婺源一次雷暴大风天气过程回波特征分析

时间：2024-07-28

陈强，马中元，陈鲍发，彭维明，邱雯婷，张晓芳，曹佳琪

(1.婺源县气象局，婺源 333200；2.江西省气象科学研究所，南昌 330046；3.景德镇市气象局，景德镇 333000)

0 引言

江南春季，受冷空气等天气系统影响，易出现强对流天气，特别是极端性的雷暴大风天气，给居民生活、户外广告牌、高空作业人员、临时搭建物和水上交通等带来严重威胁。例如2018-03-04，江西出现大范围的10级以上雷暴大风，导致乐平县一艘摆渡船倾覆，造成3人死亡。因此对雷暴大风的预警一直是基层气象台站预报工作的重中之重。

对于江西雷暴大风等强对流天气过程，许爱华[1-4]等指出，斜压锋生类强对流天气在云图上表现为斜压扰动云系尾部强对流云型，是中低层冷暖空气强烈交汇产生的深厚对流，往往表现为高空干冷平流和低空暖湿平流都很强烈。江西雷雨大风45～55 dBZ强回波平均高度为12.6 km(≥-25 ℃等温层的高度)、南昌850～500 hPa的ΔT≥27 ℃、低槽、切变并伴有江南华南暖湿急流、河套地区的冷空气。马中元[5-7]等研究表明冷锋、静止锋、850 hPa切变线、850 hPa能量锋、中尺度对流云团、中尺度地形辐合线、雷暴冷堆、冷出流边界和局地锋区是江西对流风暴的9种主要触发系统与形成机制；3—5月是飑线高发期(占全年90%)，回波形态表现为飑线回波带上超级单体、飑线回波带上强单体、短带回波和超级单体(群)4种类型，由若干个倾斜深厚对流单体所组成，具有紧密排列的结构。当南北走向的回波带强度≥50 dBZ、回波不断合并、水平尺度增大、具有“指状”或“弓状”回波结构时，会产生多站雷暴大风天气，雷暴大风就发生在回波短带凸出部位前沿。大风天气往往与雷达≥20 m/s大速度区配合，有时发生在飑线的消散阶段[8-12]。风暴跟踪信息STI有助于预报员识别和判断回波系统的移动，组合STI产品弥补了单部雷达的不足，对于判断未来1 h回波的移动方向、移动速度有明显的指示意义，而密集指向区对应于回波未来位置的确定效果更好[13-16]。上述研究均为雷暴大风的研究提供了理论依据。

2022-04-25，江西中北部出现大范围强对流天气，婺源出现10级雷暴大风，为了更好地开展雷暴大风天气的监测预警工作，文章主要从雷达回波特征对此轮强对流天气进行总结分析。

1 资料来源

常规天气资料来源于国家气象中心MICAPS 4.0平台(气象信息处理系统)；地面气象要素来源于江西省国家气象站数据；雷达拼图、组合STI产品资料来源于江西内网(http：//10.116.32.81，2012年开发)WebGIS雷达拼图平台数据，该平台集24部S波段天气雷达回波、雷电数据、自动气象站数据为一体，可以进行多种组合显示，雷达拼图精度1 km×1 km，时间间隔10 min，具有组合反射率CR产品和1.5°仰角反射率因子R1.5等产品；雷达剖面资料来源于江西内网(http：//10.116.42.9，2014年开发)。文章涉及的地图边界均是基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为GS(2017)3320号的标准地图制作，MICAPS地图的审图号：GS(2019)3082号。全文使用北京时间。

2 天气实况与天气背景

2.1 天气实况

从2022-04-25 T 08：00—2022-04-26 T08：00江西极大风速和雨量分布可知，江西东部、中北部出现了大范围的暴雨与雷暴大风天气。从国家站监测看到，雷暴大风为西南大风或西北大风，主要出现在赣东北与赣中东部，其中抚州市、婺源县、德兴、乐平、贵溪等地风力达20 m/s以上，以抚州市西南大风(28.6 m/s)为最大，婺源西南大风(27.8 m/s)次之。赣东北、赣中北部还出现较大范围暴雨，大暴雨主要出现在萍乡、宜春、新干、樟树等中部一线，以樟树(147.0 mm)为最大。

由此可见，这是发生在春季的1次较为极端的强对流天气过程，强降水、强雷电、雷暴大风、小冰雹均有出现，特别是婺源县、抚州市的雷暴大风，有明显致灾性。

2.2 天气背景

图1为2022-04-25T08：00不同层次的MICAPS天气图，200 hPa湖南中部、江西中北部处分流区中，特别是赣东北处西南偏西风与西北风构成的分流区中，风向交叉角度大，辐散明显(图1a)。500 hPa槽线位于河套东部经湖北东部至湖南东部，江西中北部处低槽前部的西南气流中，低层有低涡、气旋活动(图1b)。850 hPa湖北东部有1个低涡，沿低涡向西南、东北伸出切变线，与高空低槽的位置大致重叠，低涡的东南方向，江南东部为大范围的西南急流区(图1c)。925 hPa低涡位置与850 hPa基本一致，低涡的东南方向，赣州、南昌、安庆一线为明显的超低空西南急流(图1d)。

图1 2022-04-25T08：00 MICAPS天气图(a)200 hPa；(b)500hPa；(c)850 hPa；(d)925 hPa

由此可见，低槽移近、高层辐散、低层低涡与气旋前部为强对流天气发生、发展提供了明显的动力抬升条件，而低空急流、超低空急流在输送水汽的同时，又提供了强大的不稳定能量。婺源地处赣东北，高空位于西南气流与西北气流构成的“剪刀”形态明显辐散分流区中，低层处于低空急流与超低空急流中，加上前期明显增温，为雷暴大风等强对流天气的发生、发展提供了有利环境条件。

3 雷达回波系统演变与特征

3.1 回波系统演变

2022-04-25T08：00(图2a)，低槽前部的对流回波影响江西省西北部，以东北—西南向对流回波带为主，伴随着回波带有对流回波单体、对流回波短带，回波强度以35 dBZ以上为主，中心强度达45～55 dBZ；11：00(图2b)回波移至九江东部；14：00(图2c)回波移入赣东北，回波整体仍呈东北—西南向，为多个带状回波与回波短带构成，强度达50～55 dBZ，婺源等地处于强回波带前部，开始出现雷暴大风等强对流天气，此时，江西西北部又有大量强回波单体发展；17：00(图2d)回波东移，进入江西西部的对流回波带有所南压，并开始呈东西向分布；20：00(图2e)多个回波带、回波短带合并，形成东西向的回波带，长度较长，横跨江西省及湖南东部；23：00(图2f)回波带缓慢东移、南压，中心强度达50～55 dBZ，强回波后部伴有较大范围的35 dBZ以上降水回波，正是该回波带东移南压过程之中，由于回波强度强并伴有“列车”效应，导致赣中北部出现暴雨、大暴雨天气。26日02：00(图2g)、05：00(图2h)回波带继续南压，回波强度有所减弱；至08：00回波带已南压至赣南北部的遂川、兴国一线。

图2 2022-04-25T08：00—2022-04-26T08：00江西雷达拼图组合反射率回波演变(a)25日08：00；(b)11：00；(c)14：00；(d)17：00；(e)20：00；(f)23：00；(g)26日02：00；(h)05：00

从此次过程的回波带演变情况看，回波开始呈东北—西南走向，随着低槽东移、南压，低涡后部冷空气下沉，回波带转为东西走向。雷暴大风多出现在东北—西南向带状回波与强回波短带影响期间，而大暴雨多出现在东西走向的强回波带上。

3.2 婺源雷暴大风回波特征

图3为2022-04-25 T 14：00—2022-04-25 T 14：30，江西雷达拼图组合反射率和极大风速叠加图。14：00(图3a)赣东北有2条强回波短带，一条位于景德镇市区附近，强度偏弱；另一条位于余干、万年、乐平南部至婺源西南部，强度偏强。婺源县城位于该回波短带前方，回波短带呈东北—西南走向分布，中心强度达55 dBZ，并在东北部略呈“弓”状。14：10(图3b)回波短带东移，短带东北部“弓”形趋于完整，形成较为完整的弧形分布；婺源县城正位于“弓”形头部附近。14：15，婺源县城出现雷暴大风，风速达27.8 m/s。14：20(图3c)，14：30(图3d)短带回波继续东移，转为南北向，短带东部“弓”形特征明显。14：29，在“弓”形短带中的婺源钟吕水库出现23.8 m/s雷暴大风。

由此可见，回波短带由东北—西南走向转为南北走向，演变为“弓”形回波短带；“弓”形回波短带是产生极端雷暴大风的主要回波带。

3.3 回波短带风暴跟踪信息(STI)指向

风暴跟踪信息STI产品是建立在SCIT风暴识别算法上的，一旦识别出风暴单体，即给出该单体在0 min，15 min，30 min，45 min和60 min的预报位置。

图4为2022-04-25T13：40—2022-04-25T14：10，江西雷达拼图组合反射率和风暴跟踪信息叠加图。13：40(图4a)，婺源位于强回波短带以东，有3条路径指向婺源，显示短带回波在30～45 min影响婺源县城；13：50(图4b)，短带回波东移，STI移动路径显示30 min之内强回波短带影响婺源；14：00(图4c)，路径显示15 min左右，“弓”形短带回波影响婺源，14：15婺源县城出现27.8 m/s雷暴大风；14：10(图4d)，短带回波影响婺源。

由此可见，风暴跟踪信息的指向与回波移动基本吻合，根据组合STI产品与强回波的叠加显示，可以较为精准地提前45 min左右预测强回波短带对某地的影响时间。

图3 2022-04-25T14：00—2022-04-25T14：30江西雷达拼图组合反射率和极大风速叠加(a)14：00；(b)14：10；(c)14：20；(d)14：30

图4 2022-04-25T13：40—2022-04-25T14：10江西雷达拼图组合反射率和风暴跟踪信息叠加(a)13：40；(b)13：50；(c)14：00；(d)14：10