广河县雷暴过程的天气学预报方法

马学文　文慧　陈树

摘要 利用2006—2015年广河国家气象观测站雷暴观测资料，挑选出了208个雷暴记录。根据雷暴发生个例，逐个查看2006—2015年5—9月MICAPS 8：00、20：00 500 hPa高度场，将雷暴过程进行划分，得到了广河县雷暴过程的主要环流形势为槽后西北气流型、横槽型、槽过境型、低涡后部型。其中，最有利于广河县雷暴发生的天气型是槽后西北气流型或横槽型，其次是槽过境型。

关键词 雷暴过程；预报方法；环流形势；甘肃广河

中图分类号 P456 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2017）03-0175-02

Abstract By using the observation data of Guanghe National Meteorological Station during 2006-2015，208 thunderstorm cases were selected. According to the thunderstorm cases，the maps of MICAPS from May to September during 2006-2015 at 8：00 and 20：00 on 500 hPa height field were researched，the main thunderstorm circulation situation types in Guanghe County were northwest flow type，horizontal groove type，slot passage type and vortex type. The most advantage weather type of thunderstorm in Guanghe County was northwest flow type or horizontal groove type，follwed by slot passage type.

Key words thunderstorm process；forecast method；circulation situation；Guanghe Gansu

雷暴过程是气象中一个中小尺度的天气系统，其发生时通常会有冰雹、雷雨大风等天气现象发生。由于雷暴发生具有很强的突发性和局地性，故其预防和预报非常有难度，也是目前相关科学家研究的热点[1-5]，对其发生的机制和预报方法进行了大量的探索。由于雷暴发生与对流活动密切相关，因而大量研究依据对流的特征特性展开，如动力和热力稳定度参数、对流有效位能、风暴强度指数、里查逊数、雷暴的三极性电荷结构、环流分型等[6-8]，取得了很大的研究进展，通过研究发现根据当地雷暴发生特点和天气气候背景进行雷暴过程环流分型对于探讨雷暴成因和防灾减灾具有重要作用[9-13]。

通过利用2006—2015年广河国家气象观测站雷暴观测资料，分析有利广河雷暴过程产生的主要环流分型，提出有利于雷暴发生的天气特征，以期为广河县雷暴发生预报提供一定的理论指导，进而提高对雷暴灾害的预防和预报能力。

1 资料与方法

2006—2015年广河国家气象观测站逐日雷暴资料；2006—2015年MICAPS历史资料。在统计雷暴天气日数时（气象日界为北京时间20：00，下同），如果某次雷暴跨越20：00，按2个雷暴日计算；当某日雷暴过程出现2次或以上时，按1个雷暴出现日计算。

据统计，2006—2015年总共出现了208个雷暴日，从雷暴过程发生月份可见高发期是6—8月，并且大多发生在午后。

2 雷暴过程环流分型

逐个查看MICAPS历史资料中2006—2015年各个雷暴日8：00、20：00 500 hPa高度场，对2006—2015年208例雷暴天气8：00、20：00 500 hPa高度场图进行综合分析，总结得到广河雷暴过程的主要环流形势为槽后西北气流型、横槽型、槽过境型、低涡后部型。其中，槽后西北气流型发生82次（占总发生次数的39.42%）、横槽型发生82次（占总发生次数的39.42%）、槽过境型发生35次（占总发生次数的16.83%）、低涡后部型发生9次（占总发生次数的4.33%）。将各型雷暴发生时典型的500 hPa环流形势列举如下：

由图1可知，槽后西北气流型雷暴发生时环流形势的主要特點是：中高纬度地区500 hPa一般为两槽一脊，巴尔喀什湖、贝加尔湖处于高压脊的控制之下，广河处于500 hPa高空槽后强西北气流下，高空强西北气流使得高空逐渐变冷，致使槽进一步加深，这样反馈作用的结果使得高低空之间的温度差越来越大，大气越来越不稳定，达到一定程度便发生了雷暴。

例如，2013年8月10日的雷暴就是在这样的环流形势下发生的，从8：00物理量资料可见700 hPa相对湿度维持在50%～60%，处于零散度线附近。受槽后不断南下的冷空气的补充，该日出现了雷暴。

由图2可知，横槽型雷暴发生时环流形势的主要特点是：中高纬度地区500 hPa一般为两槽一脊，贝加尔湖处于高压脊的控制之下，广河处于500 hPa横槽中，横槽内有冷空气南下，致使高空变冷，高低空温差进一步加大，从而发生雷暴。

例如，2014年7月29日的雷暴就是在这种形势下发生的，20：00广河处于500 hPa横槽中，横槽内有冷空气南下，致使高空变冷，查看MICAPS提供的物理量资料，可见700 hPa相对湿度维持在40%～50%之间，处于弱散度控制区。横槽内冷空气不断补充南下，使得高低空温差进一步增大，进而发生雷暴。

由图3可知，槽过境型雷暴发生时环流形势的主要特点是：中高纬度地区500 hPa一般为两槽一脊，贝加尔湖处于高压脊的控制之下，广河处于500 hPa槽线附近，由天气学原理有关知识可知槽前的上升气流有利于发生雷暴。

例如，2012年5月20日的雷暴就是在这种形势下发生的，20：00广河处于500 hPa槽前上升气流中，查看温度场的分布可见处于高温控制下，700 hPa上已经处于温度槽附近，低层暖高层冷的环境场有利于发生雷暴，进而查看MICAPS提供的物理量资料，可见700 hPa相对湿度维持在60%～70%之间，处于弱的正散度控制区。槽前暖湿气流的不断上升致使雷暴的发生。

由图4可知，低涡后部型雷暴发生时环流形势的主要特点是：中高纬度地区500 hPa一般为一槽两脊，贝加尔湖处于高压脊的控制之下，广河处于500 hPa冷性低涡后部，冷性低涡在缓慢旋转过程中，引导冷空气南下影响广河。

例如，2007年6月24日的雷暴就是在这种形势下发生的，8：00广河处于500 hPa冷性低涡后部，冷性低涡在缓慢旋转过程中，引导冷空气南下，使得高空变冷。查看MICAPS提供的物理量资料，可见700 hPa相对湿度维持在50%～60%之间，处于零散度控制区。冷空气不断南下，因而发生了雷暴。

3 与雷暴有关的物理量

K指数是描述大气暖湿程度和稳定度的综合性指标。一般来说，K指数越大，大气层结越不稳定。经验表明，当K>35 ℃时，大气具有较高的潜能。

查看2006—2015年各个雷暴日MICAPS资料中ki物理量即K指数，发现广河发生对流的K指数范围为28～40 ℃，T850-T500≥20 ℃。

假相当位温一般以符号θse代表，同一气块的假绝热、干绝热、湿绝热过程θse值是始终不变的，因此这一特性可以来鉴别不同的气团，查看各个雷暴日MICAPS资料中 θse850-θse500，发现其差值在2～12之间。

为了判断方便，现定义槽强度指数（兰伯特投影下）：将槽形象地认为是一个角，当槽角度<150°时，即有可能发生雷暴。图5是在所做雷暴统计中最浅的槽。当槽角比图5的槽还浅时，认为雷暴发生的可能性很小。

4 结语

通过对广河雷暴过程发生月份的分析，可见雷暴高发期是6—8月，并且大多发生在午后，故可认为，冬季（12月至次年2月）广河无雷暴过程发生。通过对广河雷暴过程的几种主要环流型特点的分析发现，发生雷暴过程时，广河往往处于500 hPa槽后西北气流或横槽中，700 hPa湿度基本维持在50%～70%之间；700 hPa以下一般处于零散度线附近或弱的正散度区。高层不断有西北气流扩散，低层不断有不稳定暖湿气流抬升时，容易形成雷暴。因此，预报时可以从以下几点考虑：

（1）每年5—9月，中高纬度范围出现两槽一脊、一槽一脊，广河处于槽后西北气流、横槽、槽线附近、冷性低涡后部等形势下时，中低层如果有暖湿不稳定能量和辐合抬升条件出现时，就要考虑是否有对流发生的可能性。

（2）如果已经出现有利于雷暴出现的环境场和环流型时，还要考虑各种物理量因子K指数、散度场等，以进一步判断能否發生。

（3）在日常预报业务中，应该充分利用雷达、卫星等多元气象探测资料，结合雷暴过程不同预报方法进行比较，以提高预报的准确率。

（4）本文主要针对区域性雷暴过程及大尺度环流背景进行分析，但雷暴的发生是中小尺度系统的产物，局地性强，因而只是一理想的方法。

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