吉安市春季一次局地强对流天气过程分析

刘立群 阮啟亮 王文娟

（江西省吉安市气象局，江西吉安 343000）

1 天气实况

2014年3月26日20：00至27日20：00，在吉安市的新干、峡江、吉水以及永丰境内出现了局地短时强降水、雷雨大风、冰雹等强对流天气。因强对流天气剧烈、突发性强给受影响地区带来严重灾情。新干县的界埠镇、桃溪乡、神政桥乡和溧江镇因短时强降水引发洪涝灾害。吉水县城受雷雨大风、冰雹袭击，使正在施工中的恩江二桥钢架结构仓库、职工宿舍倒塌，办公室屋顶被掀翻，部分电器设备被烧坏，经济损失严重。吉水乌江镇一建材厂倒塌，26.6 hm2大棚蔬菜和13.33 hm2湿地松受损。从降水量来看，吉安市中北部普降中到大雨，新干、吉水出现暴雨，降水量分别为70.2、53.7 mm。另外有10个乡镇降水量在50 mm以上。26-27日傍晚前后有7个乡镇出现8～11级雷雨大风。新干与吉水均出现直径达为5 mm的冰雹，另外新干26日22：00出现41.3 mm/h的短时强降水现象。

2 影响系统分析

2014年3月26-27日，从500 hPa高空图可以看出，我国中高纬度为两槽一脊形势，短波槽活动频繁，使北方冷空气不断南下，与西南暖湿气流在江南一带汇合。3月26日08：00东部低槽位于南京、武汉至宜昌一线，温度槽落后于高度槽，槽后冷平流明显。西部低槽在高原东部，高压脊位于河套西部，冷空气沿脊前偏北气流到达长江流域。东部低槽携带的冷空气提供了中层干冷空气的入侵条件。08：00处于低槽底部附近的湖南省西北部不断有对流云系沿引导气流东移，影响江西省中北部天气。

3月26日20：00，500 hPa东部低槽北段东移至海上；南段移动缓慢，位于湘赣北部，冷温槽稳定维持在我国东部，700 hPa长江以南处于西南气流中，并与冷温相配合。850～925 hPa上湘赣大部为暖温脊控制。这种冷暖平流的配置使吉安市上空的大气层处于极不稳定状态，有利于发生强对流天气。850 hPa上26日20：00位于偏南气流的风速辐合区中。在地面图上鹰潭市、抚州市北部到吉安市北部有一辐合线。26日18：00在对流云系南部的宜春市、新余市境内衍生的小尺度对流云发展东移，结构密实，边界整齐清晰。在辐合线的触发下产生强烈上升运动，造成当地的短时暴雨、冰雹和雷雨大风等强对流天气。

3月27日，江西省上空的对流层中高层主要为西南气流控制，20：00高原东部槽移到贵州、广西两地。700 hPa上华南到江南南部的西南急流明显加强，广西北部由26日的8～12 m/s迅速增大为16～18 m/s。赣州市于27日20：00出现20 m/s的急流核，24 h变温为3℃。850 hPa上西南风也增强为12 m/s。西南急流的加强造成了低层强的暖湿平流，加强大气的对流不稳定潜势，并且可加强低层气流的扰动，从而释放出不稳定能量[1]。低空急流对中尺度天气系统发展的作用主要体现在有利于热力不稳定增长、水汽输送和低空垂直切变的维持。急流核可以作为动力扰动的一种表现形势，成为强对流天气的触发者和组织者[2]。在西南急流核向北输送的过程中，850 hPa上在福建省南部到江西省中部形成西北东南向的偏西南与东南风的辐合线，吉水县的强对流天气发生于辐合线附近。

3 环境条件分析

3.1 特殊层高度3月26-27日，吉安市0℃层高度在3.6～3.9 km，-20℃层的高度在6.5～6.9 km，两层之间的位势高度差为2.5～3.1 dagpm。0℃层与-20℃层的高度适中，且之间的厚度小，有利于冰雹的生长与形成。

3.2 大气温度垂直递减率当850 hPa与500 hPa的温差达26℃或28℃以上时，能加大低层空气负浮力，有利于形成冰雹、大风类等强对流天气[2]。3月26-27日，ΔT（850-500）的值在25℃～28℃，大气温度垂直递减率增大，使大气处于潜在不稳定环境中，加强低层垂直上升运动，促进对流风暴的强烈发展与维持。

3.3 垂直风切变强的垂直风切变通常是强对流天气发生的前兆[3]，使上升气流与下沉气流得以长时间维持，加剧风暴内空气的旋转，有利于强风暴的发生与发展。在强对流风暴发生前后，垂直风切变较大，中层有明显的干冷空气侵入。从对流风暴发生前赣州站的资料可以看出，3月26日20：00 600 hPa以下为深厚的湿区，T-Td≤5℃，700 hPa为2℃。中层干冷空气在 500 hPa附近，T-Td为40℃。0～ 3 km的垂直风切变较小（8 m/s）；0～6 km的垂直风切变较强，达18 m/s。27日20：00的大气层结也呈现出类似特点，不同的是0～3 km的垂直风切变与0～6 km的垂直风切变都很强，分别达14、16 m/s。强的垂直风切变使对流风暴发展更强、也更具有组织性和持续性。

4 物理量分析

4.1 热力条件3月26日08：00在湖南省中部有K指数为35℃的高值中心，其高值区向东伸展到吉安中北部，峡江附近为33℃。在26日20：00，35℃高值中心区域迅速扩大，吉安市K指数为38℃。在27日08：00、20：00，吉安一直维持37℃～38℃的高值区。在春季如此大的K指数为强对流天气的发生提供良好的热力条件。

在 700 hPa假相当位温图上，26日08：00到27日08：00吉安市中北部均处于高能舌中，假相当位温值达到50℃～53℃，其北侧为能量锋区。强对流天气发生在靠近大值区的锋区南侧。27日20：00随着700 hPa西南急流的增强，高能区向北扩展，东南沿海的低值中心加强北上，在闽粤到赣南形成强的能量锋区，吉安市假相当位温度为57℃，对应的强对流区域位于此能量锋区北侧的大值区附近。从850 hPa到500 hPa的假相当位温差值场可知，在高能区域，均为7℃～10℃的负值区，θse的这种随高度而减小的特征说明吉安处于对流不稳定，为强对流天气提供热力不稳定条件。

4.2 水汽条件从3月26-27日比湿分布可看出，850 hPa上黔、桂及湘、赣中部为9～12 g/kg的高湿区，且20：00较08：00高湿区的范围、中心值更大。在26日20：00、27日20：00，位于广西北部的比湿中心值为12 g/kg，吉安市上空的比湿为10 g/kg。要小于发生暴雨时的14 g/kg，说明强对流产生的暴雨具有局地性特点。

在850 hPa水汽通量散度场上，强天气时段即3月26日20：00、3月27日20：00，在吉安市北部分别有-12 g/s·cm2·hPa 和 -22 g/s·cm2·hPa 的水 汽 通 量 辐 合中心，与强降水区有较好的对应关系。叠加850 hPa流线，可知造成吉安市强对流天气的水汽主要来源于南海。

4.3 动力条件从图1可以看出，26日20：00、27日20：00涡度垂直分布，吉安市上空为深厚的气旋性涡度，在850 hPa层以上为正涡度区，大值中心均在300 hPa附近，量值分别为5.4×10-5、4.8×10-5/s，27日20：00在 700 hPa另有2.1×10-5/s的中心。而26日08：00、27日08：00正涡度值明显偏小，为0.3～0.6×10-5/s。强对流风暴发生时涡度值跃增，并且随高度增加而增大，表明有强上升运动，促使对流风暴的发展与维持。在垂直速度场上，26日20：00与27日20：00在400～500 hPa均有上升运动中心，27日上升运动更强，垂直伸展高度达150 hPa。强上升气流为强对流天气提供良好的动力条件。

26日20：00沿115.4°E的散度剖面图上，在850、400 hPa各有一辐合中心，400 hPa（-1.2×10-5/s）值稍强于 850 hPa（-0.9×10-5/s）。300 hPa以上为辐散区，最强辐散位于250 hPa，值为 1.6×10-5/s。27日20：00沿115.1°E散度剖面图上，从850-250 hPa均为辐合区，辐散层在 150 hPa以上。-2.2×10-5/s辐合中心在 700 hPa。可见27日强对流风暴发生时辐合区更为深厚。强风暴发生在低空辐合、高空辐散区域中。

图1 2014年3月26-28日沿115°E、27°N涡度时间剖面图

5 雷达回波分析

影响新干的雷达回波主要以块状回波为主，回波面积小，边缘清晰，结构密实。3月26日17：48在宜春有小的对流单体生成，在东移过程中，迅速发展增强。20：54移至峡江与新干交界处，水平尺度约为30 km×40 km，位于强回波南侧的峡江县戈坪镇于20：58出现23.3 m/s的雷雨大风。21：12强回波开始正面袭击新干，最强回波仍达55 dBz以上，强回波中心及反射率因子梯度大值区均在新干县城附近，造成测站1 h为41 mm的短时强降水和冰雹天气，其西北面的界埠镇瞬时风速达23.3 m/s。从中尺度站的资料可以看到，在19：00-21：00时在新余市南部到新干中部有地面辐合线生成，50～55 dBz以上的强回波沿地面辐合线发展东移。

27日白天受高空西南气流加强的影响，在上游地区湖南省衡阳市有积层混合性降水回波移入吉安市西部，最大反射率因子为35～45 dBz。14时回波的对流性加强，强回波先是从永新县发展，沿对流层中层平均气流方向移动，主要影响吉安市中北部一带。1.5°上最大反射率因子为60 dBz，因移动速度快，最大小时雨量为20 mm/h。从18：00-20：00有3个呈南北向的平行短带回波阶梯式的自西向东移，位于东面的第1个回波单体于17：43进入永新与安福交界处，强回波中心值达64 dBz。19时受地面3 h负变压中心及赣江的局地热力作用的影响，强回波区域不断扩大，反射率因子梯度增加，并在其前侧出现入流槽口（图略），径向风速达15～27 m/s，表明对流风暴中具有强斜升气流。19：23-19：27最大反射率因子由63 dBz跃增到68 dBz，且低层有弱回波区，中高层有强回波，6o仰角上69 dBz强反射率因子叠加在0.5o仰角上的弱回波上（图略），使回波具有悬垂结构，显示了强烈对流天气的回波特征。使吉水及以东一带乡镇遭遇冰雹、雷雨大风等强对流天气的袭击。

对吉水发生强对流天气时的强回波单体进行趋势分析，发现在19：19-20：13的最大反射率因子均为60 dBz以上。从其高度的变化来看，在19：27、19：37、19：46出现交替上升和下降的现象，总体趋势是逐渐升高，由4 km升到7 km高度，说明强反射率因子在此期间由0℃层扩展到了-20℃层高度，小冰雹随强上升气流不断增长加厚，最终生成大冰雹。吉水测站19：23观测到的冰雹，因高反射率因子高度处于0℃层附近，直径只有5 mm。而位于强风暴下游的地区随着对流云的增高，对流天气更加剧烈，出现8～11级雷雨大风和大冰雹天气。

6 结语

通过上文分析，得出以下结论。①此次局地强对流天气是在有利的天气背景下发生的，500 hPa有高空槽东移，槽后冷空气提供中层干冷空气侵入条件，中低层有对流不稳定能量积聚，850 hPa与地面的辐合线为强对流天气的触发系统。②0℃层高度与-20℃层高度适中，为形成冰雹提供有利的环境条件；850～500 hPa有大的垂直温度递减率，有利于发生强对流天气。强的垂直风切变使强对流天气更具组织性和持续性。③物理量场的分布表明，吉安市上空为低层辐合高层辐散、正涡度区，垂直上升速度伸展高为强对流天气提供良好的动力条件；发生强对流天气时，K指数在37℃～38℃，吉安市处于θse的高值中心的锋区附近；水汽通量辐合中心在吉安中北部，能够保障强对流天气发生的水汽供应。④雷达回波图上，反射率因子超过60 dBz，并且高反射率因子扩展到0℃～20℃高度层。反射率因子梯度大，高层强回波位于低层弱回波上，使回波具有悬垂结构，前侧入流槽口明显，能显示冰雹、雷雨大风的雷达回波特征。