广东省一次强对流天气过程成因分析

梁钊扬，林高斌，胡端英

（1.肇庆市气象局，广东肇庆 526000；2.罗定市气象局，广东罗定 527200；3.云浮市气象局，广东云浮 527300）

广东省一次强对流天气过程成因分析

梁钊扬1，林高斌2，胡端英3

（1.肇庆市气象局，广东肇庆 526000；2.罗定市气象局，广东罗定 527200；3.云浮市气象局，广东云浮 527300）

利用常规气象观测数据、NCEP/NCAR再分析、多普勒天气雷达产品等资料，对2011年4月17日发生在广东省的一次强对流天气过程进行了综合分析，结果表明：高空短波槽、弱冷空气和低空切变线是“4·17”过程的主要启动机制；旁瓣回波预示着冰雹等剧烈强对流天气的出现；对流层低层充足的暖湿水汽输送和辐合、层结的不稳定、“上冷下暖”、中层干空气的卷入以及低层辐合、高层辐散满足了强对流天气发生发展的必须条件。

天气学；强对流天气；广东省

强降水、雷暴、大风、冰雹、龙卷等强对流天气的产生一般都伴有一些天气尺度系统，但因其尺度小、生命史短，对强对流天气过程准确、及时地预报和预警等气象服务上存在很大的困难，且强度剧烈的强对流天气往往带来暴雨、狂风雷暴、冰雹等天气现象，造成城市内涝、社会经济损失和人员伤亡等事故，因此，对强对流天气的分析研究显得非常重要。近年来，广大气象工作者对强对流天气过程的研究方面做了大量的工作，如许多一线预报业务人员对造成强对流天气过程的环流背景形势与成因均做了初步的研究［1-6］。罗爱文等［7］、庞古乾等［8］、胡文东等［9］从天气雷达回波特征等方面出发，分析了强对流天气的演变特征。张华龙等［10］阐释了GPS可降水量在华南强对流过程的应用效果。曹治强等［11］对比分析了珠江三角洲和北京地区强对流和暴雨发生的条件。另外，很多学者通过数值模拟研究了强对流天气过程中的不同特征［12-14］。

本研究采用2011年4月16—17日常规气象观测资料、NCEP/NCAR每日4个时次的再分析资料（空间分辨率为1°×1°经纬度）、多普勒天气雷达产品等资料，从天气环流形势、多普勒雷达回波、物理量场等多角度出发，综合分析了2011年4月17日发生在广东省的一次强对流天气，主要从强对流天气过程的形成机制着手，探讨该次强对流天气过程的特点和成因，并以此为基础提高对强对流天气的预报和预警能力。

1 天气过程概述

2011年4月17日09：30—16：30（北京时，下同）有一团强对流云系自西向东横扫广东，所到之处狂风大作、雷电交加，并伴有6级以上大风，其中佛山顺德区陈村录得了全省瞬时最大风速45.5 m/s（14级），云浮都杨镇也录得44.3 m/s（14级）的最大阵风，部分地方还出现了冰雹。强雷暴回波从广西进入肇庆的封开，以50 km/h左右的速度向东偏南方向移动，强降水、大风、冰雹、雷电主要沿着强雷暴移动路径呈东西向狭长带状分布，灾害也基本发生在该狭长带内（简称“4·17”过程）。

2 环流形势

4月17日08：00，500 hPa副热带高压位置偏南，中心在中南半岛中南部，中高纬欧亚范围内西风带径向度较大，为典型的两槽一脊型，其东侧的东亚大槽较深厚，槽底至长江流域，华南上空西风带中有短波槽活动，其随后东移影响广东地区（图1a）。4月16日850 hPa有切变线从贵阳附近东移到南岭一带，17日08：00—20：00，切变线由广东西北部南压到沿海地区，925 hPa切变线（图略）的南压与850 hPa几乎同步，低空切变线南压为强对流天气提供了触发机制（图1b）。另外，从16日开始，西南气流大风速带从云贵高原东移，粤西上空西南风逐渐加大，有利于粤西地区形成高温高湿的能量累积。

图1 2011年4月17日08：00 500 hPa和850 hPa高度场（等值线，单位：dagpm）（a）和风场（箭头，单位：m/s）（b）

从海平面气压场上来看，4月17日西路弱冷空气东移南压（图略），08：00冷锋到达广东中部，20：00移至沿海地区。

综上所述，高空短波槽、弱冷空气和切变线的东移南压，以及西南暖湿水汽的输送，为强对流天气的发展提供了很好的中尺度环流条件。

3 多普勒天气雷达图演变特征

从4月17日09：30起，在广东封开附近有一强度大约为40 dBz的强回波区，回波上嵌有强度达60 dBz的单体回波，回波体以东移为主；约10：00在回波体南端不断有对流单体新生发展加强，回波体内有65 dBz的单体回波，且出现了“丁”字回波，回波移速缓慢；到11：36，回波结构密实、发展强盛，最强回波达71 dBz，并可看到弓形回波，这期间肇庆、云浮出现了雷雨大风、冰雹天气，云浮市都杨镇冰雹直径超过5 cm，瞬时大风44.3 m/s（14级风）。之后回波继续向东移动，结构仍然密实，在广东境内的7 h内引起十多个市县的大风冰雹等强对流天气。在广州多普勒雷达17日11：00的强度回波图（图2）上，红圈的位置有一细长的弱回波，这是旁瓣回波。旁瓣回波与三散体回波类似，都预示着有冰雹等强对流天气的出现。

图2 2011年4月17日11：00广州雷达基本反射率因子（单位：dBz）

4 物理量分析

4.1 水汽条件

分析水汽通量散度场的垂直剖面图（图略），可以发现，该次过程中水汽的辐合主要集中在对流层低层，因此分析850～925 hPa的水汽通量散度场（图3）。

图3 2011年4月17日08：00（a）和14：00（b）925 hPa水汽通量（箭头，单位：g·hPa-1·cm-1·s-1）及其散度（阴影，单位：10-7g·hPa-1·cm-2·s-1）

17日08：00，随着对流层低层切变线南压，强的水汽辐合区主要位于肇庆西侧的北部湾到桂东北一带，逐渐靠近广东境内，另外，在850 hPa层上，北部湾附近上空的西南急流里的水汽辐合要明显强于切变线附近的辐合，而925 hPa水汽的辐合主要集中在切变线附近，且强于850 hPa。至14：00，850～925 hPa水汽辐合区均东移南压，基本保持一致，辐合中心移至珠江口西北部的云浮-肇庆-佛山一带，且强度较08：00有所增强，这一变化特征与强对流云系的移动和强弱变化基本一致。随后，水汽辐合区继续东移，至粤东沿海出海。

因此，低空西南急流为该次强对流天气过程提供了充足的暖湿水汽条件。

4.2 大气不稳定度

从17日08：00的400和850 hPa的24 h变温图（图略）可以看到，“4·17”过程发生地区上空400 hPa有冷平流，850 hPa有暖平流，形成“上冷下暖”的垂直环流形势，较易造成层结不稳定。梧州高空站距云浮郁南县约40 km，位于云浮的上游地区。从梧州站对数压力图（图略）可看出，16日20：00，750 hPa以上相对湿度较小，空气较干，自由对流高度约在500 hPa；到了? 17日08：00，对流层低层湿层加厚，自由对流高度也下降到700 hPa，逐渐形成不稳定层结，而对流层中层比较干，这种大气层结状态非常有利于冰雹、雷暴大风等强对流天气的发生、发展。另外，从08：00—14：00，“4·17”强对流地区对流有效位能从600 J/kg上升到1 500 J/kg，而对流抑制位能从60 J/kg减小到0。

可见，在“4·17”强对流发生前，大气层结已处于极不稳定的状态，具有强对流天气发生发展的潜势。

4.3 对流层高低层散度场

17日08：00—14：00，850～925 hPa有负散度中心从广西东北部移动到广东中部（图4b、图4d），同时中心强度从-5×10-5s-1增强到-6.5 ×10-5s-1，也就是说在“4·17”过程中，低层一直处于辐合上升状态，且上升强度随时间增强。而在对流层高层的200 hPa上（图4a、图4c），高空急流轴位于广东以北，广东上空为强正散度中心，即对流层高层为强的辐散场。这种“高层辐散、低层辐合”的垂直配置形势是典型华南前汛期强对流天气背景场的重要特征之一，非常有利于强对流天气的发生发展。

图4 2011年4月17日散度场（单位：10-5s-1）a.08：00 200 hPa；b.08：00 925 hPa；c.14：00 200 hPa；d.14：00 925 hPa

5 结论

1）“4·17”强对流天气是在有利的天气尺度环流背景中发生发展的猛烈风暴天气。高空短波槽、弱冷空气、低空切变线是该次天气过程的主要启动机制。

2）天气雷达基本反射率因子图上，旁瓣回波预示着冰雹等剧烈强对流天气的出现。

3）低空西南急流为该次强对流天气过程提供了充足的暖湿水汽条件。

4）对流层低层明显的水汽辐合、非常不稳定的大气层结、“上冷下暖”、中层干空气的卷入，以及“高层辐散、低层辐合”的高低空垂直配置形势，非常有利于雷暴大风、冰雹等强对流天气的发生发展。

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Analysis of the Causation of a Severe Convective W eather Process in Guangdong Province

LIANG Zhao-yang1，LIN Gao-bin2，HU Duan-ying3
（1.Meteorological Bureau of Zhaoqing City，Zhaoqing 526000；2.Meteorological Bureau of Luoding City，Luoding 527200；3.Meteorological Bureau of Yunfu City，Yunfu 527300）

With conventional data，NCEP/NCAR reanalysis and weather Doppler products，this paper made a comprehensive analysis of a severe convective weather process that took place on April 17，2011 in Guangdong province.The result is shown as follows.An upper-level shortwave trough，weak cold air and a low-level shear were themain initiatingmechanisms for this process.The echo of side lobes foretold the appearance of intense severe convection.Thisweather generated and developed in such necessary conditions as sufficient transportation and convergence of lower tropospheric warm and humid water vapor，unstable stratification，allocation of cold upper level with warm low level，entrainment ofmid-level dry air and low-level convergence versus upper-level divergence.

synoptics；severe convective weather；Guangdong province

P44

A

10.3969/j.issn.1007-6190.2016.06.003

2016-09-05

梁钊扬（1986年生），男，本科，工程师，主要从事气象信息服务工作。E-mail：235803635@qq.com

梁钊扬，林高斌，胡端英.广东省一次强对流天气过程成因分析［J］.广东气象，2016，38（6）：12-15.