

关键词：弱龙卷；东北冷涡；预报预警

中图分类号：P458.1 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）02–0-03

近年来，东北平原龙卷风频发，2005—2022年，黑龙江省发生的龙卷风天气主要分布在松嫩平原和三江平原，包括黑河南部、齐齐哈尔、绥化、哈尔滨西部，鸡西，其中最强为EF3级（2021年6月1日尚志市的龙卷风）。哈尔滨位于东北平原东北部，从地形分布来看有利于龙卷风的产生，但由于纬度较高，大气中的水汽含量相比于美国大平原地区和我国南方地区显著偏低，不利于龙卷风的产生[1]。根据2004—2013年统计发生“强”级及以上龙卷风数量的空间分布特征，黑龙江省属于强龙卷风多发的省份之一[2]。但当前关于龙卷风的研究多集中于臺风龙卷、梅雨期龙卷风以及强中气旋龙卷风，或者可能是龙卷的大风天气，东北冷涡诱发的强天气，多集中于雷暴大风和降水的讨论[3-7]。

很少关注东北冷涡背景下“强”级以下的龙卷风。此次五常龙卷风正是发生在东北冷涡背景下的“弱”龙卷风。虽然较弱但作为对流风暴产生的最猛烈的天气现象仍可能造成重大的人员伤亡和财产损失，在预报预警工作中需要引起高度重视。

1 资料与方法

分析本次龙卷所采用的数据资料包括地面高空观测资料、自动气象站加密观测资料、风云4A卫星资料以及多普勒雷达资料。雷达回波特征分析采用哈尔滨站CA型天气雷达产品。

2 天气实况

长山乡人民政府报告（初报）7月6日16：05，长山乡双寿村遭受暴雨龙卷风灾害侵害。平均风力8级，最大风力10级，大风持续30 min。造成部分农作物农田受灾，部分农房不同程度受到损害。据统计，受灾人口120人，严重损坏房屋1户2间，一般损坏房屋60户120间；直接经济损失60万元左右（房屋及居民家庭财产损失60万元左右）。

距离龙卷风发生地最近（约10 km）的气象观测站长山站监测到15：00～17：00，极大风速18.6 m/s（8级）；距离龙卷风发生地最近的国家气象站五常站9.8 m/s（5级）。

3 天气背景分析

3.1 环流背景

本次过程出现在东北冷涡的背景下（图1）。6日08：00 500 hPa黑龙江西南部到吉林中部为冷空气控制，850 hPa低涡中心位于东三省西部，黑龙江南部到吉林北部存在切变线，哈尔滨T850-500为29 ℃，长春T850-500为34 ℃，对流层中低层有暖脊从吉林中部伸向黑龙江西南部，850 hPa湿区位于黑龙江中南部，500 hPa则为干区，地面上哈尔滨处于冷锋前暖锋后，中低空不断有冷空气滑入，哈尔滨站探空条件相对一般，而哈尔滨上游长春站08：00探空图可见CAPE值

1 048.7 J/kg，CIN值218.9 J/kg，且-20～0 ℃层CAPE值较大，探空曲线上下开口，上干下湿上冷下暖，大风、冰雹、龙卷指数上均存在一定指征，因此长春附近到哈尔滨南部大气层结不稳定，有利于对流发展。

3.2 雷达观测特征

13：00左右，对流单体在榆树西部生成，向东偏北缓慢移动，移动速度较慢，初始阶段回波强度较弱，强中心在40 dBz。13：57回波强度显著加强并发展，回波强度达到55 dBz以上，14：35强回波面积增大（图2），0.5°仰角可见速度低，并存在气旋式辐合。14：57可见强中心悬垂（图3），回波顶高达到12 km，对流呈现倾斜结构，速度对识别困难，但可见南北向逆风区，可以判断此时中层纯辐合，气旋性减弱，逆风区中部中层辐合并将气流向南推至中高层，对流风暴将维持。15：14回波强度加强至达到60 dBz以上，对流结构倾斜性略有减弱，仍有强中心悬垂，逆风区维持但风速减小，可见中层辐合减弱，对流风暴即将减弱。15：20对流后向触发，回波强度主体略有减弱，后部回波加强。15：25强回波面积变小，风暴进入减弱阶段。

4 气象服务和受灾情况

哈尔滨市气象台7月4日《重大气象专报》指出此次降雨过程局地性较强，降雨同时伴随短时强降水、雷雨大风、冰雹等强对流天气。15：50发布雷雨大风橙色预警信号，并同时指导五常市气象台发布雷雨大风橙色预警信号，预警指出五常将有雷雨大风天气，阵风风力可达8～10级，伴有冰雹、短时强降水，其中五常（长山、山河、民意、龙凤山一带）局地伴随弱龙卷风，阵风风力可达10级以上。在此次龙卷风灾情发生以后，哈尔滨市气象台立刻组织人员于18：00左右赶到现场开展灾害调查工作，搜集第一手现场数据，证实有龙卷发生，并初步判定，龙卷强度等级为气象行业标准一级（弱龙卷风，相当于美国的EF0级）。

5 结论

（1）2023年7月6日五常龙卷属于弱等强度的龙卷风，龙卷风出现在东北冷涡东部，中层切变线附近，哈尔滨T850-500为29 ℃，长春T850-500为34 ℃，对流层中低层有暖脊从吉林中部伸向黑龙江西南部，850 hPa

湿区位于黑龙江中南部，500 hPa则为干区，地面上哈尔滨处于冷锋前暖锋后，中低空不断有冷空气滑入，长春站08：00探空图可见CAPE值1 048.7 J/kg，CIN值218.9 J/kg。总的来说，在长春附近到哈尔滨南部有着较强的动力触发条件，中等到强的垂直风切变，中等水汽含量，中等热力不稳定条件，易于出现有组织性的对流天气。

（2）本次龙卷风所处的大气环流背景虽然有利于强对流天气的产生，但仍存在不足，例如CAPE的大值中心位于吉林到辽宁，哈尔滨南部CAPE值為400～600 J/kg，

0～6 km和0～1 km哈尔滨南部存在6～10 m/s的垂直风切变，但16 m/s及以上的风切主要集中于吉林境内。值得注意的是，15：00左右，结合雷达回波位置可以确定此时对流云团位于玉皇庙水库附近，15：14回波强度加强至超过60 dBz，特殊下垫面也提供了部分水汽，这都在一定程度上改善了低层温度湿度条件。

（3）龙卷风灾害多发，龙卷风观测能力不足的问题逐步凸显。黑龙江省大多数雷达站之间距离均超过有效观测范围，龙卷有效监测能力不足。本次龙卷风的发生位置为雷达探测边缘，随着雷达波束的抬高，很难探测到龙卷风暴的特征，根据雷达回波特征很难作出龙卷预警。

（4）在龙卷风预报方面，由于资料、设备等方面的限制，个例获取较困难，因此对发生机理认识不足，对于复杂地形下，对流的发生、发展认识不足、经验不足，需要增强预报预警能力。

参考文献

[1] 王秀明，俞小鼎，周小刚.中国东北龙卷研究：环境特征分析[J].气象学报，2015，73（3）：425-441.

[2] 范雯杰，俞小鼎.中国龙卷的时空分布特征[J].气象，2015， 41（7）：793-805.

[3] 才奎志，姚秀萍，孙晓巍，等.冷涡背景下辽宁龙卷气候特征和环境条件[J].气象学报，2022，80（1）：82-92.

[4] 蔡康龙，黄先香，戴春容，等.2020年8月9日黑龙江绥化龙卷灾情调查与天气雷达识别[J].热带气象学报，2021，37 （Z1）：792-800.

[5] 王婷婷，王宁，姚瑶，等.东北冷涡背景下两类龙卷形成机制的对比分析[J].气象与环境学报，2017，33（6）：9-15.

[6] 吴迎旭，周一，刘松涛，等.一次引发黑龙江省大风与强降水的β中尺度系统物理机制与特征分析[J].气象与环境学报，2016，32（3）：1-9.

[7] 徐玥，张桂华，孟莹莹，等.黑龙江省一次伴有龙卷的暖区暴雨成因分析[J].沙漠与绿洲气象，2020，14（1）：40-48.