南昌一次大范围雷暴大风过程分析

雷星宇 刘程

摘 要：本文利用多元观测资料对2018年3月4日发生在南昌市的一次大范围雷暴大风过程进行分析，并得到一些启示。从天气尺度来看，本次强对流天气过程是在高空低槽、高低空急流与地面低压倒槽以及辐合线等多个系统相配合下发生的。雷达观测显示，不断出现的线状对流单体逐渐演变成较大尺度的弓形飑线回波，弓形回波的移动速度可以定性判断地面大风级别，同时反射率因子特征以及基本径向速度特征对本次十级以上雷暴大风的临近预报有很好的指示作用。

關键词：雷暴大风;物理量;飑线;雷达回波;地形

中图分类号：P458文献标识码：A文章编号：1003-5168（2020）28-0139-03

Analysis of a Large-scale Thunderstorm Gale in Nanchang on March 4，2018

LEI Xingyu LIU Cheng

（Nanchang Meteorological Bureau，Nanchang Jiangxi 330038）

Abstract： This paper analyzed a large-scale thunderstorm Gale Process in Nanchang on March 4， 2018 by using multiple observation data， and obtained some enlightenment. In terms of synoptic scale， the severe convective weather process occurred under the cooperation of several systems， such as upper low trough， high and low-level jet stream， surface low-pressure inverted trough and convergence line. Radar observation shows that the continuous linear convective cell gradually evolved into large-scale bow squall line echo. The moving speed of bow echo can qualitatively judge the level of ground gale. Meanwhile， the characteristics of reflectivity factor and basic radial velocity have a good indication for the near forecast of thunderstorm with magnitude 10 or above.

Keywords： thunderstorm gale;physical quantity;stern line;radar echo;terrain

1 天气过程概况

在对流风暴产生的灾害性天气现象中，雷暴大风因发生频率高、持续时间短、致灾性强且预报预警难度大等特征，其产生的环境条件、触发机制和临近预警一直是强对流灾害性天气研究中的重要内容之一[1]。2018年3月4日15：00—16：00，南昌市出现了明显的大范围雷暴大风天气，风力之大、范围之广历史罕见。据民政局统计，共有27个乡镇、26%的区域风力突破了当地历史记录。期间，全市85个乡镇、81%的区域出现了8级以上雷雨大风;35个乡镇、34%的区域风力达10级以上;16个乡镇、15%的区域风力达11级以上;5个乡镇的风力达12级，以南昌县黄马乡华标36.9 m/s为最大，进贤县衙前水库35.4 m/s次之。南昌市共有18 511人受灾，因灾死亡4人，紧急转移安置123人，需要紧急救助202人，倒塌房屋127间，严重损坏房屋196间，一般损坏房屋3 646间;农作物受灾面积279.133 2 hm2，其中绝收22 hm2;直接经济损失3 079.21万元。

为此，本文一方面应用常规观测资料分析引起雷暴大风发生发展的环境条件及触发机制;另一方面，应用雷达资料尝试探讨雷暴大风临近预警的着眼点，旨在为提高此类致灾性强对流天气预报预警能力提供参考依据。

2 天气形势分析

从2018年3月4日08：00天气形势背景可以看出，欧亚上空环流形势中高纬为两槽一脊形势，低纬地区受南支槽槽前西南气流波动影响，较强南支槽位于云南东部到贵州西部之间。长江以南地区处于[T-Td]≥15 ℃的500 hPa干区中，500 hPa高度场落后于温度场，高空低槽呈现前倾槽的特征，槽前较大的正涡度平流输送，利于地面低压系统的发展，配合低层700 hPa以下强烈发展的暖湿平流，有利于加强槽前对流不稳定层结，导致强对流天气的产生。700 hPa槽线位置急流位于广东中部至福建西部一线，四川东部到湖北西部存在西南涡和切变线，且西南涡和切变线的位置在垂直方向上几乎重合，有利于上升运动的加强，江西中北部在700 hPa上存在[T-Td]≥25 ℃的异常干区，干区位置刚好处于急流出口区的左侧，为对流天气的发生提供了较好的动力条件。分析850 hPa可以看出，与西南涡相连的切变线向东延伸到湖北东部至河南南部一带，切变线南侧为强盛的西南暖湿急流，与700 hPa急流走向基本一致，但位置略偏南，低层切变线和急流构成了低层辐合系统，形成较强的辐合上升运动;在安徽、江西、湖南至广西之间存在比湿[Q]>10 g/kg的显著湿区，在长江中下游以南地区温度在15 ℃以上，广西至湖南再到江西之间存在一温度脊，温度脊位于湿区中，有利于对流天气的产生。地面图上（图略），江南地区处于地面高温高湿的低压倒槽控制下，且存在风向辐合，地面冷锋位于湖北南部到湖南北部至重庆之间。

从2018年3月4日08：00中尺度环境条件配置得知，在850 hPa广西至湖南暖湿区上空有500 hPa冷槽，850 hPa到500 hPa的温度差显示，08：00江西北部处于[T850-500]的大值区中，其中南昌[T850-500]为28 ℃，形成了高层冷槽、低层暖脊的不稳定层结，且附近有切变辐合抬升存在，有利于强对流天气的发展。850 hPa以下处于显著湿区中，但在700 hPa上江西中北部处于[T-Td]≥25 ℃的异常干区中;500 hPa上江南华南北部处于[T-Td]≥15 ℃的干区，形成上干下湿的不稳定层结。高低空急流存在较强急流核，在急流核附近有利于产生水汽辐合和强的上升运动，有利于强对流活动连续发展;湖南至江西一带均处于高空急流轴左侧，强烈的高空辐散有利于上升运动的增强[2]，使得强对流天气发展。高空低槽、高低空急流与地面低压倒槽以及辐合线等多个系统相配合，使得处于湖南一带的强对流带东移进入江西并得到加强。

3 对流风暴特征

3.1 飑线过境地面气象要素演变

选取出现12級（34.8 m/s）大风的国家站进贤作为分析飑线过境的站点。从3月4日进贤自动站观测的风速、气温、气压及湿度随时间的演变图（见图1）可看出，气温从28.9 ℃下降到18.9 ℃，降幅10 ℃;气压从994.9 hPa升高到997.8 hPa，增幅2.9 hPa，其中15：00—15：40气压猛升，到15：50左右，进贤县自动站气压曲线呈现“气压鼻”现象，即出现气压涌升之后又急剧下降;相对湿度上升32%;大风出现时段为15：20—15：50，风速由静风快速增加至12级以上大风，与雷达观测到的强回波影响时间完全吻合。此次天气过程，气象要素变化十分剧烈，呈现风速快速增加、气压骤然上升、气温急剧下降、相对湿度大幅上升的特征，反映了该过程是一次典型的飑线过程。

3.2 雷达回波特征

这是一次典型的飑线过程，出现比较典型的弓形回波，弓形回波中部风速最大;对流系统的移动速度非常快，为100～120 km/h，这也是产生大风的原因之一。

从华北雷达拼图可以看到（图略），3月4日09：00，在广西境内有多个线状回波生成，然后逐渐演变成弓形，东移过程中形状和强度少变，移速约为60 km/h，造成桂东和湘南出现区域性8—9级、局地10—11级的雷暴大风。回波进入江西之前，位于湖南东部的弓形回波与其前沿对流单体合并。从2018年3月4日13：06雷达回波（图略）可以看到，此时强回波逐渐进入江西境内，回波中心强度超过50 dBZ，同时可以看到雷暴云体冷性外流气流的前缘存在明显窄带回波，这是雷暴中强烈下沉气流形成的出流边界产生的阵风锋，造成此时萍乡出现8—11级阵风。完全进入江西后，弓形特征变得更为明显，尺度增大，强回波面积也增大，强度在55 dBZ以上，成为东南-西北走向的较大尺度的弓形飑线回波。“弓形”回波是产生地面非龙卷风害的典型回波特征，当地面出现强风时，初始时的单体族演变成最强的地面风出现在弓形的顶点处[3]。当“弓形”回波加强移至南昌市时，弓形的顶点位于南昌市南部的进贤县、南昌县附近，所以这也解释了3月4日最大风力（12级以上风力）均出现在弓形回波顶点反射率因子最大的进贤县、南昌县附近。

4 物理量分析

4.1 动力场

从4日08：00 300 hPa散度场与环流场可以看出，300 hPa高空急流入口区与500 hPa南支槽前位置重合，广西北部散度为正值，高层辐散，而湖南北部散度为负值，高层辐散，低层辐合，天气尺度上升运动强，高层冷空气入侵加强了低层辐合上升运动，有利于强对流天气在广西触发。从08：00 500 hPa涡度场可以看出，在广西北部到湖南为正涡度，而在14：00 500 hPa涡度场上，江西大部为正涡度大值区，所以槽前正涡度平流增强有利于地面低压发展，从而产生强负变压，有利于辐合加强，从而利于在广西境内触发的强对流风暴进入后江西得以加强。

4.2 能量场

从4日13时假相当位温（[θse]）6 h变化可以得出，江西中北部07：00—13：00近地层[θse]升高18～22 ℃，不稳定能量有所增强;从1000～500 hPa垂直风切变上可以看出，4日08：00，1 000～500 hPa垂直风切变为24 m/s，达到强垂直风切变，使得低层暖湿气流上升，增强大气垂直交换及对流不稳定，有利于回波组织形态变为尺度较大的线状弓形。

以上分析表明，西部生成的对流风暴在午后进入南昌异常不稳定区域后，较强的热力不稳定、上干冷下暖湿垂直结构配合强的垂直风切变非常有利于伴有雷暴大风天气的强风暴的组织化发展。

5 结语

本文利用多元观测资料对2018年3月4日15：00—16：00发生在南昌市的一次大范围致灾性雷暴大风天气进行了分析，主要得出以下结论。

①本次强对流天气过程的天气尺度背景是南支槽加强东移，高空低槽、高低空急流与地面低压倒槽以及辐合线等多个系统相配合，槽前低层出现较强的暖湿急流和切变并在湖南东部和江西形成了上干冷下暖湿的温湿配置结构下发生并强烈发展的。

②由于干冷空气侵入前期露点温度较高的广西一带并形成风向辐合触发了对流，同时在500 hPa极为干冷的湖南东部不断发展加强，东移进入南昌极不稳定区域，形成上干冷下暖湿垂直结构，配合强的垂直风切变，使得对流单体组织化发展，从而造成极端雷暴大风。

③自动站资料显示，对流风暴经过处气象要素变化十分剧烈，呈现出典型的飑线过境特征。

④雷达回波显示，在广西境内不断出现的线状对流单体逐渐演变成弓状，快速东移并不断加强最终形成东南-西北走向的较大尺度的弓形飑线回波。雷达可以从反射率和速度场上探测到这种弓形回波，弓形回波的移动速度可以定性判断地面大风级别，同时反射率因子特征及基本径向速度特征对本次十级以上雷暴大风的临近预报有很好的指示作用。

参考文献：

[1]方翀，俞小鼎，朱文剑，等.2013年3月20日湖南和广东雷暴大风过程的特征分析[J].气象，2015（11）：1305-1314.

[2]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理与方法[M].4版.北京：气象出版社，2007.

[3]刁秀广，孟宪贵，万明波，等.源于飑线前期和强降雨带后期的弓形回波雷达产品特征及预警[J].高原气象，2015（5）：1486-1494.