靖宇县2022年7月9日一次强对流天气过程分析

张海涛　郭俊廷　丁涌

摘要 总结了靖宇县2022年7月9日1次强对流天气过程，通过模式产品分析，更好地识别分辨出现的强对流天气系统。通过分析总结，进一步提高预报员对强对流天气的预报预警能力，为地方经济的发展提供更加坚实的气象保障。

关键词 强对流天气；模式分析；靖宇县

中图分类号：P458 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）06–0146-03

1 強对流天气概述

强对流天气是指伴随雷暴现象的对流性大风（≥17.2 m/s）、冰雹、短时强降水（≥20 mm/h），是具有重大杀伤性的灾害性天气之一。强对气流天气发生于中小尺度天气系统，空间尺度小，生命史短暂并带有明显突发性[1]。

2 本次降水基本情况

此次降水过程主要集中在靖宇县靖宇镇，24 h降水量达58.4 mm，其中降水时段主要集中在9日11：00～12：00，1 h雨强达到36.7 mm，极大风速达到21.1 m/s。短时强降水同时伴随雷暴大风和冰雹天气，给群众生活造成了一定的损失。

3 天气形势和要素分析

3.1 500 hPa的位势高度场和850 hPa风场、湿度场分析的位势高度场和850 hPa风场、湿度场。从图中可以看出，11：00左右东北冷涡位于内蒙古地区的东北方向，靖宇县位于该东北冷涡底前部。受冷涡后部西北气流的影响，冷空气南下，为该县带来干冷空气，冷空气从高空向下渗透，与地面上的暖湿空气相遇，形成锋面。锋面上的空气由于温度和湿度的差异而产生强烈的对流运动，从而形成强对流天气。在850 hPa高空上，偏南低空急流为靖宇县输入了大量的暖湿空气，低层温度较高，湿度条件较好，该县形成“上干冷、下暖湿”的层结条件，且通过850 hPa风场上可以看出有一冷式切变线从辽宁省延伸至靖宇县，有利于对流天气的产生。

3.2 强对流天气的短时临近预报着眼点

3.2.1 层结条件 大气层结不稳定是强对流天气产生的必要条件，在短时临近预报中主要有以下几个着眼点：温度垂直递减率、对流有效位能、K指数、沙氏指数等[2]。850 hPa和500 hPa之间的温差较大时，意味着大气中存在较大的垂直温度梯度。这种温度梯度会导致大气中的不稳定性增强，促进对流天气的发展。当大气中存在较大的温度梯度时，空气的密度和压强也会随之变化。在此情况下，空气会受到向上的推力，从而形成上升气流。这种上升气流会使得空气中的水汽凝结成云，同时释放出大量的潜热，进一步加强上升气流。此外，温度梯度会导致空气密度存在差异，从而形成气压梯度力。这种气压梯度力会驱动空气的运动，从而形成较强的风，使得大气中的风速加快。这种强风可以将水汽和热量快速输送至较远的地方，进一步加强对流天气的发展，从而形成更大规模的对流系统。

而在此次强对流过程中，通过对850 hPa和500 hPa温度场分析可知，在850 hPa上，靖宇县位于温度脊上，低层温度较高；500 hPa上，该县受冷涡控制，温度垂直递减率较大，形成上冷下暖的垂直结构，有利于对流天气的产生（图2）。通过分析对流有效位能可知，此次过程由于低空急流显著发展，向靖宇县输送大量暖湿气流，且午后地面升温明显，地面升温会导致空气温度升高，从而使空气密度减小，形成热空气团。热空气团向上升，与周围的冷空气发生对流，形成云层和降水。这种对流过程需要一定的能量，而对流有效位能是描述这种能量的指标。

随着地面温度的升高，对流有效位能也会随之增加。空气中的能量越来越多，对流发生的可能性也越来越大，造成对流有效位能显著提升。由图3可知，此次过程对流有效位能较大，超过1 300 J/kg，有利于强对流天气的产生；而K指数由于此次过程受东北冷涡影响，700 hPa以下有干冷空气入侵，且边界层水汽条件较好，因此，考虑使用修正K指数代替K指数。由图4可知，靖宇县的修正K指数达到42～44，属于大值区，有利于对流天气的产生。

3.2.2 水汽条件 强对流天气的产生离不开充沛的水汽条件，在短时临近预报中，一般通过比湿与温度露点差的数值判断水汽条件的好坏。同时，从850 hPa风场来看，受低层偏南的暖湿气流影响，加上存在风速辐合，在靖宇县造成大量的水汽堆积，为该县输送大量水汽。从图5可以看出，在此次过程中，比湿达到12 g/kg，有利于暴雨的发生发展（＞10 g/kg），同时受低空偏南急流产生的暖湿平流影响，地面显著增温、增湿，露点温度显著提升。以上条件都为强对流天气的产生提供了较强的水汽基础。

3.2.3 抬升（触发）机制 此次强对流过程由于冷涡的存在导致大气环流的扰动和变化。在冷涡底前部，由于冷空气的下沉和暖湿气流的上升，形成了低空急流。低空急流的存在会导致大气的水平辐合，使得空气在此区域内聚集和上升。这种上升运动会导致空气的冷却和凝结，形成云和降水。同时，由于急流的存在，空气的垂直运动也会加强，从而促进对流系统的发展。此外，冷涡底前部的低空急流与地形相互作用，形成辐合线。辐合线是此次对流系统发展的重要触发机制之一。辐合线与其他气象因素相互作用，导致空气上升和下沉，形成强烈的对流系统，导致此次雷暴大风与冰雹。冷涡底前部的低空急流和超低空急流的建立和发展，是对流系统发展的重要因素之一。它们的存在和作用会促进大气的辐合和上升运动，导致此次强对流系统的发展和加强。

风场可以看出，有1条切变线贯穿辽宁省中南部。受切变线影响，空气流动的速度和方向发生变化，形成了不同的气流层。在切变线上方通常会形成一个上升气流区域，这是由于切变线上方的暖湿空气受到切变线下方的冷空气的挤压，导致空气上升形成[3]。这种上升气流会使得空气中的水汽不断升高，遇到较低温度的高空层时，水汽会凝结成云，形成强对流云。同时，上升气流还会使云体不断增大，形成雷暴云，从而引发雷暴、冰雹等强对流天气。切变线的存在为强对流天气的产生提供了强大的抬升机制，是强对流天气形成的重要因素之一。靖宇县受该切变线影响，为强对流天气的产生提供了强抬升机制，有利于强对流天气的发生发展。

3.2.4 冰雹和雷暴大风条件分析 强低空垂直风切变是指在低空内、垂直方向上风速的变化量较大[4]。这种风切变会使得上升气流发生倾斜，即气流在上升过程中会受到侧向的推动，导致气流的方向不再垂直向上，而是向一侧倾斜。当强低空垂直风切变与对流层中层干冷空气相遇时，干冷空气会被卷入上升气流，从而加强雷暴下沉气流。这是因为干冷空气比周围的空气密度大，因此会向下沉降，而当它被卷入上升气流时，会使得上升气流的密度增大，从而使得气流更加强劲。此外，干冷空气还具有较快的下沉速度和较低的湿度，这些特性也会加强雷暴下沉气流。因此，强低空垂直风切变对雷暴天气的形成与发展具有重要的影响。

此次过程中，靖宇县受强垂直风切变影响，产生雷暴大风天气。而通过探空资料和大尺度环流分析可知，中层有明显的干冷空气卷入，表现为“上干下湿”的“喇叭口”特征，这种“上干下湿”的特征会形成强烈的对流不稳定层结，由于干燥的空气比潮湿的空气更加稳定，而潮湿的空气则更易上升形成对流。当2种不同的空气层结相遇时，这个区域内的空气会发生强烈的对流，形成气旋、涡旋等不稳定现象，而此次过程0 ℃层、-20 ℃层的高度对冰雹的产生也十分有利，因此在靖宇县出现冰雹。

4 结束语

针对此次短时强降水过程，预报及时，预报员对强降水发生的时间、地点、强度及类型的预报较为精准，在强降水发生前3 h向公众发布了预警信号，预警短信覆盖人数达到2 451人次，有效避免了群众损失，对后续的预报工作具有一定的指导和参考意义。

参考文献

[1] 王子晨，王红军，彭冲，等.江南一次强对流天气的成因及环境场特征分析[J].中低纬山地气象，2022，46（6）：41-47.

[2] 許敏，沈芳，刘璇，等.京津冀“7·5”强对流天气形成的环境条件及中尺度特征[J].干旱气象，2022，40（6）：993-1002.

[3] 云天，刘子琪，王宁，等.冷涡减弱阶段的强对流天气中尺度特征分析[J].气象灾害防御，2022，29（4）：30-34.

[4] 童翘宇，史珺，孙碧莹.天津一次强对流天气过程分析[J].天津科技，2022，49 （11）：55-58.

责任编辑：黄艳飞

Analysis of A Severe Convective Weather Process in Jingyu County on July 9， 2022

Zhang Hai-tao et al（Jingyu Meteorological Bureau of Jilin Province， Jingyu， Jilin 135200）

Abstract Summarized a severe convective weather process in Jingyu County on July 9， 2022， and better identified and distinguished the severe convective weather system through model product analysis. Through analysis and summary， further improve the forecasters ability to predict and warn severe convective weather， and provide more solid meteorological support for local economic and social development.

Key words Strong convective weather; Pattern analysis; Jingyu County

作者简介 张海涛（1989—），男，吉林临江人，工程师，主要从事天气预报和综合气象观测工作。

收稿日期 2023-03-10