永州市零陵区2016年一次强对流天气过程分析



永州市零陵区2016年一次强对流天气过程分析

周玉文杨建玲

（零陵区气象局，湖南 永州 425006）

受高空低槽和中低空切变线以及地面冷空气共同影响，2016年4月17日湖南省永州市零陵区出现了大到暴雨降水天气，局地暴雨伴有雷雨大风、冰雹等强对流天气。文章利用常规观测资料、自动气象站观测资料、探空资料及多普勒天气雷达产品资料等对此次强对流天气进行分析，得出：锋面不断向南移动，冷平流进入到湖南南部地区时间缩短，地面的小涡旋环流和850hPa中尺度辐合线及明显的涡旋气流是触发和维持强对流天气过程的机制；500hPa强西风场影响及珠江三角洲高湿不稳定大气层结，促使中尺度强对流天气发生发展。中低层处也存在有弱的逆温层，有利于不稳定能量的积累；强对流天气过程中超级单体初生活跃，之后回波合并成单一块状，成熟期强反射回波区明显逆转，超级单体成熟期阶段对应冰雹等强对流出现时间。

零陵区；强对流天气；物理量场

引　言

永州市零陵区位于湖南省南部，地处湘中丘陵盆地的南部，东经111°37，北纬26º14。属亚热带季风气候，气候适宜，阳光充足，雨水充沛，春、夏季常出现强对流天气，且72%的强对流天气出现在夜间，其中冰雹、短时强降水出现几率山区大于平原，而大风在平原地区出现几率平均大于山区。文章针对2016年4月17日零陵区遭遇的大风、冰雹、暴雨强对流天气过程进行分析，以期做好强对流天气临近预报预警，提高短期天气预报精细化程度。

强对流天气是指发生突然、天气剧烈、破坏性大的强烈对流性的灾害天气，其产生的危害较为严重。强对流天气发生的背景系统一般是中小尺度天气系统，其空间尺度较小，水平距离在几十公里到几百公里之间，极端个例天气出现时的空间尺度更小，大约只有几十米到几十公里之间；强对流天气具有突发性强，维持时间在一小时到十几小时之间，而极端个例天气的时间尺度的时间更短，只有几分钟。强对流天气常伴随狂风、暴雨、冰雹和闪电等激烈的天气现象，会在瞬间带来巨大的破坏作用。强雷暴是一种灾害性天气，雷电有时会由于雷击而造成火灾，短时大风有时会摧毁建筑物，伴随的冰雹和强降水等天气会给农作物带来减产绝收等严重危害，短时强降水有时还会导致严重地质灾害，给生命财产和经济建设造成较为严重的损失。国内诸多研究工作表明，强对流天气的发生、发展与大气的不稳定性、垂直风切变的强度等密切相关。在短临时预警服务中，中低层回波结构、持续偏高的反射率因子和垂直积分液态水含量值可为强冰雹预报预警提供有效参考等。

1　强对流天气过程及灾情

2016年4月17日，受高空低槽和中低空切变线以及地面冷空气共同影响，8时许，零陵区水口山镇，梳子铺乡等12个乡镇办事处出现冰雹，最大冰雹的最大直径约为25mm，雷雨大风冰雹强对流天气造成零陵区31034人受灾，紧急转移安置人口335人，农作物受灾面积278万顷，成灾面积148公顷，绝收43公顷。共倒塌房屋12户37间，造成直接经济损失1500万元，其中农业损失330万元。工矿企业损失100万无，基础设施损失180万元，家庭财产损失890万元。

2　强对流天气环流形势

2.1 500hPa高空形势

500hPa高空形势场上可以看出，中高纬地区始终维持着两槽一脊的形势（图1），同时不断分裂成短波槽并出现向下滑动趋势。16日08时中高纬高空槽底部位于长江流域内，孟加拉湾小槽向东移动过程中不断向华南地区输送大量水汽，偏西气流对华南地区产生影响。17日08时，东槽对我国东北和华北地区产生影响，槽底延伸至40°N附近。同时，长江流域西部有一横槽并稳定维持，同时分裂成大量短波东移进入南方地区。20时短波槽已经移动到了湖南省南部地区，因受500hPa高空处强西风场影响，短波槽快速向东移动，到达了永州市北部。

图1.2016年4月17日08时 500hPa高空形势

2.2 850hPa形势

15日20时左右，我国江南地区已经形成一切变线，到了16日，该切变线逐渐向南方地区移动，分布在切变线南北两侧的气流强度不断增强，其中切变线南侧存在有一致的西南气流，最大风速高达12m/s；17日08时，切变线从南岭地区移出，切变线西侧涡旋环流中心不断南移动，最后到达湖南南部地区。同时，位于中南半岛至南海西北一带的西南风速不断增强，最大风速达到了12m/s，西南风源源不断的将南海暖湿水汽向北输送，零陵等地上空积聚充足的水汽，在雷达地图上探测到了850hPa高空附近有超级单体风暴形成。可见，中低层的气流辐合的强度增强对垂直上升运动的增强和对流性天气的形成都极为有利，17日20时，切变线强度逐渐减弱直至消失不见。

2.3 地面形势

2016年4月15日，来自北方的弱冷空气不断入侵南方地区，低压槽对整个南方产生影响；16日20时，弱的锋面不断向南移动到达南岭附近区域，湖南南部地区开始转变为偏北气流；17日08时，锋面越过南岭地区，西北气流和东南气流的辐合线转移到了湖南南部区域，出现在近地面上的气流辐合激发强对流云团的发生发展，此时雷达已经探测到永州市一带有对流单体形成并发展。17日14时，锋面继续向南移动，气流辐合区随着时间的推移，已经逐步发展成为完全闭合的气旋性小涡（图2），此气旋性小涡也恰好是这次强对流天气发生最为强烈的区域。

图2.2016年4月17日14时地面形势

从以上分析可以看出，锋面不断向南移动，冷平流进入到湖南南部地区的时间缩短，地面小涡旋环流和850hPa中尺度辐合线及明显的涡旋气流成为触发和维持强对流天气过程的有利机制。再加上500hPa高空强西风场的影响和珠江三角洲高湿的不稳定大气层结，促使零陵等南方地区中尺度强对流天气的发生、发展。

3　物理量场诊断分析

3.1热力和动力条件

通过分析永州探空站TLOGP图（图3），可以发现我国南方大部分地区16日20时就处于低层暖湿、中层较干的一种干暖湿状态，有利于不稳定能量的积累积聚；与此同时，由于中低层的垂直风切变较大，随着时间推移不稳定能量经过12h的积累，17日08时对流有效位能远远高于16日20时的有效位能，零陵区位于最大区域范围内。另外，在永州站中低层处也存在有弱的逆温层，有利于不稳定能量的积累，一旦不稳定能量被触发释放，将会有强雷暴云团形成。出现在永州市的这次强对流天气过程中大部分地区都出现了冰雹，这与逆温层的存在有很大的关系。

图3.2016年4月16日20时和17日08时永州探空图

3.2径向垂直风速度

4月17日08时（图4），永州上空主要表现为弱的上升气流，上升运动高度仅仅到达500hPa高空附近，上升运动强度不算太强，在此期间内有弱小的对流单体回波开始在零陵的附近地区生成、发展并逐渐向东移动，在预报工作中需要工作人员时刻关注上升运动比较单一完整的这一部位的回波变化特征；17日14时，在永州站附近上升运动强度和速度呈现出逐渐增强的趋势，而且上升运动高度远远超过了200hPa，上升速度高于0.2m/s，在此时间段内正是湖南南部地区对流天气发生最强的时刻。

图4.2016年4月17日08时（左）和14时（右）沿114°E的经向垂直速度

4　多普勒雷达回波诊断分析

4.1初生发展期回波演变分析

4月17日凌晨，弱锋面在越过南岭地区后，借助于卫星云图，在锋前不稳定区的湖南南部地区境内有对流云团生产并发展；多普勒雷达在07-08时段内探测到了永州等湘南地区境内存在有混合性回波群，在永州北部地区则存在有新生的对流单体；到了08:30，永州境内多个对流单体以南—东北走向组合成的范围内存在有雷暴云团，而在雷暴云团南部则有个强度在50～55dBz之间的小对流单体紧密排列而成（图5a)；结合回波的结构、尺度和强度，可以将这次雷暴云团定位成超级单体，超级单体在从单体发展期到成熟期的这段时间内，强雷暴云团发展中回波强度≥50dBz出现不断合并，强回波水平尺度加大，有“指状”、“钩状”、“带状”的特征相似。

图5.2016年4月17日10:30回波图（a）和美国强风暴云图（b）

4.2成熟期回波特征分析

为了进一步分析超级单体发展成熟期的特征，结合美国中部地区强风暴云团，不难看出这次超级单体中出现的周围气流辐合与美国强风暴云团母体云气流旋转的结构基本相似（图5b）。为证实该结论，结合湖南省4月17日自动气象站的风向风速资料，07时至09:30这段时间内不断有超级单体四周的环境气流流入，也包括连接东部地区的弱回波区；到了10:30，永州部地区有一气流辐合中心出现，通过叠加同一时间段内的雷达回波，可以看出该气流辐合中心与超级单体有很好的对应关系。可见，超级单体发展成熟期周围气流是辐合上升的，最强辐合区在移动方向偏右位置，即在强反射回波中心附近。

5　结　论

（1）锋面不断向南移动，冷平流进入到湖南南部地区时间缩短，地面的小涡旋环流和850hPa中尺度辐合线及明显的涡旋气流是触发和维持强对流天气过程的机制。再加上500hPa高空处的强西风场的影响及珠江三角洲高湿的不稳定大气层结，推动了中尺度强对流天气的发生发展。

（2）中低层处也存在有弱的逆温层，有利于不稳定能量的积累，一旦不稳定能量被击破，将会有强雷暴云团形成。出现在零陵区等地的这次强对流天气过程中大部分地区都出现了冰雹，与逆温层的存在有很大的关系。

（3）华南前汛期间多发暴雨和强对流天气，有环流形势相近但天气强度不同的情形，需要进行更多的对比分析才能更好地理解，需要预报人员加强注意。

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（责任编校：何俊华）

2017－04－09

周玉文（1968－），女，永州宁远人，工程师，主要从事综合气象工作。

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1673-2219（2017）10-0063-03