苏浙沪一次冷涡雷暴天气过程分析

苏浙沪一次冷涡雷暴天气过程分析

刘丽丹 1 （ 1.中国民用航空华东地区空中交通管理局气象中心 上海 200335）

摘要：本文利用Micaps常规资料以及卫星云图资料，对2020年4月12日冷涡西侧横槽转竖引发的一次较大范围雷雨大风等天气过程从大气环境配置特征、卫星云图演变等方面进行诊断分析。结果表明：冷涡西侧有近东西向横槽时，横槽附近有明显的温度槽，当横槽转竖时引导干冷空气南下，配合低层增温增湿，形成上冷下暖的巨大温差，在地面辐合线的作用下触发强对流天气。垂直方向上的温差和较强的风速垂直切变是此类强对流产生的主要机制，K指数、SI指数对预报此类强对流天气存在局限性。

关键词：冷涡 干冷空气 地面辐合线 上冷下暖

1 引言

强对流天气是经常发生的一种天气，且常伴有暴雨、闪电、冰雹等恶劣天气现象，对民航运输安全造成极大威胁。强对流天气是天气预报中的重点和难点，尤其是突发性、局地性的特征，预报能力仍十分有限。此次雷暴是由高空冷涡引发，本文从热力条件、动力条件、湿度条件和稳定度条件等方面对本次过程进行分析，寻找冷涡雷暴的成因及预报此类天气的分析方法。

2 天气实况

2020年4月12日午后，在江苏中部开始出现对流云团，之后，云团在向东南方向移动过程中逐渐增强，给江苏大部、上海及浙江东北部带来雷雨和雷暴大风等强对流天气。其中，虹桥机场18:30-19:45出现雷雨伴有28m/s的大风，浦东机场19：05-20:23出现雷雨伴有最大23m/s的大风，杭州机场19：43-20:23出现阵雨伴有15m/s阵风，宁波机场20：35-21:45出现阵雨伴有19m/s阵风。本次过程造成华东中东部多个机场出现飞机受雷雨及低空风切变影响复飞或备降的情况。

3 天气形势分析

3.1 高空形势

图1 2020年4月12日08时500hPa和850hPa高空形势场

4月12日08时的高空形势场分析（图1）。500hPa上高空冷涡位于黄海附近，位置明显偏南，槽线位于黄海-东海-浙东北一带，槽后有明显冷平流，苏浙沪地区位于槽底至槽后的西北偏西气流中，冷涡的西侧存在一横槽，位于山东南部-河南北部-山西一带，横槽附近配合有一横向的温度槽；700hPa上（图略）苏浙沪地区位于槽后的西北气流中，槽后有弱冷平流；850hPa上槽线位于西太平洋上，苏浙沪地区处于槽后的西北气流中，无明显温度平流。一般来说，高空均为槽后西北气流，是不容易形成强对流性天气的,值得注意的是850hPa上0℃线冷中心位于江西，冷平流在华东南部，而华东北部温度在4-6℃，说明华东中北部低层开始增温回暖，晴空条件下，白天地面将明显升温，增强“上冷下暖”的不稳定形势，有利于强对流天气发生。

图2 2020年4月12日20时500hPa和850hPa高空形势场

4月12日20时的高空形势场分析（图2）。500hPa上的横槽已转竖，且快速东移南压至海上，温度槽也转竖东移南压，冷平流减弱，江苏东部转为偏北气流，风速增大，上海处于槽底偏西气流，700hPa和850hPa苏浙沪地区位于槽后的西北偏北气流中，风速也有所加大，850hPa出现弱的冷平流，冷涡强度增强，说明高空冷平流已输送至低层，大气层结趋于稳定，强对流天气逐渐减弱。

3.2 地面形势

图3 2020年4月12日地面形势场和 图4 2020年4月12日08时华东地面轻雾区

12日11时至20时地面辐合线位置

苏浙沪地区4月11日受冷锋影响，出现降水、降温天气，12日早晨地面温度较低，普遍在6-8℃。4月12日08时，地面冷锋已经移到日本南侧洋面上，苏浙沪为高压环流控制（图3），转为晴好天气，地面温度开始回升，华东中北部从08时的10-11℃持续升温到14时的19-20℃。12日午间开始，苏北部有地面辐合线出现（图3），辐合线从苏北逐渐向东南方向移动，14时-17时地面辐合是增强的过程，至上海后，辐合开始逐渐减弱，东移入海。

4 大气温湿状况及不稳定性分析

强对流的发生需要潜在不稳定能量、抬升条件和湿度条件。

4.1 热力不稳定条件

4月12日08时，500hPa上苏浙沪地区有明显的冷平流，加上冷涡西侧横槽转竖，温度槽也转竖南压，中高层冷平流进一步加强，而850hPa上开始升温，强的冷空气叠加在低层暖气流上，使得温度垂直递减率很大，同时，地面天气晴好，增温明显，为强对流天气发生提供了极好的热力不稳定和能量条件。

4.2 动力条件

4月12日强对流发生前，11-20时苏浙沪地面有辐合线存在，有利于低层空气块的抬升，强对流在辐合线附近发生发展。

4.3. 湿度条件

苏浙沪地区整层湿度较干，500hPa上T-Td≥20℃，为显著的干层，浙沪地区600hPa以下相对湿度稍大，最大也只在80%，但是，强对流发生的地区早上出现了轻雾（图4），说明近地面层的相对湿度较湿一些。

4.4 探空分析

图5 2020年4月12日08时宝山、射阳站探空

4月12日08时，宝山站850hPa与500hPa的温度差为25℃，射阳站的 达到34℃（图5），江苏上空的 在29℃以上，温度递减率大，有利于强对流的发展。

08时，宝山站K指数为16℃，SI指数为8.29℃，CAPE值为55.1 J/kg，射阳站K指数为7℃，SI指数为3.57℃，CAPE值仅有0.3 J/kg，用午后的地面温度和露点订正后，宝山站CAPE值为851.9J/kg，射阳站CAPE值为812.7 J/kg，对流有效位能有明显的增大，表明具备了不稳定的潜势，K指数和SI指数虽有所变化，但未达到强对流天气的参考值。

08时，宝山和射阳的探空显示925hPa以下有逆温层，低空逆温层有利于不稳定能量的储存。此外，从两个探空站的风的垂直切变可以看出，低层风随高度顺转有暖平流，中高层风随高度逆转有冷平流，加剧了层结不稳定。中高层有西北偏西风急流存在，有明显的垂直风切变，尤其是宝山站风速的变化很显著，0-6km风垂直切变达18m/s。

由探空图所反映的热力不稳定、较强的对流有效位能和垂直风切变，为强对流的发生提供了热力和动力不稳定条件。整层相对湿度较小，温湿层结曲线形成向上开口的“喇叭状”特征，表明此次过程是以雷暴和大风天气为主的强对流天气。

5 卫星云图分析

图6 2020年4月12日15-17时卫星云图

4月12日午间在江苏北部晴空区中有浅薄云系开始出现，此后在原地逐渐增强，到15时发展成西北-东南向断线状排列的几个对流云团（图6），并向东南方向移动，16时对流云团覆盖江苏中部，位于东部沿海的对流云团发展最强烈，云体不断发展东移，17时对流云团已经覆盖江苏中南部，此时东部云团已经东移入海，陆地上的云团继续东移南压，相继影响上海、浙江东北部直达宁波、舟山一带，22时云团主体进入东海，逐渐减弱。

6 小结

（1）此次过程是高空冷涡引发的强对流天气，在高空冷平流的作用下，低层辐合和地面增温激发出这次较大范围的强对流天气。

（2）冷涡西侧横槽转竖，使得高空冷平流加强，低空有相对的暖湿平流，就可形成“上冷下暖”的不稳定形势场。

（3）温湿、动力场特征为温度垂直递减率大，有较大的垂直风切变，整层湿度较干，湿层浅薄，位于925hPa以下，甚至只在地面有湿层。这种特征带来的是以雷暴大风为主的强对流天气。

（4）高空冷涡雷暴常影响东北、华北地区及华东北部地区，相对较少影响长江以南地区，但当高空冷涡位置偏南时，由于南方地区更易在低空形成暖湿形势，因此更易形成强对流天气。

（5）预报高空冷平流引发的雷暴，重点需要分析垂直方向上的温差和风速垂直切变，K指数、SI指数对预报此类强对流天气存在局限性。

参考文献:

[1] 孙继松，戴建华，何立富，郑媛媛，俞小鼎，许爱华著.强对流天气预报的基本原理与技术方法—中国强对流天气预报手册.北京：气象出版社，2014.4.

[2] 陶岚，严红梅著.2004-2011上海31次雷雨大风过程环境特征分析.中国气象学会年会. 2012.

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