贵州一次暖区飑线过程的环境条件和结构特征

聂 云，周继先，李习瑾，冉 阳，陈 超

（1.贵州省铜仁市气象局，贵州 铜仁 554300；2.贵州省碧江区气象局，贵州 碧江 554300）

引 言

飑线是由多个雷暴单体侧向排列的一种中小尺度强对流天气，其过境时常表现出气压涌升、气温剧降、风向突变、风速急增等剧烈天气变化，并伴有暴雨、雷暴、大风、冰雹等强对流天气［1－2］，具有突发性强、空间尺度小、破坏性大等特点，往往给当地人民群众的生命和财产造成重大危害。研究表明，飑线大多形成于上干下湿、不稳定能量高和垂直风切变强的环境条件下［3－6］，边界层辐合线对飑线有触发和加强作用［7］，地面冷池与低层环境风垂直切变相互作用是飑线系统维持、发展和传播的关键机制［8－9］。此外，尾部入流对飑线的发展及地面尾流低压的形成具有重要作用［10］。目前，虽然对飑线的研究已比较深入，但飑线的发生、发展是一个极其复杂的物理过程，其形成过程可能受多种因素影响，特别是地面无冷空气参与的暖区飑线过程。

贵州省强对流天气主要发生在3—8月，以冰雹、短时强降水为主，且强对流天气大多有地面冷空气参与［11－13］。2018年5月 17—18日贵州省中北部出现一次以雷暴大风、短时强降水为主，局地伴有冰雹的飑线混合强对流天气，此次过程地面受热低压控制，近地面无冷空气影响。由于此次强对流天气形势不明显，加上对贵州暖区飑线认识不足，导致过程漏报。关于暖区的定义最早由黄土松等［14］提出，认为暖区暴雨发生时华南一带没有锋面存在，也不受冷空气或变性冷高压控制。参考此概念，将此次地面无冷空气参与，受暖性低压或偏南气流影响产生的强对流定义为暖区强对流。本文利用地面常规气象观测资料、自动站加密观测资料、多普勒天气雷达资料、探空资料以及NCEP逐6 h再分析资料（水平分辨率1°×1°），从环境场条件和地面温、压、风演变以及雷达回波等方面进行综合诊断分析，探讨此次暖区飑线的结构特征和触发维持机制，寻找具有预警指示意义的气象预报因子，以期为今后贵州此类强对流天气的预报预警提供参考。

1 天气实况与环流背景

1.1 强对流天气概况

2018年5月17 日午后到18日早晨，贵州中北部出现一次飑线引发的混合强对流天气过程。过程期间，贵州19个区县51站（6个国家站、45个区域站）出现8级以上雷暴大风，其中17日19：15（北京时，下同）德江县长丰乡出现本次过程的最大瞬时风速，达28.5 m·s－1（10级），桐梓、习水、大方、纳雍、赫章、平坝等区县出现小冰雹为主的降雹，桐梓县冰雹直径为2.0 cm；17日08：00至 18日 08：00，全省239站出现短时强降水（雨强为20 mm·h－1以上），过程最大雨量111.9 mm（江口县快场区域站）、最大雨强74.4 mm·h－1（17日14：00—15：00，赤水市燕子岩区域站）［图1（a）］。由于飑线系统的强对流雨带较窄、雨强大，其东移造成的短时强降水站点分布与24 h大雨以上量级的雨区分布较为吻合［图1（b）］。

综上可见，此次混合强对流天气造成的大风和短时强降水范围广、强度大、局地性强，而降雹时间短、范围分散，且以小冰雹为主，是以雷暴大风和短时强降水为主、局地夹杂着冰雹的一次罕见大范围暖区飑线混合强对流天气过程。

1.2 环流形势

17日08：00 过程发生前［图2（a）］，500 hPa欧亚中高纬地区（35°N以北）为“2槽1脊”形势，副热带高压稳定在我国华南地区少动，584 dagpm线在贵州东南部至湖南中北部一带形成高压脊；位于川东南的高原槽槽前和槽后分别有明显的暖、冷平流，高原槽缓慢东移发展影响贵州，且槽前暖脊加强北伸，使得贵州中北部的环流经向度加大，等温线与等高线交角增大，导致该区域大气斜压不稳定增强；95°E附近青藏高原南侧有南支槽东移发展，配合低层850～700 hPa较强的西南低空急流，低层强暖平流将充沛的水汽向贵州输送，850 hPa暖脊自云南向贵州伸展，在贵州中北部低层形成高温高湿区（850 hPa上 T≥21℃、q≥15 g·kg－1），且850 hPa与500 hPa温差达23℃以上，加大了高空槽前的对流不稳定；重庆中部至川东一线850 hPa上存在切变，对应地面有中尺度辐合线（图略），850 hPa切变线是对流不稳定触发的主要动力因子，地面辐合线是产生强对流的地面触发系统。地面气压场上，17日白天贵州受热低压控制［图2（b）］，无冷空气参与，白天太阳辐射增温使得热低压强烈发展和不稳定能量积聚，导致大气层结不稳定度加大。17日08：00—20：00，200 hPa贵州中北部逐渐转为反气旋环流控制，20：00该区域低层850 hPa为辐合，散度值为 －10×10－5～0 s－1，高层200 hPa为辐散，辐散中心散度达40×10－5s－1以上［图2（c）］，明显强于低层辐合强度，使高层辐散与低层辐合的抽吸作用增强，有利于上升运动增强和不稳定能量触发。

另外，过程发生时副热带高压稳定维持，贵州东南部584 dagpm线的阻挡使低层850 hPa切变线位置偏北，这是强对流发生在贵州中北部的原因之一，强对流区位于584 dagpm线西北侧1.5～4个纬距。可见，在500 hPa高原槽和南支槽东移影响背景下，850 hPa切变线和地面辐合线是造成此次贵州中北部暖区混合强对流天气的主要影响系统。

图1 2018年5月17日08：00至18日08：00贵州省大风（17.2 m·s－1以上）、短时强降水、冰雹站点分布（a）和大雨以上量级雨区分布（b，单位：mm）Fig.1 The spatial distribution of gale（wind speed more than 17.2 m·s－1），short－term strong rainfall and hail stations（a）and precipitation areas with heavy rain and above（b，Unit：mm）from 08：00 BST 17 to 08：00 BST 18 May 2018 in Guizhou Province

图2 2018年5月17日08：00天气系统配置（a）和地面气压场（b，单位：hPa）以及20：00的850 hPa（黑色线）、200 hPa（红色线）散度（单位：10－5 s－1）和200 hPa风场（风向杆，单位：m·s－1）（c）Fig.2 The weather system configuration（a）and surface pressure field（b，Unit：hPa）at 08：00 BST 17 May，and 850 hPa（black lines），200 hPa（red lines）divergences（Unit：10－5 s－1）and 200 hPa wind field（wind shafts，Unit：m·s－1）at 20：00 BST 17 May（c），2018

2 环境条件

2.1 水汽条件

强对流天气系统的发展和维持需要充沛的水汽供应［15］，且水汽输送主要来自对流层低层。图3是过程期间850 hPa风场、水汽通量和水汽通量散度场，发现850 hPa孟加拉湾至贵州有一条水汽输送通道，来自孟加拉湾的偏南气流携带的水汽经中南半岛中北部向东北方向输送，途经云南东部至广西中北部再折向北输送到贵州上空，孟加拉湾是此次强对流天气的主要水汽源地。17日14：00［图3（a）］，850 hPa水汽通量中心位于广西中部，贵州中北部水汽通量为6～10 g·hPa－1·cm－1·s－1，850 hPa切变线东移至贵州西北部边缘，切变线附近的毕节北部、遵义西北部地区有2个中尺度环流系统，其中心对应水汽辐合中心，散度值分别在－6×10－6、－4×10－6g·hPa－1·cm－2·s－1以上，强对流在切变线附近触发；20：00［图3（b）］，850 hPa水汽通量大值区向北发展，贵州中北部水汽通量增至8～12 g·hPa－1·cm－1·s－1，对应为－4×10－6g·hPa－1·cm－2·s－1以上的水汽辐合区，辐合中心值超过 －8×10－6g·hPa－1·cm－2·s－1，配合850 hPa切变线的动力抬升作用，造成贵州中北部遵义、铜仁、毕节、贵阳、六盘水等地出现混合强对流天气。

2.2 冷暖平流

大气不稳定层结是强对流天气发生发展的必要条件，与温、湿度垂直分布密切相关。5月17日08：00（图略），贵州中北部850 hPa与500 hPa温差为23～25℃，850～700 hPa低空西南急流已建立；14：00［图4（a）］，850 hPa南风分量加大，且贵州中北部偏南风与等温线接近垂直，有利于低空暖湿平流向该区域输送；20：00，前期（08：00—20：00）低空暖平流输送加强使得850 hPa增温2～6℃，导致上述区域850 hPa与500 hPa温差增至26～30℃（图略）。从最大瞬时风速最邻近站点（108°E、28°N，强对流天气主要发生在17日20：00前后）的温度平流和风场时间演变［图4（b）］看出，强对流发生前随着低空南风分量的增大，暖平流输送逐渐增强，700 hPa以下均处于暖平流中，有利于低层暖湿层结形成；20：00，在925～850 hPa之间有一暖平流中心，中心值超过3×10－5K·s－1，同时随着高空冷温度槽东移影响，在400 hPa附近形成冷平流区，中心强度达 －3×10－5K·s－1以上，此外，800 hPa附近也有弱冷平流影响，伴随着925～850 hPa暖平流的增强，大气热力不稳定度增大，配合850 hPa切变系统的动力抬升作用，暖平流中心附近上空对应垂直运动负值中心，上升运动更有利于强对流的发生发展，其中热力不稳定度增大过程中低空暖湿平流输送起主导作用。

图3 2018年5月17日14：00（a）、20：00（b）850 hPa风场（箭矢，单位：m·s－1）与水汽通量（线条，单位：g·hPa－1·cm－1·s－1）及辐合区水汽通量散度（阴影，单位：10－6 g·hPa－1·cm－2·s－1）Fig.3 The wind field（vectors，Unit：m·s－1），water vapor flux（lines，Unit：g·hPa－1·cm－1·s－1）and water vapor flux divergence in convergence area（shadows，Unit：10－6 g·hPa－1·cm－2·s－1）on 850 hPa at 14：00 BST（a）and 20：00 BST（b）17 May 2018

图4 2018年5月17日14：00的850 hPa风场（风矢杆，单位：m·s－1）和温度场（黑色线，单位：℃）（a），16日20：00至18日02：00沿最大瞬时风速最邻近站点（108°E、28°N）的温度平流（阴影，单位：10－5 K·s－1）、垂直速度（黑色线，单位：Pa·s－1）和风场（风矢杆，单位：m·s－1）的时间 －高度剖面（b）以及17日08：00（c）、14：00（d）地面气压场（黑色线，单位：hPa）和温度场（红色数值，单位：℃）（红色线为850 hPa切变线）Fig.4 The wind field（wind shafts，Unit：m·s－1）and temperature field（black lines，Unit：℃）on 850 hPa at 14：00 BST on May 17（a），and time－height section of temperature advection（shadows，Unit：10－5 K·s－1），vertical velocity（black lines，Unit：Pa·s－1）and wind field（wind shafts，Unit：m·s－1）along the position of 108°E，28°N from 20：00 BST 16 to 02：00 BST 18 May（b）and surface pressure field（black lines，Unit：hPa）and temperature field（red numbers，Unit：℃）at 08：00 BST（c）and 14：00 BST（d）May 17，2018（the red line for 850 hPa shear line）

地面上，17日08：00［图4（c）］，西南地区东部至江淮、江汉一带为低压控制，低压中心位于四川东南部，中心气压值为997.1 hPa；14：00［图4（d）］，白天太阳辐射增温使得地面热低压进一步发展加强，贵州处在热低压控制范围内，且热低压中心东南移至贵州毕节东部至遵义西南部一带，中心值降至995.9 hPa，贵州大部地区地面气温升至28℃以上，个别站点超过35℃，地面快速升温导致大气层结不稳定度增强［16］。

综上分析，这种低空暖平流的主导作用与我国中东部低层暖平流强迫类强对流天气［17］有相似之处。然而，以往过多关注高空冷平流、地面冷空气对贵州强对流天气的影响，容易忽视地面热低压控制下低空暖湿平流对热力不稳定度增大作用，是造成此次强对流天气漏报的原因之一。因此，在贵州地面无冷空气影响，且地面热低压强烈发展、低空有切变系统东移的背景下，应更多关注低层暖平流发展及之上冷平流对大气热力不稳定度增大的作用。

2.3 气象要素场垂直分布

探空曲线反映了探空站及其附近一定范围内气象要素的垂直分布，能够在一定程度上识别不同强对流天气类型［18］。遵循时空临近原则，结合飑线系统对各区域的影响时段［图5（a）］，选取17日08：00贵阳站与20：00贵阳站、怀化站分别作为贵州北部（遵义、毕节）、中部（安顺、贵阳、六盘水、黔南西北部）和东部（铜仁、黔东南、黔南东部）代表探空站，探讨此次混合强对流天气过程的大气垂直结构特征。探空数据与强对流天气发生时间间隔在4 h以内时指示性较好［19］，故利用14：00地面气象要素对08：00贵阳站探空资料进行订正。

探空廓线显示，17日08：00贵阳站［图5（b）］、20：00怀化站［图5（d）］均呈“上干冷、下暖湿”的温湿层结，低层暖湿分布有利于风暴发展增强，进而产生短时强降水，中层干冷空气卷入风暴下沉气流，一方面使雨滴强烈蒸发吸热形成更强的下沉气流，造成低层冷空气外流，有利于地面产生大风；另一方面强的低层冷空气外流通过强迫抬升使得暖湿气流上升加强，促进对流发展，导致贵州北部、东部出现以短时强降水、雷暴大风为主，局地夹杂降雹的混合强对流天气。17日20：00贵阳探空廓线演变为“X”型结构［20］，即边界层低层为干暖气团，大气呈干绝热特征，中低层为湿层，中高层为干冷气层［图5（c）］。约22：00强对流开始影响贵州中部地区，故贵阳站20：00的T－ln P图反映了该区域临近对流的状态；从水汽垂直分布来看，贵阳站温度露点差小于4℃的湿层高度较高（700～600 hPa），对流触发后，一方面湿层附近降水云团下降进入干暖的低层产生蒸发降温，加上中层干冷空气卷入风暴下沉气流的蒸发冷却作用，导致贵州中部产生雷暴大风；另一方面，雨滴蒸发不利于短时强降水形成，贵州中部安顺、贵阳一带的降雨强度、短时强降水密度均明显小于东部和北部。

垂直风切变对风暴的发展和组织有重要作用［21－22］。结合图5和表1分析发现，此次过程是以风速垂直切变为主的“低层暖平流强迫类”强对流。17日08：00，贵阳站 500 hPa为8 m·s－1的西南风，与地面的风矢量差仅4.6 m·s－1，而400 hPa西南偏西风迅速增大至18 m·s－1，与地面的风矢量差达 16.0 m·s－1，达到中等强度垂直风切变［23］；20：00，贵阳站、怀化站地面与500 hPa风矢量差均达11 m·s－1以上，配合低层暖平流、高层冷平流的热力不稳定结构，有利于对流发展。

贵阳站、怀化站环境参数（表1）显示，过程期间850 hPa与500 hPa的 θse差值为18.4～25.2℃，表明贵州中北部大气层结不稳定，尤其北部、东部不稳定性更强；0℃层高度维持在5 km以上，且白天低层增暖，融化层进一步增厚，不利于冰雹产生，有降雹但以局地小冰雹为主。对比贵阳站两时刻的K指数发现，08：00中层700 hPa很干，温度露点差为11℃，K指数相对较小，但大气“上干下湿”的特征明显，且订正后的 CAPE值达 2054.0 J·kg－1；20：00，K指数明显增大，大气层结演变为“X”型结构，同时 CAPE值减小至 532.6 J·kg－1，这主要由低层大气湿度减小引起气块抬升凝结高度和自由对流高度升高造成。20：00怀化站K指数为37℃、CAPE值达 1378.6 J·kg－1。以上分析可见，贵州北部、东部的不稳定条件和能量条件比中部更好，导致北部、东部对流强度及密度明显高于中部。此外，各时刻均存在一定的下沉对流有效位能（DCAPE），这对雷暴大风有一定指示意义［24］，且抬升凝结高度均较高，说明850 hPa切变线的外力抬升作用是造成此次强对流的关键系统。

图5 2018年5月17—18日飑线系统主体逐2 h演变（a）和17日08：00贵阳站（b）及20：00贵阳站（c）、怀化站（d）探空廓线Fig.5 The 2－hour evolution of main part of squall line system from 17 to 18 May（a），and corrected T－ln P profile at Guiyang station at 08：00 BST 17 May（b）and T－ln P profiles at Guiyang（c）and Huaihua（d）stations at 20：00 BST 17 May，2018

表1 2018年5月17日08：00（CAPE与DCAPE订正到14：00）和20：00贵阳站、怀化站环境要素Tab.1 The environmental elements at Guiyang and Huaihua radiosonde stations at 08：00 BST（CAPE and DCAPE revised to 14：00 BST）and 20：00 BST on May 17，2018

3 飑线与地面温压场和风场的关系

在有利的大尺度环流背景下，强对流的发生、发展及减弱主要取决于低层触发机制［25］。贵州地处高原山地，山峦起伏，受雷达站位置、仰角等因素限制，多数时候无法直接从雷达资料中捕捉到近地层信息。近年来，随着自动气象站加密观测资料的有效应用，地面场特征及演变分析更加直观有效。对贵州84个地面自动站观测资料分析发现，此次暖区飑线过程中对流的初生、发展、消亡与地面温压场和风场演变有密切关系。

3.1 初生阶段

图6是 17日 13：00、14：00（对流初生阶段）贵州省1 h变压场与瞬时风场和雷达组合反射率。可以看出，17日 13：00［图6（a）］，由于下垫面热力差异，贵州西北部出现东北—西南向显著的负变压区（－0.5 hPa·h－1以下），中心值达 －0.9 hPa·h－1，且在变压梯度大值区或“负变压中心”附近形成偏南风与偏北风的中尺度扰动辐合线，辐合线附近有若干对流单体触发；14：00［图6（b）］，贵州西北部1 h负变压中心东移至铜仁西部，且中心值增大至－1.4 hPa·h－1，西北部边缘受雷暴高压影响，赤水站1 h正变压值达0.8 hPa·h－1，变压梯度增强，对流单体在变压梯度大值区及地面辐合线附近发展为东北—西南向带状回波，范围和强度均明显增大，且该区域上空对应有850 hPa切变线动力抬升作用。与13：00相比，14：00中尺度辐合线北侧的偏北风由2～4 m·s－1增大至4～8 m·s－1。可见，地面中尺度扰动辐合、1 h变压梯度的增大与对流发生发展呈明显正相关。

根据自由大气地转偏差原理［26］，气压的局地变化造成气压梯度力和地转偏向力不平衡产生地转偏差，称为变压风。强对流天气发生前期，地面风场扰动辐合线的移动与变压风有关［27］。变压风的计算公式［26］：

式中：f（10－4s－1）为地转参数；ρ（kg·m－3）为大气密度；为水平变压梯度。变压风与水平变压梯度大小成正比，方向与水平变压梯度方向一致，负变压中心对应变压风辐合。

根据公式（1）可知，一方面变压梯度大值区产生的变压风较大，形成扰动风场，另一方面由于热力差异在变压梯度大值区形成多个“负变压中心”，变压风的辐合也会造成扰动风场，最终形成风的不连续线，在有利的环境条件下触发对流的发生、发展。

图6 2018年5月17日13：00（a）、14：00（b）贵州地面自动站1 h变压场（蓝色等值线，单位：hPa·h－1）与瞬时风场（风向杆，单位：m·s－1）及雷达组合反射率（彩色阴影，单位：dBZ）（黑色实线是地面中尺度辐合线，下同）Fig.6 The 1－hour allobaric field（blue isolines，Unit：hPa·h－1）and instantaneous wind field（wind shafts，Unit：m·s－1）at automatic weather stations in Guizhou and radar composite reflectivity（color shadows，Unit：dBZ）at 13：00 BST（a）and 14：00 BST（b）on May 17，2018（the black solid line for ground mesoscale convergence line，the same as below）

3.2 飑线发展阶段

17日16：00 ［图7（a）］，变压风扰动在桐梓附近形成“人”字型辐合线，辐合线与飑线相交于桐梓西南部，交点附近产生的强辐合中心使对流强烈发展［27］为雹暴，雹暴位于飑线顶端，最大回波强度达65 dBZ。从17日15：41的雷达反射率因子垂直剖面（图略）看出，低层有界弱回波区宽广，中高层回波悬垂，且有界弱回波区之上有65 dBZ的强反射率因子核，60 dBZ的强回波伸展至12 km；17日15：35—15：41，桐梓西南部风水乡一带 VIL从50 kg·m－2以下跃增至75 kg·m－2以上，这是由云内含雹量急剧增加所导致；之后，60 kg·m－2以上的 VIL值一直持续到15：59（图略），飑线的强烈发展导致桐梓出现雷暴大风、2.0 cm大冰雹和短时强降水。

17日17：00 ，随着飑线的发展，地面气压场上飑线前低压、雷暴高压和尾流低压等飑线中尺度特征明显（图略），飑线造成贵州37站短时强降水，最大雨强为60 mm·h－1，强降水造成明显的负变温，负变温中心强度达 －10℃·h－1［图7（b）］，是强降水的拖曳和剧烈蒸发冷却作用在地面形成冷池造成，冷池的负变温中心位于强回波正下方；对应变压场［图7（c）］上，雷暴高压造成的1 h正变压中心达2.7 hPa·h－1，飑线最强回波位于正变压中心附近，正变压前侧为明显的负变压区（中心值为－0.9 hPa·h－1），该区域有离散的新对流单体触发，这是由飑线冷池出流与周围偏南暖湿入流形成的辐合抬升以及负变压中心变压风的辐合抬升造成。18：00［图7（d）］，飑线朝着其前侧负变压区方向移动和发展，冷池增强，导致变温梯度进一步加大，飑线强回波与变温梯度大值区对应，线状特征最显著，带状回波从贵州东北部道真县一直延伸至西部威宁县，长度达480 km。需注意的是，18：00的1 h变温场上有3个负变温中心对应的3个冷池A、B和 C，其负变温中心值分别为 －4.6、－7.0和－5.8℃·h－1，冷池 B、C的变温梯度明显大于 A。与前一时次相比，负变温中心A附近的变压梯度明显减弱，对应地面辐合线西段毕节中东部风场扰动辐合也明显减弱，说明该区域风场扰动的动力触发作用减弱；飑线西段的负变压中心位于其南侧，说明飑线西段将沿着前侧的负变压中心南移，而辐合线中东部的冷池B、C加强，使冷池边界快速向东扩展，该区域对流系统东移速度加快以维持风暴平衡状态［28］，预示着飑线系统将在毕节中东部地区分裂成东西两段，且强度逐渐减弱。20：00［图5（a）］，飑线断裂成东西两段，东段位于铜仁西北部至遵义东南部，西段位于毕节中南部至六盘水北部。

3.3 飑线维持阶段

飑线17日20：00断裂成东西两段，东段对贵州东北部的影响持续到18日00：00，西段对贵州中部、东南部的影响持续到18日08：00，造成上述区域大范围混合强对流天气。根据RKW理论［29－30］，低层环境垂直风切变和近地面冷池的相互作用是飑线发展维持的重要动力和热力条件，当近地面冷池出流造成的水平负涡度和低层环境垂直风切变造成的水平正涡度近似平衡时，对飑线的维持和发展最有利，且冷池的作用在雷暴后期更为显著。

图7 2018年 5月17日 16：00（a）、17：00（b、c）和18：00（d）贵州地面瞬时风场（风向杆，单位：m·s－1）与雷达组合反射率（阴影，单位：dBZ）（a）以及地面1 h变温场（红色等值线，单位：℃·h－1）、瞬时风场（风向杆，单位：m·s－1）与雷达组合反射率（阴影，单位：dBZ）（b、d）和地面1 h变压场（蓝色等值线，单位：hPa·h－1）、瞬时风场（风向杆，单位：m·s－1）与雷达组合反射率（阴影，单位：dBZ）（c）Fig.7 The surface instantaneous wind field（wind shafts，Unit：m·s－1）and radar composite reflectivity（shadows，Unit：dBZ）（a），and surface 1－hour variable temperature field（red isolines，Unit：℃·h－1），instantaneous wind field（wind shafts，Unit：m·s－1），radar composite reflectivity（shadows，Unit：dBZ）（b，d）and surface 1－hour allobaric field（blue isolines，Unit：hPa·h－1），instantaneous wind field（wind shafts，Unit：m·s－1）and radar composite reflectivity（shadows，Unit：dBZ）（c）at 16：00 BST（a），17：00 BST（b，c），18：00 BST（d）on May 17，2018 in Guizhou

对东段的雷达回波跟踪发现，17日20：00—23：00一直维持着50 dBZ以上的带状回波，到18日00：00，回波迅速减弱移出铜仁市。17日20：00，地面1 h正变压中心强度为4.2 hPa·h－1［图8（a）］，1 h负变温中心（德江站）强度为－9.1℃·h－1（图略），强回波在正变压中心及附近变压梯度大值区发展旺盛，17日19：00—20：00东段回波造成22站短时强降水和10站雷暴大风，其中德江县城19：09—19：16持续出现20 m·s－1以上的雷暴大风；风场上，风暴系统适中的冷池强度使其前侧出流边界的出流风速较小（2～6 m·s－1），从而导致东段回波前侧的辐合线与其保持着一定距离，对应回波强度维持。17日21：00（图略），东段地面1 h负变温中心强度增大至－10.1℃·h－1，之后逐渐减弱，对应回波也随之减弱。根据RKW理论，此时地面冷池过强产生的水平负涡度大于低层环境垂直风切变产生的正涡度，使其前沿上升气流逐渐向冷池一侧倾斜，不利于雷暴前方新生单体的形成。17日23：00［图8（b）］，冷池负变温中心强度减弱至－3.9℃·h－1，变温梯度明显减小，东段前侧的出流风速增大至6～14 m·s－1，导致阵风锋远离风暴主体，风暴前侧的辐合上升气流逐渐被冷池切断；18日00：00（图略），东段回波的线状特征不明显，风暴反射率因子迅速减小，对流减弱消亡。

西段的雷达回波演变发现，17日20：00至18日01：00回波的带状特征明显，强回波中心在50 dBZ以上，造成毕节、安顺、贵阳等地强对流天气；18日01：00—06：00回波逐渐减弱东移出黔东南州。18日01：00［图8（c）］，地面 1 h变压场上飑线前低压、雷暴高压和尾流低压明显，强回波带位于正变压中心及附近变压梯度大值区，对应地面风场上雷暴高压中尺度环流清晰，地面1 h负变温中心强度最强（－7.8℃·h－1），变温梯度最大，之后逐渐减弱。根据RKW理论，强冷池将导致风暴前侧垂直上升运动快速减弱，破坏了风暴的维持和发展机制，预示着西段回波减弱。18日02：00［图8（d）］，西段地面1 h负变温中心强度减弱至－4.5℃·h－1，冷池不断扩张导致变温梯度明显减弱，对流回波强度下降到50 dBZ以下，且逐渐减弱至消亡。值得注意的是，与东段相比，西段的冷池强度相对较弱，18日02：00—06：00西段前侧一直维持着相对较小的冷池出流风速（2～6 m·s－1），使得阵风锋无法快速远离风暴主体，配合850 hPa切变线的动力抬升作用，西段沿辐合线方向东移，其对贵州的影响持续到18日早晨。

图8 2018年5月17日20：00（a）、23：00（b）和18日01：00（c）、02：00（d）贵州地面1 h变压场（蓝色等值线，单位：hPa·h－1）（a、c）及 1 h变温场（红色等值线，单位：℃·h－1）（b、d）与相应时次地面瞬时风场（风向杆，单位：m·s－1）和雷达组合反射率（彩色阴影，单位：dBZ）Fig.8 The surface 1－hour allobaric field（blue isolines，Unit：hPa·h－1）（a，c），1－hour variable temperature field（red isolines，Unit：℃·h－1）（b，d）and corresponding surface instantaneous wind field（wind shafts，Unit：m·s－1），radar composite reflectivity（color shadows，Unit：dBZ）at 20：00 BST（a）and 23：00 BST（b）17 May，01：00 BST（c）and 02：00 BST（d）18 May，2018 in Guizhou

综上分析，飑线强回波主要集中在正变压中心及其附近变压梯度大值区，地面风场扰动辐合线提供的触发抬升机制，在触发对流的同时还促进对流组织化发展，对强对流天气有较好的指示意义；飑线向其前方地面1 h负变压中心及地面中尺度辐合线移动和发展，地面冷池对飑线的发展和维持起重要作用。

4 飑线结构与移动

从雷达回波形态分析发现，造成此次贵州省混合强对流天气的是具有前导对流线和尾随层状云区的飑线系统［1］。由于雷达对近距离风暴信息的探测能力更强，故选取17日22：00左右的铜仁站雷达产品对飑线系统回波结构进行分析。17日22：28，飑线包含对流区和层状云区两部分，对流区由排列为带状发展较旺盛的对流单体组成［图9（a）］，云顶高度达10 km以上［图9（b）］，对流云带前方低层暖湿入流进入飑线，新的对流单体在此区域不断生成，而在对流云带后方，老对流云逐渐消亡，且形成较宽阔的尾随层状云区，范围达80 km以上，雷达组合反射率因子普遍在40 dBZ以下，降雨均匀、强度较小，表现出“前导线和尾随层状云区”的特殊结构。根据飑线移动方向自飑线顶端沿图9（a）中黑实线作反射率因子垂直剖面图9（b）。可以看出，17日22：28，距离雷达站约30 km处有强风暴单体维持，且低层有明显的弱回波区，对应平均径向速度剖面上有明显的入流，该对流单体前侧有一支上升气流向后倾斜，并在风暴上部分成两支，一支向前，一支向后，同时其后侧中层有一支由后向前的入流急流位于前侧倾斜上升气流下方［图9（c）］。此时，由前向后的上升气流将强对流单体上部的冰粒子向后平流输送到尾随层状云区，其下落过程中发生融化，在飑线后方30～50 km处的3 km高度附近形成融化层，表现为30～45 dBZ的亮带。

图9 2018年5月17日22：28铜仁雷达站组合反射率因子（a，单位：dBZ）及沿图9（a）中黑线的反射率因子垂直剖面（b，单位：dBZ）和黑色矩框内黑线的平均径向速度垂直剖面（c，单位：m·s－1）（白色椭圆区在反射率因子和径向速度垂直剖面图上分别表示为弱回波区、入流区，黑色箭头线表示飑线系统内部气流方向）Fig.9 The combined reflectivity factor（a，Unit：dBZ）and the vertical section of reflectivity factor along the black line（b，Unit：dBZ）and mean radial velocity along the black line inside the black rectangle（c，Unit：m·s－1）in Fig.a at Tongren radar station at 22：28 BST on May 17，2018（the white ellipse area for the weak echo area of reflectivity factor and the inflow area of radial velocity，respectively，the black arrow lines for the airflow direction inside the squall line system）

飑线的结构与环境条件密切相关，此类飑线常发生在垂直风切变相对较小的环境中。此次混合强对流天气过程，贵州中北部地面与500 hPa垂直风切变相对偏小，为 4.6～12.2 m·s－1，且700～500 hPa风速垂直切变也较小，其中 17日20：00怀化站500 hPa和700 hPa风速分别为14、10 m·s－1，贵阳站分别为 12、6 m·s－1，符合“前导线和尾随层状云区”特征飑线系统产生的环境条件［31］。这类飑线属于传播型风暴，以离散传播为主。在此次飑线混合强对流天气发生时，500 hPa引导层盛行西南风，飑线系统并未受西南风引导向东北方向移动，而是东移，引导气流方向与飑线系统移动方向相差近45°，给短临预报造成困难，在今后贵州短临预报中遇到类似飑线过程时应引起重视。

5 结 论

（1）贵州此次暖区强迫类飑线过程产生的有利条件：在贵州东南部至湖南中北部一带高压脊发展北伸，使得贵州中北部上空500 hPa等温线与等高线交角增大，大气斜压不稳定增强；200 hPa反气旋环流使对流区高空辐散抽吸和通风作用增强；南支槽配合西南低空急流，加大低层强暖平流和水汽输送；白天太阳辐射增温使地面热低压强烈发展，不稳定能量积聚，大气层结不稳定度加大。在上述环流形势下，850 hPa切变线和地面辐合线是对流触发和加强的主要影响系统。

（2）此次过程的热力不稳定增长机制主要是低空强暖湿平流叠加高空冷平流，且前者对热力不稳定增长起主导作用，预报时应更多关注低层暖平流发展和之上冷平流的影响。贵州中低层垂直风切变以风速切变为主，且东部、北部的不稳定条件和能量条件较中部更好，从而造成对流的强度和密度明显高于中部。此外，抬升凝结高度较高，850 hPa切变线的外力抬升作用是造成此次强对流的关键因子，而一定强度的DCAPE对雷暴大风有指示意义。

（3）地面风场扰动辐合线提供触发抬升机制，在有利的环境条件下，其触发对流的同时还能促进对流组织化发展，对强对流天气有较好的指示意义。飑线朝着前方地面1 h负变压中心及地面中尺度辐合线移动和发展，地面冷池与低层环境风的相互作用对飑线发展和维持起重要作用。

（4）此次暖区飑线系统具有前导对流线和尾随层状云区的特征，属于传播型风暴，以离散传播为主。