雷暴对索县虫草采挖区域影响及预报方法分析*

拥珠卓嘎 白玛德庆 洛桑卓玛 仓啦 格桑央宗**

1.西藏那曲市气象局；2.西藏自治区索县气象局，西藏 那曲 852000

雷暴天气是夏季常见的天气现象。它是由对流旺盛的积雨云所产生，常伴闪电、雷鸣、暴雨、大风，有时还会出现冰雹、龙卷风和下击暴流等灾害性天气。唐小萍［1］等研究表明西藏主要存在三个雷暴发生的高值中心，分别位于索县、江孜县和贡嘎县。央美［2］等研究表明那曲市是西藏的多雷暴区，尤其索县是西藏雷暴最频繁的区域之一，年平均雷暴日数达84 天。从季节分布来看，尼玛央珍［3］等分析表明，随着气温的逐渐回升和太阳辐射的加强，雷暴日数迅速增加，4月份雷暴日数开始增加，5—9 月雷暴日数最多。然而，每年5、6 月是那曲市中东部各县冬虫夏草的集中采挖期，近年来在索县虫草采集点出现了多起雷击事件，造成多人伤亡，导致通讯和交通设施遭受不同程度的破坏，雷暴灾害是虫草采集区域的严重气象灾害之一。因此，分析索县雷暴天气，为提高雷暴预报、预警准确率，对索县防灾减灾工作具有实际意义。

1 资料和方法

选取位于东经93.78°E，北纬31.89°N 索县5—6月发生的120 雷暴个例；雷暴日数、雷暴发生的时间、平均气温、相对湿度等常规气象观测资料；分析索县雷暴日数、月际变化特征和演变规律，并对月平均温度、月相对湿度与月平均雷暴日数之间的关系进行分析；选取08 时上游那曲市探空资料、雷暴发生前半小时FY2 卫星云图云顶亮温分布特征等进行诊断分析。

2 雷暴分布特征

2.1 日变化特征

索县120 雷暴个例的日变化分析表明,雷暴主要出现在13:00～16:00 之间，波峰出现在13:00 左右，日变化呈现明显的单峰型（图1）。日变化呈现此特征是由于高原夏季是热源，热力条件较好，加之气温日变化较大，太阳辐射在14 时左右达到最强，引起下垫面升温、气压下降，垂直方向易造成热力不稳定，有利于上升运动，为对流天气的发生提供了条件。因此，雷暴天气主要出现在午后，日落后太阳辐射减弱，雷暴活动随之减弱。

图1 雷暴（08～20时）变化特征

2.2 雷暴月数变化与相关气象因子关系的分析

通过120 雷暴个例的月变化分析表明，雷暴主要发生在4—11 月，特别是5—6 和9 月雷暴灾害的高峰段（图2、图3）。12 月至次年3 月无雷暴日数；雷暴发生的频率与平均温度的高低、相对湿度大致成正比，11 月到次年的3 月寒冷而漫长，月平均气温在0℃以下，相对湿度37%以下，无雷暴天气；4 月份气温开始回升，有弱的对流天气产生，即使有雷暴天气出现，强度也较弱；随着温度、相对湿度的升高，到5 月份开始至9月对流天气明显增多，雷暴日数相应增加，尤其是到6 月份雷暴日数骤然增加到14.2 次（6 月份雷暴日数均在12 天以上，即：每天有33%的概率出现雷暴），进入10 月以后，只有3.4 次，11 月下降到0.4 次，12 月开始下降到无雷暴日数。

图2 各月雷暴平均数与各月相度湿度关系图

图3 各月雷暴平均数与各月平均气温关系图

3 基于天气学分析的雷暴预报预警方法

3.1 环流背景

根据地面气象观测标准，观测日内只要出现雷暴便计为一次雷暴天气，不计观测日内出现的次数多少［4］。通过对120 例雷暴个例的高低空和地面影响系统天气诊断分析，根据影响系统进行类别分型，进而初步分析出造成索县雷暴天气的主要高低空系统。

通过对个例发生前及发生时08时的高度场、风场诊断分析：造成索县雷暴主要影响系统：（1）索县位于槽前西南气流型，附近气流辐合上升提供了较好的水汽条件和垂直上升运动条件加之200hPa 上位于5 月高空急流轴南侧、6 月南亚高压型，地面是风向辐合型；（2）索县位于高原低涡东部型，200hPa 上位于5 月高空急流轴南侧、6 月南亚高压型，地面低压环流(气旋)型为主；（3）索县上空存在冷式切变或暖式切变线，200hPa 上位于5 月高空急流轴南侧、6 月南亚高压型，地面辐合型；（4）副高边缘型，200hPa 上位于5 月高空急流轴南侧、6 月南亚高压型，地面是高原热低涡。这种形势是否能产生雷暴，首先决定雷暴发生时副热带高压位置；（5）月副高脊线位于20°N 以南，6 月中旬以后副高脊线跳到20°N 以北西伸北进明显阻挡水汽向东移动，这种形势有利于孟湾的水汽向高原腹地输送，其次决定水汽条件和负的垂直速度条件，同时气压与温度的日变化与天气系统的变化有很密切的关系,两者结合起来分析可提高雷暴预报的准确率，地面为-ΔP24、+ΔT24索县极易发生雷暴天气。

3.2 基于高低空大尺度雷暴模型建立

并选取120 雷暴个例，形成可在5—6 月索县虫草采挖期高低空大尺度雷暴预警预报模型，并分为5 月6 月高低空大尺度雷暴模型。从（图4）上看出地面风向辐合和500hPa 高空槽附近西南气流的辐合提供了上升运动条件及水汽条件，再与200hPa 高空急流轴相配合下出现相应垂直条件，副高东退有利于上升运动和水汽的增加，索县上空的雷暴天气从而也发展。故5 月索县位于高空槽附近，容易受雷暴天气的影响。从(图5)上看出200hPa 受南亚高压控制，产生辐散下沉，并且与500hPa 高空槽前西南气流辐合和地面气旋产生的上升运动，促进了埃克曼抽吸效应，从而增强了自由大气与边界层之间的动量、热量和水汽交换［7，8］。另外副高的西伸产生的热力条件，强对流天气得到发展。故6 月索县上空午后极易出现雷暴天气。

图4 5月高低空大尺度雷暴模型

图5 6月高低空大尺度雷暴模型

4 物理量诊断分析

通过120 雷暴个例对应的08 时500hPa 水汽诊断分析，5 月比湿在2～5g/kg，6 月在4～7g/kg 有利于雷暴发生。动力条件：雷暴发生前08时剖面图垂直速度（w-cape）资料显示，垂直速度在500hPa 至300hPa 为负的垂直速度或整层均为负的垂直速度，大多数最大上升速度在-6至-25m/s之间，所以初步确定雷暴发生上升速度至少-6m/s以上。

5 那曲T-lnp图分析

垂直风切变能形成有利于强雷暴发展的潜在不稳定、提供潜在不稳定能量释放和强雷暴发生的触发机制以及使对流中的上升气流发生倾斜［5-10］；所以垂直风的分析是必要的，同时它还能体现上下层的能量交换，所以通过利用120 雷暴个例对应的08 时上游那曲探空站垂直风研究表明，雷暴发生大多数在较强的垂直风切变（包括大小和风向）中，其中底层西南风转高层为西北风站的次数最多，所以当垂直风切变较明显时，出现雷暴的概率很高。

根据冷暖平流的垂直分布显示：低层风随高度顺时针旋转，中高层风随高度逆时针旋转，低层暖湿，中高层干冷，对流型天气发生的特征明显；与产生雷暴高低空环流形式配合，这种配置很容易发生雷暴天气。

6 卫星云图特征分析

由于高原气象站和雷达稀少，加之特殊地理位置高原数值模式的误差还较大，使得高原强对流临近预报依赖于老一辈预报员长期的预报工作经验。因而利用卫星资料提高雷暴临近预报能力对索县虫草采挖区域的防灾减灾有着重要的指示意义［11-18］。下面利用雷暴发生时红外通道（IR1）、水汽通道（IR3）亮温分布特点分析。

6.1 红外通道

利用120 例雷暴个例，分析雷暴发生时红外通道(IR1)特征（图6）。结果表明：5—6月索县红外云顶亮温值呈双峰分布，其中较大的峰值区5、6 月均在238～241K之间，其次是5月的次峰值区230K左右，6月的次峰值区223K左右，总体上分析6月的云顶亮温值更低。朱克云等，“基于通道差异及云指数法的西藏雷暴卫星云图特征分析”研究表明索县站雷暴云顶亮温分布基本一致，呈双峰分布，其中较大峰值区在-33～-18℃之间。

图6 红外通道对应亮温雷暴频率分布

6.2 水汽通道

通过120 例雷暴个例，分析雷暴发生时水汽通道（IR3）特征（图7）表明，5月云顶亮温呈单峰分布，最大峰值在236K 左右，次峰值242K 左右，6 月呈双峰区间分布234K、244K 左右。朱克云等“基于通道差异及云指数法的西藏雷暴卫星云图特征分析”研究表明索县站雷暴水汽云顶亮温在-33℃附近相符。

图7 水汽通道对应亮温雷暴频率分布

7 小结

（1）日变化分析：雷暴主要集中在午后13:00～16:00之间，其中13:00～15:00 时段最频繁，而峰值发生在13:00左右呈现明显的单峰型。

（2）月变化分析表明，雷暴主要发生在4—11 月，特别是5—6 和9 月雷暴灾害的高峰段；雷暴发生的频率与平均温度的高低、相对湿度大致成正比。

（3）引起索县雷暴天气影响主要系统分为：5月地面辐合，500hPa 上高空槽附近，200hPa 上急流抽N 南侧；6 月地面气旋型，500hPa 高空槽附近，200hPa 上南亚高压控制型，极易索县区域发生雷暴天气。

（4）雷暴发生时相关物理量诊断数值：水汽诊断分析，5 月比湿在2～5g/kg，6 月在4～7g/kg 有利于雷暴发生；动力条件：垂直速度在500hPa 至300hPa 为负的垂直速度或整层均为负的垂直速度，大多数最大上升速度在-6至-25m/s之间，所以初步确定雷暴发生上升速度至少-6m/s以上。

（5）上游那曲市探空站垂直风研究表明：低层风随高度顺时针旋转，中高层风随高度逆时针旋转，低层暖湿，中高层干冷，对流型天气发生的特征明显；与产生雷暴高低空环流形式配合，可预报索县区域内有雷暴天气发生。

（6）从卫星云图分析：索县雷暴天气发生时云顶亮温在230～240K之间；雷暴云顶亮温在-33℃附近。