2019年2月20—21日三明市强对流天气过程分析

潘志玲 王丹平

摘要 利用常规气象观测资料、多普勒雷达资料对2019年2月20—21日福建省三明市强对流天气过程形成机制进行分析。结果表明，此次强对流天气过程以雷雨大风和冰雹为主，属于暖区降水，降雹类型为暖平流强迫型。西南急流为此次强对流过程提供水汽、不稳定能量，低层辐合系统对强对流触发和维持有重要指示作用。对流云团回波特征明显，出现钩状回波、“V”型缺口和三体散射长钉。此次风暴单体强质心位于0℃与-20℃高度，利于雹胚发展，但对大冰雹增长不利。

关键词 强对流天气;冰雹;雷达

中图分类号：P458.1 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2020）02-117-02

DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2020.02.046

Analysis of Severe Convective Weather Process in Sanming from February 20 to 21，2019

PAN Zhi-ling  et al（Meteorological Bureau of Taining County，Taining，Fujian 354400）

Abstract The formation mechanism of severe convective weather process in Sanming City of Fujian Province from February 20 to 21，2019 was analyzed by using conventional meteorological observation data and Doppler radar data. The results showed that the strong convective weather process was mainly thunderstorm，gale and hail，which belonged to warm precipitation，and the hail type was warm advection forced type.The southwest jet provided water vapor and unstable energy for the strong convection process，and the low level convergence system played an important role in triggering and maintaining the strong convection.The echo characteristics of convective clouds were obvious，such as hook echo，V？-notch and three body scatter spike.The strong centroid of the storm cell was at the height of 0℃ and -20℃，which was beneficial to the development of hail embryo，but unfavorable to the growth of large hail.

Key words   Severe convective weather;Hail;Radar

強对流天气是由中小尺度天气系统产生的灾害性天气，每年春夏季是我国强对流频发时段。近年来随着卫星、雷达及数值预报技术的发展，强对流研究、预报有了极大进步，但其突发性和落区不确定性仍是预报业务难点。国内外许多学者都对强对流天气作了大量分析研究。Schultz等利用闪电跃增算法监测和区分对流系统是普通对流还是强对流[1]。许爱华等归纳我国中东部地区强对流主要分为冷平流强迫类、暖平流强迫类、斜压锋生类、准正压类、高架对流类5种类型[2]。由于地区差异往往造成强对流天气复杂性，并且在2月出现强对流概率也较小。2019年2月20日08：00至21日08：00三明市出现一次强对流天气过程，伴有雷电、冰雹、短时强降水、6～8级大风。此次强对流造成全市烟叶受损58 hm2，对农业生产造成严重影响。笔者对2019年2月20—21日发生在福建三明的强对流过程进行综合分析，为本地化强对流天气预报和服务作贡献。

1 过程概况

统计2月20日08：00至21日08：00 24 h累计降水量，全市有6个县市14个区域站降水量超过50 mm，其中最大过程雨量出现在宁化安乐镇（68.2 mm），其次是清流嵩口镇（65.4 mm）。过程极大风速19.3 m/s（8级，SSW），出现在沙县虬江街道农业科学研究院。全市共3个县市发生降雹，最大冰雹直径10 mm，分别于17：04、17：11出现在永安市大湖镇、曹远镇。

此次强对流主要发生在傍晚至夜间，强天气活动区域集中在三明的西南地区至中部一带。2月20日午后，在西南急流影响下，不断有对流单体自江西赣州发展东北移向三明，于17：00、18：00左右分别在永安、清流降雹，并伴随6～8级雷雨大风。在风暴单体东北移过程，三明西南至中部明显有列车效应。依据福建小时雨量大于30 mm为短时强降水标准，三明市只有2个区域站出现短时强降水，其中永安市贡川镇南坂村1 h降水极值36 mm为最大。20：00左右又有新的弓形回波自宁化发展东北移。22：00左右经沙县降雹，随后雷暴减弱瓦解。

2 天气形势分析

从形势场分析，2月20日08：00三明位于200 hPa急流轴南侧辐散区，对低层具有良好的Ekman抽吸作用。500 hPa高空不断有南支槽波动东移，三明位于南支槽前，西南急流将孟加拉湾水汽向三明输送。低层低涡位于西南地区，700 hPa低涡东侧暖切位置偏北，三明处于暖切南侧急流轴控制下，20日20：00西南急流最大风速达24 m/s。20日08：00 850 hPa暖切位于湖南北部—江西北部，三明受西南急流影响，最大风速18 m/s，存在风速辐合，至20日20：00暖切位置少动，西南急流动量东传。风速脉动为强天气发生蓄聚不稳定能量和水汽。20日20：00至21日08：00，925 hPa三明有辐合线维持。地面图上，福建处冷高压底部，两广至福建北部一带有低压倒槽发展，在福建中部有海陆风辐合，低空辐合系统加强动力抬升运动，是触发强对流的有利条件。

3 中尺度分析

根据2月20日08：00至21日08：00中尺度分析可知（图1），三明高空3层受西南气流控制，850 hPa比湿9～10 g/kg，且风向与等温线交角大，强劲的暖湿平流构建低层热力不稳定，其中K指数32～34℃，500和850 hPa温度差达25～26℃。分析发生降雹前，三明能量呈积聚的过程，20日08：00 K指数中心值34℃落于江西中南部，其后大值区逐渐向三明东北部东移。地面倒槽内暖低压发展，特别是降雹区午后天空状况良好，地面气温回升明显，永安市最高气温增至27.8℃，配合在925 hPa辐合线附近，对流发展更加剧烈。

4 物理量診断分析

4.1 水汽条件

从850 hPa水汽通量散度可知，西南急流造成此次水汽输送辐合大值区维持在福建东北部。2月20日08：00水汽通量辐合中心-12×10-6 g/（cm2·hPa·s），三明处于-8×10-6 g/（cm2·hPa·s）左右，这样的水汽条件对于2月的福建相对适中，能产生一定强对流天气。20：00辐合中心向沿海东传减弱，三明仅为-4×10-6 g/（cm2·hPa·s）左右，水汽条件对持续性降水较差。

4.2 热力条件

根据降雹区附近2月20日08：00邵武探空资料可知，层结呈“上干下湿”不稳定状态。0℃层高度3 680 m，-20℃高度6 828 m，对雹胚发展高度适中。K指数34℃，SI指数-0.22，SWEAT强天气威胁指数333.9。此外自由对流高度低，对探空资料进行低层温度订正后，有效位能CAPE值增长为1 503 J/kg，表明此次过程中低空升温极大加强对流发展潜势。至20日20：00，探空资料显示，层结状态维持不稳定配置，0℃层高度3 619.4 m，-20℃高度6 929.3 m，K指数达到35℃，SI指数-0.82，SWEAT强天气威胁指数达270.2。综合分析可知，热力条件明显，层结不稳定利于冰雹和雷雨大风强对流发生。

4.3 动力条件

邵武探空站2月20日08：00 0～6 km垂直风切变为18 m/s，20日20：00风矢差达28 m/s，强垂直风切变维持促进强对流垂直环流，增强抬升运动，对中尺度对流系统维持和发展有利。

分析20日08：00至21日08：00散度场，200 hPa上空存在强辐散中心在江西南北摆动，三明处于辐散区，而850 hPa为辐合区，高层出流加强低层动力抬升。对应500 hPa垂直上升速度分析，强上升区由江西北部向三明北部移动中显著增强，三明上空为持续强上升运动。

5 雷达资料分析

受西南急流影响，午后江西境内不断有对流单体发展东移北上，据降雹强度分析最强对流风暴。16：00左右对流风暴东移至清流和永安境内，午后气温回升明显，热力条件有利，在低层辐合系统触发下，风暴单体最强反射率因子达74 DBz，回波顶高至12 km左右。16：48三明雷达站不同仰角平滑处理后雷达反射率因子和径向速度图（图2），在仰角0.5°～1.5°图上，强回波区为钩状回波，移动方向右侧出现明显“V”型缺口，表明此处为强上升气流。而从3.4°径向速度图上，风暴顶辐散持续近1 h。仰角0.5°～2.4°还存在指示降雹的三体散射长钉。对回波垂直剖面分析可知，反射率≥70 DBz高度在3～6 km，处于0～-20℃层，利于雹胚增长，但不利大冰雹发生，三明降雹最大直径也仅为10 mm。而“V”型缺口上显示有回波穹窿，强质心位于其上方，雹云向移动方向悬垂结构特征显著，说明雹胚受到倾斜主上升气流托举而发展，这对冰雹直径增长有利。

6 小结

（1）根据天气形势和中尺度分析，此次强天气过程属于暖区降水，降雹类型为暖平流强迫型。西南急流为此次强对流过程提供水汽、不稳定能量，低层辐合系统对强对流触发和维持有重要指示作用。

（2）整层湿度分布和强垂直风切变利于以雷雨大风、冰雹为主，局地短时强降水强对流，午后回暖为此次强对流储蓄不稳定能量。

（3）雷达回波特征表明，降雹十几分钟前已出现钩状回波、“V”型缺口和三体散射长钉，对提前预警和人影作业有一定研判作用。

（4）此次风暴单体强质心位于0℃与-20℃层间，利于雹胚发展，但对大冰雹增长不利。

参考文献

[1] SCHULTZ C J，PETERSEN W A，CAREY L D. Preliminary development and evalua-tion of lightning jump algorithms for the real-time detection of severe weather[J]. Journal of Applied Meteorology & Climato-logy，2009，48（12）：2543-2563.

[2]许爱华，孙继松，许东蓓，等.中国中东部强对流天气的天气形势分类和基本要素配置特征[J].气象，2014，40（4）：400-411.

责任编辑：郑丹丹