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摘要 利用常规观测资料、地面加密观测资料、卫星云图、风廓线雷达以及ear5逐小时再分析资料,对2020年6月25日发生在保定的冰雹天气进行了详细的诊断分析,结果表明:(1)冰雹发生在蒙古冷涡底部的西北气流中,冰雹路径与对流云团的移动方向吻合,冰雹出现在对流云团移动方向的右后侧;(2)较大的高低空垂直风切变促进了深对流的发展,高空急流核左前侧辐散,地面低压区辐合,有利于高低空能量的交换;(3)地面露点锋、中尺度辐合线为本次冰雹等强对流天气的触发机制。
关键词 冰雹;西北气流;露点锋;中尺度辐合线
中图分类号:S761.4 文献标识码:B 文章编号:2095–3305(2021)04–0134–03
冰雹多由生命史短、空间范围小、移动演变快的中小尺度对流系统直接产生,由于其局地性强、致灾严重,因此一直是天气预报研究重点关注的领域之一[1-3]。近年来,气象工作者从多普勒雷达反射率因子、径向速度、垂直液态水含量等方面分析了冰雹天气的风暴特征[4-6],但雷达、卫星等遥感资料通常只适用于临近预报的外推,而且时效有限,短期时效的冰雹预报需要依赖环境条件。
1 天气实况
2020年6月25日下午保定出现强对流天气,冰雹、雷雨大风影响较大,最大冰雹直径26 mm(表1),最大风力22 m/s。据初步统计,受灾人口77 376,受灾面积约6 736.8 hm2,成灾面积5 752.23 hm2,绝收面积1 229.43 hm2,直接经济损失12 209.07万元。
2 对流云团的演变特征
冰雹對流云团的生成及演变过程见图1。6月25日12:00~13:00保定西北部有东西带状云系出现,云顶发展得不高,13:30~14:00随着北部低涡螺旋云系的加强,此云带的云顶温度快速降低,由带状发展为近似圆形的对流云团,14:00~15:00涞源出现冰雹。15:00左右,对流云团与北部低涡云系合并,对流云团面积增大,15:00~16:00易县出现直径26 mm的冰雹。17:00对流云团与北部云系脱离,继续向东南移动,17:00~18:00满城和保定主城区先后出现冰雹,之后对流云团逐渐移出保定。冰雹路径与对流云团的移动方向吻合,冰雹出现在对流云团西南侧、对流云团移动方向的右后侧。
3 冰雹形成的环境条件
3.1 天气尺度影响系统
6月25日08:00(图2a)保定受蒙古冷涡底部的西北气流控制,对应的700 hPa(图2d)和850 hPa(图2e)图上,保定上游存在低空切变线,700 hPa切变线向南伸展的范围比850 hPa要小。850 hPa温度脊与500 hPa温度槽叠加,大气层结极不稳定。14:00~18:00随着高空冷涡的东移(图2b、图2c)冷涡底部的大风速核移至河北中南部地区,高低空垂直风切变随之加大,气流在地面低压区辐合上升(图2g),在高低空垂直风切变的作用下发展成深厚、更加有组织的对流单体。850 hPa高空锋区(图2f)的走向与对流云团走向一致。
3.2 前日天气实况和探空资料分析
6月25日08:00~14:00北京探空上干下湿结构明显(图3a-b),14:00对流有效位能增加到1 000 J/kg以上,14:00低层层结接近干绝热,14:00~20:00(图3c)随着500 hPa风速的加强,高低空垂直风切变加大,由于湿区浅薄,0℃和-20℃高度合适,更有利于雷暴大风、冰雹的出现。邢台探空(图3d)同样具有上干下湿的“喇叭口”形状,结果未出现强烈对流天气,分析原因可能是24日保定南部和石家庄、邢台等地出现较明显降水,能量提前释放。
3.3 触发机制
本次过程的触发机制为地面露点锋、中尺度切变线。西北部的地面露点锋(图4a、图4b)首先触发对流单体的形成,西北部雷暴形成的冷出流和南部的暖湿气流形成地面中尺度辐合线(图4c~图4e),强雹暴单体出现在干侵入和地面辐合线相交的位置。
3.4 风廓线雷达资料分析
逐30 min(图5a)和逐6 min(图5b)风廓线雷达均显示,14:00~20:00高空风逐渐增大,高低空垂直风切变加强,17:00~18:00低空出现风向切变,与保定出现冰雹时间接近。
4 物理量诊断
冰雹出现在高空急流左侧、急流核的左前侧(图6a)。0~6 km垂直风切变(图6b)为3~4 m/(s·km),风向由低到高顺时针旋转超过90°,有利于深厚强对流的发展。15:00~17:00垂直上升速度(图3c-e)明显增加,上升运动增强。500 hPa和850 hPa温差绝对值接近30℃(图6g),800 hPa以上比湿快速(图6f)降低,上干冷、下暖湿层结明显,非常有利于冰雹、大风的出现。
5 小结
本次冰雹、雷雨大风发生在蒙古冷涡底部的西北气流中,高空冷槽与低空暖脊叠置,大气层结不稳定度加大。较大的高低空垂直风切变促进了深对流的发展,高空急流核左前侧辐散,地面低压区辐合,有利于高低空能量的交换。地面露点锋、中尺度辐合线为本次强对流天气的触发机制。
参考文献
[1] 郑媛媛,姚晨,郝莹,等.不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时临近预报预警研究[J].气象,2011,37(7):795-801.
[2] 赵洋洋,张庆红,杜宇,等.北京“7·21”特大暴雨环流形势极端性客观分析[J].气象学报,2013,71(5):817-824.
[3] 陈伟斌,农孟松,赵金彪,等.广西2次雷暴大风天气过程的成因及异同分析[J].中国农学通报,2015,31(15):231-239.
[4] 丁建芳,刘磊,鲍向东,等.三门峡一次冰雹天气多普勒雷达资料分析[J].气象与环境科学,2012,35(3):49-53.
[5] 赵桂香,闫慧,董文晓.2013年山西5次典型强对流天气分析[J].中国农学通报,2016,32(23):113-121.
[6] 李茜,王咏青,张邵辉,等.一次致雹强风暴的多普勒雷达特征分析[J].气象与环境科学,2012,35(3):1-9.
责任编辑:黄艳飞
关键词 冰雹;西北气流;露点锋;中尺度辐合线
中图分类号:S761.4 文献标识码:B 文章编号:2095–3305(2021)04–0134–03
冰雹多由生命史短、空间范围小、移动演变快的中小尺度对流系统直接产生,由于其局地性强、致灾严重,因此一直是天气预报研究重点关注的领域之一[1-3]。近年来,气象工作者从多普勒雷达反射率因子、径向速度、垂直液态水含量等方面分析了冰雹天气的风暴特征[4-6],但雷达、卫星等遥感资料通常只适用于临近预报的外推,而且时效有限,短期时效的冰雹预报需要依赖环境条件。
1 天气实况
2020年6月25日下午保定出现强对流天气,冰雹、雷雨大风影响较大,最大冰雹直径26 mm(表1),最大风力22 m/s。据初步统计,受灾人口77 376,受灾面积约6 736.8 hm2,成灾面积5 752.23 hm2,绝收面积1 229.43 hm2,直接经济损失12 209.07万元。
2 对流云团的演变特征
冰雹對流云团的生成及演变过程见图1。6月25日12:00~13:00保定西北部有东西带状云系出现,云顶发展得不高,13:30~14:00随着北部低涡螺旋云系的加强,此云带的云顶温度快速降低,由带状发展为近似圆形的对流云团,14:00~15:00涞源出现冰雹。15:00左右,对流云团与北部低涡云系合并,对流云团面积增大,15:00~16:00易县出现直径26 mm的冰雹。17:00对流云团与北部云系脱离,继续向东南移动,17:00~18:00满城和保定主城区先后出现冰雹,之后对流云团逐渐移出保定。冰雹路径与对流云团的移动方向吻合,冰雹出现在对流云团西南侧、对流云团移动方向的右后侧。
3 冰雹形成的环境条件
3.1 天气尺度影响系统
6月25日08:00(图2a)保定受蒙古冷涡底部的西北气流控制,对应的700 hPa(图2d)和850 hPa(图2e)图上,保定上游存在低空切变线,700 hPa切变线向南伸展的范围比850 hPa要小。850 hPa温度脊与500 hPa温度槽叠加,大气层结极不稳定。14:00~18:00随着高空冷涡的东移(图2b、图2c)冷涡底部的大风速核移至河北中南部地区,高低空垂直风切变随之加大,气流在地面低压区辐合上升(图2g),在高低空垂直风切变的作用下发展成深厚、更加有组织的对流单体。850 hPa高空锋区(图2f)的走向与对流云团走向一致。
3.2 前日天气实况和探空资料分析
6月25日08:00~14:00北京探空上干下湿结构明显(图3a-b),14:00对流有效位能增加到1 000 J/kg以上,14:00低层层结接近干绝热,14:00~20:00(图3c)随着500 hPa风速的加强,高低空垂直风切变加大,由于湿区浅薄,0℃和-20℃高度合适,更有利于雷暴大风、冰雹的出现。邢台探空(图3d)同样具有上干下湿的“喇叭口”形状,结果未出现强烈对流天气,分析原因可能是24日保定南部和石家庄、邢台等地出现较明显降水,能量提前释放。
3.3 触发机制
本次过程的触发机制为地面露点锋、中尺度切变线。西北部的地面露点锋(图4a、图4b)首先触发对流单体的形成,西北部雷暴形成的冷出流和南部的暖湿气流形成地面中尺度辐合线(图4c~图4e),强雹暴单体出现在干侵入和地面辐合线相交的位置。
3.4 风廓线雷达资料分析
逐30 min(图5a)和逐6 min(图5b)风廓线雷达均显示,14:00~20:00高空风逐渐增大,高低空垂直风切变加强,17:00~18:00低空出现风向切变,与保定出现冰雹时间接近。
4 物理量诊断
冰雹出现在高空急流左侧、急流核的左前侧(图6a)。0~6 km垂直风切变(图6b)为3~4 m/(s·km),风向由低到高顺时针旋转超过90°,有利于深厚强对流的发展。15:00~17:00垂直上升速度(图3c-e)明显增加,上升运动增强。500 hPa和850 hPa温差绝对值接近30℃(图6g),800 hPa以上比湿快速(图6f)降低,上干冷、下暖湿层结明显,非常有利于冰雹、大风的出现。
5 小结
本次冰雹、雷雨大风发生在蒙古冷涡底部的西北气流中,高空冷槽与低空暖脊叠置,大气层结不稳定度加大。较大的高低空垂直风切变促进了深对流的发展,高空急流核左前侧辐散,地面低压区辐合,有利于高低空能量的交换。地面露点锋、中尺度辐合线为本次强对流天气的触发机制。
参考文献
[1] 郑媛媛,姚晨,郝莹,等.不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时临近预报预警研究[J].气象,2011,37(7):795-801.
[2] 赵洋洋,张庆红,杜宇,等.北京“7·21”特大暴雨环流形势极端性客观分析[J].气象学报,2013,71(5):817-824.
[3] 陈伟斌,农孟松,赵金彪,等.广西2次雷暴大风天气过程的成因及异同分析[J].中国农学通报,2015,31(15):231-239.
[4] 丁建芳,刘磊,鲍向东,等.三门峡一次冰雹天气多普勒雷达资料分析[J].气象与环境科学,2012,35(3):49-53.
[5] 赵桂香,闫慧,董文晓.2013年山西5次典型强对流天气分析[J].中国农学通报,2016,32(23):113-121.
[6] 李茜,王咏青,张邵辉,等.一次致雹强风暴的多普勒雷达特征分析[J].气象与环境科学,2012,35(3):1-9.
责任编辑:黄艳飞