一次高层东风波对昌北机场天气环境的过程分析

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720193

摘要：通過对2011年8月19日南昌昌北机场雷雨大风天气过程分析，得出此次过程的主要影响系统为：高层东风波、季风槽前低层西南暖湿气流。此次东风波系统主要是受西太平洋副高和大陆副高之间的切变发展而成，东风波槽前和波轴上利于上升运动的出现，为强降雨提供了有利的动力条件，季风槽前强劲的西南气流提供了水汽条件。

关键词：东风波；强降水；副高

东风波是对流层天气尺度的扰动，由偏东气流的扰动发展而成，它被定义为在副热带高压带南侧对流层中、下层的东风气流里，常存在一个槽或气旋性曲率最大区，呈波状形势自东向西移动的热带波动。顾思南，陈从夷[1]等人认为低压槽与气流改变方向的轴线大体一致，在铅直方向波槽轴线随高度向东倾斜；对流层低层流场在槽前为辐散，有下沉气流，槽后为辐合，有上升气流；东风波可以伸展到对流层中层，槽前为干冷空气，槽后为暖湿空气，坏天气发生在槽后。肖文俊[2]的研究结果指出若东风波的东风随高度增强（减弱），则坏天气在槽线以西（东）。D.K.Lilly[3]提出了一个反映风场旋转性的新的物理概念——螺旋度，螺旋度既可以表达风场旋转性的强弱而且也可以反映出旋转性的输送。郑峰、徐海明[4]等人研究表明螺旋度大值中心强度和位置的演变较好地反映了暴雨落区和中尺度低涡的诱生、移动，螺旋度的时空演变对暴雨发生有一定的预示意义。另一方面梁必骐等研究表明[5]，影响华南的东风波常见的有三类，即深厚东风波、中低层东风波和高层东风波，具体界定如下：深厚东风波指从850hPa至对流层顶的东风波，中低层东风波指400—500hPa以下的东风波，高层东风波指500hPa至对流层顶的东风波。因为东风波常伴随强对流天气，严重影响着飞行安全，所以了解和总结东风波的预报思路和方法就很重要。

1 资料和方法

本文使用的资料为2011年8月19日的南昌昌北机场气象台观测资料和MICAPS数据。通过过程分析和要素分析来反演此次东风波的发生机制，从而得出相关预报结论。

2 雷暴大风天气实况

根据朱星球[6]等的统计分析，影响江西的东风波过程以高层东风波为主，其余类型东风波相对少见，高层东风波出现雷暴大风的概率高，且雷暴大风风速较大，出现时段也常发生在午后到傍晚。本文选取的2011年8月19日东风波雷暴大风过程就是一次典型的高层东风波过程。从当时实况来看，14：00时本场还是少量淡积云，3m/s的偏南风，15：00时本场闻雷，风速加大达到5m/s，西北方向出现了少量的积雨云，随着雷暴云团的靠近，风向由南转北，16：00时平均风速达到7m/s，阵风超过15m/s，并伴有阵性降水，直到16：47时雷雨过程才结束，17：00时平均风速减小到4m/s，此次过程小时降水量达到18mm，过程前后气象要素变化大，比较符合高层东风波的特征。

3 环流形势演变特征和主要影响系统

2011年8月19日08时500hpa的环流形势图1（a），在我国湖北地区有一个大陆高压，这个高压与盘踞在西太平洋的副热带高压之间形成了一个气旋式切变，这个气旋式切变就是东风波，槽线的位置刚好位于江西北部地区，本场此时处于高层东风波的槽前位置，所以上午本场以晴热天气为主，雷暴是午后开始发展起来的。从08时700hpa图1（c）的流场图来看，此时较强的西南气流给雷暴的形成输送了充足的水汽，加上500hpa以上200hpa为南亚高压东侧辐散区，高层的抽吸作用会增强上升运动。再看08时850hpa图1（e）的流场图，本场以偏西气流为主，此高度温度为21度与500hpa高度温度相差29度，根据朱星球[6]等人得到的结论当850hPa与500hPa温度差在26℃以上时，高层东风波的冷扰动最为明显，且出现8级以上雷雨大风的概率较高，所以此时早晨的形势场配置有利于产生雷暴伴随大风天气。

从雷暴发生结束后19日20时的流场图来看，500hpa图1（b）大陆高压明显减弱，东风波槽线减弱南压，江西西北部地区转为弱高压控制，700hpa图1（d）流场变的稀疏，水汽输送较弱，850hpa图1（f）气压场较弱，南风分量不大。故当雷暴发生过后天气以晴好天气为主。

就此次东风波引起的雷暴而言，午后地表非均匀加热时空气增温，产生上升气流，其周围的空气补充辐合，加上中层充沛的水汽输送，配合高层的辐散，整层的抽吸作用明显加强，是造成这次雷雨的主要原因。

4 涡度、散度分析

首先，从早上08时涡度场来看，500hpa图2（a）江西东北部有一带正涡度，然而700hpa图2（c）和850hpa图2（e）都是负涡度，所以高层东风波的上升区域主要在500hpa以上区域。从散度场分布来看500hpa图2（b）为一个弱的辐合，中层700hpa图2（d）则为辐散区，同时850hpa图2（f）江西北部对应了弱的辐合，南部对应了弱的辐散。从而从850hpa至700hpa之间有上升运动，700hpa至500hpa之间为下沉气流，500hpa以上为上升气流。

另一方面，从500hpa水汽通量场图（3）可以看出，高层为干层相对湿度较低，而低层850hpa则相对湿度较大，上干下湿的垂直形势，有利雷暴和大风的发生。

5 结论

高层东风波的环境温度垂直递减率较大，超过26度，加上上干下湿的不稳定层结有利于雷暴大风的生成，单就高层东风波而言，地面加热不均多为雷暴发生的触发机制，但低层的辐合线本身仍为雷暴发生的重要因子。高层东风波因冷扰动明显而产生大风天气的概率较高。

参考文献：

[1]顾思南，陈从夷.一次东风波大暴雨过程诊断分析，气象科技，2013.8.

[2]肖文俊.东风波天气区域分布与基本气流垂直切变的关系，北京大学学报：自然科版，1990.

[3]Lily D K，The structure.energetics and propotation of rotating convective storms.Part 2：Helicity and storm stabilization.J Atmos Sct，1986，43（2）：126140.

[4]郑峰，徐海明，丁一汇.一次东风波及其诱生低涡的螺旋度特征分析，大气科学，2008.1.

[5]梁必骐，王安宇，梁经萍，等.热带气象学（第1版） [M].广州：中山大学出版社，1989.

[6]朱星球，王咏青.东风波对江西强对流天气环境条件的影响分析，2016.6.

作者简介：胡洋，学士，助理工程师，主要从事中短期以及短时预报。