湖州“4·9”强对流天气特征分析

周之栩 尹 浩 陶 威

(湖州市气象局,浙江 湖州 313005)

0 引 言

强对流天气包括雷暴大风、下击暴流、冰雹、龙卷和强雷雨(局地短时降水或持续性暴雨的一部分)等中小尺度天气现象。强对流天气具有时空尺度较小、发展和移动速度较快、持续时间较短、突发性较强等特点，是天气预报业务工作中的重点和难点。丁一汇等[1]指出水汽通量最大辐合区与强降水区相对应，暴雨区的水汽辐合是由大尺度(甚至半球尺度)水汽输送造成的，来自南海和孟加拉湾的水汽输送是中国夏季强降水的重要条件之一。很多学者[2-5]指出，雷达资料中呈现的中尺度涡旋、逆向风、低空急流等特征在临近预报中发挥着很大的作用。

本文利用NCEP(美国国家环境预报中心)再分析资料、常规气象资料、自动观测站资料和多普勒雷达资料，对2019年4月9日中午到傍晚发生在湖州地区的强对流过程进行了分析，分别分析了环流背景、能量、动力特征、水汽、自动站资料和雷达资料，找出强对流发生的有利条件和预报着眼点，可以为预报此类天气提供思路和参考。

1 天气过程概况

从2019年4月9日中午起，湖州地区自西向东出现雷雨大风和短时强降水天气，伴有较强雷电，强降雨主要集中在湖州中北部地区，吴兴、长兴和安吉北部有大到暴雨，最大雨量发生在长兴泗安，达70 mm，最大阵风达10级。

2 环流背景及主要影响系统

2019年4月8日08时，500～700 hPa贝加尔湖以东中高纬度地区为宽广的槽区，槽后西北气流一直伸向内蒙古、渤海湾地区，东北北部有低涡，新疆北部地区有波动发展；700 hPa在青海、陕西有扰动发展，广大的华中、华东地区受西北偏西气流控制，处于弱脊区中；20时500 hPa东北低涡少动，700 hPa位于青海的扰动发展为明显的西南涡并南落，华中转受低涡前的西南气流控制，华东地区仍维持弱脊区；9日08时，500 hPa东北低涡仍少动，但华中地区的低槽明显加深，配合700 hPa的西南涡东移，位于湖北至贵州东部一带，华东地区转受西南气流控制；9日20时，北方低槽南压明显，华中的低槽明显东移，位于江苏北部至安徽南部一带，江苏南部、上海及浙江北部均转为西北风，强对流天气已结束。

8日08时850 hPa东北北部有冷涡维持，低涡西侧有明显的冷平流，四川附近有波动发展，华中地区为一温度脊，暖区中心位于延安附近，温度为17 ℃，东部有一冷温度槽从黄海经山东半岛伸向江苏南部；20时四川附近波动发展为西南涡并向东移动，暖温度脊东移发展，在安庆、南京及杭州形成新的暖中心，温度达20 ℃，24 h的变温达5 ℃，同时在河北邢台附近出现了4 ℃左右的冷中心，24 h变温达-9 ℃，说明冷空气正在逐步渗透南下；9日08时，西南涡东移至湖北，从重庆经宜昌、武汉一直到安徽北部有暖切维持，其南侧的西南气流明显增强，武汉、长沙、南昌、安庆的西南风从8日20时的12～16 m/s迅速增强到16～24 m/s，长三角地区的暖中心依然维持；20时切变南压至湘南赣南一线，南京及安庆的12 h变温为-6 ℃，南京转为北风，表明中低层冷空气开始影响湖州地区。

3 物理量场分析

3.1 水汽条件

从水汽通量场可知，2019年4月9日500 hPa在江淮地区及华南地区各有一条水汽通道，一条是在副高边缘从南海经华南沿海伸向闽南的水汽通道；另一条是在东移南压的华北低涡南侧较弱的西南气流水汽通道，这条水汽通道强度较强，最强达到4～6 g·s-1·hPa-1·cm-1；700 hPa和850 hPa基本只有一条西南气流水汽通道，700 hPa影响时强度为16～18 g·s-1·hPa-1·cm-1；850 hPa 08时强中心位于湘东南，强度达28 g·s-1·hPa-1·cm-1以上，湖州处于通道东南，强度为16～18 g·s-1·hPa-1·cm-1，14时随着华北低涡的东移南压，湖州水汽通量明显上升，强度达22～24 g·s-1·hPa-1·cm-1。从3层水汽通量分布来看，呈明显的上干下湿分布，配合低层的持续高温(8日高温达31.5 ℃)，正是典型强对流天气发生的必要条件。

3.2 不稳定能量

2019年4月8日20时湖州上空对流有效位能(CAPE)值较低，接近100J·kg-1，高值中心在赣北、华北低槽前、西南涡东部的西南急流中；9日08时随着华北低槽东移、西南急流加强，高值区开始向东移动，CAPE值也逐渐上升至约300J·kg-1；14时湖州CAPE值迅速上升，出现1800J·kg-1的高值中心，20时强对流天气已经结束，CAPE值也回落至300J·kg-1。随着华北低槽东移，位于湖州上游的CAPE高值区的未来移动方向及区域，对强对流发生的落区有一定的指示意义。

3.3 湖州探空

通过湖州站的探空曲线图发现(图1)，9日08时该站自地面至925 hPa有逆温存在，有利于不稳定能量的积聚，同时自地面至700 hPa风向顺转，表明有暖平流维持，850～500 hPa的露压曲线和层结曲线呈明显的喇叭口分布，对雷暴大风也有指示意义；20时随着900 hPa以下转为北风，地面至850 hPa风向逆转，有冷平流影响，不稳定能量释放，强对流天气减弱消失。

图1 2019年4月9日湖州站的探空曲线图(a.08时、b.20时)

由风廓线雷达资料可知，9日08—12时,湖州地区地面及低空为偏南风,高层则吹较强的西南风，850～500 hPa风速差值为10 m/s左右，12时后风速差值达15～20 m/s，低层风向也转为了偏北风，高空仍维持西南风，存在高空风向、风速的垂直切变，这样的风场同时也有利于启动抬升机制，促使强对流爆发[6]。

3.4 动力条件

由图2可知，8日12时—9日14时湖州站上空850 hPa以下为明显的上升运动区，9日14时前后上升运动明显加强，600～700 hPa出现明显的正涡度中心，同时配合有明显的上升运动中心，强度为-1 Pa/s，350 hPa附近也有明显的上升气流，整个大气的抽吸作用非常明显。我们认为正是由于12时后850 hPa以下冷空气的侵入，使冷暖气流汇合，促进了低层对流天气的发展，增强了上升运动，这为强对流天气的发生发展提供了有利的动力条件；20时后下沉气流逐渐增强，此时强对流天气明显减弱，700hPa以下有一个下沉运动中心，整层大气逐渐转为下沉气流控制。

图2 2019年4月8日12时—10日12时湖州站垂直速度(单位：Pa/s)、涡度(单位：10-5s-1)随高度变化剖面图(虚线是ω<0，为上升运动；实线是ω>0,为下沉运动；阴影区为涡度)

4 多普勒雷达特征分析

由2019年4月9日11时53分多普勒雷达速度图(图略)可知,在太湖湖面有明显的大风区，中心已出现速度模糊现象，实况为在12时左右，太湖小雷山测站测得的极大风速为34 m/s。

由11时29分多普勒雷达反射率因子垂直剖面图(图3)可知，该对流降水回波具有回波悬垂特征，但是55dBZ以上强回波高度位于5km以下，结构致密，质心不高，是高效率降水回波，易出现产生短时强降水的强对流天气。

图3 2019年4月9日11时29分多普勒雷达反射率因子垂直剖面图

5 结 语

(1)这次强对流天气是在500～700 hPa低槽配合强冷空气东移南下、中低层850 hPa切变东伸发展、西南暖湿气流加强的天气背景下，850 hPa以下冷空气渗透激发的强对流天气过程。

(2)上中层干冷、下层暖湿的温、湿场配置,为强对流发生提供了大量不稳定能量；高、低空强的风速垂直切变,有利于不稳定度倾向加大。

(3)中低层850 hPa以下冷平流较明显，华北低涡东移南下影响湖州，对不稳定能量的爆发起到了触发作用。

(4)强对流云团出现低悬强回波中心特征，是高效率降水回波的标志，对短时强降水有指示意义，但时效较短，需要预报员有较强的业务分析及预报能力。