2018年3月4日罕见强对流天气成因及其对农业的影响

季丹丹，钱卓蕾，包君俏，周弘媛

(1.绍兴市柯桥区气象局，浙江 绍兴 312030； 2.绍兴市气象局，浙江 绍兴 312000)

飑线是由许多雷暴单体(包括若干超级单体)侧向排列而形成的强对流云带，其水平尺度长、宽均几十至上百千米，持续时间几小时至十几小时。飑线出现时通常伴有雷暴、大风(或龙卷风)、冰雹等，能量大，破坏力较强。这种局地大风对农业生产特别是对大棚农业、经济作物有一定影响。此次大风过程正处于春季茶叶、油菜等采摘上市季节，由于强对流产生的大风造成了绍兴茶叶棚架倒塌、香榧树枝折断等农业灾害。国内外对飑线的研究较多。丁一汇等[1]指出，飑线易发生在槽前地面倒槽中，这是由于槽前低空急流的发展。美国把这种锋前暖去产生的雷暴大风称为暖季型[2]。赵桂香等[3-5]对飑线个例成因与维持机制方面进行研究，结果表明，飑线发展、维持的原因是飑线的自组织结构，飑线与环境入流的相互作用既有利于强上升气流发展，也有利于强下沉气流发展。在飑线环境条件和结构方面，伍志方等[6]认为，强对流风暴或超级单体的出现地点具有一定的随机性，但飑线整体的组织结构与锋面或者地面风场辐合线关系密切。

2018年3月4日中午起，安徽、浙江、贵州、江西陆续出现短时强降水、强雷电、雷暴大风等强对流天气，浙江省范围内出现了大范围的大风灾害。针对这一过程，本文从环流背景、动力条件和多普勒雷达追踪信息等方面进行分析，研究飑线系统从中期到临近预报的形式特征，为大风天气的研究提供理论依据，减少强对流云带在农业生产中带来的灾害。

1 灾情概况

2018年3月4日17时飑线主体逐渐移近浙江省与江西交接的衢州地区，18：00—21：00自西南向东北快速扫过浙江，飑线所经过的地方均出现了8～13级大风，部分地区出现了短时强降水。根据自动站显示，49个站出现了8级以上大风，其中13个站超过10级。大风主要时段为3月4日18：00—22：00。出现短时强降水(超过30 mm·h-1)站点仅为3个，此外长兴、常山等地出现了冰雹。

2 天气形势分析

2.1 环流背景

本次过程有很好的背景场配合，因此，有利于飑线的发生发展。从4日08：00和14：00的500 hPa环流形式(图1中a、b)来看，四川地区有浅槽发展并逐渐东移，14时受冷平流影响，并与云南地区的南支槽逐渐融合，槽有明显加深，槽身自四川延伸至云南，为冷空气南下打通了通道。

从4日8：00和14：00的700 hPa风场(图1中c、d)可以看出，切变线一直从山东延伸到云南中部，切变前西南风急流最大风速达24 m·s-1，强盛的西南风急流一直维持且随切变东移压至江西、安徽一带，急流前侧有明显的辐合上升运动。浙江正处于急流轴左前侧，从700 hPa的湿度场(图1中d)上可以看到，此处由于西南急流带来的良好水汽条件(水汽湿度≥60%)，并在辐合抬升区域，导致该区域有带来强对流的不稳定能量存在。

a—3月4日500 pHa 08：00；b—3月4日500 pHa 14：00；c—3月4日700 pHa 08：00；d—3月4日700 pHa 14：00。图1 3月4日环流形式

从地面图上看，地面辐合线位于浙北嘉兴至杭州、浙中金华至丽水一带。因此，从浙西至浙北一带出现了成片的8～10级大风，其中，丽水云和达11级瞬时大风。短时降水主要出现在浙北几个站点。

2.2 动力条件

动力场上强对流区发生于槽前西南急流的冷锋前低压倒槽中，具有低空急流强的特点，并与高空急流耦合，热力场上低层高温高湿，高层有冷槽，潜在热力不稳定显著。从T-logo图(图2)可以看出，700 hPa以下具有较大的垂直风速切变，有利于形成中尺度对流系统(超级单体风暴，飑线)。从露点曲线上看，露点气温高空形式具有上大下小的喇叭口形状，说明整层大气有明显的上干下湿的对流不稳定性；且温度垂直递减率大，浙江地区850～500 hPa温差大于25 ℃。分析露点温度差发现，对流中层存在干层[8]，导致此次过程主要以雷暴大风天气形势出现。

图2 2018年3月4日17：00浙江T-logo图和cape值分布

从热力条件看，低层风向随高度顺时针旋转，为暖平流。700 hPa附近有冷平流的逆向旋转，且3日14：00浙江地区的抬升力指数达到900 J·kg-1，中心大值区位于江西境内，最大为1 800 J·kg-1，有很强的对流抬升潜势，对触发雷暴大风的发生非常有利。

从垂直风切变条件来看，500～1 000 hPa垂直风切为强垂直风切变，该对流组织非常有利于飑线系统的产生。

2.3 变压场

选取浙北和浙中4个站点，区域站监测资料显示(表1)，16：00杭州、绍兴还在暖区控制下，大气压强减小；17：00起冷空气渗透后，冷锋开始影响浙江省，气压陡然上升，特别是绍兴地区达到0.7 hPa；随后持续升压，说明冷空气持续影响，而大风发生时间正好是升压后，因此，变压与大风的发生密不可分。

表1 2018年3月4日浙北和浙中区域站变压变化情况

3 雷达资料分析

多普勒雷达在强天气中的应用和对短期预报的指导发挥着重要作用。从多普勒雷达的速度产品、反射率因子产品和风廓线产品几个方面分析本次强对流天气过程的雷达资料特征，可以为日后根据雷达判定强天气提供重要参考依据。

由雷达反射率因子的演变图可以看出，17：30回波在45 dbz以上的单体侧向排已成弓形回波形态，预示着大风的出现。进入浙江境内后飑线长达200 km，东移到江西、浙江交接处时，回波出现断裂口，一分为二。北侧飑线北移分量较大，且在东移过程中造成了衢州和浙北地区地面灾害性大风。而南侧的飑线进入丽水境内后，弓形回波再次与单体回波合并加强，造成丽水大风。

如图3中a所示，北侧飑线东移北抬过程中又有加强的趋势，中心最大达到55 dbz，对应的径向速度图上出现了明显的中气旋。从雷达还观测到，弓形回波后侧伴随着一个20 m·s-1的后部入流急流，向地面下沉，促使了灾害风暴的发生。后部入流区所在位置正好是杭州绍兴地区，浙江省自动气象站显示，该地区出现了成片的7～12级大风。

a—3.4°仰角反射率因子；b—3.4°仰角径向速度。图3 2018年3月4日雷达回波分析

4 小结

此次飑线过程有非常好的环流背景场，500 hPa高空槽加强拉伸后东移，江西-浙江一带有非常强的槽前西南风急流，同时有良好的水汽条件并伴随着辐合上升条件，释放大量能量。中低层切变线自山东一直延伸到云南中部，地面辐合线维持在江西、浙江一带，提供了良好的辐合上升条件，为强对流带来的很强的不稳定形式场。

强的垂直风切变场为中层干空气入流提供了良好的动力条件，伴随着明显的上干下湿结构，同时垂直温度递减率较大，是大风产生的重要条件。

飑线北部的强单体个数多于南侧，但南侧的强度强于北侧。因此，飑线在成熟阶段在浙北造成的大风范围较浙南更广，但由于南侧飑线进入浙江后又重新发展，因此，强度更大。

飑线的南部和北部均存在后侧偏南风的干气流入流急流，飑线南部入流大风风速达30 m·s-1，进入飑线后在前部下沉，然后以19 m·s-1的速度到达地面。飑线北部入流最大风速达26 m·s-1，达到地面为11 m·s-1。地面大风位于后侧急流到达低层前部的辐散区。

3月正是初春时节，茶叶、油菜等初春作物的成熟期，强对流天气特别是飑线引起的大风过程，对地膜和大棚设施均有很大的损害。根据反馈，此次过程导致柯桥区稽东镇多棵百年香榧树树枝折断，造成巨大的经济损失。