广西天气预报

广西强天气分布特征及物理量诊断分析

赵金彪;黄荣成;梁维亮

【摘要】Objective]Thecharacteristicsofspatio?temporaldistributionof

Synopticclassification,thethreshold

valueofphysicalparametersforoccurrenceofsevereweatherare

determined.[Methods]Statisticalmethodandcompositean-alyzingwere

usedinthispaper.[Results]Thunderstormoccursmoreinsouththanthatin

ternandcoastalareasare

oweatherisrareinhistory,andmainly

vyrainmainly

thlyvariationsof

thunderstorms,hailandstrongrainallshow"single?peak"pattern,butthe

variationsofgaleis"double?peak".Theheavyrainmainlyhappened

e,thunderstormsandhailprimarily

occurredbetweenafternoontotowardevening.[Conclu-sion]Thesevere

weatherinGuangxihasobviouscharacteristicofregionaldistributionand

thephysicalparameters,suchastemperaturestratificationandinstability

energy,showdifferenceindifferentdistrictandweathersystem.%【目的】

分析研究广西强天气的时空分布特点和变化特征，在天气形势分型的基础上统计提

供强天气发生的物理量诊断阈值。【方法】采用长时间序列、大批量样本进行分类

统计和合成分析方法。【结果】雷暴南部多，北部少，其中桂东南和沿海地区是雷

暴的高发区；冰雹主要出现在北部，桂南降雹少；广西东部和沿海地区为大风频发

区；历年龙卷风天气发生次数不多，且集中在涠州岛及沿海地区；强降水呈南北两

个高频带。雷暴、降雹和强降水的月变化都具有“单峰型”特征，大风月分布具有

“双峰型”特征。强降水主要出现在夜间至次日8∶00，大风、雷暴和冰雹天气则

主要出现在午后至傍晚。【结论】广西强天气具有明显的地域分布特征，不同地域

及不同天气系统影响下的温度层结和不稳定能量等特征物理量都有较大差异。

【期刊名称】《广西科学院学报》

【年(卷),期】2014(000)003

【总页数】6页(P190-195)

【关键词】强天气;分布特征;分型;物理量

【作者】赵金彪;黄荣成;梁维亮

【作者单位】广西气象台，广西南宁530022;广西气象台，广西南宁530022;广

西气象台，广西南宁530022

【正文语种】中文

【中图分类】P445

【研究意义】广西地处低纬度,丘陵错落,河谷纵横,丘陵地占总面积的65%;北依南

岭山脉,西靠云贵高原;北回归线横贯中部,夏季太阳直射天顶,太阳辐射强,热量丰富;

南部濒临北部湾,水汽充沛。这些自然地理环境给强对流天气的发生提供了有利的

热力条件和水汽条件,每年冰雹、雷雨大风和局地短时暴雨等强对流天气十分活跃

[1],给广西造成严重的经济损失。据近5年的统计,广西每年仅冰雹和龙卷风造成的

直接经济损失已占年平均自然灾害的9.6%,另外,强降水常造成局地山洪、地质灾

害。强天气带来的城市气象灾害日益频繁,但在降低空气污染物浓度和改善空气质

量等方面却有很好的作用[2～4],因此,社会对强天气(Severeweather)的预报预警

越来越关注。【前人研究进展】对广西强对流天气的研究,近年也做过大量的工作。

覃卫坚等[5]用小波分析了历年雷雨大风的分布及变化规律,分析结论表明2006年

之后的几年广西处于多雷区。李向红等[6]对2004年后广西强对流天气的天气形

势和雷达产品特征进行过统计和分类。针对强对流天气一般都是由中小尺度天气系

统直接产生,一些学者[7～10]对造成强对流天气的环境条件、能量参数和动力结构

进行过深入研究。【本研究切入点】目前,分析研究广西强天气时空分布特点和变

化特北京站 征,并在天气形势分型的基础上统计强天气发生的物理量诊断阈值的研究还不

多见。【拟解决的关键问题】通过统计广西历年实况资料,得出广西强天气的时空

分布特征及其变化规律,然后在天气形势分型基础上利用大量样本的探空资料计算

有利于强天气发生的特征物理量和分析,为广西强天气的潜势预报提供依据。

1.1观测数据来源

强天气包括强对流天气和强降水天气。本文分析的强天气有雷暴、冰雹、大风、龙

卷风、短时强降水(1云南甜酱油 h降水量25mm以上)等5类,所用的观测数据由广西气象档案

馆提供。其中,雷暴、冰雹、大风、龙卷风观测数据时段为1951～2012年;短时强

降水观测数据时段为1991～2012年。

1.2方法

强天气时空分布特征分析:一天中气象台站只要有一次以上的雷暴、大风等天气记

录,这一天就称为一个雷暴日或大风日。逐站统计历年强天气出现的总次数(日数)及

年平均次数,分析其地域分布情况。按月和日逐时刻统计全区所有气象站出现强天

气的总次数及年平均次数,即可了解其月分布和日变化情况。

特征物理量诊断分析:选取2000～2012年典型强天气个例,冰雹和大风按地域分类、

强降水按主要影响天气系统进行分类,利用广宜昌江山多娇 西6个探空气象站的探空资料计算出

能反映天气尺度系统结构与大气垂直稳定度综合特征的常用物理因子[11],并进行

对比分析,提供物理量诊断阈值。

2.1强天气时空分布特征

2.1.1地域分布特征

由图1a可见,广西雷暴地域分布特征主要为南部多,北部少;桂东南的玉林、贵港、

梧州市的南部地区及沿海的防城港、钦州平均年雷暴日数≥90d,其中东兴市最高为

103d,均达到了强雷区的国家标准(年雷暴日数大于90d),桂林市北部山区和河池市

北部雷暴日数相对较少,平均年雷暴日数不足60d,但也达到了多雷区的国家标准(年

雷暴日数大于40d)。其余地区的年平均雷暴日数在60～90d。桂东南和沿海地区

地势相对平坦且易受来自海洋上的西南暖湿气团影响,加上海陆地形差异的作用,成

为广西雷暴的高发区。

图1b可见,广西西北部是冰雹的高发区,各站降雹总次数大于20次,其中隆林、乐

业、南丹分别达到53、46、45次,平均一年降雹1次。东北部是广西另一个冰雹

相对多发区,兴安县总降雹次数达31次,其它县市总降雹次数在10～20次。而广

西南部降雹次数较少,大部地区总降雹次数在10次以下,平均10年降雹才1次。

由图1c可见,广西东部和沿海地区为大风频发区,大风总日数普遍大于200d,有3

个中心。一是桂东北地区,桂林大风总日数为558d,年平均约10日数;二是沿海地

区,涠州岛、北海分别达到1068d和528d,年平均出现大风天气约20d和10d;三

是桂东南地区,梧州、玉林两市大部地区大风总日数超过300d,梧州本站达到383d,

年平均出现大风日数为7d。

广西强降水分布呈南北两个高频区(图1d)。以1h降雨量≥25mm为强降水统计,

广西沿海到玉林市南部地区的强降水次数年平均大于8次,其中东兴市是广西强降

水次数之最达20次。北部则以凌云至都安、融安到永福为中心的一条东北西南向

强降水频发区,年平均在8～10次。广西其它地区的强降水年均大部2～6次。

广西的龙卷风天气发生次数不多,且集中在涠州岛及沿海地区。自建站记录以来,广

西只观测到龙卷风共90站次,其中涠州岛、北海分别记录42和23次,合浦站也观

测到10次。而广西内陆观测到龙卷风的站点并不多,其中南宁、玉林、武鸣等站分

别观测到2次,桂林、忻城、桂平、宜州、博白等站各观测到1次。

2.1.2月分布特征

根据广西89个气象站的历年逐日资料统计,绘制了历年月平均雷暴站数、降雹总站

数、大风总站数及强降水总站数的月分布曲线(图2a),可见广西的雷暴、降雹和强

降水三十里堡 的月分布均具有“单峰型”的特征:从1月上升到一定高峰后下降;雷暴主要出

现在主汛期(4～9月),高峰期出现在7～8月份,月平均达1175站次;冰雹从2月份

开始明显增多,4月最活跃,月平均达8站数,5月份明显减少,6月份后就极少出现冰

雹天气;进入汛期后,1h降水量≥25mm的强降雨天气逐月明显增多,6月达到高峰,

月平均达148个站数;7～8月缓慢减少,10月份后很少出现强降雨天气。而广西的

大风月分布具有“双峰型”的特征:从1月上升至4月达到高峰后略有下降,又上升

至7月份达到另一高峰,之后逐步下降;其中,4、7月的大风总站数分别达到1678、

2449次。

2.1.3日变化特征

根据广西各站历年逐日各时段资料统计分析,发现各类强天气活动的日变化比较明

显。从图2b可看出,强降水主要出现在夜间至次日8:00,特别是1h降水量≥50mm

的强降水在3:00～8:00,日本 7:00～8:00为最频发时段;另外,15:00～20:00也是强降水

较频发的时段,其它时段强降水的次数较少。大风、雷暴和冰雹天气则主要出现在

午后至傍晚,都占总次数的70%以上,高峰时段则分别出现在15:00、16:00、

17:00时。另外,8:00是另一个多雷暴、降雹时段。

2.2强天气的天气形势分型

强天气是在一定大尺度环流背景下,由各种中小尺度天气系统相互作用产生的,天气

形势分析是强天气预报的基础[1,12]。根据广西产生强天气的天气尺度系统,大致可

分为以下4类。

2.2.1锋面低槽型

这一类天气型主要出现在春季和初夏,是西风槽最活跃的季节,来自孟加拉弯和南海

的暖湿气流和西风带南下的冷空气在华南、江南地区交绥,广西常受锋面、低槽、

切变线等系统的影响,而西南低空急流则输送了大量的水汽和热量;强天气是在冷暖

平流不稳定条件下,由冷空气南下或静止锋上有波动时发生的,往往带来大范围雷暴

大风和局地冰雹。2.2.2低涡型

该型的主要影响系统是产生在西南地区(25～35、100～110E)的西南涡,为

700hPa或850hPa上至少有一条闭合等高线的气旋性环流[1]。西南低涡向东南

方向移动过程中其右前方,最大比湿中心之北侧,最大风速轴的左侧往往出现强降雨

及大风天气。有时候500hPa四川盆地上空有≤584dagpm的低涡中心东移,与南

支槽叠加,也会引起桂北雷暴天气。

2.2.3副高边缘型

到了夏季,江南地区和东海受西太平洋副热带高压(以下简称副高)控制,广西常处于

副高的边缘,当副高的西北部边缘有西风带低槽东移时,由于下垫面温度高,具备了更

有利的热力和能量条件,广西易出现强雷电、雷雨大风等强对流天气。当副高加强

西伸时,西南气流由于受副高的阻挡而发生气旋性转向并与副高西南侧的东南气流

叠加而形成东南风急流,使桂东特别是沿海地区出现较强的辐合上升运动,加上午后

热对流的作用,容易造成强降雨或雷暴大风天气。

2.2.4热带低值系统型

在后汛期,当副高脊线北抬到32以北,广西处在偏东气流中,常受热带低值系统的

影响,云图上有热带云团活动。热带低值系统包括:热带气旋、热带低压、赤道辐合

带、东风扰动等。当热带气旋(低压)经过或热带东风波及低压倒槽系统与西风带低

值系统相遇(靠近)时,中低纬度系统相互作用,会造成大范围强降水和强对流天气。

另外,热带气旋外围常形成颮线,造成雷暴、大风天气。

2.3特征物理量诊断分析

由以上分析可知,广西的冰雹、大风等强天香港区号多少 气具有明显的地域特征分布,与不同季节

的大气环流演变相对应,而不同尺度天气系统相互作用产生的强降水差异非常大,因

此,环境条件的诊断对于强天气预报十分重要[12]。由表1可看出,2～5月冰雹发生

前,一般都具有极其不稳定的温度层结和不稳定能量的积累,其中桂西平均的cape

值为950.3Jkg-1、LI为-2.7K、W_CAPE为39.2ms-1,明显比桂东的偏高和偏强;

桂西K指数和TT值也比桂东的大。另外,这一时期桂西北也经常出现雷雨大风,其

平均的cape、LI、W_CAPE和K指数等探空物理量值与冰雹的统计值大体相当。

这是由于在这一时期桂西经常受地面西南暖低压发展影响,下垫面气温明显比桂东

偏高,获得更多的不稳定能量积累,遇空气入侵触发释放形成对流,易产生冰雹、雷雨

大风等强对流天气。盛夏是广西东部、南部雷雨大风的频发期,其平均的cape达

1600.5Jkg-1,SI为-1.4K,LI为-3.8K。

4～9月,当冷空气南下时易造成锋面强降水,过程前其平均的K指数、LI、cape分

别达到了38K、-4.2K和1800.0Jkg-1,IQ为5700gcm-2,ZH达5000m。而当

中低层有低涡系统南移影响时,K指数达39K,cape值达到2100Jkg-1,IQ为6100

gcm-2,W_CAPE为66.3ms-1,比锋面强降水过程的值要高一些,因此相比较而言,

低涡影响时广西可能伴有更强的对流不稳定能量重建和释放过程,往往比有锋面影

响时更容易诱发大范围的强降雨天气,造成洪涝及山体滑坡等次生灾害。而在后汛

期,广西主要受台风等热带系统影响,过程前平均cape值达到1900Jkg-1,IQ为

5650gcm-2,与锋面系统影响时大体相当,但ZH较高达到5200m,K指数较小为

36.5K。另外,从TT等其它物理特征量的统计结果来看,差别不是很大。

由此可见,当有锋面、低涡和台风等天气系统影响时,广西的中尺度对流环境条件略

有不同,但都有可能造成大范围雷雨大风、短时强降水等强天气的发生,要注意做好

跟踪监测[13,14],加强中尺度环境条件综合图分析,才能提高强天气的预报预警能力。

(1)广西强天气有明显的地域分布特征,主要表现为:雷暴南部多,北部少,其中桂东南

和沿海地区是雷暴的高发区;广西冰雹主要出现在北部,其中桂西北局部年平均降雹

可超过1次,而桂南降雹平均10年才1次;广西东部和沿海地区为大风频发区,中心

在桂林、梧州、北海等市;历年龙卷风天气发生次数不多,且集中在涠州岛及沿海地

区;强降水呈南北两个高频区。

(2)广西的雷暴、降雹和强降水的月变化都具有“单峰型”特征:雷暴高峰期出现在

7～8月份;冰雹2月份开始明显增多,4月最活跃;短时强降水6月达到高峰,7～8月

缓慢减少。而广西的大风月分布具有“双峰型”的特征:从1月上升至4月达到高

峰后略有下降,又上升至7月份达到另一高峰,之后逐步下降。

(3)广西强天气活动的日变化比较明显:强降水主要出现在夜间至次日8:00。大风、

雷暴和冰雹天气则主要出现在午后至傍晚,高峰时段则分别出现在15:00、16:00、

17:00时。

(4)广西强天气的天气形势大致可分为锋面低槽、低涡、副高边缘和热带低值系统

等4型,不同天气形势下强天气的种类和强度都有所不同;其中大范围强降水主要受

锋面、低涡和台风等天气系统影响。

(5)通过探空特征物理量分析表明,广西在不同地域的温度层结和不稳定能量积累有

较大差异;2～5月,桂西的对流有效位能和抬升条件比桂东更有利于冰雹、雷雨大风

等天气的产生,盛夏则是广西东部、南部雷雨大风的频发期。

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