近地面冷池在飑线过程中对对流大风的预判作用浅析

2024-06-28王蓓元王艺橙张梦

农业灾害研究 2024年3期

关键词：江苏

王蓓元王艺橙张梦

收稿日期：2023-12-10

基金项目：淮安市气象局科研项目（202201）。

作者简介：王蓓元（1986—），女，江苏淮安人，工程师，主要从事中短期及临近天气预报工作。

摘要：利用江苏省气象观测站地面观测所观测的极大风、气温数据对2022年7月10日、7月26日、7月28日江苏先后发生的3次飑线过程进行分析。3次飑线均出现了大范围对流大风，极端大风不仅出现在水体山地附近，还出现在人员密集的城镇。飑线的移动方向主要取决于500 hPa引导气流的方向，7月10日飑线发生在暖区中，7月26日和28日飑线发生在冷暖气流的对峙中，其中7月10日和26日动力条件起主导作用，28日850 hPa水汽为飑线的产生提供了能量，飑线的发生是动力条件和能量条件共同作用的结果。冷池在近地面的活动对陆上极端大风的出现有一定的提前指示意义，在飑线影响下，站点气温的变化与风速的变化呈反相关，利用降温预判对流大风的提前量可以达到40 min以上。

关键词：江苏；冷池；飑线；对流大风

中图分类号：P444 文献标识码：B文章编号：2095–3305（2024）03–0-03

在中纬度地区，飑线是常见的一种中尺度对流系统，经常会形成局地暴雨、短时大风、冰雹等灾害性强对流天气。飑线的形成机制引起了许多学者的关注。刘淑媛[1]利用上海地基单多普勒雷达观测资料反演了2004年7月12日17：00～19：00上海一次飑线过程的水平风场结构，并用自动站观测的风场资料对雷达回波和时间的连续性和径向速度的特征是否吻合等方面进行综合检验。盛日锋等[2]利用自动气象站、多普勒雷达及NCEP 1°×1°的逐6 h资料，从天气形势、垂直结构、地面中尺度场等角度分析了山东发生的一次飑线过程的三维风场结构。庄薇等[3]利用新疆乌鲁木齐和五家渠的双多普勒雷达同步观测资料与双多普勒雷达风场反演技术，结合多种气象资料，综合分析了2005年6月26日新疆乌鲁木齐附近一次强飑线过程，研究表明其流场特征是低层存在明显的辐合线，中层辐合，高层辐散。上述研究工作的结果均表明，我国发生的飑线过程其三维风场、中尺度结构及演变特征与国际上多国学者对中纬度飑线的研究分析结论基本一致。

1 数据与方法

极大风速、风向、气温数据来源于江苏省气象观测站地面观测资料。极大风速指给定时间内的瞬时风速最大值，其中的瞬时风速指3 s平均风速。所用时间均为北京时。

2 对流大风天气实况

在江苏，飑线容易在6—8月进入盛夏后发生，短时临近预警中，主要关注短时强降水和瞬时强风的出现。2022年7月，江苏先后出现了3次飑线过程，分别为7月10日、26日、28日，飑线影响期间发生了多次对流大风，造成巨大的社会影响。

自动站气象数据显示（表1），7月10日10：00—11日04：00全省共有354个站点出现8级以上大风（占全省23.6%），其中16个站点达到10级以上，最大风力出现在盐城响水陈家港镇西北十公里海面（31.0 m/s，11级）；7月26日08：00—21：00全省共有309个站点出现8级以上大风（占全省19.0%），其中33个站点达到10级以上，最大风力出现在苏州东山胥口镇（36.8 m/s，

12级）；7月28日12：00—29日00：00全省共有204个站

点出现8级以上大风（占全省12.8%），其中10个站点达到10级以上，最大风力出现在镇江句容李塔水库（33.4 m/s，12级）。11～12级极端大风出现的情况如表1～表3，7月10日极端大风出现在连云港盐城的近海水面，7月26日和7月28日极端大风不仅出现在山地或水体等空旷地带，还出现在城镇地带，危害性更大。

3 大尺度天气背景

7月10日飑线过程移动方向为西北—东南，500 hPa西风槽自西北向东南扫过本省，槽后配合大风速区，850 hPa切变线维持在皖南到长江一线，江苏处于暖脊控制下，暖中心位于苏南到浙北一带，达25 ℃。7月26日飑线过程移动方向为自西向东，500 hPa西风槽为前倾槽，北段稳定少动，南段由西北向东南方向逆转，槽后低层可以观测到明显的降温，说明有冷暖空气的交汇，850 hPa切变线维持在江淮之间。7月28日飑线过程中移动方向为西南—东北，500 hPa西风槽稳定，移动较慢，江苏始终位于槽前，东部海上有台风“桑达”影响，副高稳定，850 hPa切变线在江苏维持在淮河一线，同时有明显的湿区影响。结果表明，飑线的移动方向主要取决于500 hPa引导气流的方向，7月10日飑线发生在暖区中，7月26日和28日飑线发生在冷暖气流的对峙中，其中7月10日和26日动力条件起主导作用，28日850 hPa水汽为飑线的产生提供了能量，飑线的发生是动力条件和能量条件共同作用的结果。

4 地面冷池活动与对流大风的出现

1988年由Rotunno和Weisman首次提出的RKW理

论指出，近地面冷池和低层环境垂直风切变相互作用是飑线发展维持最重要的动力和热力机制[4-5]。

冷池被定义为较冷的空气被较暖的空气所包围而形成的温度较低区域。低层冷池主要由雨水蒸发冷却

形成[6-7]。

用近地面的1 h变温分布演变大致对应冷池在近地面的水平活动范围。图2显示冷池所带来的1h变温在7月10日达到8 ℃，7月26日达到11 ℃，7月28日达到13 ℃（图1），7月26日和7月28日冷池强度明显强于7月10日，其中冷池较弱的7月10日下游风力9～10级，7月26日和7月28日在下游造成了11～12级风，较强的冷池对应下游较强的极大风。

冷池的活动对陆上极端大风的出现有一定的提前指示意义[8-9]。在3次飑线中分别选择一个出现极端大风的站点：7月10日的冶山老山村站、7月26日汊河街道站、7月28日林湖乡站，温度的变化和风速的变化存在明显的反相关，且风速的变化存在脉冲式的突变。7月10日19：15之前冶山老山村站（图2a）气温维持在32 ℃

以上，19：20开始降温，20：15风力超过8级达到17.8 m/s，

20：25风力超过10级（风速27.4 m/s），从开始降温（过程降温8.8 ℃）到10级大风出现，具备60 min的提前量。7月26日汊河街道站（图2b），12：25之前气温维持在34 ℃以上，12：30开始降温，13：05风力超过7级（风速14.1 m/s），13：15风力超过12级（风速33.5 m/s），降温（过程降温9.6 ℃）时间和12级大风之间具备40 min的提前量。7月28日林湖乡站（图2c），17：05气温34.5 ℃，

17：10开始降温，17：55～18：30出现弱降水，气温稳定在26.2 ℃，18：35降水加强后，气温继续下降，19：00风力超过11级达到29.7 m/s，降温（过程降温10.9 ℃）时间和11级大风之间具备115分钟的提前量。值得注意的是，关于地面冷池对飑线对流大风的提前警示作用，在陆地和在水体附近表现不同，针对陆地的对流大风提前量可以达到40 min以上，而针对水体附近的对流大风很难有提前量[10-11]。以7月26日苏州胥口镇（图2d）和小雷山镇（图2e）、7月28日宿迁骆马湖（图2f）为例，这3个站点在对应的飑线活动中出现了12级以上的极端大风，7月26日13：00～14：00和7月28日11：50～12：50 1 h变温均达到12 ℃以上，这3个站点降温与极端大风几乎同时出现。这种陆面及水体出现了完全不同的情况，可能与水体、陆面的下垫面差异有关，也有可能与冷池的三维边界结构有关[12-13]，需要加入垂直空间数据做进一步研究。

5 结论

（1）7月10日、7月26日、7月28日在江苏先后发生飑线过程出现了大范围对流大风，8级以上站点占全省站点12.8%～23.6%，11～12级的极端大风不仅出现在水体山地附近，还出现在人员密集的城镇。

（2）飑线的移动方向主要取决于500 hPa引导气流的方向，7月10日飑线发生在暖区中，7月26日和28日飑线发生在冷暖气流的对峙中，其中7月10日和26日动力条件起主导作用，28日850 hPa水汽为飑线的产生提供了能量，是动力条件和能量条件共同作用的结果。

（3）冷池的活动对陆上极端大风的出现有一定的提前指示意义。在飑线影响下，站点气温的变化与风速的变化呈反相关，利用降温预判对流大风的提前量可以达到40 min以上。但在水体附近的站点，降温和对流大风几乎同时出现，很难有提前量的预测时间。

参考文献

[1] 刘淑媛，孙健，杨引明.上海2004年7月12日飑线系统中尺度分析研究[J].气象学报，2007，65（1）：84-93.

[2] 盛日锋，王俊，龚佃利，等.山东一次飑线过程的中尺度分析[J].气象，2009，35（9）：91-97，131.

[3] 庄薇，刘黎平，薄兆海，等.新疆一次强飑线过程双多普勒雷达观测的中尺度风场结构分析[J].气象学报，2010，68（2）： 224-234.

[4] 甘明骏.广东一次飑线过程中雷暴单体电荷结构的数值模拟[D].南京：南京信息工程大学，2021.

[5] 段祥海，谌芸，朱克云.一次冷涡减弱阶段产生的飑线过程分析[J].成都信息工程大学学报，2019，34（5）：512-524.

[6] 孙密娜，韩婷婷，王艳春，等.华北一次冷涡背景下飑线雷暴大风成因分析[J].气象科技，2020，48（2）：263-273.

[7] 杨吉，郑媛媛，夏文梅，等.东北冷涡影响下江淮地区一次飑线过程的模拟分析[J].气象，2020，46（3）：357-366.