一次强飑线过程的分析

周 斌 李 佳 陈嘉琦

（1.冷水滩区气象局，湖南 永州425000；2.双牌县气象局，湖南 永州 425200）

引 言

一些观测和研究表明[1～3], 飑线通常是由多单体风暴和超级单体风暴组成，侧向排列的中尺度对流系统(Mesoscale Convective Systems , MCSs)，一般长约几十至几百公里，宽约10～20km，持续时间为几小时至十几小时，是一种强雷暴天气现象，由于雷暴单体中上升运动和下沉运动极为强烈，它常常带来大风、冰雹等灾害性天气现象，对人民生命财产危害极大。

飑线发生环境场条件及飑线系统特征已有大量研究。Laing et al.[4]对世界上MCSs1出现的5个大尺度环境区(非洲、澳大利亚、中国、南美洲和美国) 的平均生成环境进行了研究,发现它们非常相似, 特别是MCSs 初生在明显的斜压区内, 该区以对流层低层垂直风速强切变和高值对流有效位能(CAPE) 为特征。低空辐合、高空辐散和中层涡度趋于最大并与高空槽相伴都是典型的生成环境特征。不少作者[5～9]研究了我国飑线的生成环境, 表明冷性高压后部、冷涡、冷锋、辐合线甚至地形都是飑线形成的背景条件；林锡怀等[9]、侯建忠等[10]、李鸿洲等[11]和翟国庆等[12]对我国南北不同地理位置的飑线环境也做了分析。由于飑线产生、发展的时、空尺度相对较小,演变迅速和复杂, 致使人们对这种中尺度系统的演变还缺乏深入的了解,飑线和其带来的强对流天气的预报一直是短时临近预警的难点之一, 也是气象学者研究和关注的重点之一。

1 实况

2002年4月5日在湖南南部发生了一次飑线过程，这次过程产生于邵阳的南部，途经永州、郴州两市，最后在郴州的东部消失。其特点是影响范围较大、移速快，来势猛烈，强度大。广西东北部、江西北部及湖南全省都出现了大风及雷暴天气，其中永州市各县（区）风力达9级以上，风速达20m/s，为永州近20年来所罕见，部分地方还下了冰雹，使近100万人受灾，倒塌房屋1700余间，直接经济损失3500万元，永州雷达站对其进行了跟踪观测。

2 天气形势分析

这次飑线过程在500hPa图上，高原东侧有低槽东移，并且移速较快。700hPa和850hPa图上均有低槽东移，且槽前的西南暖式气流比较旺盛，这是一次高空槽和低空急流相配合发生的一次剧烈天气过程。5日08时500hPa低槽位于西安～川东～云南的西南部，鄂西高空为西南风，风速为18m/s，四川的达川高空为西北风，风速为12m/s，从槽线前后来看，风向的交角接近90°，槽后的风速较大（见图1），这说明低槽附近的辐合上升运动较强，槽前有正的涡度平流，高层有辐散流场，抬升力也比较强。6日08时低槽移过我市到达江西北部至郴州东部。

700hPa图上，5 日08时低压中心在湖北的西北部，低槽与500hPa比较位置稍为前倾，在广西北部有很强的西南风急流带，这说明低层有较强的暖湿空气平流，可以加强低层的扰动，触发不稳定能量的释放。

850hPa图上（图2），5日08时，河南驻马店有低中心，低槽伸到宜昌，湘西北到贵州的西南部，在广东和郴州西南风速均大于16 m/s，该地有西南风急流带，20时低槽移到湘北，呈西南～东北走向，广西北部和湘南的西南风速由8m/s猛增至16m/s，这表明了从08时～20时之间湘南和广西北部地区低层辐合运动在增强，从而促使低层抬升运动加强，又加上高空有较强的辐散流场，因此会造成严重的对流天气。

图1.500hp槽演变趋势

图2.850hPa西南风急流区

地面图上，5日14时整个江南处于低压控制，西南地区东部华南地区均处于高温区，20时低中心移至华东沿海。永州地区地处南岭山脉地带，属于山区，山区的磨擦辐合作用比较强，容易发生中低压，中低压生成后，高空有加强的辐散场则垂直上升运动便会加强，强烈的对流天气便可能在中低压内发展起来。

从探空资料分析，怀化站（图3）5日08时K为33℃，SI为-2.32℃，CAPE（对流有效位能）为693.4 J/g，低层（925hp）为西南风（16m/s），表明大气处于不稳定状态，有发生雷暴的可能，20时K为14℃，SI为4.82℃，CAPE为650 J/g，低层（925hp）为西北风（6m/s），说明高空槽已过怀化；长沙站（图4）5日08时K为33℃，SI为-1.61℃，CAPE为1022.5 J/g，低层（925hp）为西南风（18m/s），表明大气处于强烈不稳定层结，不稳定能量较大，将有雷暴天气产生，20时 K为35℃，SI为-0.39℃，CAPE为91.7 J/g，低层（925hp）为西北风（4m/s），槽已过长沙，不稳定能量已经释放；郴州站（图5）5日08时K为32℃，SI为0.73℃，CAPE为118.7 J/g，低层（925hp）为西南风（18m/s），20时K为38℃，SI为-3.14℃，CAPE为795.2 J/g，低层（925hp）为西南风（16m/s），表明大气处于强烈不稳定状态，不稳定能量在积聚，具有发生强对流的潜势。

图3.4月5日怀化探空资料 TlogP图 左为08时 右为20时

从永州观测站5日02～20时的气象要素变化可看出（图6），在14～20时之间飑线经过测站，期间气压涌升、气温急降、湿度增加，在17时开始风向突然由南变北，并在18时18分出现了的19.8m/s的偏北大风，19时风向转为南风，系统东移南压。

图4.4月5日长沙探空资料 TlogP图 左为08时 右为20时

图5.4月5日郴州探空资料 TlogP图 左为08时 右为20时

图6.4月5日永州站02～20时气象要素变化

3 卫星云图和雷达观测图分析

卫星云图分析，4月5日15时，卫星云图上可清晰地看到在湘西西北部有一条西南～东北走向的带状云系（图7左上图图中箭头所指位置），其前界呈弧状，云带的边界十分光滑并无明显卷云出现，这是飑线系统形成的初生阶段。在16时的图上，可清晰地看到云顶色调白而且特别明亮的云带（图7右上图图中箭头所指位置），这说明云顶高，云中垂直运动强烈，其移动方向高空垂直切变的方向一致，飑线系统上的单体正在不断发展，处于发展阶段。从18时的云图上，可看出该云带上风一侧边界光滑，下风一侧出现明显的卷云（图6左下图图中箭头所指位置），边界较模糊，这表明飑线系统已发展成熟。在6日00时云图上（图6右下图图中箭头所指位置），没有带状云系，只有松散的积云，云顶色调较灰暗，这说明云中的垂直运动已经减弱，飑线系统中的单体已合并、减弱，并消散。

图7.低槽云系演变趋势

雷达观测分析，4月5日17时，PPI图上看有一条很明显的带状回波，是由积（雨）云单体成线状伸展开来，强回波带的宽度相当于一个积雨云单体的水平尺度约10～20km，飑线带状回波的走向与影响飑线生成的天气系统高空低槽平行（见图8）；从图8上4月5日17时～21时雷达回波演变情况估算，飑线的移速约60km/h；飑线上的单体发展此起彼伏，当单体发展到最强的时候（图8中的20时和21时雷达观测图上的线状回波带的左侧）出现强对流天气现象。

图8.雷达跟踪观测图

4 小结

本文综合多种观测资料, 从环流背景、中尺度对流系统等方面, 分析了2002年4 月5 日发生在湘南的一次高空槽前型飑线天气过程的形成原因, 得出以下几点结论:

（1）这次飑线过程发生在西风带高空槽前，是中纬度最典型的飑线。它的南端由于风的垂直切变形势有利于新对流的发展，因而使飑线不断伸长；而在飑线的北端，各单体不断衰亡，衍变成层状云，并沿高空风向东北方向延伸而形成大片砧云。它所经过地区的气象要素变化特点为：气压涌升、气温急降、湿度增加、风向突变、风速剧增。

（2）强对流发生前和发生时良好的水汽输送和水汽辐合有利于飑线的形成和发展, 高层强辐散与低层强辐合的耦合形势以及强上升运动为强对流的发生发展提供了有利的动力背景。

（3）从卫星云图分析得知, 这次过程是由于中低层存在西南急流，导致低层辐合运动增强，从而促使低层抬升运动加强，不断生成小的对流单位并形成带状云带向前移动, 从而形成飑线。

（4） 从雷达观测的回波看，对流单体回波随它所在气层和风移动，或者近似地沿着云层高度上的平均风运动。平均风指气层内各高度风的矢量平均，新的单体向雷暴的右后象限形成穿过雷暴运动，向左前侧靠近并消散，因而从宏观上来看，超级单体群实际上是沿着平均风方向的右方移动。

（5） 对流性天气的短期预报的思路和着眼点，低槽两侧的风向交角等于或接近90°时，低槽或切变线暖区方向2～5个纬度，低空急流轴左右1.5个纬距的地区，850hPa图上的湿舌内部均可能出现强的对流性天气。

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