靖安县雷暴大风天气与回波特征分析

陈丽丽，马中元，彭 景，田 甜，谭立坤

(1.江西省气象科学研究所，南昌 330046；2.靖安县气象局，靖安 330600)

0 引言

雷暴大风是靖安县重要的强对流天气之一，破坏力大。几年来，雷暴大风呈多发态势，造成了严重的人员伤亡与财产损失。因此，研究雷暴大风天气特征和开展雷暴大风的短临监测预警，成为当前重要课题之一。

对于雷暴大风，国内外多有专家研究：高建平[1]等在研究上高雷暴大风过程中，指出副高边缘雷达回波特征主要有两种：一是南北向短带回波，有时会发展为弓状回波；二是强回波单体，超级单体和复合单体回波。带状回波上，雷暴大风分布在回波带前沿，尤其是弓状回波带的头部，雷电分布则在回波带移动方向的后侧；强单体、超级单体和复合单体回波上，雷暴大风和雷电集中在强回波中心附近区域。王福侠[2]等在总结河北雷暴大风预报关键点时指出，雷暴大风的主要雷达回波特征有弓形回波、阵风锋和径向速度大值区，出现其中1个或多个特征均可发布雷暴大风预警。郭英莲[3]等在研究湖北3类有组织大风天气时指出：线性MCS主要自西向东移动、非线性MCS以自西南向东北移动为主、孤立对流风暴的移动方向则更具多样性，也更易出现后向传播现象。还有其他学者对雷暴大风进行了诸多深入研究，这些研究成果为靖安雷暴大风的研究提供了理论基础与参考依据[4-6]。

文章针对2013-2019年靖安县5次雷暴大风天气过程，从地面自动气象站数据、天气形势背景和雷达回波特征3个方面，采用统计分析、天气图中尺度分析和图像特征提取等方法进行分析，试图为靖安县雷暴大风天气的识别和预测提供参考依据。

1 资料来源与实况

5次雷暴大风过程的资料主要有地面观测资料、MICAPS资料和雷达拼图等资料。地面观测资料来自于靖安国家站地面观测资料，天气分析资料来源于MICAPS操作平台，雷达拼图资料来源于江西省气象局WebGIS雷达拼图平台。

5次雷暴大风和冰雹出现的时间基本上发生在午后14：00-19：00，风速在17.3～19.2 m/s，有两次过程伴随冰雹，最大雹径为30 mm(表1)。

表1 2013-2019年靖安县5次雷暴大风出现时间及伴随冰雹的直径

2 雷达拼图产品特征

不同的降水天气系统有不同的回波特征，相同的降水天气系统也有不同的回波特征。在靖安5次雷暴大风过程中，雷达拼图上的回波特征有所不同，主要有5种：复合单体回波与雷暴回波短带、雷暴回波带与雷暴回波群、西南急流中飑线回波带、冷锋飑线回波带Ⅰ型和冷锋飑线回波带Ⅱ型。

2.1 复合单体回波与雷暴回波短带

2013-03-22(图1)，由强单体不断产生、合并形成的复合单体回波结构，在地面辐合线附近，逐渐演变为多单体组成的雷暴回波短带。

图1 2013-03-22江西WebGIS雷达拼图：(a)16：00；(b)17：00；(c)18：00；(d)19：00

16：00，在湖南北部有一个复合单体回波发展，回波强度CR达到了65～70 dBz，强回波区边界清楚，出现多个强回波核，强度梯度较大，其下风方有弱回波伸展，复合单体被整个卷云罩覆盖(图1a)。17：00，复合单体回波沿东南偏东方向移动进入江西，强回波核发展旺盛，排列紧凑，回波核强度均在65 dBz以上，最强达到75 dBz。复合单体回波整体形状近似椭圆形，由多个强回波单体组成。复合单体回波下风方弱回波区面积进一步增大，说明回波系统发展旺盛(图1b)。18：00，复合单体回波移至靖安附近，此时中心区强度有所减弱，但中心强度仍然在65 dBz以上，中心强回波区形状接近圆形，说明强对流复合体仍然具有高度的组织性，其下风方的弱回波区面积进一步增大，这是典型的强对流云砧回波，说明高空风增大形成强烈辐散气流，十分有利于强对流系统的维持；18：37，靖安出现17.3 m/s雷暴大风，并伴有3 mm冰雹(图1c)。19：00，复合单体回波移出靖安，并开始由近似圆形回波演变为近似东-西向的短带回波(图1d)。

由此可见，多个强对流单体紧凑排列组合成的复合单体回波系统，是此次靖安雷暴大风过程中的主要回波特征。复合单体发展旺盛时，回波强度CR达到65 dBz以上，其中强回波核沿途可以产生雷暴大风，甚至冰雹天气。

2.2 雷暴回波带与雷暴回波群

2014-08-29(图2)，由地面辐合线触发产生的不连续对流单体组成的雷暴回波带，在午后地面增温环境下，演变发展成雷暴回波群。

13：00，在江西西部有两条雷暴回波短带发展，A位于靖安—铜鼓一线，B位于宜春—萍乡一线，中心回波强度CR均在55 dBz以上，最强达到65 dBz(图2a)。14：00，A雷暴回波带强度迅速增加，回波带增长，其后部开始有新的对流回波发展；B回波则维持少变；14：51，靖安出现19.2 m/s雷暴大风(图2b)。15：00，A雷暴回波带及其周围出现多个较强的对流回波单体，发展成为较大面积的雷暴回波群；群中的回波单体呈现初生、发展、强盛和消亡不同发展阶段，个别达到弱超级单体的标准；雷暴回波群中单体回波之间具有一定间隔，整体稳定少动；此时靖安附近有多个强回波单体，中心强度均在60 dBz以上(图2c)。16：00，回波群中的回波单体不断增加，但回波强度明显减弱，产生靖安雷暴大风的强回波则迅速减弱(图2d)。

图2 2014-08-29江西WebGIS雷达拼图：(a)13：00；(b)14：00；(c)15：00；(d)16：00

由此可见，雷暴回波群是由雷暴回波短带周围汇聚回波单体形成的，回波强度CR达到65 dBz以上，这种雷暴回波群常出现在盛夏副高边缘的暖区午后地面强烈增温环境中，可以给沿途带来雷暴大风等强对流天气。

2.3 西南急流中飑线回波带

2018-03-04(图3)，这是一次发生在西南急流中的强飑线过程，也称为暖区飑线，江西省内多地出现雷暴大风和冰雹等强对流天气。飑线回波带呈西北-东南走向，朝东北方向移动。飑线回波初期形成于湖南境内，是一个排列相对精密的对流回波群，然后朝东北方向移动，在移动过程中逐渐发展演变成具有“弓状”形态的飑线回波带。

图3 2018-03-04江西WebGIS雷达拼图：(a)13：00；(b)14：00；(c)15：00；(d)16：00

13：00，飑线回波带开始进入江西，带上强中心区的强度在55～60 dBz；飑线后部是较大范围降水回波，强度达到45 dBz；由于飑线移动速度较快，达到90 km/h，地面开始出现雷暴大风(图3a)。14：00，飑线在朝东北方向移动过程中略有加强，飑线南段吉安附近回波强度达到65 dBz，飑线上的对流单体排列更加紧密，飑线后部大范围降水回波减弱，飑线的形状也逐渐演变成弧状，移动速度达到100 km/h，地面出现多站雷暴大风(图3b)。15：00，飑线继续向东北方向移动，靖安处于飑线回波带前沿，15：13，靖安出现19.1 m/s雷暴大风(图3c)。16：00，飑线回波带移出靖安，影响下游地区(图3d)。

由此可见，具有“弓状”回波形态和移动速度超过80 km/h的飑线回波带，是江西雷暴大风、冰雹等强天气的主要回波特征，雷暴大风、冰雹和短时强降水等强天气，发生在强飑线回波带前沿强单体上，回波强度CR≥65 dBz。

2.4 冷锋飑线回波带Ⅰ型

2018-03-15(图4)的飑线过程与2018-03-04的飑线有所不同，前者(2018-03-15)是受冷空气南下影响所致的飑线过程，呈近似东至西走向的飑线回波带，略带弧形；后者(2018-03-04)是暖区西南急流影响下产生的西北至东南走向的飑线回波带。

16：00，冷锋飑线回波带由多个单体回波排列组成，最强单体回波强度CR达到65 dBz以上，飑线回波带近似东至西走向，后侧存在大范围层状云降水回波，其飑线回波带前方有新的对流单体回波产生；回波带随冷空气南下，朝东南方向移动，移速在40～50 km/h(图4a)。17：00，飑线回波带在移动过程中，合并前方对流单体并发展增强，飑线回波带排列更加紧密，回波带排列弧线加大，弧线顶端的强对流单体强度进一步增强，65 dBz以上的强回波面积增大(图4b)。18：00，飑线回波带继续南压影响靖安，靖安附近的强对流单体发展成超级单体，中心强度进一步增强，开始出现75 dBz的强中心区域，受其影响，18：22，靖安不仅出现了18.1 m/s的雷暴大风，还出现了直径为30 mm的冰雹(图4c)。19：00，飑线基本移出靖安(图4d)。

图4 2018-03-15江西WebGIS雷达拼图：(a)16：00；(b)17：00；(c)18：00；(d)19：00

由此可见，当冷空气扩散南下影响江西时，沿地面锋线附近触发产生对流单体回波，逐渐排列发展演变成飑线回波带Ⅰ型；在飑线回波带上的强单体回波和超级单体回波，回波强度CR达到65 dBz以上，给沿途带来雷暴大风、冰雹等强对流灾害性天气。

2.5 冷锋飑线回波带Ⅱ型

2019-04-09(图5)，当冷空气侵入江西时，其冷暖空气交汇处最易形成中尺度辐合线，而沿辐合线上产生线状排列的回波，通过发展、加强等演变过程而形成冷锋飑线回波带Ⅱ型，带来雷暴大风等强对流天气。冷锋飑线回波带Ⅱ型与冷锋飑线回波带Ⅰ型略有不同，主要表现在回波带的形态、结构和演变上，Ⅱ型冷锋飑线回波带的强度略弱于Ⅰ型冷锋飑线回波带。

13：00，沿中尺度辐合线上回波发展加强，但回波宽度较窄；回波带进入江西西北部，回波强度CR只有55 dBz(图5a)。14：00，回波带整体朝东南方向移动，单体朝东北方向移动，回波带发展增长，强度也有所增强，所经之处有雷暴大风天气出现，14：39，靖安出现17.9 m/s的雷暴大风，形成飑线回波带(图5b)。15：00，飑线回波带东段星子、都昌附近开始出现多个对流单体回波，并发展加强(图5c)。16：00，飑线回波带移出靖安，回波带中段和西段减弱消散，东段发展演变成雷暴回波群，影响下游地区(图5d)。

图5 2019年4月9日13：00、14：00、15：00、16：00多普勒雷达回波

由此可见，冷暖空气交汇处形成的地面辐合线是产生冷锋飑线回波带Ⅱ型的触发机制，这种飑线回波带在前期发展过程中，回波带较窄，回波强度CR(55 dBz)弱于Ⅰ型冷锋飑线回波带(≥65 dBz)，移动速度基本相似(40～50 km/h)，在带上的强单体可以产生雷暴大风等强天气。

3 结束语

靖安县的大风天气主要发生在3-4月(4次)和8月(1次)。3-4月表现为有较强的冷空气入侵或地面倒槽剧烈发展。8月靖安县在副热带高压边缘和地面辐合线抬升作用下产生热雷雨。一些热雷雨发展旺盛也会形成雷暴回波带(群)，从而产生雷暴大风天气，影响人民生命财产安全。

文章利用2013-2019年靖安县5次雷暴大风过程选取特定角度，采用相应方法对靖安县雷暴大风过程进行了分析，并得出相应结论，希望为靖安县雷暴大风的识别和预警提供参考依据。