鹤壁市2023年8月5日一次强对流天气过程分析

收稿日期：2023-12-20

基金项目：安阳国家气候观象台开放研究基金；鹤壁市农业气象与遥感重点实验室开放研究基金（AYNCOF202413）。

作者简介：张靖玮（1995—），女，河南鹤壁人，助理工程师，主要从事短期预报和短临预警研究。

摘 要：基于地面自动站观测资料、多普勒雷达监测和FY-4A卫星资料等多源数据，对2023年8月5日鹤壁地区强对流天气的形成进行探讨分析。此次强对流天气过程是冷涡、副热带高压、低层切变线和地面中尺度辐合线共同作用造成的，具有累积雨量大、降水时段集中、小时雨强大等特点，并伴有雷暴大风、短时强降水等强对流天气，具有明显的对流性质。结论如下：强对流天气发生时，鹤壁地区水汽充沛，且前期气温稳定维持在33～35 ℃，4日白天鹤壁地区最高气温达到36 ℃，高温高湿的条件为对流天气聚集不稳定能量；此外，从郑州站5日08：00探空图可以看出CAPE值和K指数均较大，表明大气层结不稳定；同时低层存在一定的垂直风切变，有利于对流单体的组织与增强。

关键词：强对流天气；鹤壁地区；水汽条件；雷达回波；FY-4A

中图分类号：P458.121 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）03–0-03

短时强降水、雷暴大风、冰雹是夏季华北地区主要的强对流天气，具有突发性和局地性强、致灾性大等特点，伴有地质灾害、城市内涝等次生灾害的强对流天气更是严重危害人民生命财产安全[1-2]。

目前，已有国内外学者对强对流天气开展了大量研究。许爱华等[3]通过对21世纪以来中国中东部地区近百次强对流天气个例的环境场进行了分析，从强对流的不稳定条件和主要触发条件方面，提出了中国强对流天气的5种基本类型：暖平流强迫类、冷平流强迫类斜压锋生类、高架对流类、准正压类。樊李苗等[4]研究了中国短时强降水、雷暴大风、强冰雹和混合型强对流天气的环境参数特征，发现纯粹短时强降水较其他强对流天气而言，700～500 hPa和850～500 hPa温差更小，垂直风切变更弱，0 ℃层、-20 ℃层和平衡层高度较高。张小玲等[5]研究发现，对流有效位能（CAPE）释放的浮力抬升作用会加强中小尺度范围的上升运动，有利于强对流天气的发生与发展。屈花等[6]指出，高的对流性不稳定、充沛的水汽、中层低压槽、低层切变线、地面锋面等有利于对流性天气的发生与发展。因此，了解强对流天气的环流特征和触发机制对做好对流性天气的精准预报、有效预防对流性天气灾害具有重要意义。

2023年8月5日，鹤壁地区大部分地区出现中到大雨、局部暴雨，并伴有雷暴大风、短时强降水等强对流天气。为进一步分析此次强对流天气过程的环流特征和触发机制，基于地面区域自动气象站、多普勒雷达、FY-4A气象卫星和数值模式等资料，重点对此次强对流天气的形成进行探讨分析，以期为预报员精准预报预警业务和相关部门做好针对此类强对流天气防灾、抗灾工作的开展提供技术支撑。

1 天气过程

8月5日12：00～20：00，鹤壁大部分地区出现中到大雨、局部暴雨，并伴有雷暴大风、短时强降水等强对流天气，全市平均降水量为36.7 mm（图1）。

此次强对流天气过程主要具有以下4个特点：第一，累积雨量大。2023年8月5日12：00～20：00累计降雨

量大于50 mm的气象观测站点有20个；累计降雨量大

于25 mm的气象观测站点有49个，最大降雨量出现在

淇县全寨站，89.7 mm，达到暴雨量级。第二，降水时段集中、小时雨强大。图2为2023年8月5日12：00～20：00累计降水量前2个站点：淇县全寨站和浚县黎阳站逐小时降水量演变，从图2可以看出，降水主要出现在中午12：00～13：00，小时最大雨强达70 mm/h（12：00～13：00）。第三，与地形存在一定的相关性，暴雨主要分布在豫西山区的东侧。第四，具有明显的对流性质，此次强对流天气过程局部地区还伴随雷暴大风等强对流天气，极大风速最大值为浚县郝村站，为32.1 m/s（11级，

12：58）。

2 环流背景分析

2.1 环流形势

此次鹤壁极端暴雨是由冷涡后部低槽、切变线、地面中尺度辐合线等高低空配合共同造成的（图3）。从环流形势来看，系统具有前倾结构，有利于不稳定层结的发展。5日08：00 500 hPa，副高稳定维持在洋面上，中高纬度地区冷涡后部低槽逐渐发展东移，引导冷空气扩散南下，且鹤壁市处于副高外围偏南气流里，冷暖交汇，为强降水提供了有利的背景条件。

此外，受副高阻挡，槽前气压梯度增大，有利于西南风和低空急流增强；700 hPa鹤壁市处于切变线附近，随着切变线快速发展东移，切变两侧辐合增强，为强对流天气的产生提供了有利的动力抬升条件；地面上，暴雨区附近存在中尺度辐合线逐渐向东南移动，为此次强对流天气过程提供了抬升触发条件。

此外，在200 hPa上，鹤壁市处于分流辐散区，高层辐散、低层辐合，形成了强烈的抽吸作用，动力条件有利，加强了上升运动，使得对流发展更加旺盛。

2.2 水汽条件

图4为2023年8月5日08：00整层可降水量，通过分

析可知，降水发生前，豫北至河北石家庄一带水汽条件充足，存在整层可降水量大值区，整层可降水量可达60～65 mm。此外，2023年8月5日08：00 850 hPa，在河南北部至河北地区分布着一湿舌，豫北地区上空比湿值达17～18 g/kg，湿度条件非常好，且台风“卡努”为豫北暴雨发生提供了一定的水汽。综上，水汽充足，有利于强对流天气的产生。

2.3 探空图

从图5郑州站5日08：00探空图可以看出，抬升凝结高度较低，暖云层厚，降水效率高，且CAPE值可达2 169.4 J/kg，十分有利于强对流天气的产生；从湿度条件来看，700 hPa以下有一定的湿层，有利于局地强降水的产生；中层干侵入明显，有利于雷暴大风的产生；从风廓线来看，高空为偏西风，850～925 hPa受西北风影响，925 hPa以下受到偏南风的影响，中低层存在一定的垂直风切变，有利于对流单体的组织与增强。

2.4 雷达图

从11：30濮阳单站雷达0.5°仰角基本反射率（图略）

可以看出，此时强回波中心已至豫北林州市，中心强度可达50 dBz以上。随着回波逐渐东移发展，12：18强回波已移至鹤壁西北部，且在淇县西部有所加强，全寨出现70 mm/h的强降水。随着降水的持续，其拖拽作用导致强烈下沉气流与前沿暖湿气流交汇形成阵风锋，并向四周辐散，14：30在淇县西部至濮阳中部存在一条东西向的阵风锋，其南移过程中后侧不断生成新的对流单体并向南传播，导致浚县郝村出现了极大风速达32.1 m/s的大风天气。14：30自东南移出鹤壁市，降水减弱。

2.5 卫星云图

低槽后部偏北风携带冷空气南下入侵，强迫暖湿空气抬升，两者共同作用，使豫西山区有冷暖空气的交汇，对流发展旺盛，有对流云团不断生成。

5日08：00，鹤壁市晴朗少云。随着气温不断升高，

11：00处于河南与山西交界处的林州开始有对流云团发展，主要以孤立的对流单体为主，随后向东南方向移动并不断发展加强；11：30左右对流云团外围云系移至鹤壁市鹤山区西北部，随后向南传播，并自西北向东南移入鹤壁市；12：45左右鹤壁市整体处于发展中的对流云团中；13：23对流云团稳定维持在鹤壁市上空，且此时对流云团发展旺盛，云体边缘清晰，结构密实，云顶亮温低至198 K，导致鹤壁自西北向东南逐渐出现短时强降水等强对流天气；20：00对流云团逐渐移出鹤壁市，鹤壁降水强度明显减弱。

3 结论

基于地面区域自动气象站、多普勒雷达、FY-4A气象卫星和数值模式等多源资料，对2023年8月5日鹤壁地区强对流天气的形成进行探讨分析，结论如下：

（1）这是一次由冷涡后部低槽东移过程中携带冷空气，与副高西侧暖湿气流汇合，在地面辐合线作用下触发的一次强对流天气过程。

（2）此次强对流天气过程具有累积雨量大、降水时段集中、小时雨强大等特点，并伴有雷暴大风、短时强降水等强对流天气，具有明显的对流性质。

（3）强对流天气发生时鹤壁地区水汽充沛，且前期气温较高，高温高湿的条件为对流天气聚集能量；此外，从郑州站5日08：00探空图中可以看出，CAPE值和K指数均较大，表明大气层结不稳定；同时中低层存在一定的垂直风切变，有利于对流单体的组织与增强。

参考文献

[1] 孙继松，何娜，王国荣，等.“7·21”北京大暴雨系统的结构演变特征及成因初探[J].暴雨灾害，2012，31（3）：218-225.

[2] 孙伟，曹舒娅，解小寒，等.苏南一次深秋局地强对流的多源资料分析[J].沙漠与绿洲气象，2018，12（3）：56-63.

[3] 许爱华，孙继松，许东蓓，等.中国中东部强对流天气的天气形势分类和基本要素配置特征[J].气象，2014，40（4）：400-411.

[4] 樊李苗，俞小鼎.中国短时强对流天气的若干环境参数特征分析[J].高原气象，2013，32（1）：156-165.

[5] 张小玲，陶诗言，张顺利.梅雨锋上的三类暴雨[J].大气科学，2004（2）：187-205.

[6] 屈花，周继先.对流性天气发生的影响因子及其预报[J].生物技术世界，2014（7）：146-147，149.