2011年7月17日一次雷暴大风、短时暴雨过程分析

姚静 袁媛 胡启元 马晓华

摘要 利用NCEP再分析资料以及自动站、多普勒雷达、卫星红外云图等气象资料，对2011年7月17日14：00～21：00陕西省一次雷暴大风、短时暴雨天气进行了分析。结果表明，此次强对流天气受东北冷涡后部冷槽和低值系统影响，底层的暖湿气流、高层的冷平流以及不稳定层结共同作用形成；K指数分布看，陕西大部分地区为24～36 ℃的高能区，表现为不稳定层结特征；陕西延安以南地区的SI指数为-2～0 ℃，陕南东部SI指数<-4 ℃，与强对流天气对应较好，特别是在负值大值区的下游更是强对流易发区域；卫星云图上，对流云团经过的地方，对应陕西省发生了短时强对流天气；多普勒天气雷达回波强中心达50 dBz以上，与之同时次的速度图上出现了强的辐合中心。

关键词 雷暴大风；短时暴雨；天气过程；诊断分析；陕西省

中图分类号 S161 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）16-05149-04

强对流风暴主要产生雷雨大风、冰雹和短时强降水等强对流天气，是河南省主要灾害性天气之一，其来势猛、强度强、生命史短、危害大，每年发生频繁，给人民群众和工农业生产带来很大危害。如2005年5月30日下午到晚上陕西出现了一次大范围强对流冰雹大风天气，30日15：00最大风速达28 m/s，咸阳市的旬邑县最大冰雹直径达60 mm，据不完全统计，这次过程造成了近20万hm2农田受灾或绝收，直接经济损失近5亿元。

强对流天气的发生、发展主要依靠大气的热力、动力条件，其中最重要的是中层有干空气或中低层有逆温层和强垂直风切变。近几年，随着探测和数值模拟手段的提高，强对流天气的预测水平有了很大的提高。张芳华等对2005年7月12日上海飑线天气过程分析发现，处在上干冷、下暖湿的不稳定大气层结中，对流层上层干冷空气的侵入和边界层暖湿气流强烈辐合是飑线天气的触发机制；飑线以断续线型与后续线型相结合的回波型式形成，在对流单体的右侧不断新生单体，最终连接成弓状回波带，产生雷雨大风等强对流天气[1]。李云川等利用新一代天气雷达产品建立了河北省冰雹、大风、强降水识别指标[2]；张晰莹等分析表明虽然弱冰雹云回波强度弱无典型雹云特征，但速度特征明显，具有明显的中尺度辐合辐散特征等[3]。笔者利用NCEP再分析资料以及自动站、多普勒雷达、卫星红外云图等气象资料，采用天气动力学诊断方法和强天气分析技术，对2011年7月17日14：00～21：00陕西省一次雷暴大风、短时暴雨天气过程的环流背景、物理量场进行分析，探讨这次强对流天气过程的系统演变特征和触发机制，提高对此类强对流天气发生发展机理的认识水平。

1 过程概况与灾情

1.1 过程概况 7月17日14：00～16：00商洛部分地区开始出现雷暴，洛南、商州、柞水等地区出现短时暴雨，17：00～19：00宝鸡、榆林、汉中以及商洛、咸阳部分地区均出现短时暴雨、雷暴大风。20：00～21：00逐渐停歇。之后各地雷达回波减弱，天气逐渐转好。据自动站统计，7月17日08：00～21：00发生雷暴53站次、6级以上短时大风10站次（府谷、长武、白河、镇巴、旬邑、永寿、淳化、富县、泾阳、陈仓），据区域站（图1）统计，短时暴雨67站次，强降水主要时段为14：00～21：00。这次强对流天气范围大、强度强，持续时间长（达10 h），灾害性天气类型多，有雷暴、短时强降水和大风；短时大风站数多，全省共出现10县大风天气；且跨越了陕北、关中、陕南地区。

1.2 灾情 7月17日，商洛市商州区7个镇遭受冰雹和大风袭击，据初步统计，农作物受灾面积813.9 hm2，成灾面积443.6 hm2，因灾减产粮食200万kg，直接经济损失530万元，其中农业经济损失454万元；镇安县米粮镇遭受冰雹袭击，全镇农作物受灾面积544.7 hm2，其中467.3 hm2玉米出现倒伏，77.3 hm2烤烟不同程度遭受冰雹袭击和大风灾害，有7 700多株核桃树受灾，减产38 500 kg，有30多根大树被风吹倒，导致电力中断2 h，灾害造成直接经济损失达311.5万元。17日，宝鸡市陈仓区慕仪鎮以及凤翔横水、彪角、虢王3个乡镇遭受冰雹袭击持续足有20 min，冰雹多为乒乓球大小，人根本无法在室外活动，多处农田种植的作物几乎全部被毁，2 000.0 hm2农作物受灾。

2 高空形势场分析

7月17日08：00，500 hPa中高纬度是西低东高的形势（图2a），在内蒙古地区有一冷涡，冷涡的后部不断有冷空气下滑，这股冷空气影响陕西省的关中和陕北大部分地区，自内蒙冷涡中心到陕西省陕南地区有一明显的槽，且与之配合较好的有一温度槽存在，有利于强对流天气的发生。700 hPa陕西省处于暖湿的温度脊中（图2b），暖平流自甘肃中东部到陕西省中部，另外在陕南西部地区有一弱的切变存在；850 hPa陕西省自北向南有一竖切变（图2c）。在陕西上空基本形成了上冷下暖，低层暖平流、中高层冷平流的冷涡天气形势，高空冷涡底后部引导冷空气南下与暖湿气流激烈交汇，造成剧烈的强对流天气。地面图上，关中西部、陕南东部均存在辐合线。因此，整层的辐合上升、底层的暖湿气流、高层的冷平流以及不稳定层结为强对流的发生提供了有利条件。

3 中尺度综合分析

7月17日08：00 200 hPa自内蒙古到陕西省陕南地区冷槽非常强盛；500 hPa内蒙中部为一冷涡，在冷涡后部有一低槽，即在陕北、关中有一低槽；700 hPa在陕西省陕南有一切变，并处于暖平流中，850 hPa陕西省自北向南有一竖切变。陕西省大部分地区T850–T500为25 ℃，处于不稳定状态（图3）。在7月17日15：00～16：00地面自动站陕西省陕北、关中西部以及陕南东部均存在辐合线（图4）。因此，整层的辐合上升以及底层的暖湿气流、高层的冷平流和不稳定层结为强对流的发生提供了有利条件[4]。

4 对流条件因子

4.1 能量场分布和大气层结 从7月17日08：00的K指数分布看（图5a），陕西大部分地区为24～36 ℃的高能区，表现为不稳定层结特征，反映出17日中低层的水汽条件和能量条件明显较好，因此17日过程的强降水比较突出，据区域站统计，短时暴雨67站次，强降水主要时段为14：00～21：00。7月17日08：00陕西延安以南地区的SI指数为-2～0 ℃，陕南东部SI指数<-4 ℃（图5b），与强对流天气对应较好，特别是在负值大值区的下游更是强对流易发区域，因而在陕南东部的安康地区出现了剧烈的强对流天气。17日 08：00在陕西中南部的30°～35°N △θse500-850在-14～0 ℃（图6a），为显著的对流不稳定；850 hPa θse有一75 ℃的大值中心（图6b），对流层低层850 hPa的θse明显高于近地面层，即 θse/ z>0 ℃ ，说明在对流层低层出现一个明显的逆温层，为产生强对流天气所需的不稳定能量积蓄及释放提供重要作用。

4.2 探空分析 从7月17日延安（图7a）、西安（图7b）、汉中探空分析来看，根据17日14：00对流温度订正的对流有效位能CAPE来看，延安为1 758.3 J/kg、西安2 321.4J/kg、汉中2 252.9 J/kg。 从垂直风场分析，500 hPa以下風随高度顺转，有暖平流，有利于强对流天气的发生和发展，陕北南部、关中西部、陕南东部普遍出现雷暴、大风、短时强降水等天气。

5 云图分析

7月17日，500 hPa蒙古冷涡后部不断有冷空气下滑，08：00～12：00云图上全省上空少云（图8a），地面加热增温明显；12：00～24：00不断有强对流云团生成，且在陕西省上空移动速度较快，对流云团经过的地方，对应陕西省发生了短时强对流天气（图8b）。

6 雷达分析

从17日15：00汉中雷达组合反射率分析（图9a），汉中东南部到安康地区有对流性回波，且强中心达50 dBz以上，与之同时刻的速度图上（图9b），看到汉中东部城固到石泉之间有强的辐合中心，同时在汉中南部也有一辐合区存在。宝鸡16：57组合反射率剖面图上（图10a）可以看到对流发展高度较高，达9 km，强中心位于6 km左右，强度在65 dBz以上，如此强的对流云回波给宝鸡地区带来了强烈的短时暴雨和雷暴天气[5]。西安雷达向宝鸡方向的反射率剖面图（图10b）显示出回波发展更加强烈，整个上空的回波强中心面积大，强度达65 dBz以上，宝鸡地区发生了强烈的雷暴天气。

7 预报服务总结

短时预报员从17日13：50共和市县气象局进行电话会商6次，及时主动地进行指导和服务，将强回波的走向和发展情况和对方进行会商，在必要时指导对方做出预报和预警，对方也将最新实况告知省台，上下紧密联动，预报和服务效果非常好。当日的预报员向各级领导发送了短时暴雨大风冰雹警报4份，特别是17：10指出未来0～2 h长武、彬县、旬邑、麟游、淳化、耀县、甘泉等地境内有雷雨，并伴有6级以上短时大风，准确率达80%以上，为地级市县的预报和服务及时、准确地进行了指导。

8 结论

（1）7月17日500 hPa中高纬度是西高东低的形势，在内蒙古地区有一冷涡，冷涡的后部不断有冷空气下滑，这股冷空气影响陕西省的关中和陕北大部分地区，有利于强对流天气的发生。

（2）从能量场分析，7月17日08：00陕西大部分地区K指数为24～36 ℃的高能区，表现为不稳定层结特征；17日08：00陕西延安以南地区的SI指数为-2～0 ℃，陕南东部SI指数<-4 ℃，与强对流天气对应较好，特别是在负值大值区的下游更是强对流易发区域，因而在陕南东部的安康地区出现了剧烈的强对流天气。

（3）从垂直风场分析，7月17日500 hPa以下风随高度顺转，有暖平流，有利于强对流天气的发生和发展。陕北南部、关中西部、陕南东部普遍出现雷暴、大风、短时强降水等天气。

（4）从卫星云图分析，7月17日12：00～24：00不断有强对流云团生成，且在陕西省上空移动速度较快，对流云团经过的地方，对应陕西省发生了短时强对流天气。

（5）从多普勒天气雷达图分析，雷达回波强中心达50dBz以上，与之同时次的速度图上出现了强的辐合中心。

参考文献

[1] 张芳华，张涛，周庆亮，等.2004年7月12日上海飑线天气过程分析[J].气象，2006，31（5）：47-51.

[2] 李云川，王福侠，裴宇杰，等.用CINRAD.SA雷达产品识别冰雹、大风和强降水[J].气象，2006，32（10）：64-69.

[3] 张晰莹，张礼宝，安英玉，等.弱冰雹云雷达回波结构特征分析[J].气象，2008，34（2）：38-42.

[4] 陆汉城，杨国祥.中尺度天气学原理和预报[M].北京：气象出版社，2000.

[5] 张沛源，陈荣林.多普勒速度图上的暴雨判据研究[J].应用气象学报，1995，6（3）：373-378.安徽农业科学，Journal of Anhui Agri. Sci.2014，42（16）：5195-5197，5200

责任编辑 张彩丽 责任校对 李岩