青海省东部一次雷暴大风过程诊断分析

摘 要： 利用地面观测资料、高空观测资料、雷达资料及ERA5再分析数据对青海省东北部一次典型雷暴大风为主的强对流过程进行诊断分析。结果表明：（1）该雷暴大风过程发生在前期天气晴好、不稳定能量累积、高空短波系统东移引导冷平流叠置在低层暖区上，且受低层低涡、地面中尺度辐合线触发而产生。（2）探空特征：西宁站温湿廓线呈“喇叭口”结构，且温度廓线与干绝热线接近平行，DCAPE显著增大等特征均对雷暴大风有明显指示意义。（3）物理量特征：水汽通量散度及垂直速度的大值区与卫星云图的新生对流相匹配，雷暴大风出现在水汽通量大值区的扩展方向。（4）干冷平流特征：此次过程干冷空气层结深厚，干冷空气受槽后偏北气流引导，向东南方向移动，15：00西宁市、海东市最高气温＞26 ℃，地面比湿＞10 g/kg，干冷空气进入前侧暖湿区域配合地面辐合线触发对流天气生成。

关键词：雷暴大风；干湿平流；阵风锋

中图分类号：P458 文献标志码：B 文章编号：2095–3305（2024）07–0-03

2023年6月27日12：00～20：00，青海省东北部自西向东出现了雷暴大风、短时强降水、冰雹等强对流天气。瞬时极大风速出现在西宁城西植物园，风力为10级（25.5 m/s）。有4个站累计降水量≥25 mm，最大降水量为46.3 mm，出现在互助林川乡政府。有4个站小时降水量≥20 mm，最大小时雨强为35.4 mm，出现在西宁市城北大堡子镇。

1 研究数据与研究方法

1.1 数据

常规地面、高空观测资料、探空资料、雷达资料及ERA5再分析数据。

1.2 研究方法

使用ERA5再分析数据对此次雷暴大风为主的强对流天气过程进行分析，主要通过计算水汽通量散度、垂直速度、干湿平流和温度平流等物理量，分析其时空变化特征。

2 结果与分析

2.1 环流背景和影响系统

500 hPa，6月26日20：00，副高位于华南沿海地区，584 dagpm位于青海省青南地区，青海省东部处于脊前西北气流中，天气晴好，气温上升，6月26日西宁海东最高气温≥25 ℃，不稳定能量累积。6月27日08：00，500 hPa青海省上游中纬度环流较平，在新疆维吾尔自治区东部至青海省海西西部一线存在短波槽，配合有冷平流输送。内蒙古自治区西部—河西走廊中部有短波扰动。在高空系统作用下，底层系统加强，槽后偏北风进一步加强。584 dagpm较前一时次南落，青南地区处于584 dagpm外围西南风中，西南风北界位于西宁市附近。青海省东北部处于西北风与西南风风向辐合区。

700 hPa，河西走廊西部有短波槽扰动，同时配合有温度槽。在内蒙古自治区西部—河西走廊中部有低涡发展，与500 hPa短波扰动位置相近，低涡后部偏北风（≥8 m/s）将上游冷平流向东南方向输送。内蒙古自治区西部—甘肃省南部—青海省东北部处于暖脊中，且该区域T700～T400≥30 ℃，存在上冷下暖的不稳定层结。在地面图上，6月27日15：00，海北地区有一雷暴云团触发，西宁、海东市受负变压控制，后期雷暴高压沿变压梯度向东南方向移动影响西宁、海东市，雷暴云团的移动与地面辐合线的移动相对应。

上述分析表明，高空低槽、低层低涡和地面中尺度辐合线是此次强对流天气的主要影响系统。高空冷平流叠置于低层暖区，为强天气发生提供了不稳定条件。500 hPa西南气流有利于水汽输送和补充，利于强对流的发展和维持。

2.2 雷暴大风成因

2.2.1 大气不稳定性

6月26日20：00西宁站探空显示（图略），CAPE达261 J/kg，600 hPa起始DCAPE达559 J/kg，DCAPE较大利于地面极大阵风的出现。0～6 km存在中等强度垂直风切变，利于对流的组织化和维持。对流层中层存在明显的干空气，同时500 hPa以下温湿廓线呈“喇叭口”结构，且温度廓线与干绝热线接近平行，有利于下沉气流在该层次上负浮力的维持或加强，有助于雷暴大风的发生。订正6月27日08：00的西宁探空后，CAPE增至1 456 J/kg，DCAPE增大至764 J/kg，CAPE、DCAPE的增大为强对流，为雷暴大风天气的发生发展提供了有利条件。

2.2.2 水汽及动力条件

6月27日16：00，海北州、西宁市和海东市北部水汽通量散度较大，600 hPa为-5 g·cm－1·hPa－1·s－1，处于水汽辐合中心，水汽通量大值带从海北南部向西宁扩展（图1）。结合FY-4A可见光云图，16：00海北州、西宁市存在飑锋云团，呈东西走向，海北地区的椭圆形云团为新生云团，与刚察地区的水汽辐合中心相对应。西宁地区的云团发展成熟，出现明显的卷云砧，雷暴大风出现在云团的东南边界，与水汽通量大值区扩展方向一致。17：00，水汽通量中心向海东移动，雷暴大风和降水随之移到海东市。

垂直速度变化显示，6月27日16：00，海北州南部有一雷暴云团新生，其垂直运动发展旺盛，中心在500 hPa附近，为-1.2 Pa/s，同时西宁市大部处于上升运动区，雷暴云团处于成熟阶段。后期雷暴云团向东南方向移动影响海东，上升运动强度较前一时刻增强，与雷暴高压强度变化一致，在海东市产生雷暴大风、冰雹等强天气。至19：00，西宁市、海东市转为下沉气流控制，该地区的强对流天气结束（图2）。

2.2.3 干湿平流及温度平流变化特征

从高低层干湿平流及温度平流分布来看，700 hPa以上整层受干空气控制，最大值出现在500 hPa附近。冷平流主要集中于600 hPa及以下，中心位于600 hPa附近。干冷空气受槽后偏北气流引导，向东南方向移动，结合地面图分析，15：00西宁市、海东市最高气温＞26 ℃，地面比湿＞10 g/kg，干冷空气进入前方暖湿区域，配合地面辐合线触发对流天气生成（图3）。

2.2.4 地面冷池和冷高压

14：00～15：00，西宁市、海东市受负变压、正变温控制，15：00开始随着强对流天气自西北向东南移动影响西宁、海东地区，地面图上与对流相伴出现了正变压（雷暴高压）及负变温。在移动过程中，雷暴高压强度不断增强。雷暴云团过境西宁市的时间为16：00～17：00，西宁市气温1 h下降9 ℃，气压上升4.3 hPa，露点温度上升2 ℃，西宁站出现21.2 m/s的雷暴大风，西宁市城北大堡子镇出现32.9 mm的短时强降水。17：00～18：00雷暴云团影响海东地区，海东市中部气温1 h下降8～11 ℃，气压上升约5 hPa，平安区杏福岭生态产业园出现19.3 m/s的雷暴大风，平安站1 h出现12.7 mm降水。对流出现后降水粒子下降过程中，经过干燥的环境大气加快了蒸发，使下沉气流气温急剧下降，在地面形成与周边环境大气温差较大的冷池。冷池前方的出流边界可推动对流不断维持和发展，并使冷高压持续增强。

2.3 雷达特征分析

基于西宁多普勒天气雷达资料，对6月27日14：00～20：00回波演变特征进行分析（图略）。结果发现，过程前期海西州东部、西宁市北部、海东市北部及门源地区有分散块状强对流雷暴单体发展，中心强度达54 dBz以上。后续分散雷暴单体合并，向东南方向移动，西宁市出现短时强降水和雷暴大风。之后，雷暴单体进入海东形成线状对流单体。

第一阶段：16：20开始，雷暴单体合并加强，向东南方向移动，影响西宁市。在强回波移动方向前沿2.4°仰角伴有出流边界，即阵风锋。从速度图变化来看，在西宁市北部存在中层径向辐合和速度模糊。

第二阶段：17：20开始，随着雷暴高压增强，配合地面辐合线，雷暴单体重新发展形成线状对流单体。17：35以后，线状对流单体强烈发展，出现中气旋，结合地面实况，在风暴前进方向中气旋的右侧出现了8级雷暴大风天气。速度图上存在明显的速度模糊。

3 结束语

高空低槽、低层低涡和地面中尺度辐合线是此次强对流天气的主要影响系统，高空冷平流叠置于低层暖区上，为强天气发生提供了不稳定条件。对流层中层存在明显的干空气，500 hPa以下温湿廓线呈“喇叭口”结构，且温度廓线与干绝热线接近平行，有利于下沉气流在该层次上负浮力的维持或加强，有助于雷暴大风天气的发生。订正西宁探空后，CAPE和DCAPE的增大为雷暴大风天气的发生发展提供了有利条件。对流层中高层干空气和低层浅薄的冷空气侵入，是此次强对流天气过程触发的有利因素。地面图上有明显的雷暴高压和冷池出现，地面要素变化剧烈。

参考文献

[1] 张晓芳，马中元，陈鲍发，等.2022-07-29婺源冰雹雷暴大风回波特征分析[J].气象水文海洋仪器，2023，40（4）：75-77，81.

[2] 王婷婷，朱文剑，姚凯，等.2021年吉林中部一次极端雷暴大风的中尺度成因分析[J].气象，2023，49（10）：1215-1226.

[3] 闫琳城，张文娟，张义军，等.南海雷暴大风时空分布及闪电和对流活动特征[J].应用气象学报，2023，34（4）：503-512.

[4] 杨磊，郑永光.东北地区雷暴大风观测特征及其与东北冷涡的关系研究[J].气象学报，2023，81（3）：416-429.