2013年6月30日鄂尔多斯市强对流天气分析

袁慧敏 张敏 韩经纬

摘 要：本文应用1x1的NECP再分析资料、常规资料、地面自动站资料以及雷达资料对2013年6月30日15时鄂尔多斯市北部地区出现的冰雹、暴雨过程进行比较全面、深入的分析研究，结果指出：低压中心生成于西风带与副热带高压脊之间的切变线上，低压中心尺度较小为次天气尺度并不断向东传播，下游副热带高压对上游短波槽携带冷空气东移起到阻塞作用，从而使得系统滞留、移动减慢，迫使位于鄂尔多斯市北部的强烈的垂直上升运动持续，配合副高在河套地区（35°N～37°N，110°E附近）不断摆动、重复出现，造成鄂尔多斯北部区域产生暴雨过程；东胜站探空资料分析研究发现大气中存在有相当厚的不稳定层结，0℃层位于5000米附近，不稳定层结伸展到-20℃附近（云顶温度<-20℃），倾斜的、强烈而不均匀的上升气流在强的垂直风切变的动力促发机制下，且云内含水量丰富，是出现此次冰雹暴雨天气的主要原因。通过此次天气成因的分析研究可为以后预报提供一定的依据。

关键词：冰雹暴雨；探空分析；雷暴高压；垂直环流

1 降水实况与灾情

强对流天气主要出现在鄂尔多斯市北部，2小时下了57毫米，过程降水总量71.8毫米，冰雹开始时间15：03分，持续7分钟，冰雹最大直径观测场6毫米，市区目测有2～3cm，城市出现严重内涝并遭受冰雹袭击。

2 背景形势场分析

这次过程主要是副热带高压异常强大维持摆动，使其外围的西南水汽不断向北输送，建立一支强的水汽通道，当冷空气不断分裂南下与之相遇，在低层切变辐合线的的动力激发之下，形成此次暴雨天气。图2为500hPa高度场随时间的形势演变图，500hPa形势场是高层短波槽分三次分裂东移南下，副热带高压588dagpm线一直在35°～37°N，110°E附近不断摆动重复。

由于高层的冷空气不断分裂南下补充能量，且系统移动缓慢，从而地面低压维持发展。低空急流的建立为河套地区输送热量、水汽和动量。此次暴雨过程的动力扰动条件是低层的切变系统，低层的切变扰动很不稳定大气层结，从而激发产生了对流不稳定出现暴雨冰雹天气。

3 成雹的物理原因分析

3.1 大气层结分析

本文利用东胜站的高空探测资料来分析本次降雹的物理因子，对6月30日14时、20时的对流有效位能伸展高度、0℃层的高度与-20℃层的高度进行分析，结论见表1。

过冷水滴、雪花及冰晶一般位于大气0℃层至-20℃之间的区域，这个区域称为冰雹形成的“雹源区”。东胜本站0℃层维持在5000米左右，-20℃层伸展到约8000米高度左右，两层之间的厚度适宜，再加上高空冷空气补充进入中低暖湿层，从而加强了整个大气层结的对流不稳定性。对流有效位能伸展高度14时已经达到1.2千米左右，基本接近对流层顶的高度，非常强的能量聚集，在低层的切变扰动的激发下，出现了非常强烈的对流天气。

3.2 对流潜势分析

本文通过对比分析东胜站的的对流有效位能cape值、及假相当位温值（Δθse）指标来看一下此次强冰雹天气的对流潜势，对流有效位能是气块可以从正浮力作功而获得的能量，并有可能转化成气块的动能，因而对对流发展具有很好的指示作用。

冰雹的形成一般要求Cape值>1000J/kg），从东胜的探空分析来看14时Cape值已达1575.2J/kg，并且14时假相当位温差值（Δθse） 已高达19.41℃， 一条高能舌延伸到东胜上空，且能量高舌一支延伸到-20℃层高度，伸展高度非常高，位于东胜上空的空气块儿就像一个“装满弹药的枪”。位于0℃层与-20℃层之间为一条强的上冲气流不断将高层的冷空气夹卷下来，强烈的冷暖空气不断在两层直接交汇，使得水汽融化、冻结不断反覆形成大的冰雹，凝结潜热释放是强降水区大气的主要热源，在低层触发条件下，对流不稳定能量释放，冰雹随着暴雨降落地面。

4 雷达资料分析

从径向速度图（图3）可以发现明显的雷暴高压嵌套“逆风区”的结构特征。这种结构特征表征冰雹云区或暴雨降水云区存在着垂直环流，也应证了上述分析。“逆风区”对应强的上冲气流，“逆风区”周围的雷暴高压正是上冲气流的外围下沉气流，从而形成一个中尺度垂直次级环流圈，冰雹区正好位于“逆风区”的左侧，暴雨区处于该垂直环流的上升区，垂直次级环流发展加强可能是降水的潜热释放激发了上升运动所至。

5 小结

（1）低压中心生成于西风带与副热带高压脊之间的切变线上，低压中心尺度较小为次天气尺度并不断向东传播，这种次天气尺度和中尺度低涡所经之处，多出现暴雨中心；

（2）东胜本站0℃层维持在5000米左右，-20℃层伸展到约8000米高度左右，两层之间的厚度适宜，再加上高空冷空气补充进入中低暖湿层，从而加强了整个大气层结的对流不稳定性；

（3）一条高能舌延伸到东胜上空，且能量高舌一支延伸到-20℃层高度，位于0℃层与-20℃层之间为一条强的上冲气流不断将高层的冷空气夹卷下来，强烈的冷暖空气不断在两层直接交汇，使得水汽融化、冻结不断反覆形成大的冰雹；

（4）“逆风区”对应强的上冲气流，“逆风区”周围的雷暴高压正是上冲气流的外围下沉气流，从而形成一个中尺度垂直次级环流圈，暴雨区处于该垂直环流的上升支，冰雹区正好位于“逆风区”的左侧。

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