新乡市一次强对流天气过程分析

张益炜

（封丘县气象局，河南 封丘 453000）

新乡市一次强对流天气过程分析

张益炜

（封丘县气象局，河南 封丘 453000）

本文利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料，数值预报、卫星云图等，从天气形势、物理量场和卫星云图演变特征等方面对2015年8月3日傍晚前后发生在河南省新乡地区的强对流天气进行分析发现：这是一次高空冷涡后部西北气流携带冷空气南下，副高外围暖湿气流共同影响下，上干冷下暖湿的不稳定层结下产生的强对流天气。本次强对流过程是东北冷涡与副高共同影响的，降水强度大，强降水持续时间短，落区难以把握，强降水的落区及系统移动方向受副热带高压位置的变化和高空引导气流影响较大，是本次预报的难点。

强对流；天气分析；不稳定能量

强对流天气是夏季经常出现的一种灾害性天气现象，具有影响范围小、持续时间短的特点，但由于发生时常伴有短时强降水、大风、冰雹、龙卷等激烈的天气现象，其引发的自然灾害，给人民生产、生活造成极大的危害。探讨强对流天气的发生发展过程，对提高预报准确率和保障人民财产有重要的意义。近年来，国内很多学者都对强对流天气进行了分析研究，毛冬艳［1］总结了近几年我国强对流天气业务的主要进展，提出强对流业务的未来发展和主要任务；张一平等［2-4］对近10年河南区域强对流天气的环境条件的中尺度天气综合分析和物理量要素进行了分析。2015年8月3日15:00-18:00，在河南省新乡市区及卫辉市出现了短历时强降水、雷暴和大风等灾害性天气。本文利用常规资料、NCEP再分析资料及卫星云图等，对该过程进行诊断分析，以期对今后工作中遇到此类灾害性天气提前发出预报预警和提高预报准确率提供一些参考。

1 天气概况

受东北冷涡和副热带高压共同影响，2015年8月3日8:00-4日8:00新乡市出现区域性大雨，局地暴雨过程，并伴有大风等强对流天气，147个雨量站纪录降水，降水最强时段发生在3日16:00-20:00，雨量分布不均，新乡西北部雨量较大。其中降水量大于25mm的乡镇雨量站有52个，大于50mm的有21个，大于100mm的有1个，最大降水量出现在辉县梨园沟村，为101.7mm。新乡市内和卫辉市自动站达到暴雨分别为70.5、61.9mm，小时雨强分别为51、36mm。

2 成因分析

2.1 资料与方法

利用MICAPS数据资料、常规观测站和加密自动站资料等，对此次过程的成因进行分析。从大尺度环流形势演变、影响系统、探空资料、水汽条件、能量分析等方面进行综合分析，确定本次过程为东北冷涡和副热带高压共同影响形成的强对流天气。

2.2 天气尺度系统分析

2.2.1 环流背景分析

2.2.1.1 高空形势场分析。从200hPa高空图上可以看出，3日8:00，河南省北部处于高空急流的分流区内，对流层高层为强烈辐散区，高空抽吸作用为产生暴雨提供了有利的环流背景，同时3日8:00 500hPa高空图上可以看出，贝加尔湖东部有一低值系统，对应温度场为冷区，落后于高度场，低值系统未来将有所发展。河南位于冷涡后部的西南气流中，同时584线位于河北南部，有利于副高外围西南气流的水汽输送；低层700、850hPa东北冷涡位置与500hPa较为一致，副高外围的西南急流在新乡有明显的风速辐合，700hPa有切变线处于山西至陕西境内，850hPa在山东半岛北部至河北中部有一明显风向及风速切变，在新乡有西南急流的侧向水平辐合，925hPa在河南北部有明显的风向辐合，这些条件有利于能量的积累。8月3日8:00 200、500、700、850hPa的高空图如图1所示。

图1 8月3日8:00的高空图

2.2.1.2 地面形势场分析。从地面气压场图2来看，本次过程地面系统与高空配合较好，3日8:00新乡位于弱的低压带中，以偏南风为主，地面温度在30℃左右，地面温度较高有利于能量的积累；14:00河南北部位于低压中心，在西北部有一高压系统，冷空气逐渐向东南部扩散影响新乡，同时在新乡北部出现地面辐合线，为强对流天气的发生提供了较好的触发条件。

图2 8月3日17:00地面图

2.2.2 探空资料分析。由探空资料分析可知，8月3日8:00从郑州站探空分析，如图3所示，新乡附近上空从地面到700hPa整层T-TD较小，湿度条件较好，500hPa湿度条件迅速变差，存在明显干层，CAPE值较大，且呈狭长的走势，湿层较厚，高空存在干侵入，对流天气主要以短时强降水和雷暴大风为主，0℃层高度偏高，不利于冰雹天气的产生。

图3 8月3日8:00 57083（郑州站）探空

2.2.3 物理量诊断分析

2.2.3.1 动力条件。产生暴雨，需要具备动力触发条件。利用NCEP在分析资料得图4，从中可以看出，3日8:00新乡地区上空中低层处于上升运动区且相对湿度较大，在17:00左右，上升运动区加强，高空700hPa以上存在明显的干侵入，低层上升运动及高空的干侵入有利于强对流天气的发生、发展。从整层散度场随时间演变来看，新乡地区从3日起低层有明显的辐合，在17:00左右存在辅合中心，对应高空200hPa是辐散中心，高空强辐散的抽吸和通风作用也有利于强对流天气的发生、发展。

图4 8月3日8:00-4日8:00相对湿度与垂直速度随时间变化剖面图

2.2.3.2 热力条件。分析3日8:00 850hPa假相当位温场（见图5），新乡位于弱的能量锋区中，假相当位温达到地区低层假相当位温78℃以上，达到本地暴雨指标，且假相当位温随高度增加，存在对流性不稳定；同时，3日8:00新乡地区K指数也较大（见图6），达到33℃，综合考虑，上述指标有利于新乡地区产生短时强降水和雷暴等对流性天气。

图5 3日8:00 850hPaθse

图6 3日8:00 K指数

2.2.3.3 水汽条件。从探空图可以看出，8月3日8:00新乡附近上空地面至700hPa高空T-TD较小，湿层较为深厚，中层有干空气侵入，有利于短时强降水的产生。此外，从850hPa比湿图（图7）可以看出，3日8:00，河南省北部地区850hPa比湿大于13g/kg，达到新乡市暴雨预报指标。从风场来看（见图8），925hPa偏南气流携带水汽在新乡辐合，提供了较好的水汽条件，但850hPa风速不大，未达到急流标准，一定程度上导致水汽的连续性较差，强降水的持续时间不长。

图7 8月3日8:00 850hPa比湿图

图8 8月3日8:00 925hPa风场及相对湿度场

3 卫星云图分析

从卫星云图的演变情况来看，3日13:00在山西南部地区有分散的对流云团产生，在辉县西部有一β尺度对流云团A，之后快速发展，到15:00在新乡上空激发出新的对流云团B，随着时间的推移，两个云团迅速合并成为新的α尺度云团C，其中新乡上空云顶温度达到-55℃，而此时新乡出现了短时强降水、大风等强对流天气，该云团维持至20:00左右随着副高外围西南气流引导向东北方向移动，位于新乡上空云带变窄，伴随的降水强度和范围都有所减小。不同时段卫星红外云图，如图9所示。

图9 卫星红外云图

4 中尺度分析

4.1 形式场分析

从8月3日8:00 200hPa高空图上（见图10）可以看出，河南省北部处于高空急流的分流区下，对流层高层为强烈辐散区，同时3日8:00 500hPa高空图上可以看出，贝加尔湖东部有一东移的蒙古冷涡，温度场明显落后于高度场，低值系统未来将有所发展。豫北位于冷涡低槽前部的西南气流中，同时588线位于河北南部，有利于副高外围西南气流的水汽输送；低层700hPa及850hPa东北冷涡位置与500hPa一致，副高外围的西南急流在新乡有明显的风速辐合，700hPa有切变线处于山西至陕西境内，850hPa在山东半岛北部至河北中部有一明显风向及风速切变，在新乡有西南急流的侧向水平辐合，925hPa在河南北部有明显的风向辐合，这些条件有利于能量的积累。

从8月3日20:00高空图上（见图11）可以看到，低涡和低槽东移迫使副热带高压也略有东退，原来的大面积湿区断裂在豫北上空仍有湿区存在，预示豫北上空的降水将减弱。

图10 8月3日8:00高空中尺度图

图11 8月3日20:00高空中尺度图

4.2 数值预报产品检验

主要针对T639和欧洲中心细网格降水预报场进行检验（见图12、13），两家数值预报对于新乡地区的降水量级都是大雨、局地暴雨量级，把握相对准确，但强降水落区有所偏差，主要将落区报在了地面辐合线的西侧，整个落区较实况偏西偏北。

图12 T639细网格8月3日8:00后24h降水量预报场

图13 EC细网格8月3日8:00后24h降水量预报场

5 雷达分析

从1.5°仰角雷达基本反射率图（见图14）上看出，8月3日12:00以后山西南部有小块回波发展，小块对流回波在东移的过程中激发豫北地区上空出现大面积以积状云为主的混合降水回波，到17:00左右，强回波带迅速东移进入豫北地区，大面积降水回波强度在35dBz以上，出现多处强度在55dBz左右的中心，整个回波呈西南-东北带状分布，给新乡地区带来短时强降水，最强时段一小时雨强可达77mm，西段迅速东南移，东段面积增大并有所加强，东南移动较为缓慢，给北部地区亦带来较强降水，并伴有雷暴和大风，之后西部仍有降水回波东移，虽然强度不强，不断东移的降水回波移过豫北上空，这种“列车效应”为区域暴雨的形成集聚了力量。

从3日径向速度图（见图14）分析发现，降水初期豫北上空为一致的西南风，17:06-17:49分鹤壁淇河公园上空出现逆风区，17:43濮阳东南17km处出现正速度中心达27m/s，正速度中心一边加强一边向东北方向移动，一直持续至19:51。17:49开始在90°、260°和45°、230°方向分别出现一个正负速度对，低层1.1km处以偏西风为主，中高层3.6km处为西南风，零度线呈反“S”形，表示风随高度逆转，雷达探测范围内有冷平流存在。这种零度线呈反“S”特征一直持续到午夜，降水回波东南移动后才消失。

图14 8月3日濮阳雷达基本反射率和平均径向速度演变图

6 预报技术着眼点与难点

强对流发生前高空急流的建立，构成了高层强辐散的形势，整层强的西南暖湿气流输送，构成了本次强对流天气的空间结构。本次强对流过程是东北冷涡与副高共同影响的，降水强度大，强降水持续时间短，落区难以把握，强降水的落区及系统移动方向受副热带高压位置的变化和高空引导气流影响较大，是本次预报的难点。

7 存在不足及建议

在预报服务过程中，通过加强对不同预报模式及对同一天气系统强度和位置的比较检验，制作影响系统预报动态图，了解把握天气系统的来龙去脉，利用集合预报理念使用数值预报产品，结合预报员的经验，发挥首席预报员的主观能动性作用，今后工作中要加强对暴雨天气分型，建立本地化的暴雨预报指标，增强对强降水预报的准确性。

［1］ 毛冬艳.我国强对流天气监测和预报业务［J］.气象科技进展，2012（5）：22-28.

［2］ 张一平，吴蓁，苏爱芳，等.基于流型识别和物理量要素分析河南强对流天气特征［J］.高原气象，2013（5）：1492-1502.

［3］ 张一平，牛淑贞，席世平，等.东北低涡槽后型河南强对流过程的天气学特征分析［J］.暴雨灾害，2011（3）：193-201.

［4］ 朱乾根，林锦瑞，寿绍文.天气学原理和方法［M］.北京：气象出版社，1981.

Analysis of a Strong Convective Weather Process in Xinxiang

Zhang Yiwei

（Fengqiu Meteorological Bureau，Fengqiu Henan 453000）

Based on the conventional observed data,the NCEP 1°×1°reanalysis data，Numerical Prediction and Satellite Image,the severe convective weather on August 3,2015 evening in Xinxiang is analyzed by the changing features of the weather situation,the physical quantity field and Satellite Image.The results show that the severe convective weather develops from unstable structure with the warm and moisture air at low layer and the cold and dry air in upper air,influenced by warm and wet airflow on the back of subtropical high and the south cool air carried by southwest air current on the rear of high-level vortex.The severe convective weather is the interaction of Northeast Cold Vortex and subtropical high;this process is characterized by high intensity,short duration and difficult grasping rainfall area.The rainfall area and the system moving direction are greatly affected by the high-level steering flow and the position variation of subtropical high,and that is the main difficulty for the forecast.

strong convective；weather analysis；unstable energy

P458.121.1

A

1003-5168（2017）11-0155-06

2017-10-03

张益炜（1987-），男，硕士，工程师，研究方向：天气预报技术与县级综合业务。