2020年8月11-14日新疆地区1次大范围雷暴天气过程分析.pdf

204Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.72020 年 8 月 1114 日 新 疆 地 区 1 次 大 范 围雷暴天气过程分析桑格加拉新疆巴音郭楞蒙古自治州气象局，新疆巴州 841000摘要 利用常规气象探测资料、NCEP再分析资料等气象数据资料，分析了2020年8月1114日新疆地区1次大范围雷暴天气过程。结果显示：此次新疆雷暴天气发生前，500 hPa大气环流形势特点属于“2槽1脊”型。冷涡中的空气柱呈现“低层暖，高层冷”的状态，冷涡后部持续有冷空气南下，加之冷涡移动较慢，受高空冷涡的影响，新疆大多数区域产生了雷暴天气。关键词 新疆地区；雷暴天气；环流背景；物理量中图分类号：P458 文献标识码：B 文章编号：20953305(2023)070204-03雷暴是常见的强对流天气1。雷暴天气来临时，经常会出现电闪雷鸣、风大雨急等现象，短时间内造成极大的破坏作用，并且会对社会大众的生命财产安全构成十分严重的威胁2。因此，加强对局部地区雷暴大风天气过程的分析和预报十分必要。近年来，国内外许多气象学家对各个地区雷暴、大风等强对流天气展开了研究，使人们更深入地认识了强对流天气的形成机制。Johns等3在美国强对流天气预报工作采取了图形识别和参数估计等方法，其分析效果比较显著，并且这些方式越来越成熟，在强对流天气预报中应用更加频繁。Davision等4通过剖析发现对流和低空急流二者存在正反馈性，且低空急流在增强后会推动水汽的持续传输，有利于雷雨天气的产出。许爱华等5通过梳理21世纪以来发生在中国中东部地区的一些强对流天气典型范例，将其划分为高架对流类、冷平流强迫类、暖平流强迫类、准正压类、斜压锋生类5大类。王燕娜等6 对2017年7月上旬出现在北京市延庆的1次强对流天气展开分析得出，此次天气发生前，延庆高空主要受低涡底冷空气的作用，低层分布着西南急流、切变线，地面形势场有气旋存在，为此次对流天气的形成提供了有利的环流背景条件。毕潇潇等7对吉林省2016年初夏发生的1次强对流天气个例展开分析得出，此次强对流天气主要是在地面气旋、切变线、高空冷涡等系统影响下产生的。梁俊平等8主要探析了基于西南气流作用下的强对流天气范例，从副热带高压、低槽、西南涡3类西南气流作用下的强对流天气着手，探析了强对流天气的主要生命史特点和发生规律，通过研究得出不同系统下的西南气流所产生的强对流天气特点存在差异。还有学者对2014年8月下旬乌鲁木齐机场1次雷暴天气进行分析得出，此次雷暴天气具备良好的动力、热力条件；中尺度天气分析方法能够预测中小尺度强天气落区。王旭等9分析2015 年7月底发生在东营市的1次强对流天气过程得出，此次天气过程是副高压外围暖湿气流和西风槽共同作用的结果，强对流天气在卫星云图、新一代多普勒天气雷达、风廓线雷达资料中均有一定表征。万夫敬等10分析2017年8月上旬山东地区发生的1次罕见雷暴大风天气成因得出，受高空西北气流影响，较大的温度直减率与中低层强垂直风切变共同为此次雷暴大风天气的发生提供了较好的环境条件。郑媛媛等11研究了不同类型大尺度环流背景下的强对流天气临近预报预警指标，研究结果表明：强对流天气发展和一定的大尺度环流背景场有关，在不同的环流Analysis of A Large-scale Thunderstorm Weather Process in Xinjiang Region from August 11 to 14,2020Sangigara(Meteorological Bureau of Bayingolin Mongolian Autonomous Prefecture,Bayingolin,Xinjiang 841000)Abstract A large-scale thunderstorm weather process in Xinjiang from August 11 to 14,2020 was analyzed using conventional meteorological observation data,NCEP reanalysis data,and other meteorological data.The results show that before the occurrence of this thunderstorm in Xinjiang,the situation of 500 hPa Atmospheric circulation was characterized by“two troughs and one ridge”.The air column in the cold vortex presents a state of“warm in the lower layer and cold in the upper layer”.Cold air continues to move southward behind the cold vortex,and the cold vortex moves slowly.Affected by the high-altitude cold vortex,thunderstorm weather has occurred in most areas of Xinjiang.Key words Xinjiang region;Thunderstorm weather;Circulation background;Physical quantity作者简介 桑格加拉（1985），男，新疆库尔勒人，助理工程师，主要从事气象服务研究。收稿日期 2023-03-10205农业灾害研究 2023,13(7)场下各气象要素的重要性不尽相同，产生的强对流天气类型也不相同。马中元等12通过对江西对流风暴的触发系统及形成机制展开分析得出结论：冷锋、850 hPa切变线、静止锋、850 hPa能量锋、中尺度地形辐合线、中尺度对流云团、冷出流边界、局地锋区、雷暴冷堆是江西对流风暴的9类主要触发系统及形成机制。冯晋勤等13、阿不都外力 阿不力克木14也对我国局部地区雷暴、短时强降水等强对流天气过程也开展了研究，并取得了成效。新疆地处亚欧大陆腹地，中国西 北 地 区，地 理 坐 标 处 于73 40 E 96 18 E、34 25 N4810 N之 间，面积166.49万 km2，是中国陆地面积最大的省级行政区，约占中国国土总面积的1/6。境内山脉和盆地相间排、列盆地与高山环抱，又称“三山夹二盆”。北部阿尔泰山，南部为昆仑山系；天山横亘于新疆中部，将新疆分为南北两半，南部是塔里木盆地，北部是准噶尔盆地，称天山以北为北疆，天山以南为南疆。新疆远离海洋，深居内陆，四周有高山阻隔，海洋气流不易到达，形成明显的温带大陆性气候。气温温差较大，日照时间充足，降水量少，气候干燥。新疆的雷电、暴雨、冰雹、大风等强对流天气多集中在夏季，一旦出现雷暴天气，极易给农业生产和交通运输造成不良影响。通过对新疆地区1次雷暴天气个例分析，可以掌握雷暴天气过程成因，这对提升新疆地区雷暴大风天气预报准确率具有重要的意义。1 天气概况2020年8月1114日，新疆大部分地区均出现了雷暴、大风、降水等强对流天气，其中巴州北部、伊犁州东南部、昌吉州、塔城南部、阿克苏地区北部、阿勒泰北部、吐鲁番市北部、哈密市北部等地区均出现了中到大雨天气，局部地区达到暴雨量级；上述部分区域还夹杂5级左右西北阵风，北疆、东疆风口阵风9级左右，此次雷暴天气给新疆局部地区交通运输带来不良影响。2 环流背景分析2.1 高空形势分析2020年8月11日08:00，在此次持续雷暴天气出现前期，500 hPa形势场上大气环流形势特点属于“2槽1脊”型。乌拉尔山以东一带为低压槽，该槽冷源分布于西西伯利亚新地岛一带，整槽高度场基本和温度场保持一致，有一冷涡中心处于西伯利亚一带，中心 值 超 过-16.0。8月11日20:0012日08:00，低压槽持续东移南下，由于槽前汇合，槽后持续疏散，低压槽发展速 度 越 来 越 慢。8月12日20:0013日08:00，低压槽不断北抬，其下部与主体处于分离状态，形成了南支槽、北支槽。其中，南支槽主要处于西藏地区边陲，随着时间的推移，不断向青藏高原北边区域发展，且发展速度大幅提升，强度也不断增强。8月13日20:00，北支槽持续东移增深，南支槽持续减弱消散，北支槽底逐渐移动至新疆南部区域，随后低压槽再次北抬。通过上述分析可以看出，冷涡中的空气柱呈现的形势特点为“低层暖，高层冷”，冷涡后部不断有冷空气南下，同时冷涡移动较慢，受高空冷涡的影响，新疆大多数地区均发生了雷暴、大风等强对流天气。2.2 地面形势场分析通过分析此次天气过程地面形势场 发 现，2020年8月11日08:00，锋 面气旋对新疆大部分区域带来影响，此气旋处于乌拉尔山一带。新疆北边一带主要受弱高压影响，该高压分布在阿尔泰山西北区域，热低压对新疆南部产生作用，热低压处于塔里木盆地（图1a）。8月11日20:00（图1b）12日08:00（图1c），地面气旋大体上受高空气流的作用，发展速度较慢。冷锋持续南下，下垫面温度大幅上升，导致其强度不断变弱，冷锋逐渐消失。8月12日20:00（图1d）后，分布在巴尔喀什湖的低压系统沿温度梯度不断发展变化，同时在气流的辐合影响下，构建了新的冷锋。锋后冷空气的发展速度比暖气团发展快，在冲击暖气团的同时推动其产生较强的上升运动。高空锋区的下沉运动、锋线一带的上升运动强度增强。地面风场的辐合线是此次强对流天气过程的主要触发机制。3 物理量场分析3.1 不稳定能量条件分析假相当位温（se）是诊断强对流天气的关键指标之一，能够反映大气温度、湿度和压力的特征等物理量。分析此次新疆地区雷暴天气期间850 hPa假相当位温（se）可获悉，2020年8月11日08:00，新 疆se为350 K左 右，并 且等值线并不密集；8月11日20:00，新疆位于se锋区南部的高值区域；由低空到中高空se值了解到，随着高度的上升，se值逐渐变小，中高空能量不断朝着新疆地区低空积累，低空大气层结呈不稳定状态，使得不稳定能量得到有效释放，进而促进了新疆地区此次雷暴天气过程的形成。3.2 动力条件分析通过分析此次天气期间垂直速度场了解到，新疆上空存在较强的上升气流。2020年8月11日08:00，在此次天气过程出现前，新疆大体上受弱的上升气流的作用，垂直速度为-3.0 Pa/s，8月11日20:0013日20:00，新疆雷暴发生区域垂直上升运动从850 hPa低空不断朝200 hPa高空发展。在垂直上升运动的影响下，低空能量、水汽持续传输新疆地区，使得湿层变厚，进而有利于雷暴天气的形成。由此可知，较强的垂直上升运动为此次天气的形成提供了有利的动力条件。3.3 水汽条件分析雷暴天气的形成需要丰富的水汽条件作为支撑。通过分析此次雷暴天气期间700 hPa水汽通量散度和水汽通量条件可知，2020年8月11日08:008月12日20:00，大量水汽从巴尔喀什湖持续传输至新疆地区，水汽通量散度辐合区最大值为-12.0 g/（hPa cm s），为此次天气过程的形成带来了充沛的水汽条件。4 结论（1）分析高空环流形势发现，此次新疆雷暴天气发生前，500 hPa大气环流形势特点属于“2槽1脊”型。冷涡中的空气柱呈现出“低层暖，高层冷”的状态，冷涡后部持续有冷空气南下，加之冷涡移动较慢，受高空冷涡的影响，新疆大多数区域出现雷暴、大风等强对流天气。（2）从地面形势场来看，地面气旋对新疆大部分区域会造成影响；地面风场的辐合线是此次强对流天气过程的206Journal of Agricultural Catastrophology 2023,Vol.13 No.7bacd图1 2020年8月11日08:00（a）、11日20:00（b）、12日08:00（c）、12日20:00（d）海平面气压场重要触发机制。（3）在此次天气过程出现前，随着高度的上升，se值越来越小，中高空能量不断向新疆地区低空积累，低空大气层结呈不稳定状态，为此次雷暴天气的产生提供了有利的热力条件。新疆大体上受弱的上升气流的作用；在垂直上升运动的影响下，低空能量、水汽持续传输新疆地区，使得湿层变厚，有利于雷暴天气的形成。（4）在此次雷暴、大风等强对流天气发生期间，大量水汽从巴尔喀什湖持续传输至新疆地区，为此次天气过程的持续发生带来了丰富的水汽资源。参考文献1 严仕尧,李昀英,齐琳琳,等.华北产生雷暴大风的动力热力综合指标分析及应用J.暴雨灾害,2013,32(1):17-23.2 张婷华,谢启玉,李昌玉,等.西宁地区强对流天气预报指标研究J.农业灾害研究,2023,13(2):130-132,172.3 Johns R H,Doswell H I C A.Severe local storms forecastingJ.Weather Forecasting,1992(7):588-612.4 Davison N E,Kurihara K,Kato T,et al.Dynamics and prediction of a mesoscale extreme rain event in the Baiu front over Kyushu JapanJ.Monthly Weather Review,1998,126(5):1608-1629.5 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):400-411.6 王燕娜,张杰,隋婧怡,等.2017年7月延庆地区一次强对流天气成因分析J.气候变化研究快报,2020,9(1):40-52.7 毕潇潇,胡中明,孙妍.2016年初夏吉林省一场强对流天气过程分析J.气象灾害防御,2016,23(4):16-20.8 梁俊平,张一平.2013年8月河南三次西南气流型强对流天气分析J.气象,2015,41(11):1328-1340.9 王 旭,张 立,常 成,等.2015年7月2931日东营市一次强对流天气过程分析J.现代农业科技,2015,44(22):224-226.10 万夫敬,江敦双,赵传湖.2017年8月6日山东罕见雷暴大风成因分析J.海洋气象学报,2018,38(2):60-66.11 郑媛媛,姚晨,郝莹,等.不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时临近预报预警研究J.气象,2011,37(7):795-801.12 马中元,张瑛,马晓琳,等.江西对流风暴触发系统与形成机制探讨J.自然灾害学报,2010,19(3):19-26.13 冯晋勤,俞小鼎,蔡菁,等.福建春季西南急流暖湿强迫背景下的强对流天气流型配置及环境条件分析J.气象,2017,43(11):1354-1363.14 阿不都外力 阿不力克木,王元,王亦平,等.一次强对流天气及其中短时强降水的成因分析J.气象科学,2014,34(4):457-464.责任编辑：黄艳飞