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摘 要 利用常规观测资料、郴州市多普勒天气雷达探测资料和加密自动站资料，对2018年6月21日傍晚发生在湖南省郴州市嘉禾县的一次强对流天气过程实例进行分析，特别是对过程中出现的典型超级单体的雷达回波强度场和多普勒垂直液态水含量（VIL）特征进行了细致的分析。结果表明：强雷暴、局地大暴雨发生前天气晴热高温；上干下湿的叠加区域配合地面辐合线触发能量的释放，造成局地强对流天气现象的发生；此次过程雷达PUP图弓形回波特征明显，弓形回波具有持久产生中气旋的能力，中气旋一般产生在弓形回波顶部，且多数造成冰雹大风等强对流天气。
关键词 雷暴；暴雨；超级单体回波；弓形回波；中气旋
中图分类号：P427.3 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.075
随着全国天气雷达的加密布设，多普勒雷达资料的应用研究越来越受到重视，在雷达图像产品的识别方面出现了大量的研究成果，反射率因子、径向速度的PPI和VIL等产品在强对流天气的个例分析中得到普遍应用，用中气旋、液态累积含水量、回波顶高等导出识别强对流天气方面也有不少研究成果。郴州多普勒雷达网的建成，为各地及时应用雷达资料进行灾害性天气临近预报提供了方便，使非雷达站的业务人员有条件通过分析研究强对流天气过程雷达回波特征，不断积累经验，从而提高突发灾害性天气的临近预报预警服务工作。
1 天气背景
嘉禾县位于湖南省南部，郴州市西南端，属于亚热带季风气候区。2018年6月21日19：00，当地处在副热带高压系统边缘，高空多小槽波动，槽前西南气流控制中，水汽较为充沛，CAPE值最大达到2 902 J·kg-1，从而出现一次强雷暴、局地大暴雨天气过程，波及范围较广。嘉禾县出现大暴雨3个站点，暴雨15个站点；累计降水量最大出现在袁家镇张家村，达到115.3 mm，最大小时雨强达
74.7 mm。临近的桂阳县和临武县也出现多个大暴雨和暴雨站点。期间，强雷暴天气现象对嘉禾县电力及网络造成短暂瘫痪，人民的生命及财产安全受到严重威胁。
1.1 地面形势
根据2018年6月21日8：00及14：00地面图（图略）资料显示，地面辐合线位于南岭山脉一带，气流汇合上升，有利于对流性天气现象的发展，16：00嘉禾站点最高气温已达到33.6 ℃。6月21日15：00，嘉禾站3 h变压值为-2.4 hPa，是郴州地区的负变压中心。低层的辐合作用在增强，有利于上升运动的发展及对流天气的出现[1]。20：00，嘉禾站3 h变压值为2.5 hPa，又处于郴州地区正变压中心。高层的辐散作用在增强，有利于气流下沉运动，释放不稳定能量，从而导致了强降水的发生。
1.2 高空形势
根据2018年6月21日8：00高空图资料（图略）分析，850 hPa图显示湘南有风速的辐合，700 hPa图显示槽位于广西一带，嘉禾县位于槽前，受西南暖湿气流影响，为产生局地强对流天气提供了有利条件；500 hPa图显示高空多小槽波动，高空槽位于云南一带，嘉禾县受副热带高压系统边缘影响，以多云有阵雨天气为主。20：00
500 hPa资料图中明显可知，副热带高压系统有所南退，低涡切变线已南压至嘉禾县附近。当日17：00红外线卫星云图（图略）显示，嘉禾县上空水汽通道较为明显，因此为强降水云团的发展提供了有利的水汽条件。
1.3 对流不稳定条件
强对流一般在不稳定的大气层结发生，T-logP图是分析大气稳定度的重要工具，以郴州市探空站资料进行分析，21日20：00 K=40.6，沙氏指数SI=-2.43，湿对流有效位能CAPE=2 902；该值说明，CAPE≥2 000，属于强的对流有效位能，有利于强雷暴的发生。0 ℃层高度5 500 m，-20 ℃层高度8 931 m，但较高的0 ℃层高度不利于冰雹的产生；故没有产生冰雹及大风天气过程。由于整层都比较湿，不稳定能量较为充沛，有利于短时强降水天气的发生。
19：00—20：00，袁家镇1 h降水量达74.7 mm，珠泉镇1 h降水量达73.8 mm。
2 强雷暴的雷达回波分析
2.1 雷达回波实况演变
嘉禾县气候特征为大多数强对流性天气过程都发生在中午至夜间，以午后至傍晚发生的頻率最高[2]。此次的强雷暴、局地大暴雨天气也不例外，强雷暴出现时段在16：48至次日3：40，从郴州雷达显示站37号产品资料得知，从19：05永州市宁远县方向有强回波向嘉禾县范围移动，回波最大反射率达62 dBz，维持该强度长达近2 h，弓形回波明显，资料显示，20：13—20：25嘉禾县普满乡附近生成了明显的中气旋，维持了两个体扫；郴州雷达显示站41号产品显示，回波顶高达到15.2 km。嘉禾县区域内出现强雷暴和短时强降水，之后强回波继续向桂阳-临武方向缓慢移动，移动过程中回波仍在发展，期间回波最大反射率高达65 dBz，除嘉禾县袁家镇张家村、南岭林场、泮头水库等地出现大暴雨外，还导致桂阳县仁义镇和临武县香花岭、镇南、三合乡等地也出现大暴雨。
2.2 VIL值与强对流天气系统
垂直累积液态含水量VIL值表示将反射率因子数据转换成等价的液态水值。持续高的VIL值可能与超级单体风暴有关[3]。在该次强雷暴、强降水超级单体个例中，该风暴单体距雷达距离为50～70 km，出现强雷暴时VIL值在30～35 kg·m-2
间变化，在19：55突增至40 kg·m-2，此次过程最大值。而在出现超级单体风暴特征期间，VIL值在19：40―20：55维持较大值，这与处于准稳定状态中的超级单体有关。
3 灾情
据民政部门相关统计，受此次暴雨天气过程影响，各乡镇大量农田受灾，部分乡镇出现泥石流，农作物受灾10余公顷、多处鱼塘受灾严重，公路塌方约300 m3，房屋及电器设备受损严重，直接经济损失达1 400余万元。暂未收到人员伤亡情况。
4 结论与讨论
1）此次强对流天气过程，出现了明显的弓形回波特征，在嘉禾县普满乡附近生成了中气旋，且维持了两个体扫。
2）在一个向东北移动的多单体风暴中发展出一个强降水超级单体。此超级单体移动速度缓慢，19：00―22：00，过程回波强度大，最大回波强度维持在
60～65 dBz。这种回波强度易出现强雷暴、大暴雨、冰雹、大风等灾害性天气。实际并未出现冰雹及大风，原因是0 ℃层结较高，不易产生冰雹；低空没有明显的急流，故没有出现大风天气。
3）此次过程中，VIL 大值对超级单体有很好的指示性，同时也是判断超级单体出现的一个依据，长时间的VIL大值可能与超级单体有联系。从VIL值对强雷暴和超级单体明显的指示作用来看，有必要在今后的工作中加强这方面的研究，并需要考虑多普勒雷达探测的局限性。
参考文献：
[1] 中国气象局综合观测司.2016年地面气象观测业务技术规定[Z].2016-02.
[2] 俞小鼎，姚秀萍，熊延南，等.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京：气象出版社，2006.
[3] 刘治国，俞小鼎，陶健红，等.青藏高原东北侧雹云单体最大垂直累积液态含水量的演变特征及其在降雹定时判断中的应用[J].气象学报，2008，66（4）：609-619.
（责任编辑：赵中正）
关键词 雷暴；暴雨；超级单体回波；弓形回波；中气旋
中图分类号：P427.3 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2018.26.075
随着全国天气雷达的加密布设，多普勒雷达资料的应用研究越来越受到重视，在雷达图像产品的识别方面出现了大量的研究成果，反射率因子、径向速度的PPI和VIL等产品在强对流天气的个例分析中得到普遍应用，用中气旋、液态累积含水量、回波顶高等导出识别强对流天气方面也有不少研究成果。郴州多普勒雷达网的建成，为各地及时应用雷达资料进行灾害性天气临近预报提供了方便，使非雷达站的业务人员有条件通过分析研究强对流天气过程雷达回波特征，不断积累经验，从而提高突发灾害性天气的临近预报预警服务工作。
1 天气背景
嘉禾县位于湖南省南部，郴州市西南端，属于亚热带季风气候区。2018年6月21日19：00，当地处在副热带高压系统边缘，高空多小槽波动，槽前西南气流控制中，水汽较为充沛，CAPE值最大达到2 902 J·kg-1，从而出现一次强雷暴、局地大暴雨天气过程，波及范围较广。嘉禾县出现大暴雨3个站点，暴雨15个站点；累计降水量最大出现在袁家镇张家村，达到115.3 mm，最大小时雨强达
74.7 mm。临近的桂阳县和临武县也出现多个大暴雨和暴雨站点。期间，强雷暴天气现象对嘉禾县电力及网络造成短暂瘫痪，人民的生命及财产安全受到严重威胁。
1.1 地面形势
根据2018年6月21日8：00及14：00地面图（图略）资料显示，地面辐合线位于南岭山脉一带，气流汇合上升，有利于对流性天气现象的发展，16：00嘉禾站点最高气温已达到33.6 ℃。6月21日15：00，嘉禾站3 h变压值为-2.4 hPa，是郴州地区的负变压中心。低层的辐合作用在增强，有利于上升运动的发展及对流天气的出现[1]。20：00，嘉禾站3 h变压值为2.5 hPa，又处于郴州地区正变压中心。高层的辐散作用在增强，有利于气流下沉运动，释放不稳定能量，从而导致了强降水的发生。
1.2 高空形势
根据2018年6月21日8：00高空图资料（图略）分析，850 hPa图显示湘南有风速的辐合，700 hPa图显示槽位于广西一带，嘉禾县位于槽前，受西南暖湿气流影响，为产生局地强对流天气提供了有利条件；500 hPa图显示高空多小槽波动，高空槽位于云南一带，嘉禾县受副热带高压系统边缘影响，以多云有阵雨天气为主。20：00
500 hPa资料图中明显可知，副热带高压系统有所南退，低涡切变线已南压至嘉禾县附近。当日17：00红外线卫星云图（图略）显示，嘉禾县上空水汽通道较为明显，因此为强降水云团的发展提供了有利的水汽条件。
1.3 对流不稳定条件
强对流一般在不稳定的大气层结发生，T-logP图是分析大气稳定度的重要工具，以郴州市探空站资料进行分析，21日20：00 K=40.6，沙氏指数SI=-2.43，湿对流有效位能CAPE=2 902；该值说明，CAPE≥2 000，属于强的对流有效位能，有利于强雷暴的发生。0 ℃层高度5 500 m，-20 ℃层高度8 931 m，但较高的0 ℃层高度不利于冰雹的产生；故没有产生冰雹及大风天气过程。由于整层都比较湿，不稳定能量较为充沛，有利于短时强降水天气的发生。
19：00—20：00，袁家镇1 h降水量达74.7 mm，珠泉镇1 h降水量达73.8 mm。
2 强雷暴的雷达回波分析
2.1 雷达回波实况演变
嘉禾县气候特征为大多数强对流性天气过程都发生在中午至夜间，以午后至傍晚发生的頻率最高[2]。此次的强雷暴、局地大暴雨天气也不例外，强雷暴出现时段在16：48至次日3：40，从郴州雷达显示站37号产品资料得知，从19：05永州市宁远县方向有强回波向嘉禾县范围移动，回波最大反射率达62 dBz，维持该强度长达近2 h，弓形回波明显，资料显示，20：13—20：25嘉禾县普满乡附近生成了明显的中气旋，维持了两个体扫；郴州雷达显示站41号产品显示，回波顶高达到15.2 km。嘉禾县区域内出现强雷暴和短时强降水，之后强回波继续向桂阳-临武方向缓慢移动，移动过程中回波仍在发展，期间回波最大反射率高达65 dBz，除嘉禾县袁家镇张家村、南岭林场、泮头水库等地出现大暴雨外，还导致桂阳县仁义镇和临武县香花岭、镇南、三合乡等地也出现大暴雨。
2.2 VIL值与强对流天气系统
垂直累积液态含水量VIL值表示将反射率因子数据转换成等价的液态水值。持续高的VIL值可能与超级单体风暴有关[3]。在该次强雷暴、强降水超级单体个例中，该风暴单体距雷达距离为50～70 km，出现强雷暴时VIL值在30～35 kg·m-2
间变化，在19：55突增至40 kg·m-2，此次过程最大值。而在出现超级单体风暴特征期间，VIL值在19：40―20：55维持较大值，这与处于准稳定状态中的超级单体有关。
3 灾情
据民政部门相关统计，受此次暴雨天气过程影响，各乡镇大量农田受灾，部分乡镇出现泥石流，农作物受灾10余公顷、多处鱼塘受灾严重，公路塌方约300 m3，房屋及电器设备受损严重，直接经济损失达1 400余万元。暂未收到人员伤亡情况。
4 结论与讨论
1）此次强对流天气过程，出现了明显的弓形回波特征，在嘉禾县普满乡附近生成了中气旋，且维持了两个体扫。
2）在一个向东北移动的多单体风暴中发展出一个强降水超级单体。此超级单体移动速度缓慢，19：00―22：00，过程回波强度大，最大回波强度维持在
60～65 dBz。这种回波强度易出现强雷暴、大暴雨、冰雹、大风等灾害性天气。实际并未出现冰雹及大风，原因是0 ℃层结较高，不易产生冰雹；低空没有明显的急流，故没有出现大风天气。
3）此次过程中，VIL 大值对超级单体有很好的指示性，同时也是判断超级单体出现的一个依据，长时间的VIL大值可能与超级单体有联系。从VIL值对强雷暴和超级单体明显的指示作用来看，有必要在今后的工作中加强这方面的研究，并需要考虑多普勒雷达探测的局限性。
参考文献：
[1] 中国气象局综合观测司.2016年地面气象观测业务技术规定[Z].2016-02.
[2] 俞小鼎，姚秀萍，熊延南，等.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京：气象出版社，2006.
[3] 刘治国，俞小鼎，陶健红，等.青藏高原东北侧雹云单体最大垂直累积液态含水量的演变特征及其在降雹定时判断中的应用[J].气象学报，2008，66（4）：609-619.
（责任编辑：赵中正）