舟山4·12强对流天气分析

虞佳维，陶烨明，翁晓洁

（嵊泗县气象局，浙江 舟山202450）

1 引言

强对流天气通常指伴有短时强降水、冰雹、雷雨大风、强雷电等现象的灾害性天气，具体突发性强、持续时间短、局地性强等特点，给国民经济和人民生命财产安全造成严重损失，因此提高“定点、定时、定量”预报的准确率至关重要[1-5]。引发强对流天气的原因较多，此次过程为比较典型的冷涡雷暴，此前，郑媛媛等通过对2009年6月3日、5日和14日在黄淮和江淮地区分别产生飑线并造成大范围雷雨大风、冰雹等强对流天气进行分析发现，在东北冷涡发展阶段，即温压结构不对称、大气斜压性强时，冷涡的西、西南、南至东南部容易发生雷雨大风、冰雹等强对流天气[6]。范晓红等综合分析了2009-06-05在嘉兴发生的由东北冷涡引起的区域性冰雹天气，确定了有利于对流发生的天气形式、物理量场以及雷达回波特征[7]。对舟山市而言，触发如此强的冷涡雷暴实数罕见，弄清天气形势、环境特征等对后续类似天气预警有指导意义。本文主要通过实况特征、雷达图特征、天气形势以及物理场进行综合分析[8]，确定2020-04-12强对流天气发生的特征。

2 过程概况

此次冷涡激发的对流系统主要自西北向东南，先后影响江苏、上海和浙江三地。受冷涡影响，2020-04-12T16：00—2020-04-12T17：00时，江苏开始出现大风天气，19：00左右冷涡自北向南开始影响舟山地区。分析累计降水量可知，此次过程累计降水舟山四个县区均为小雨量级，无短时强降水出现，但局地出现小范围冰雹，分析极大风速可知，全市普遍出现10～11级北到西北风，嵊泗和岱山海域局部出现12～13级，其中下三星站、马迹山站和小洋山站出现13级，最大下三星站40.8 m/s。舟山10～11级风自2020-04-12 T19：00持续至2020-04-12T22：00。

3 环流背景及物理场分析

3.1 环流背景

分析500 hPa形势场可知，2020-04-11T14：00贝加尔湖地区有高压中心，脊线从中国东北北部经蒙古直至青海，亚洲东北部有明显的高空槽缓慢东移，温度槽落后于高度槽，这种配置有利于槽的加深发展。随着高空槽不断加深，在2020-04-12凌晨，逐渐发展成闭合的高空冷涡，之后高空冷涡逐渐东移南落，同时伴随着冷涡中心的不断发展，2020-04-12T08：00冷中心强度为﹣32℃，涡后西北气流不断加强，横槽在南压过程中，曲率不断加强，冷涡中心逆时针快速南摆转竖，带动高空锋面不断南压。从700 hPa形势场可知，2020-04-11T14：00贝加尔湖地区也存在高压中心，亚洲东北部经苏北至湖南有一槽发展，此时舟山地区受西南气流影响，湿区明显，水汽条件较好，随着槽不断加深发展，2020-04-12T08：00起逐渐转为槽后冷空气控制，湿区移出，水汽条件明显转差。从850 hPa形势场可知，2020-04-11T14：00贝加尔湖地区存在阻高，浙北到南宁一线有切变存在，湿区明显，随着冷空气不断向南渗透，切变系统发展为低压入海，舟山地区逐渐转为干冷的西北气流控制。地面场上，舟山地区场处于陆地高压前部和海上低压后部，受气压梯度影响，2020-04-12下午出现增风。

总体上，从三层配置上看，从2020-04-11起贝加尔湖地区从500～850 hPa上均有高压中心的存在，阻高的持续将东北冷涡向南扑倒，中高层受到槽后西北气流控制，冷平流引发干冷空气的入侵，使冷空气直接在黄淮一带堆积，并让浙江附近的地面扰动吸力倍增。三层均存在急流带。

3.2 水汽条件

从2020-04-12T14：00各层湿度分布图可见，三层均受槽后西北气流控制，江苏到浙北一带非常干冷，20：00随着曲率下摆，在舟山地区500 hPa有比较弱的湿区，700 hPa和850 hPa湿度条件仍较差。此次过程发生前期湿度条件较差，虽然随着曲率下摆，高层湿度条件有所转好，但是对于产生强降水所需要的水汽条件而言仍较差，因此，此次过程产生的强对流天气主要是雷雨大风。

3.3 大气热力条件分析

由K指数计算公式可知，K指数由温度直减率、低层水汽条件和中层饱和度三项构成，同时反映了大气层结稳定度和中低层的水汽条件[9]。从水汽条件分析可知，此次过程中低层水汽条件较差，850 hPa露点温度项和700 hPa露点温度差对K指数为负贡献。850 hPa与500 hPa温差分布图如图1所示。从图1中可知，舟山地区K指数第一项在14：00已经达到30℃，虽然在17：00，K指数第一项高值区有所东移南落，并且高值区范围缩小，但是对舟山地区而言，17：00仍存在26℃左右的较大温度差，这表明舟山处于强的层结不稳定状态，这将有利于强对流的发生发展。

图1 850 hPa与500 hPa温差分布图

除上述有利的热力条件外，在分析雷达回波图时，可以清楚的看到，回波在入海后得到明显的加强，这与下垫面也存在一定的关系。此次强对流天气发生在傍晚，对于整体环境而言都处于降温的状态，但是海上的降温幅度会明显小于陆地，这也使回波在入海后在获得热力和水汽后得到加强。分析CAPE值和抬升指数（LI）可知，在下午到傍晚这段时间内，舟山地区的CAPE值有一定增长，但是数据也仅有0～300 J/kg左右，这一数值相对于平时发生强对流时的CAPE值明显偏低。同样的，对于抬升指数（LI），在下午到傍晚这段时间内，抬升指数有明显的减小，并且趋近于负值，但最终LI值为0～1，根据历史资料统计，当LI值＞0时，不利于强对流的发生，因此，LI值在此次过程为不利因素。

3.4 大气动力条件分析

分析2020-04-12T08：00—2020-04-12T22：00期间850 hPa散度场可见，2020-04-12T08：00在山东南部一带有﹣10×10-5s-1的辐合中心，随着冷空气南下，辐合中心也不断南落，2020-04-12T20：00辐合中心位于舟山，有利于地面对流发生。从高空风力条件看，高空风速达26 m/s，风速大，并且500 hPa与850 hPa之间垂直风切变达18～24 m/s，较大垂直风切变，使中层干冷空气的侵入得到增强，加强了风暴中的下沉气流，为下击暴流的发生创造了有利条件。

3.5 探空要素分析

探空资料代表方圆150 km以内的环境气象要素的垂直分布情况，由于强天气过程从北到南，因此选取距离嵊泗120 km的宝山站作为分析环境条件的站点，宝山站T-LnP图如图2所示。

从图2（a）中可知，2020-04-12T08：00大气层结表现为上层干冷，下层暖湿，并且湿度以700 hPa附近为分界，即700 hPa以上湿度下降明显，温度、露点分布在中高层出现“喇叭口”。从风垂直切变可以看出，从1 000 hPa到700 hPa之间，风速迅速增大并且风向出现顺转，说明700 hPa以下有暖平流，700 hPa到400 hPa之间，风向增大，并且风向出现逆转，说明此范围内有冷平流，在400 hPa以上的高度，高空一直处于西风急流中。这一现象加剧了大气的不稳定能量的积累。从图2（b）中可知，随着高空冷涡南落过境，不稳定能量得到释放，“喇叭口”位置出现在400 hPa以上。

图2 2020-04-12宝山站T-LnP图

4 雷达图特征分析

本文所用的雷达资料为舟山站雷达资料。2020-04-12舟山站组合反射率图和风暴相对径向速度图如图3所示。分析雷达反射率发现，18：28回波整体还位于苏南到上海一带，此时最大反射率为51.5 dBz，高反射率点分布零散，并且这些单点在回波向东南方向移动过程中强度有所减弱。但在19：06左右回波前部入海，在入海过程中，部分回波得到发展加强，强回波面积逐步增大，且最高反射率再次增强，根据实况记录，嵊泗西部海域滩浒站19：04出现11级西北大风。19：44高反射率回波中心已经形成并且此时高反射率回波均位于海上，此时最大反射率为57.5 dBz，根据以往经验，回波强中心在55 dBz以上组织结构较好，易发生雷雨大风天气。从图3中可见，在高反射率后方有“弱回波通道”，这意味着可能出现下击暴流风，向下沉气流提供干燥和高动量空气，直至20：33左右，反射率达到最高62.0 dBz。至21：00左右可以看到回波反射率出现降低，并处于一直降低的状态，比较稳定，说明强对流回波此时处于衰亡阶段。

图3 2020-04-12舟山站组合反射率图和风暴相对径向速度图

分析径向速度图发现，18：28在回波前部，存在低层辐合高层辐散，表征回波前部入海后将得到发展。从19：06—19：44回波入海过程中以72 km/h快速的向东南方向移动，在此过程中径向速度图出现速度模糊，表征出现大风，对应于嘉兴区域出现9级偏北大风，在19：06的正速度区中也出现了速度大值区，但是相对雷达距离较远，但也需引起重视，并且在嵊泗西北方向正速度区出现范围较小的负速度区，表明该区域存在近处辐合远处辐散，因此对应反射率区域前端强度进一步增强后端有所减弱。在19：44—21：00回波移速有所减慢至60 km/h，速度的减慢使得堆积的能量在经过位置释放时间延长，在21：00后回波衰亡过程中移速再一次加快。综上所述，回波自西北至东南扫过舟山区域，主要带来雷雨大风天气。

5 小结

尽管此次强对流天气比较突然，但是也是可以提前预知和防范的。基于常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料，对舟山2020-04-12天气过程进行分析，此次强对流天气主要发生在有利的大尺度环流背景下和有利的物理机制下，具体如以下几个方面。

此次过程天气过程湿度条件差，主要以雷暴大风为主；此次强对流天气环境背景主要是由贝加尔湖地区阻高持续，高空槽不断发展并且随着横槽快速南摆转竖导致舟山附近曲率不断增加，高空冷锋不断南压，中高空冷空气不断补充南下在黄淮一带堆积所造成的，非通常人们认为的冷空气梯度风；在此次过程发生前具有下层暖湿、上层干冷的不稳定环境配置，并且高低空温度差十分明显，对过程预报有指示意义；强对流回波在舟山海域附近得到增强，与下垫面有一定关联，较大的高空风速以及较大的垂直风切变，使中高层干冷空气的侵入得到增强，加强了风暴中的下沉气流，从而使动量下传大风在回波入海过程中进一步增强。