2020年锡林浩特机场首场强对流天气过程分析

宋 磊，李晓坤

(1.锡林浩特民航机场；2.锡林郭勒盟气象局，内蒙古 锡林浩特 026000)

近年来，随着科技的进步，对于灾害性天气的预报越来越准确。俞小鼎等[1]、朱乾根等[2]、陈渭民等[3]专家学者对于灾害性天气的技术方法进行了总结，艾瑞瑞[4]对河南省安阳市一次强对流天气的多普勒雷达资料进行分析，陈健武[5]对2013年7月6日安徽省一次大范围暴雨过程进行分析，孙良鑫等[6]对2012年9月淮北地区一次强对流天气过程进行分析，研究总结出强对流天气的成因机制。由于造成强对流天气的中小尺度系统，发生发展快，对其预报仍存在很大难度。笔者通过分析2020年锡林浩特机场首场灾害性天气，总结预报经验，凝练预报指标，为今后的预报事业做出贡献。

1 天气实况

2020年7月9日12时44分-50分锡林浩特机场出现冰雹天气，最大冰雹直径为5mm，最大风速为阵风16m/s，短时强降水出现在两个时段，两段均为半个小时10mm以上降水，第一段出现在12时50分-13时20分，为13.5mm，另一个集中在14时48分-15时20分，为10.6mm。此次过程降水集中，雨强大，伴有冰雹，风速较大，是锡林浩特机场2020年首场灾害性天气。

2 环流背景

500hPa中高纬为两槽一脊，我国东北地区处于高压脊影响，贝加尔湖和鄂霍次克海上空分别有一高空冷涡，锡林浩特处于贝加尔湖冷涡底部高空槽前影响，槽前有正涡度平流，使得地面减压，地面气旋发展加强，同时高空槽东移，但由于我国东北地区高压脊的阻挡，高空槽移速减慢，冷空气在锡林郭勒盟西部地区停滞，不断渗透到高空槽前，有利于形成高层干冷，低层暖湿的不稳定层结。700hPa上低涡与温度脊叠加，等高线与等温线反位相叠加，有利于大气斜压性加大，产生不稳定层结。850hPa温度脊控制锡林浩特上空，锡林浩特受偏南气流影响，渤海黄海水汽源源不断将向北输送至锡林浩特上空，为强对流天气的产生提供水汽条件。地面处于气旋前部，受高空引导气流影响，气旋将加深发展，移速减慢，锡林浩特上空存在地面辐合线，易触发对流系统，产生短时强降水、冰雹天气。

3 探空图分析

从锡林浩特(54102)探空图(图1)中可知，此次强对流天气以短时强降水、冰雹天气为主。中层有干侵入，“喇叭口”型，上干冷下暖湿，垂直风切变较大，K指数达到36℃，SI指数达到-1.21，CAPE值为461.8J/kg，0℃和-20℃层分别位于4.2km和7.4km处，高度适宜冰雹天的产生，同时暖云层达到3km左右，有利于短时强降水的发生。

图1 2020年7月9日20时锡林浩特(54102)探空图

4 物理量场分析

4.1 水汽条件

从9日08时850hPa水汽通量散度上看，锡林浩特处于负值区控制，为辐合上升运动，对应的比湿场为9g/kg以上，说明锡林浩特上空水汽条件充足，有利于强对流天气的发生。到20时锡林浩特比湿达到12g/kg，水汽通量散度为正值区，为下沉运动，说明强对流天气已经结束。

4.2 垂直运动条件

从9日08时垂直速度剖面分析可知，锡林浩特机场(116.1°E，44°N)上空在近地层为负值，上升运动，到700hPa附近转为正值区，下沉运动，再往上600hPa以上又转为负值区，上升运动，且在400hPa又一大值中心，为12.5hPa/s。整层来看，负值大于正值，主要以上升气流为主，有利于短时强降水的发生，同时700hPa附近的正值区，下沉运动也进一步说明了中层有干侵入，有利于冰雹等强对流天气的产生。

4.3 不稳定能量

从假相当位温剖面分析可知，9日08时和20时锡林浩特机场上空有一大值中心，为60K，能量舌从08时到20时有明显的面积增大及向上突起的趋势。整层来看，08时能量集中于低层，中层较弱，说明强对流发生前期，能量存在储备的过程。到20时整层能量均匀分布，说明强对流天气发生，08时集中于低层的能量有一个释放的过程。

5 卫星云图分析

从红外云图上看，9日11时，高空槽带状云系左侧边界整齐，右侧边界多对流云团，到12时锡林浩特机场东南部有对流云团生成，定义为云团1，到13时(图2a)云团1迅速北移，云顶亮温达到-60.8℃，锡林浩特机场处于云核下方的最强上升区，对应于冰雹天气的发生，降雹结束后亮温梯度最强区仍然控制锡林浩特机场，第一段短时强降水天气发生。14时(图2a)云团1在锡林浩特地面辐合线的触发作用下，激发生成云团2，由于云团2位置偏东，锡林浩特机场降水有一间歇期。15时，云团1、2、3合并加强，云顶亮温达到-65.2℃，并向北移动，亮温梯度最强区控制锡林浩特机场，第二段短时强降水天气发生。到16时云区基本移出，降水趋于结束。

图2 2020年7月9日13时和15时红外卫星云图

6 雷达产品分析

6.1 基本反射率因子

9日12时41分强回波区位于锡林浩特西部，中心强度达到55dBz 以上，在3.4°仰角(图3)上存在明显的三体散射，将有冰雹天气产生。12时47分影响机场，最强中心强度达到60dBz 以上，仍有三体散射，机场有冰雹天气产生，最大直径为5mm。到12时53分，最强回波强度减弱，达到55dBz 以上，冰雹天气结束，第一个短时降水天气开始。12时59分至13时21分回波面积加大，强度减弱，降水持续。到13时27分回波移出机场，降水结束。14时41分，锡林浩特东南方向有弱回波生成并北移，到14时47分-15时21分回波影响机场，第二段降水开始，最强反射率因子在45dBz以上，强度比第一段短时强降水弱，故而降水量级也比第一段小。

图3 2020年7月9日12时47分3.4°仰角上的基本反射率因子

综上所述，具有三体散射特征的强对流单体影响机场，有冰雹天气产生。强的基本反射率因子分两段影响，中间有间歇期，造成两段短时强降水的出现。

6.2 基本径向速度

9日13时47分机场上空低层基本径向速度图显示为西南风，呈“S”形，有暖平流且一直持续至13时10分，但无大风速区影响。到13时16分，机场上空出现逆风区，风场辐合，有利于回波单体的维持和短时强降水的发生。到14时01分风向转为西北风，降水结束。14时47分基本径向速度图显示为偏南风，存在弱的风向辐合，有利于强对流天气的再一次发生。14时53分至15时21分，弱的风向辐合一直存在，有利于上升运动的维持，短时强降水天气的发生。15时27分，弱的风向辐合消失，降水结束。

6.3 垂直积分液态水含量(VIL)

9日12时36分机场南部有一33kg/m2的VIL大值区，到12时41分有一跃增的趋势，配合基本反射率因子产品，机场南部的回波区有冰雹天气产生，到12时47分该回波影响机场，冰雹天气产生。之后VIL值基本在10 kg/m2以下，冰雹天气结束。

6.4 一小时降水量(OHP)

从一小时降水量产品分析，第一个短时强降水OHP产品达18mm，与实况对比偏大，说明前期产生的冰雹天气，对降水有一定的影响，致使OHP产品偏大。第一个短时强降水OHP产品达9mm，与实况相差不大，说明OHP产品在无冰雹影响时，降水量值可信度高。

7 结论

①高层我国东北地区高压脊的阻挡，贝加尔湖高空槽移速减慢，冷空气在锡林郭勒盟西部地区停滞。②低层等高线与等温线反位相叠加，有利于大气斜压性加大，产生不稳定层结。同时偏南气流将渤海黄海水汽源源不断将向北输送至锡林浩特上空，为强对流天气的产生提供水汽条件。③地面处于气旋前部，气旋加深发展，移速减慢，锡林浩特上空存在地面辐合线，易触发对流系统，产生短时强降水、冰雹天气。④探空图上中层有干侵入，上干冷下暖湿，0℃和-20℃层高度适宜，同时暖云层厚，有利于冰雹、短时强降水的发生。⑤水汽充足，上升运动强，存在不稳定能量的释放，有利于强对流天气的发生。⑥卫星云图中亮温梯度最强区与强对流天气的发生区有很好的对应关系。⑦雷达资料分析具有三体散射特征的强对流单体影响机场，有冰雹天气产生。强的基本反射率因子分两段影响，中间有间歇期，造成两段短时强降水的出现。VIL值有一跃增，是冰雹天气的指标。OHP产品在无冰雹影响时，降水量值可信度高。