DOI：10.16660/jki.1674-098X.2005-5702-3232
分析与思考①
陆伟1 黄可蔚2 郝健3
(1.江苏省泰州市气象局 江苏泰州 225300;2.四川航空股份有限公司 四川成都 610041;
3.深圳航空有限责任公司运行中心 广东深圳 518128）东北石油大学
摘 要：利用常规地面和高空观测资料以及NCEP再分析资料，对2020年4月12日泰州市发生的一次强对流天气过程进行诊断分析。结果表明，冷涡后部不断有冷空气渗透是此次强对流发生的主要原因。上干冷下暖湿形成了不稳定层结，地面风场的辐合抬升是触发机制，促使不稳定能量释放。850hPa与500hPa温差对此类强对流活动具备较好的指示意义，而K指数的参考意义不大。关键词：冷涡 不稳定层结 辐合抬升 强对流天气
中图分类号：P458 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2020)09(c)-0120-05
Analysis and Consideration of a Severe Convection Weather
Process in Taizhou City Caused by Cold Vortex
LU wei 1 HUANG Kewei 2 HAO Jian 3
（1. Taizhou Meteorological Bureau of Jiangsu Province, Taizhou, Jiangsu Province, 225300 China; 2. Sichuan Airlines Co.,Ltd., Chengdu,Sichuan Province,610041 China; 3. Shenzhen Airlines Operation Center,
Shenzhen, Guangdong Province,518128 China ）
重庆金佛山风景区旅游攻略Abstract: Using conventional ground and high-altitude observation data and NCEP reanalysis data, a severe convection weather process in Taizhou City on April 12, 2020 is diagnosed. The results show that the main reason of the severe convection is the continuous infiltration of cold air behind cold vortex. The structure of dry cold air at high level and warm humid air at low level forms unstable stratification. And the convergence and uplift of the surface wind field is the trigger mechanism, which promotes the release of unstable energy. The temperature difference between 850hPa and 500hPa has a better indication significance for such strong convection activities, while the reference significance of K index is not significant.
Key Words: Cold vortex; Unstable stratification; Convergence and uplift; Severe convective weather
①作者简介：陆伟（1990—），男，汉族，江苏兴化人，硕士，助理工程师，从事短期天气预报工作。
高空冷涡属于大尺度环流系统，从低层到高空都有表现，是比较深厚的系统，如东北冷涡、华北冷涡等。东北冷涡不仅会造成东北地区低温雨雪、持续性连阴雨、突发性强对流等天气，还会促使华北、华中、华东等地形成中尺度对流系统，进而出现雷暴、冰雹、大风、短时强降水等灾害性天气[1]。
东北冷涡发展强盛时，处于冷涡后部的江淮地区，有冷平流作用，容易诱发突发性强对流[2]，经常造成江苏省午后至傍晚发生雷电大风、短时强降水和冰雹
等强对流天气。此次天气过程属于冷涡背景下的一次强对流过程，在前期的预报中，由于一些对流潜势指标比较弱，所以实际短期预报没有很好地把握这次过程，造成了漏报。利用常规地面气象观测资料、自动站资料、MICAPS资料以及每日4次的NCEP再分析资料，本文从环流形势、不稳定条件、水汽条件、动力条件以及雷达回波和卫星云图等方面，对这次强对流过程的成因进行简要分析，以期为此类对流性天气的预报提供思路。 1 天气过程概况
2020年4月12日下午，江苏省泰州市遭遇强对流天气，自北向南出现雷雨大风天气。全市雨量不大，普降小雨，最大降水量出现在刁铺街道，为2.6mm。有93个站点出现7-9级的短时雷雨大风，其中兴化市临城镇的极大风速达到了24.1m/s。从各站逐小时降水演变情况来看（图1），降水主要集中在4月12日16-18时，属于午后发展起来的强对流，具有突发性强，持续时间短等特点。
2 环流形势
从4月12日08时500hPa高空图（见图2（a））可以发现，欧亚中高纬地区呈两槽一脊型。巴尔喀什湖和日
本海附近为低槽区，贝加尔湖东侧存在高压脊。同时，黄海东北部存在冷涡，且有一较强冷中心与之配合，冷中心强度达到-32℃，冷中心落后于低涡中心（温度场图略）。江苏处于冷涡西南侧的西北气流控制下，有冷平流输送。
低层850hPa上（见图2（b）），泰州市处于冷涡后部、高压脊前的偏北气流中。河套至内蒙古东部的温度脊逐渐发展，并有所东移。受850hPa暖脊东移影响，近地面回暖迅速，形成上干冷下暖湿的不稳定层结。由于850~500hPa都处于偏北气流控制下，天气晴好，太阳光照加热，使得低层进一步增温，垂直方向上高
低空温度差异加大，易形成对流。午后高低层温差加
图1 4月12日08时-20时累积降水量分布
图2 4月12日08时500hPa （a ）和850hPa （b
）高空形势图欧洲留学国家推荐
（a ）500hpa （b ）850hpa
大，上下层湍流运动加强，有利于促使高空动量下传，引起午后大风。
挪威的森林经典语录地面辐合线在对流落区预报中具有较好的指示意义[3]。相关研究表明，较强的地面辐合线是冷涡背景下强对流爆发的重要原因[4]。
从地面风场上看（见图3），4月12日下午江苏地区存在两条风场辐合带。17时10分，扬州北部有一条南北走向的风向辐合区，同时扬州至泰州的沿江地区出现东西向的风场辐合带。随着降水回波的东移南压，到了17时50分，扬州北部的风向辐合有所减弱，并且呈现东西走向。而沿江地区的风场辐合带东移南压，移至苏州无锡一带。地面风场辐合，提供抬升触发条件，有利于对流性天气的发生发展。
3 不稳定条件分析
对流性天气在微观上表现为气块的强烈上升运动，只有在不稳定层结中，气层才能表现出对气块的促进上升作用。有研究指出，冷涡背景下强对流天气的发生，不一定需要充足的水汽条件，但大多数情况大气层结是不稳定的，热力作用也比较明显。3.1 探空资料分析
根据4月12日08时南京、射阳和徐州三站的探空资
料（见图4），可以发现三站近地面都存在一定的逆温层。低层温度露点差普遍小于中高层，说明低层湿度较大，高层湿度小。从近地面到700hPa，三个站点的风场随高度顺转，有暖平流输送。500hP
a以上的中高层，风场随高度增加表现出一定程度的逆转，有冷平流输送。这种高低空配置形成了上干冷下暖湿结构，属于位势不稳定层结，易触发对流不稳定。近地面逆温层可以起到储存不稳定能量的作用。3.2 850hPa与500hPa温度差
宇通客车高低层的温度差，代表气层温度垂直递减率，可以反映大气的层结不稳定度。通常情况下，我们用850hPa与500hPa温度差来表征高低层的温差。从图5（a）中可以发现，08时江苏中部地区的850hPa与500hPa温差基本处于28~31℃，高低层温度差较大。由于上午天气晴好，光照持续加热，使得低层回暖较快。同时，高空冷涡后部不断有冷空气输送，午后高低空温差加大。14时（见图5（b ））泰州地区的850hPa与500hPa温差大于32℃，层结不稳定度加大。3.3 K指数
K指数是反映对流层中下层大气稳定度的一种热力稳定度参数，
其值愈大，大气层结愈不稳定。K指数
（a ）17时00分-10分； （b ）17时40分-50分
图3 4月12日十分钟平均风场
图4 南京、射阳、徐州4月12日08时探空图
大值区也常常与强降水有较好的对应关系。08时K指数分布显示（图略），泰州市所在的江淮之间地区基本处于8~12℃，具备一定的不稳定能量，但是量级不大，一定程度上可以解释此次对流降水偏弱的原因。由K 指数公式:K=（T 850-T 500）+T d850-（T-Td ）700，可知K指数由三项组成，分别是
温度直减率、低层水汽条件和中层饱和度。冷涡背景下，中层有冷空气侵入，K指数会偏小。因此在此类强对流预报中，K指数的指示意义不明显。
4 水汽条件
水汽是成云致雨的原料，也是对流性天气产生的
基本条件之一。强降水的发生，往往对应本地上空具备丰富的水汽。分析当天14时的低层比湿场，由图6可以看出在850hPa上泰州地区的比湿维持6~7g/kg，925hPa的水汽相对更充分，达到12~13g/kg。总体来看，泰州地区低层具备一定的水汽，但水汽不够充沛。缺乏充足的水汽供应，导致此次对流强度较弱以及降水量级较小。
5 动力条件
对流性天气的产生除了要求一定的不稳定层结和水汽条件，还需要触发机制，主要表现为较强的动力抬升条件。为了研究泰州地区的动力条件，
沿32.5°N
（a ）12日08时 （b
）12日14时
图5 850hPa与500hPa温度差
（a ）850hPa （b ）925hPa 图6 4月12日14时低层比湿场（g/kg ）
做纬向垂直剖面，分析整层垂直速度的分布情况。从图7可以看出，泰州地区（120°E）700hPa以下的低层都处于负速度区，表现为垂直上升运动。负速度中心位于850hPa，中心数值为小于-0.05hPa﹒s-1。在对流层中上层（700-200hPa），泰州上空呈现正速度区，为下沉运动。综合来看，低层存在一定的动力抬升条件，但是强度偏弱，且垂直上升运动伸展的高度不高，局限于700hPa以下。
6 结语
（1）本次强对流过程集中于4月12日下午16-18时，主要表现为雷雨大风，且雨量较小。
（2）此次天气过程属于冷涡背景下的一次强对流活动。中高层冷涡后部不断有冷空气扩散，低层暖脊有所发展，形成上干冷下暖湿的不稳定层结。地面风场辐合是对流的触发条件，发挥动力抬升作用。
（3）水汽条件一般，限制了对流活动的强度，进而导致雨量较小。不稳定层结和抬升条件是对流爆发的主要原因。
（4）850hPa与500hPa温差较好地反映了大气层结的不稳定度，而K指数的指示意义相对较弱。
冷涡背景下的强对流天气不一定需要很充沛的水汽条件，其预报着眼点为大气层结不稳定度的变化和地面风场辐合的演变。
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图7 4月12日14时垂直速度（hPa﹒s-1）沿32.5°N的经度-高度剖面图
