三门峡市一次飑线过程的诊断分析

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：本文利用高空、地面观测资料、NCEP6h一次的1°×1°再分析资料和多普勒雷达资料，对三门峡市2016年6月5日的一次飑线天气过程进行分析。结果表明：此次飑线过程是在高空西北气流背景下产生的，850hPa的低涡和地面辐合线提供了抬升触发条件;热力不稳定度和垂直风切变的加大是导致对流强度增强的主要原因;地形的辐合抬升作用，增强了雷暴单体的发展强度，对飑线的增强及有组织性起到重要作用;低层正负速度大值中心可以很好地指示地面大风。
　　关键词：飑线;地面辐合;探空资料;多普勒雷达
　　中图分类号：P458.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）02-0139-04
　　Diagnostic Analysisof a Squall Line Process in Sanmenxia
　　Abstract： In this paper， a Squall Line Weather Process in Sanmenxia City on June 5， 2016 was analyzed by using high altitude， ground observation data， NCEP6h reanalysis data and Doppler radar data. The results showed that the squall line process was generated under the background of Northwest Airflow at high altitude， and 850hPa low eddy and ground convergence line provided lifting trigger conditions; the increase of thermal instability and vertical wind shear was the main reason for the enhancement of convection intensity; the convergence and lifting of terrain enhanced the development intensity of thunderstorm monomer， and played an important role in the enhancement and organization of squall line. The center of high positive and negative velocity at low level could well indicate the strong wind on the ground.
　　Keywords： squall line;ground convergence;sounding data;Doppler radar
　　冰雹天氣具有突发性、局地性、致灾性强的特点。三门峡市地处豫西山区，每年都会出现不同程度的冰雹天气，往往会造成农作物大面积减产甚至绝收，给当地经济造成严重损失。因此，对冰雹天气的研究一直是预报预警工作的重中之重[1-5]。张一平[1]等对西北气流形势下的一次局地对流天气进行分析发现，地面中尺度辐合线和露点锋对局地大暴雨伴多次冰雹天气的发生有加强触发作用。俞小鼎[2]探讨了不同类型的强对流天气的多普勒雷达识别和预警技术。本文通过对三门峡市的一次飑线冰雹天气过程进行分析，以揭示此次过程的发生发展机理，为三门峡市的冰雹天气预报预警提供支撑。
　　1 天气实况
　　2016年6月5日下午到夜里，受飑线影响，三门峡全区出现了冰雹、雷暴大风和短时强降水天气。此次过程分为两个阶段：第一阶段是13：00—16：00，主要影响卢氏地区;第二阶段是17：00—20：00，由于飑线过境，自北向南影响全市。冰雹最大直径1.5cm，气温小时降幅最大达到8.1℃，极大风速达到38.8m/s（十二级风），降水较弱，仅有两个站点出现短时强降水。
　　2 天气形势
　　6月5日08：00，500hPa和700hPa上空三门峡市处在下滑槽后部的西北气流里，850hPa上有一低涡中心位于晋豫陕三省交界。700hPa和850hPa上空，三门峡市处在温度槽中，700hPa温度槽落后于高度槽，西北气流中有冷平流输送（见图1）。由于6月4日三门峡市出现了对流天气，降水导致5日湿层深厚，湿层扩展到了500hPa以上。如此厚的湿层，对大风和冰雹预报带来了难度。
　　地面图上（见图2），6日5日，三门峡市处在锋前暖区中，14：00前后，在山西南部形成辐合线，沿着辐合线，其北侧分散中尺度对流云加强并更加有组织性。17：00，山西境内辐合线南移影响三门峡市，辐合线北侧偏北风的加大和有组织性，导致17：00—18：00，全市多个站点也出现了雷暴大风。地面辐合线是此次过程的触发系统，基本上决定了此次强对流过程中飑线的走向和移动方向。
　　3 对流条件分析
　　3.1 探空资料特征
　　探空资料是判别强对流天气的有效参考工具。本文选取距三门峡较近的南阳站探空资料进行分析（见图3）。5日08：00和20：00，南阳站K指数均为32℃，沙氏指数SI由1.78℃降至-1.27℃，总指数TT略有上升，由45℃增至49℃，CAPE由118J/kg增至638J/kg。对流指数的变化均指示出对流潜势。但从CAPE变化来看，并未升至1 000J/kg以上，强度显示较弱。由于对流出现在午后到夜间，用卢氏站14：00气温和露点对08：00的CAPE进行订正后，达到了1 749J/kg。经订正后的CAPE对冰雹天气的指示性大大增强。而且08：00探空显示近地面有逆温层存在，有利于前期能量的积聚。 　　从卢氏站的垂直风场资料分析（图略），从低层到高层有明显的垂直风切变。08：00，500～925hPa垂直风矢量差为13m/s;到20：00，增至18m/s，700hPa以上为明显的西北风急流。垂直风切变的增强有利于对流发展更加有组织性。
　　3.2 层结不稳定度分析
　　湿度场上（图略），6月5日08：00，700hPa处于T-TD<8℃的湿区中，850hPa处于T-TD<5℃的高湿区中;到5日20：00，700hPa处于T-TD<5℃的高湿区中，850hPa的T-TD<7℃，虽然低层湿度较08：00有所减小，但整体仍较高。由此可见，从08：00到20：00，中低空湿度均较高，湿度场并不符合冰雹天气的“上干下湿”的湿层特征，更多的会考虑短时强降水。
　　温度场上，从温度平流可知，5日08：00，700hPa[图4（a）]和850hPa上有暖平流，在三门峡上游地区有冷平流存在;到14：00，700hPa上[图4（b）]的冷平流中心南压，中心位于三门峡地区，700hPa上为明显冷平流输送，850hPa上三门峡地区为暖平流输送中心。高空冷平流，低层暖平流输送，有利于加强层结的热力不稳定度，为对流的发生发展提供了有利的背景条件。
　　3.3 散度场分析
　　沿34.5°N，110°～120°E一线做散度场剖面发现，由于低层低涡系统的存在，5日08：00[图5（a）]，750hPa以下为辐合区，辐合中心位于三门峡市上空，400～750hPa为辐散区;14：00[图5（b）]，低层辐合、高层辐散形势及强度与08：00基本一致。这种低层辐合、高层辐散的形式配置，有利于垂直抬升运动的增强，为强对流天气的发生及维持提供了天气尺度的抬升条件。
　　4 飑线回波特征
　　4.1 反射率因子演变特征
　　前期，在山西境内的分散对流回波在15：45分开始出现带状特征，此时带状回波的强中心较分散，仅有个别点最强中心达到65dBZ。16：34，回波带强度明显增强，回波强度集中在45～65dBZ;16：58，飑线开始移入三门峡境内;17：05，市区多个测站出现雷暴大风天气，外高站极大风速达到19.7m/s;17：14～17：18，三门峡测站出现5mm冰雹天气;17：10，分飑线西侧开始移入灵宝境内;17：59，飑线开始分为两部分，东部移速明显加快，且强回波带范围减小，回波带后侧为大范围层状云降水。西部回波局地增强、合并，重新组织成强回波带，强度维持在45～55dBZ，在飑线整体南压的过程中，18：04磨湾出现38.8m/s的大风天气。回波移至卢氏时，由于山体遮挡和距离衰减，回波带显示强度减弱，维持在45～50dBZ，并且结构开始变得松散，但仍维持飑线特征。19：05卢氏出现14.8m/s的大风天气，20：00回波带移出卢氏，此次强对流天气过程结束。此次过程中，三门峡境内的飑线维持近3个小时，自北向南先后造成了雷暴大风、冰雹、局地短时强降水天气。组合反射率因子见图6。
　　4.2 地形的抬升作用
　　此次过程中，地形抬升对于对流的增强起到了至关重要的作用。16：27之前，飑线回波强度整体较弱，16：27—16：34一个体扫的时间，平陆北部回波由45dBZ增至65dBZ，与地形相结合，此处回波处于中条山北部，在其越山时受到地形抬升作用，强度明显增大，随后该回波与东部回波合并加强发展，形成强回波带，回波强度集中在45-65dBZ。而位于运城西侧的回波，前期强度维持在60dBZ，16：40—16：52，随着强天气产生，能量释放，回波处于减弱状态，强中心由60dBZ降至55dBZ，在移过中条山时，由于山体的抬升作用，16：58回波开始再次加强，16：58—17：28强回波中心维持在60～65dBZ，17：30函谷关极大风速达到18.9m/s。
　　由此可见，在此次过程中，地形的辐合抬升作用，增强了雷暴单体的发展强度，对于飑线的增强及有组织性起到重要作用。
　　4.3 基本速度特征
　　结合速度场特征，17：04在三门峡市区0.5°～3.4°仰角上，有深厚的负速度辐合区，0.5°仰角上负速度达到15m/s。结合实况，17：05，市区多个测站出现雷暴大风天气，外高站极大风速达到19.7m/s;17：28，在0.5°～2.4°仰角上，在函谷关附近有15m/s的正速度中心。从实际来看，17：30函谷关极大风速达到18.9m/s。低层正负速度大值中心可以很好地指示地面大风。
　　5 结论
　　①此次飑线过程是在高空西北气流背景下产生的，850hPa的低涡为对流天气提供了天气尺度的系统抬升触发机制，地面辐合线使对流系统的发展更有组织性。
　　②热力不稳定度和垂直风切变的加大是导致对流强度增强的主要原因，在湿层较厚的条件下仍出现了冰雹和雷暴大风天气。
　　③地形的輻合抬升作用，增强了雷暴单体的发展强度，对于飑线的增强及有组织性起到重要作用。
　　④低层正负速度大值中心可以很好地指示地面大风。
　　参考文献：
　　[1]张一平，俞小鼎，孙景兰，等.一次槽后型大暴雨伴冰雹的形成机制和雷达观测分析[J].高原气象，2014（4）：1093-1104.
　　[2]俞小鼎.强对流天气的多普勒天气雷达探测和预警[J].气象科技进展，2011（3）：31-41.
　　[3]俞小鼎，姚秀萍，熊廷南，等.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京：气象出版社，2007.
　　[4]章国材.强对流天气分析与预报[M].北京：气象出版社，2011.
　　[5]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2007.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-14859502.htm