首页 > 论文范文 > 自然科学论文 > 气象学论文 > 天气学论文 > 基于环流形势和环境条件对2018年3月4日广西强对流天气过程进行研究

基于环流形势和环境条件对2018年3月4日广西强对流天气过程进行研究

2020-05-28 451 上传者：管理员

摘要：利用常规观测资料和自动站资料对2018年3月4日广西强对流天气过程的环流形势和环境条件进行分析。结果表明，干线是本次强对流天气发生的主要触发机制，中层冷平流、低层暖平流的对流不稳定层结以及低空急流带来的充沛水汽为强对流发生发展提供了有利的层结和水汽条件，中层冷温槽、中低层低压以及强的垂直风切变可能是强风暴系统发展和维持的主要因素。飑线沿地面辐合线发展，造成了大范围的短时强降水、雷暴大风和冰雹等强对流天气。

关键词：
冰雹
天气学
广西
强对流天气
短时强降水
雷暴大风
加入收藏

强对流是影响农业生产的主要灾害性天气之一[1]。2018年3月4日广西出现了首场大范围强对流天气，风暴系统在云南触发后西移至广西，在广西发展增强，由此带来的雷暴大风、冰雹等天气给农业和基础设施带来了严重损失[2,3]。近年来，气象工作者对暴雨进行很多研究，但是在暴雨过程的背景下，何时何地是否会出现极端暴雨以及剧烈强对流天气是最大的预报难点，这大多取决于中小尺度强对流天气系统的发生发展[4]，提高该类强对流天气的主观预报水平的研究依然较薄弱。通过分析不同类型强对流天气的环境条件，预报员重点分析有利的环境条件，做出强对流天气潜势预报，从而提高短临预报准确率。本文对2018年3月4日广西强对流天气的环境场特征进行详细分析，以提高对此类强对流天气临近预报的准确率和预警的提前量。

1、天气实况

2018年3月4日0:00—12:00，桂北出现大范围强对流天气，主要以雷暴大风为主，伴有局地冰雹和短时强降水。桂北大部出现8级以上大风，根据国家气象观测站资料统计，雷暴大风共有23站（图1），其中南丹极大风速在4:00达36.2m/s，柳州极大风速在9:00达31.7m/s，结合区域自动站风速资料，12h内共有47站出现雷暴大风。根据WS报，百色、德保、平南和钟山出现冰雹（表1），除钟山外最大冰雹直径均<20mm，冰雹尺寸较小。钟山冰雹持续约20min,8:21最大直径约为15mm,8:29迅速增大至50mm。根据信息员上报情况，平乐源头镇出现直径约为20mm的冰雹，三江、柳江、龙胜、全州、荔浦等地也出现了冰雹。由于夜间取消了人工观测，可能部分县城或乡镇出现了冰雹，但未有记录。5:00—10:00桂北自西向东出现局地短时强降水，最大小时雨强出现在永福金鸡河水库自动站，为72.8mm(8:00）。国家站12h最大雨量为资源站67.2mm，打破了当地3月最大日降水量纪录，资源站最大小时雨强为32.7mm。

此次强对流天气强度大、影响范围广，严重影响交通和生活。此次风雹灾害受灾人口1806人，紧急转移安置429人；农作物受灾面积20hm2，其中成灾20hm2；倒塌房屋4户7间，严重损坏房屋69户123间，一般损坏房屋463户908间；直接经济损失588万元，其中农业损失6万元，家庭财产损失332万元，基础设施损失250万元。

图12018年3月4日0:00—12:00国家气象站雷暴大风、冰雹和雷暴分布

表1冰雹出现时间和最大冰雹直径

2、环流形势

3日20:00500hPa广西处于负变温区，桂北变温达-4.2～-1.6℃，700hPa桂北为正变温区，桂东北变温达4.8℃，850hPa广西处于正变温区，桂北变温为1.2～2.0℃，桂北中层负变温、低层正变温，变温的这种垂直分布结构使温度垂直递减率增加，大气层结不稳定度加大。

从图2可以看出，500hPa存在一支中空急流，风速超过24m/s，冷温槽位于滇东，桂北为冷平流区。700hPa四川盆地有西南涡生成发展，低涡东南侧和东侧存在一支西南风急流，桂林风速达22m/s。850hPa亦存在一支低空急流，桂林风速达14m/s。偏南风低空急流将南海的水汽和不稳定能量输送到广西上空。广西为暖平流区，暖脊位于中南半岛、滇东南、桂西北至黔中一线，暖脊附近均为干区，桂中北和桂东北为宽广的显著湿区，因而在桂西北存在一条干线，干线附近容易有强对流发生发展。广西露点温度均>16℃，其中百色露点温度达21℃，表明低层水汽充沛。由于太平洋高压系统的存在，低压东南侧和东侧等压线密集，气压梯度较大，根据地转风计算公式，该处地转风较大，可能是西南风低空急流发展和维持的原因。地面形势和925hPa相似，我国大部受热低压控制，白天升温明显，桂北最高温度均>26℃，其中桂西北均>30℃，不稳定能量大量集聚，广西境内有4根等压线，呈西南—东北走向，利于对流云团向东北方向移动。此次强对流过程的影响系统有中层配合冷温槽的高空槽、中低层低压和强盛的西南风低空急流，其中冷温槽超前于高空槽，低压垂直伸展高度高，中心向西北方向倾斜。中层冷平流、低层暖平流的对流不稳定层结和低空急流带来的充沛水汽为强对流发生发展提供有利的层结和水汽条件。干线是强对流天气的触发机制之一。

图22018年3月3日20:00和4日8:00环流形势

注：a—3日20:00,b—4日8:00。

从4日8:00环流形势图可以看出，500hPa南支浅槽东移至桂西北，与高原浅槽同位相叠加，径向度加大，温度槽消失，在桂中北形成冷中心，强冷平流区已东移至桂东北，中空急流加强，桂林风速达32m/s。700hPa随着低涡中心向东南移，急流加强且急流核向东南方向调整，桂林风速达28m/s。850hPa低压中心位置几乎没有变化，但是急流更加强盛，桂林风速达16m/s，显著湿区范围明显减小，干线东移至柳州附近，桂林露点温度仍有15℃。925hPa低压中心位置几乎没有变化，太平洋高压西移，广西上空气压梯度加大，风速由8m/s增大至18m/s。高空槽加深东移，为强对流天气提供动力条件，低压稳定少动，东南侧的西南急流不断加强，中空动量下传以及气压梯度加大导致低层风速加大。桂东北同时位于槽前正涡度平流区、低温中心东侧的冷平流区、干线东侧的显著湿区、中低层3支急流的交汇区。

3、环境条件

从3日20:00桂北3个探空站的T-lnP图（图3）可以看出，桂北地区呈现上干下湿的对流不稳定层结，对流有效位能CAPE值较大，0～6km垂直风切变较大，均有利于强对流天气的发生发展，层结曲线在低层呈现出倒“V”型，有利于雷暴大风的发生。T850-500≥26℃，θse随高度递减，θse850-500介于16～22℃之间，属于不稳定的层结。对流有效位能CAPE值介于1268.7～1521.3J/kg之间，对流抑制能量CIN值较小。0～6km垂直风切变介于23.8～30.9m/s之间，属于强风切变环境。

图32018年3月3日20时和4日8:00广西地区T-lnP图

注：a、b、c分别为3日20:00百色、河池、桂林，d为4日8:00桂林。

百色850hPa的露点温度为10℃，明显偏低，且湿层很浅薄，但百色站仍出现10mm的冰雹，并且在自动站出现短时强降水，说明风暴的发生发展对环境的水汽条件要求并不高，只需要有浅薄的湿层存在，即可发生强对流天气。百色地区T850-500达33℃，温度垂直递减率大于湿绝热递减率，属于条件不稳定层结（表2）。河池CAPE值大于百色，而CIN值小于百色，河池850hPa的露点温度大于百色，达16℃，从不稳定能量和水汽条件来看，河池优于百色，当风暴从百色东移时将得到加强。从河池到桂林，水汽条件逐渐转好，湿层逐渐增厚。综上所述，T-lnP图上对此次过程具有指示意义的特征主要有：上干下湿层结，低层倒“V”型结构，大的CAPE值（1268.7～1521.3J/kg），小的CIN值（19～231.1J/kg），强垂直风切变（23.8～30.9m/s),T850-500≥26℃，θse随着高度增加而递减。

表22018年3月3日20:00表征稳定度的对流参数

4、结语

（1）此次强对流过程的影响系统有中层的冷温槽、中低层低压和强盛的西南风低空急流，其中冷温槽超前于高空槽，低压垂直伸展高度高，中心向西北方向倾斜。中层冷平流、低层暖平流的对流不稳定层结以及低空急流带来的充沛水汽为强对流发生发展提供了有利的层结和水汽条件。干线是强对流天气的触发机制之一。天气形势有利于桂北地区强对流天气的发生发展。

(2)T-lnP图上，桂北呈现上干下湿的对流不稳定层结，T850-500≥26℃，θse随高度递减，θse850-500介于16～22℃之间；对流有效位能CAPE值较大，介于1268.7～1521.3J/kg之间，对流抑制能量CIN值较小，介于19.0～231.1J/kg;0～6km垂直风切变大，介于23.8～30.9m/s之间，属于强风切变环境；层结曲线在低层呈现倒“V”型，均有利于短时强降水、雷暴大风和冰雹等天气的发生。各个参数均可能是强对流天气发生发展和维护的因素。DCAPE值对此次雷暴大风过程不具有的指示意义。

参考文献：

[1]钟利华,曾鹏,李勇,等.广西雷暴大风环流特征和物理量诊断分析[J].气象,2010,37(1):59-65.

[2]张小玲,谌芸,张涛.对流天气预报中的环境场条件分析[J].气象学报,2011,70(4):642-654.

[3]张涛,方翀,朱文剑,等.2011年4月17日广东强对流天气过程分析[J].气象,2012,38(7):814-818.

[4]王春艳.2019年3月21日上饶地区强对流天气分析[J].现代农业科技,2019(18):160.

黄国靓.2018年3月4日广西强对流天气环境场特征分析[J].现代农业科技,2020(09):194-196.

基金:桂林市气象局自立科研项目(201904).