2020年5月中旬山东一次大范围强对流天气过程分析

仇彦辉

摘要 选择常规气象观测资料、NCEP分析资料以及雷达探测资料等相关资料分析2020年5月中旬山东省的一次强对流天气过程。结果显示：此次山东省强对流天气是由高空冷涡和地面气旋的共同影响形成的。5月17日晚上是本次强对流天气最旺盛的时期，此时山东处于低层低涡右侧，高空冷涡东南象限、地面气旋东北象限，具备非常好的抬升触发条件，促进了此次强对流天气的发生发展。在此次天气发生之前，青岛、徐州探空站对流有效位能（CAPE）等具备强对流天气出现的潜势；0 ℃与20 ℃高度以及厚度均非常适宜冰雹对流天气的出现。与此同时，低層暖湿、中层干冷的特性，环境垂直风切变较大，这些均能够预示雷电、大风、强降水等强对流天气的发生。雷达资料均能够反映出强对流天气的演变特点，对强对流天气的预报预警可以起到较好的指示作用。

关键词 强对流天气；环流背景；单体风暴

中图分类号：P458 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）07–0154-03

强对流天气属于一种局地性自然现象，通常涵盖大风、强降水、雷电、冰雹等天气类型，强对流天气会在较短时间内带来特别强的破坏力，会导致城市基础设施受损、农作物受到极大损伤，严重情况下还会造成人员伤亡[1-2]。因此，加强对局部地区强对流天气的预报工作十分必要。近年来，国内有大量气象学家对强对流天气展开了研究。许爱华等[3]通过对21世纪以来中国中东部地区近百次强对流天气个例的环境场进行分析，全面分析强对流天气形成的热力不稳定、动力抬升以及水汽条件，从强对流的不稳定条件和主要触发条件方面提出中国强对流天气的5种基本类别：暖平流强迫类、冷平流强迫类、斜压锋生类、高架对流类、准正压类。王锡稳等[4]对甘肃省春末一次强对流天气的影响系统、环流形势以及雷达产品进行分析得到了该地区强对流出现过程中的环境流场、物理量特点以及雷达回波特点。王燕娜等[5]对2017年7月上旬出现在北京市延庆的一次强对流天气展开分析得出：本次天气发生前，延庆高空主要受低涡底冷空气的作用，低层分布着西南急流以及切变线，地面形势场有气旋存在，这些为本次对流天气的形成给予了有利的环流背景条件；中小尺度环境场促进了对流单体形成超级单体风暴，0 ℃和-20 ℃

高度比较有利于冰雹的形成。李斌等[6]对南疆塔里木盆地西部一次强冰雹天气过程分析指出高低空适宜的环流形势以及大气不稳定层结的形成是推动了本次强对流天气冰雹过程的形成。毕潇潇等[7]对吉林省2016年初夏发生的一次强对流天气个例展开分析得出本次强对流天气主要是在地面气旋、切变线以及高空冷涡等系统影响下产生的。高低层暖湿、中层干冷为冰雹的形成带来了适宜的条件，因为整层湿度条件均非常好，低空分布着较大的风切变，比较适宜于降水的形成。王旭等[8]对2015年7月底发生于东营市的一次强对流天气过程分析得出该次天气过程是副高压外围暖湿气流以及西风槽共同作用的结果，强对流天气在卫星云图、新一代多普勒天气雷达、风廓线雷达资料中均有一定表征。还有等李宛彧等[9-12]对强对流天气过程也开展了很多研究，并且取得了大量成效。

山东省位于我国华东地区，地理坐标处于34°22.9′～38°24.01′N，114°47.5′～122°42.3′E之间，地貌类型较多，主要涉及丘陵、山地、平原、盆地、台地以及湖泊等类型，地形最多的为丘陵和山地，主要处于中南部；北部、西部区域为华北平原，东部地区属于山东半岛。山东气候为暖温带季风气候。整体气候特点：春秋持续时间短，冬夏持续时间长，雨热同季，光照资源充足。受到地形、气候等因素的影响，山东省气候复杂多变，强降水、大风、冰雹等强对流灾害频繁。山东省强对流天气大部分出现于5—10月。强对流天气时常会给当地农业生产、交通运输以及城市基础设施带来不同程度的危害。因此，主要对2020年5月中旬山东一次大范围强对流天气进行诊断分析，以掌握强降水、大风、冰雹等强对流天气的成因，为进一步提高当地强对流天气预报预警水平提供参考。

1 天气概况

2020年5月16—18日山东省多数区域发生强对流天气。其中，5月16 日下午至夜晚省内北部局部区域遭遇雷雨大风、冰雹天气；从5月17日傍晚到夜晚，山东大多数区域发生雷雨大风、冰雹以及强降雨天气。气象观测资料统计显示，有14个市出现冰雹天气，冰雹最大直径达到6 cm以上（5月16日21：00左右），出现在青岛市；山东半岛以及东南部地区出现强降水、雷电天气，有51个测站过程雨量达到50 mm 以上，过程雨量最大值为104.6 mm；出现短时强降水的测站有120个，主要发生时间段为5月17日晚上；闪电次数达5 758次；由小时最大降水量统计资料可知，此次小时最大雨量为56.9 mm，出现在费城站（5月17日22：00）和荣成城西站（5月18日00：00）。由极大风统计资料可知，山东省大多数区域发生了雷雨阵风，风力等级为8～10 级，最大风力达12级。

2 环流背景分析

对2020年5月16—18日500 hPa形势、700 hPa形势场、850 hPa 形势场以及地面形势场进行分析发现，2020年5月16 日20：00，山东处在高空冷涡东南象限，500 hPa冷涡后部分布着急流，数值处于26.0～30 m/s之间；5月17 日20：00，700 hPa 处分布着1条暖脊，处于鲁南至豫南区域，850 hPa处暖脊延伸至山东半岛南部和山东东南部区域，山东省分布低涡中心，切变线横跨山东区域，风速处于12.0～16.0 m/s之间；5月17日20：00—5月18日08：00，850 hPa和500 hPa温度温差处于28.0～30.0 ℃之间，构成了上层冷下层暖的对流性不稳定层结；随着时间的推移，高空东北冷涡持续旋转南落，高空冷涡横槽慢慢转竖，5月18日08：00冷涡徘徊在渤海湾上空，系统比较深厚，700 hPa和850 hPa分布着一低涡，地面有气旋持续朝着偏东方向发展，系统总体上表现为后倾结构。此时，山东主要受冷涡的影响。地面形势场上，5月17日20：00山东东南一带分布着地面气旋中心，5月18日08：00移动至黄海北部与渤海海峡相交区域。此次强对流过程发展较为旺盛；5月17日晚上，山东处于低层低涡右侧，高空冷涡东南象限、地面气旋东北象限，具备非常好的抬升触发条件，这促进了此次强对流天气的发生发展。

3 探空資料分析

由山东省青岛探空站资料可知，2020年5月17日晚上，青岛测站有显著的逆温分布925 hPa以下高度层，主要表现为中层干低层湿的喇叭口状，对流有效位能（CAPE）为2 536 J/kg；0～6 km环境垂直风切变较强，青岛探空站数值达34 m/s。0 ℃层高度保持在3.7 km左右，20 ℃层高度保持在6.6 km左右，ΔH值为2.9 km，这表明青岛大气层结非常不稳定，该地区出现冰雹、雷电、强降水等强对流天气的潜势非常大。对与山东枣庄毗邻的徐州探空资料进行分析可知，2020年5月17日08：00徐州的大气层结处于不稳定状态；700 hPa处大气层结曲线和露点曲线非常近，具备较高的湿度条件，这为强降雨天气的产生提供了有利的水汽条件；在600～500 hPa高度层之间较干，适宜雷暴大风、冰雹的形成；600 hPa处，温度随着高度呈“下降—上升—下降”的变化趋势，并且在此层结上分布着逆温层，过冷却水滴或者冰晶在层结上面融化、碰撞，容易产生大的水滴，被强大的上升气流带到高空促进了冰雹的形成。5月17日20：00对流有效位能（CAPE）大幅度上升，几乎达到3 000 J/kg；700～500 hPa 高度层，风向随高度的上升存在显著的逆转，中高层存在冷平流，850 hPa下方属于西南风，风向随高度顺转，中低层分布着暖平流；如此在垂直方向上形成的大气层结分布特征为“中低层暖、高层冷”，这比较适宜不稳定能量的产生与聚集，并且这时0～3 km环境垂直风切变较强，数值为16.0 m/s，低空风切变促进了风暴的产生，进而有利于雷暴大风、冰雹等强对流天气的发生与发展。

4 雷达资料分析

由图1可知，2020年5月17日19：07，山东西北一带分布着若干单体，这些单体均在不断发展，局部地区反射率因子＞60 dBz，ZDR处于3.5～4.0范围内；冰雹区域KDP局部＞7，CC出现部分＜小于0.8现象，还有非均匀分布的波束。济宁一带存在单体，反射率＞60 dBz。

由图2可知，2020年5月17日19：00单体风暴主体分布在山东潍坊一带，最大反射率因子为71 dBz，19：29 回波逐渐朝东边发展，中心持续增强，最大反射率因子为77 dBz，20：31在有1条多单体风暴产生于山东半岛一带，在此之后持续有单体产生，构成列车效应，21：34能够发现存在显著的线状对流带。

5 结论

（1）此次山东省强对流天气是由高空冷涡和地面气旋的共同影响形成的。5月17日晚上为本次强对流天气最旺盛的时期，此时山东处于低层低涡右侧，高空冷涡东南象限、地面气旋东北象限，具备非常好的抬升触发条件，促进了此次强对流天气的发生与发展。

（2）在此次天气发生之前，青岛、徐州探空站对流有效位能（CAPE）等都具备强对流天气出现的潜势；0 ℃与20 ℃高度以及厚度均非常适宜冰雹对流天气的出现。与此同时，低层暖湿、中层干冷的特性，环境垂直风切变较大，这些均能够预示雷电、大风、强降水等强对流天气的发生。

（3）本次强对流天气发生中尺度对流系统内，回波发展移动速度非常快；借助雷达资料能够较好地对中尺度系统进行监测和短时预报。雷达产品能够反映回波强度及其发生发展形势。

参考文献

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[3] 许爱华，孙继松，许东蓓，等.中国中东部强对流天气的天气形势分类和基本要素配置特征[J].气象，2014，40（4）：400-411.

[4] 王锡稳，陶健红，刘治国，等.“5.26”甘肃局地强对流天气过程综合分析[J].高原气象，2004（6）：815-820.

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Analysis of A Large-scale Strong Convective Weather Process in Shandong in the Middle of May， 2020

Qiu Yan-hui （Shandong Shidao Meteorological Station， Weihai， Shandong 264309）

Abstract This paper selects conventional meteorological observation data， NCEP analysis data， and radar detection data to analyze a severe convective weather process in Shandong Province in the middle of May 2020. The results show that the severe convective weather in Shandong Province was formed by the joint influence of high altitude cold vortices and surface cyclones. The night of May 17th was the most vigorous period of this severe convective weather. At this time， Shandong was located on the right side of the low-level low vortex， the southeast quadrant of the upper cold vortex， and the northeast quadrant of the surface cyclone， which had very good lifting triggering conditions， promoting the occurrence and development of this severe convective weather. Prior to this weather occurrence， the convective effective potential energy （CAPE） of the sounding stations in Qingdao and Xuzhou had the potential for strong convective weather; The height and thickness of 0 ℃ and 20 ℃ were very suitable for the occurrence of hail convective weather. At the same time， the characteristics of warm and wet in the lower layer， dry and cold in the middle layer， and large vertical wind shear in the environment can all predict the occurrence of severe convective weather such as lightning， strong winds， and heavy precipitation. Radar data can reflect the evolution characteristics of strong convective weather， and can play a good indicative role in the prediction and early warning of strong convective weather.

Key words Strong convective weather; Circulation background; Single storm