论文部分内容阅读
摘 要：本文选择地面、高空资料、NCEP再分析资料对2013年5月13日清镇市强对流天气大气不稳定层结、水汽条件和垂直上升运动等诊断分析。得出：此次冰雹强对流天气过程主要是受高原短波槽及低层切变系统作用，为此次天气过程提供了优越的动力条件，地面热低压使得地面及低层温度上升、能量积聚。强的风垂直切变对强对流发生发展起到了重要作用。上层干冷、下层暖湿的位势不稳定层结成为此次强对流爆发不可少的触发条件，对流不稳定能量大，形成的上升气流深厚。
关键词：清镇市；强对流；诊断分析
中图分类号：P456.1 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170533198
对流天气指雷暴、暴雨、冰雹、下击暴流等中小尺度天气。一般把冰雹、暴雨和下击暴流称为强对流天气，特别是冰雹天气来势凶猛、强度大且持续时间短，却可使农作物瞬间遭到毁灭。近些年气象专家和学者对贵州对流天气开展了大量研究，但针对清镇市强对流天气研究较少。本文利用常规气象资料和NCEP等分析2013年5月13日清镇市局地强对流天气成因，旨在为清镇市气象预报服务、防灾减灾提供参考依据。
1 天气实况
2013年5月13日16：00贵州清镇市自北向南出现雷电、冰雹、大风、短时强降水等强对流天气，19：00结束，持续约3h。18：00—19：00清镇站温度由25℃降到18℃，2个乡镇出现大雨，1个乡镇出现中雨，7个乡镇出现小雨，其中新店镇教场出现30.3mm降水为最大。清镇城区、流长乡、犁倭乡出现瞬时大风和冰雹，城区大风达23.7m/s，冰雹约100粒/m2，直径达15mm左右。
2 環流背景
2013年5月13日，500hPa高原短波槽东移影响贵州，槽前正涡度平流促使辐合上升运动，700hPa云南东部切变东移，是造成强天气的主要影响系统，850hPa贵州主要受偏南气流影响，带来低层丰沛水汽。13日08：00贵阳比湿700hPa为9g/kg，850hPa为12g/kg，水汽条件较好；700hPa及850hPa四川东部到贵州分别一冷舌，说明从高原经四川有冷平流进入贵州，叠置在低层偏南暖湿气流上，大气处于不稳定状态。地面场上，四川热低压发展影响贵州，清镇市晴到多云，气温上升明显，西北风转偏南风，风速加大，地面温度升高，能量积聚，500hPa低槽及700hPa切变东移，触发不稳定能量释放，出现强对流天气。
3 大气层结不稳定性分析
3.1 物理量分析
选择邻近的贵阳站（清镇市东部）探空资料分析大气层结特征。13日大气层结表现出不稳定状态且不稳定加剧（图2）。13日08：00，K指数为36℃，SI指数为-1.14℃，大气已经处于不稳定状态，19：00出现冰雹、短时强降水及大风，20：00这2个特征指数进一步加大，K指数达39℃，SI指数降至-3.18，不稳定特征更明显。08：00、20：00 T500-T850为-25℃。以上物理量均达到强对流天气预报阈值。
θse随高度的变化量（）反映气层对流性不稳定状态，正值越大不稳定性越强。13日08：00正值区出现在750hPa～500hPa，为1℃/10hPa；20：00正值区出现850hPa～600hPa及490hPa～515hPa，分别为0.67℃、4.4℃/10hPa。
3.2 0℃和-20℃层分析
0℃层（H0）和-20℃（H-20）表征积雨云内部结构特征高度，2者高度差ΔH反映H0与H-20之间气层稳定度大小，对于定量过冷水，ΔH越大过冷水浓度越大，上升气流速度一定时，过冷水浓度越大越有利于冰雹形成。13日08：00—20：00均为3.5km，说明高层冷空气强且过冷水浓度大，对形成冰雹非常有利。
3.3 风的垂直切变
风在垂直方向的变化可反映温度平流特征，风向随高度顺时针变化表明该层有暖平流，逆时针变化反映有冷平流。08：00、20：00时850hPa～400hPa为暖平流、400～200hPa为冷平流，高层冷平流叠加在低层暖平流上的垂直结构使大气层结处于不稳定状态。强烈的垂直风切变是形成强对流天气的必要条件，13日08：00风速850hPa（1450m）8m/s、250hPa（10890m）40m/s，风速垂直切变为3.4×10-3m/（hPa·s），为较强垂直风切变环境，利于强对流形成。
4 上升运动
利用NCEP再分析资料对18日14：00垂直速度、涡度沿26°N做剖面（图4），105E～107E上空有一垂直上升区，清镇市（E106～E106.5、N26.5～N26.3）上空垂直上升运动伸展至300hPa，地面到400hPa为正涡度区，400hPa以上为负涡度区，高层辐散、中低层辐合促使垂直上升运动发展和加强，利于清镇市冰雹形成。
5 小结
地面受热低压控制，高原短波槽及低层切变东移触发不稳定能量爆发形成强对流天气。
大气层结不稳定性在K指数、SI指数、θse随高度变化等表现明显，0℃及-20℃层也利于冰雹产生。
高层冷平流叠加在低层暖平流上的垂直结构使大气层结处于不稳定状态，风速垂直切变为3.4×10-3m/（hPa·s），为较强垂直风切变环境，利于强对流天气形成。
清镇市上空高层辐散、中低层辐合促使垂直上升运动发展和加强，利于清镇市上空冰雹形成。
参考文献
[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000.
[2]黄振，宋煜，何玉科.2004年8月3日大连大暴雨天气过程分析[J].气象与环境学报，2006，22（02）.
作者简介：金昭贵（1983-），男，汉族，贵州清镇市人，硕士研究生，工程师，从事综合气象业务工作。
关键词：清镇市；强对流；诊断分析
中图分类号：P456.1 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170533198
对流天气指雷暴、暴雨、冰雹、下击暴流等中小尺度天气。一般把冰雹、暴雨和下击暴流称为强对流天气，特别是冰雹天气来势凶猛、强度大且持续时间短，却可使农作物瞬间遭到毁灭。近些年气象专家和学者对贵州对流天气开展了大量研究，但针对清镇市强对流天气研究较少。本文利用常规气象资料和NCEP等分析2013年5月13日清镇市局地强对流天气成因，旨在为清镇市气象预报服务、防灾减灾提供参考依据。
1 天气实况
2013年5月13日16：00贵州清镇市自北向南出现雷电、冰雹、大风、短时强降水等强对流天气，19：00结束，持续约3h。18：00—19：00清镇站温度由25℃降到18℃，2个乡镇出现大雨，1个乡镇出现中雨，7个乡镇出现小雨，其中新店镇教场出现30.3mm降水为最大。清镇城区、流长乡、犁倭乡出现瞬时大风和冰雹，城区大风达23.7m/s，冰雹约100粒/m2，直径达15mm左右。
2 環流背景
2013年5月13日，500hPa高原短波槽东移影响贵州，槽前正涡度平流促使辐合上升运动，700hPa云南东部切变东移，是造成强天气的主要影响系统，850hPa贵州主要受偏南气流影响，带来低层丰沛水汽。13日08：00贵阳比湿700hPa为9g/kg，850hPa为12g/kg，水汽条件较好；700hPa及850hPa四川东部到贵州分别一冷舌，说明从高原经四川有冷平流进入贵州，叠置在低层偏南暖湿气流上，大气处于不稳定状态。地面场上，四川热低压发展影响贵州，清镇市晴到多云，气温上升明显，西北风转偏南风，风速加大，地面温度升高，能量积聚，500hPa低槽及700hPa切变东移，触发不稳定能量释放，出现强对流天气。
3 大气层结不稳定性分析
3.1 物理量分析
选择邻近的贵阳站（清镇市东部）探空资料分析大气层结特征。13日大气层结表现出不稳定状态且不稳定加剧（图2）。13日08：00，K指数为36℃，SI指数为-1.14℃，大气已经处于不稳定状态，19：00出现冰雹、短时强降水及大风，20：00这2个特征指数进一步加大，K指数达39℃，SI指数降至-3.18，不稳定特征更明显。08：00、20：00 T500-T850为-25℃。以上物理量均达到强对流天气预报阈值。
θse随高度的变化量（）反映气层对流性不稳定状态，正值越大不稳定性越强。13日08：00正值区出现在750hPa～500hPa，为1℃/10hPa；20：00正值区出现850hPa～600hPa及490hPa～515hPa，分别为0.67℃、4.4℃/10hPa。
3.2 0℃和-20℃层分析
0℃层（H0）和-20℃（H-20）表征积雨云内部结构特征高度，2者高度差ΔH反映H0与H-20之间气层稳定度大小，对于定量过冷水，ΔH越大过冷水浓度越大，上升气流速度一定时，过冷水浓度越大越有利于冰雹形成。13日08：00—20：00均为3.5km，说明高层冷空气强且过冷水浓度大，对形成冰雹非常有利。
3.3 风的垂直切变
风在垂直方向的变化可反映温度平流特征，风向随高度顺时针变化表明该层有暖平流，逆时针变化反映有冷平流。08：00、20：00时850hPa～400hPa为暖平流、400～200hPa为冷平流，高层冷平流叠加在低层暖平流上的垂直结构使大气层结处于不稳定状态。强烈的垂直风切变是形成强对流天气的必要条件，13日08：00风速850hPa（1450m）8m/s、250hPa（10890m）40m/s，风速垂直切变为3.4×10-3m/（hPa·s），为较强垂直风切变环境，利于强对流形成。
4 上升运动
利用NCEP再分析资料对18日14：00垂直速度、涡度沿26°N做剖面（图4），105E～107E上空有一垂直上升区，清镇市（E106～E106.5、N26.5～N26.3）上空垂直上升运动伸展至300hPa，地面到400hPa为正涡度区，400hPa以上为负涡度区，高层辐散、中低层辐合促使垂直上升运动发展和加强，利于清镇市冰雹形成。
5 小结
地面受热低压控制，高原短波槽及低层切变东移触发不稳定能量爆发形成强对流天气。
大气层结不稳定性在K指数、SI指数、θse随高度变化等表现明显，0℃及-20℃层也利于冰雹产生。
高层冷平流叠加在低层暖平流上的垂直结构使大气层结处于不稳定状态，风速垂直切变为3.4×10-3m/（hPa·s），为较强垂直风切变环境，利于强对流天气形成。
清镇市上空高层辐散、中低层辐合促使垂直上升运动发展和加强，利于清镇市上空冰雹形成。
参考文献
[1]朱乾根，林锦瑞，寿绍文，等.天气学原理和方法[M].北京：气象出版社，2000.
[2]黄振，宋煜，何玉科.2004年8月3日大连大暴雨天气过程分析[J].气象与环境学报，2006，22（02）.
作者简介：金昭贵（1983-），男，汉族，贵州清镇市人，硕士研究生，工程师，从事综合气象业务工作。