2021年5月30日长治市强对流天气分析

2021年5月30日长治市强对流天气分析

原文杰1,裴育2

1.山西省长治市上党区气象局046000；2.山西省长治市气象局 047100

摘要：本文利用近地面资料、卫星云图、雷达回波资料等等相关资料对2021年5月30日长治市一次强对流天气过程进行分析。结果表明：此次长治市局地性强对流过程发生在较弱的大气环流形势下,中高层的干冷空气侵入和低层暖脊的发展增强了不稳定性，积聚了不稳定能量，边界层偏东冷空气和偏南暖空气的辐合触发了不稳定能量的释放，在多单体风暴传播过程中回波伸展高度较高、组织性较好，移动速度较快，造成了时间较短、影响区域较小的冰雹、雷暴大风和短时强降水等天气。此次天气过程中卫星可见光云图上具备显著的对流天气特征，有多个反照率大值中心东西向排成一列，呈现多单体风暴结构，辐合线正好位于各单体的南侧，辐合线附近的上升气流使得对流加强。

关键词：强对流天气；环流形势；不稳定能量；长治市

引言

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。强对流天气属于一种局地性自然现象，其通常涵盖大风、强降水、雷电、冰雹等天气类型[1-2]，会在较短时间内带来特别强的破坏力度，导致城市基础设施受损、农作物受到极大损伤，加强对局部地区强对流天气的预报工作，将强对流天气所带来的损失减少至最低状态特别关键。长治市地处山西省东南部，属于晋、冀、豫三省交界地带，境内群山环绕，暖温带大陆性气候十分显著，整体气候特点：气候温和、干燥，四季分明。受地形、气候等因素的影响，境内气候复杂多变，强降水、雷暴、大风等强对流灾害出现十分频繁，强对流天气大部分出现于3-9月。因此，本文主要通过对2021年5月30日长治市一次强对流天气过程进行诊断分析，以掌握强对流天气的天气形势以及物理机制，为今后当地出现类似天气过程的预报提供科学指导。

1天气实况

2021年5月30日14-18时，上党区、潞州区、壶关县、平顺县、长子县出现了阵雨和雷暴大风，其中上党区出现了冰雹和短时强降水，冰雹最大直径达到8mm，最大风力达到9级，上党区贾掌站的小时雨强达到24.4mm/h。此次强对流天气具有天气现象剧烈、系统发展迅速、局地性强的特点。

2环流形势分析

2021年5月30日08时中高纬500hPa呈现两槽两脊的环流形势，在贝加尔湖和雅库茨克附近分别存在一个低压中心，我国北方和东北地区受西北气流控制（图1）。随着系统东移，中纬有短波槽波动不断东移并携带冷空气南下。配合低层与地面系统，这种高空形势有利本区域形成局地性的对流天气。

图1  2021年5月30日08时500hPa

5月30日08时（图2a），850hPa处分布着一条从陕西中部，经山西中南部延伸至河北北部的切变线，切变线两侧有冷暖平流交汇，有利于不稳定层结的建立和发展，但由于暖平流没有持续的来源，不利于发生大范围的降水天气；5月30日20时（图2b），高原东侧暖中心发展强烈，温度脊向东北方向伸展，24℃等温线呈南北向位于山西中部，河北西部受16℃等温线控制，在2个经度之间有3条等温线，温度梯度加大，有利于东侧冷空气向南侵入，与南部的暖湿空气在山西东南部交汇出现对流性降水天气。

（a）                             （b）

图2  2021年5月30日08时(a)、20时（b）850hPa形势       

地面形势场上（图3），2021年5月30日17时，受低压前部控制，山西东南部有一条东北—西南向的辐合线存在，这有利于强对流天气的触发。

图3  2021年5月30日17时海平面气压

3探空资料分析

通过对2021年5月30日08时长治市附近的太原探空图订正后可以看出（图4），CAPE值达到1209 J/kg ，有利于强对流天气的发生发展；0℃和-20℃线分别位于600hPa和400hPa附近，有利于冰雹的增长和落地[3]；0-6km垂直风切变达到14m/s，有利于对流系统的组织和维持；整层大气的水汽含量较差，500hPa附近出现了湿层，呈现出上下喇叭口的形状，有利于雷暴大风的产生，但是不利于大范围、高强度的降水天气产生。

图4  2021年5月30日08时太原探空图

4触发条件和发展趋势

对2021年5月30日14时的地面温度做2℃间隔分析，发现在降水开始前，长子中部有地面气温的大值区，能量条件相对较好，而黎城至潞城一带为相对冷区；屯留、长子、上党、壶关和平顺南部一线有辐合线形成，辐合线北侧为从冷区吹来的东北风，辐合线南部为从晋城市出来的偏南风，风向辐合造成的上升运动容易在能量条件较好地区触发不稳定能量的释放。5月30日15时，辐合线相对14时略向南压，且风速较大，辐合较强；卫星云图显示有多个反照率大值中心东西向排成一列，呈现多单体风暴结构，辐合线正好位于各单体的南侧，辐合线附近的上升气流使得对流加强，释放不稳定能量，在上党等地形成了冰雹、大风和短时强降水天气。

通过雷达回波图也可以看出（图略），回波发展高度达到10km，强回波中心伸展到6-7km且有明显的倾斜结构，最强回波达到60dBz,有利于冰雹以及短时强降水的形成。

5结论

本文利用近地面资料、卫星云图、雷达回波等观测资料对2021年5月30日长治市一次强对流天气过程进行分析得出结论如下：

（1）在此次强对流天气发生之前，中高纬500hPa呈现两槽两脊的环流形势，我国北方和东北地区受西北气流控制；850hPa处分布着一条从陕西中部，经山西中南部延伸至河北北部的切变线，切变线两侧有冷暖平流交汇，有利于不稳定层结的建立和发展，地面形势场山西东南部存在一辐合线，这些为此次强对流天气的发生提供有利的环流背景形势。

（2）此次长治市局地性强对流过程发生在较弱的大气环流形势下,中高层的干冷空气侵入和低层暖脊的发展增强了不稳定性，积聚了不稳定能量，边界层偏东冷空气和偏南暖空气的辐合触发了不稳定能量的释放，在多单体风暴传播过程中回波伸展高度较高、组织性较好，移动速度较快，造成了时间较短、影响区域较小的冰雹、雷暴大风和短时强降水等天气。

（3）此次天气过程中卫星可见光云图上具备显著的对流天气特征，有多个反照率大值中心东西向排成一列，呈现多单体风暴结构，辐合线正好位于各单体的南侧，辐合线附近的上升气流使得对流加强。雷达回波上的特点有：反射率强，冰雹出现时回波强度达到60dBz。卫星云图和雷达回波资料对于强对流天气的预报预警具有重要指示作用。

（4）本次过程主要发生阶段的雷达资料有所缺失，对雷暴单体的发展传播机制分析不够细致，但存在以下猜想：辐合线北部冷出流在长子县暖区不断激发新的单体，多个单体依次自西往东发展、成熟、消亡，出现了类似于列车效应的效果。此猜想将在之后的预报和总结中继续加以关注，并对相似个例进行分析。

参考文献：

[1]王旭，张立，常成，等.2015 年 7 月 29—31 日东营市一次强对流天气过程分析[J].现代农业科技，2015（22）：224-226.

[2]]毕潇潇，胡忠明，孙妍等．2016年初夏吉林省一场强对流天气过程分析．气象灾害防御．2016（4）

[3]王燕娜，张杰，隋婧怡，等.2017 年 7 月延庆地区一次强对流天气成因分析[J].气候变化研究快报，2020：9 （1），40-52.

作者简介：原文杰（1989.01）男，汉族，山西长治人，硕士研究生，工程师，从事应用气象研究工作。