一次阵风锋主导的雷暴大风过程雷达回波特征分析.pdf

Jun.2023METEORHNANOTECHNOLOGY4412023年6 月第51卷第3期Vol.51,No.3象技科-次阵风锋主导的雷暴大风过程雷达回波特征分析许欣欣陈淑琴*徐哲永曹宗元（浙江省舟山市气象局，舟山316 0 0 0）摘要利用常规资料、自动站加密资料、探空资料、ERA5再分析数据及多普勒天气雷达资料，对2 0 2 1年4 月30 日影响浙北沿海的一次强对流天气过程进行分析。结果表明：此次过程发生在高空冷涡及其槽后强劲的西北急流背景下，低空切变线和地面辐合线共同提供了抬升触发条件。适当的对流抑制能量CIN、相对较低的自由对流高度LFC和较高的对流有效位能CAPE有利于形成上冷下暖的不稳定层结，深厚的垂直风切变配合中层干空气夹卷，使得强对流天气进一步发生、维持和发展。此次阵风锋发展经历了3个阶段，产生阵风锋的雷暴主体发展强烈并引起地面大风时，存在强回波中心高度快速下降、后侧中层强人流、径向速度辐散场及速度模糊等特征。强冷空气堆下沉形成气压梯度密集区和风温湿切变易造成雷暴大风天气，负变温中心及正变压中心对强对流有一定指示性。阵风锋过境时常出现气压陡升、风速加大、风向突变、温度骤降，由于雷达观测距离限制，预报员需前期分析潜势，结合自动站要素与雷达信息共同研判。关键词雷暴大风；阵风锋；跑线；机制分析中图分类号：P458D0I:10.19517/j.1671-6345.20220410文献标识码：A引言阵风锋是在一定的环境条件下，成熟阶段强雷暴内部的干冷下沉气流到达近地面向四周扩散与相对暖湿的环境空气交汇形成的界面1，是边界层辐合线的一种类型，也被称为雷暴的出流边界2 。作为一种中小尺度的灾害性天气，引发的雷雨大风具有局地性、突发性、持续时间短和破坏力强等特点，因此分析总结其发生发展机制，对于做好强对流天气预报服务、开展防灾减灾工作具有重要现实意义。近年来，国内外学者对于阵风锋内部的动力结构3、中尺度特征4 及形成原因5，阵风锋和低层环境风切变对主体雷暴的发展维持作用6 等方面进行了深人研究。同时国内许多气象工作者也通过对阵风锋个例的分析展开研究。涂小萍等7 对一次影响浙江省北部灾害性大风过程进行分析，指出阵风锋影响期间的边界层风温变化特征。陶岚等8 经统计分析，将上海地区18 次移动型雷暴阵风锋个例分为两类，并对产生两类阵风锋的雷暴特征以及阵风锋与雷暴的相互作用进行了分析。张涛等9 对3次雷暴导致的阵风锋过程研究指出，持续下沉的冷空气形成雷暴高压是阵风锋产生的直接原因。胡文东等10 针对一次阵风锋触发的逆向传播强对流过程，指出下垫面特别是城区较强磨擦作用对阵风锋的运动影响显著。随着新一代多普勒天气雷达在全国布网，以及新型探测资料的广泛应用，更多研究针对弓形回波、阵风锋等中尺度对流系统的雷达回波特征及预报关键点展开11-15。姚静等16 结合雷达回波与地面加密站资料，发现地面散度可以很好地反映主体雷暴的下沉气流到达地面的强辐散与窄带回波区域的强辐合。王一达等17 发现可以通过VIL值的演变和发展情况确定对流风暴的位置。班秋艳等18 指出卫星云图也是辅助判断阵风锋的重要依据，从红外云图上可以清楚地看到强天气影响的范围、强度和云顶高度。http:/气象科技浙江省气象科技计划项目（2 0 2 1ZD29）和舟山市气象局强对流创新团队共同资助作者简介：许欣欣，女，1997 年生，助理工程师，主要从事短期、短临天气预报工作，Email：x v x i n x 2 0 16 16 3.c o m收稿日期：2 0 2 2 年9月2 8 日；定稿日期：2 0 2 3年3月30 日*通信作者，Email：4 57 92 0 8 50 q q.c o m442象第51卷技科本文基于常规气象观测资料、区域自动站加密资料、探空资料、ERA5再分析数据以及舟山地区多普勒天气雷达资料，应用天气学分析、雷达气象学等方法，从天气环流背景场、物理量环境场和雷达产品特征等方面分析2 0 2 1年4 月30 日影响浙北沿海的强对流天气过程，希望对阵风锋天气的预报和识别工作有所帮助。1过程概况2021年4 月30 日2 2：0 0 至5月1日0 8:0 0（北京时，下同），受强雷暴云团影响，浙北地区出现大范围的雷雨大风、小冰電等强对流天气（图1a），湖州、嘉兴南部、杭州北部、绍兴北部、宁波、舟山等地出现810 级局地1112 级的雷雨大风，嘉善、嘉兴城区、海盐、慈溪等地局部出现直径12 cm的小冰電。其中，舟山全市8 0 个乡镇（街道）出现9级、10级大风4 2 站，11级及以上大风8 站（图1b）；首先出现大风站点为嵊泗绿华，该站于2 2：4 3分出现11级西到西北风（2 9.7 m/s），过程极大风单站测得最大为嵊泗马迹山4 6.3m/s（15级）；舟山全市普遍出现强雷电，定海盘峙岛局地出现小冰。过程浙江全省平均雨量0.7 mm，降雨量单站最大为慈溪新浦11.7 mm。此次过程突发性强、强度剧烈、范围集中，整个过程发生时间集中在半夜前后，强对流天气随系统自西北向东南移动分布在浙北一带，类型主要以雷暴大风为主，未出现短时暴雨，干性强对流特征明显。31Na(b)32N30.530.5风级2963089101127.5121529.5118.5120121.5123E122122.5E图12021年4 月30 日2 2：0 0 至5月1日0 8：0 0（北京时，下同）浙江省周边（a)和舟山沿海（b)极大风分布2天气形势背景分析冷空气、地面辐合线与中低层切变线是强对流天气的重要触发机制，地面辐合线对强对流天气还具有组织作用19。50 0 hPa形势场（图2)上可以看到高空冷涡的移动和演变。4 月30 日0 8：0 0（图2a)，欧亚中高纬度呈两槽一脊型，在贝湖以东、我国东北地区为一深厚的冷涡控制，其中心位于内蒙东北部，温度低达一34，温度槽明显落后，有利于高空槽继续加深。30 日14:0 0（图2 b），随着东北冷涡旋转南压，其后部北风增强并在黄淮一江淮地区建立起一支极强的西北风急流，急流中心风速超过4 0 m/s，这支急流风向和温度场呈较大交角，槽后冷平流强迫显著。30 日2 0：0 0（图2 c），舟山处于高空急流出口左侧区附近，存在明显风速辐合区，雷雨大风发生时正处于冷涡的成熟阶段，浙北低层地面白天辐射增温明显，高空强冷平流与低空暖平流叠加，在这一区域形成不稳定层结，有利于对流发展。冷涡系统移速较快，5月1日0 2:0 0（图2 d）高空槽逐渐东移过境，过程趋于减弱结束。700hPa及以下形势场与50 0 hPa一致（图略），均存在强劲的西北急流，从垂直结构上看高空槽略呈前倾，且各层均可见低压环流，低压中心随着高度下降向东南方向偏移。强雷暴的产生地与地面风场443许欣欣等：次阵风锋主导的雷暴大风过程雷达回波特征分析第3 期50N50N454540403535303025252020105110115120125E105110115120125E50N50N454540403535303025252020105110115120125E105110115120125EC-32-28-24-20-16-12-8图22021年4 月30 日0 8:0 0（a）、14：0 0（b）、2 0：0 0（c）和5月1日0 2：0 0（d)500hPa形势场上冷涡的移动和演变（黑色等值线为等高线，单位：dagpm；温度场：填色）辐合线的位置和温度槽线的位置有很好的对应关系2 0 。从海平面气压场上（图3）看低压环流的演变，4 月30 日14:0 0（图3b)地面低压中心处于安徽北部，高空的强劲急流和显著冷平流有利于地面暖气团抬升，在大范围地区内呈上冷下暖的不稳定结构，同时在地面江苏和河南一带存在类似人”形辐合线，有利于产生上升运动。4 月30 日2 0：0 0（图3c），地面辐合线在高空急流引导下已经东移南压至安徽中部，进一步触发了对流生成，并在有利的环境条件下加强发展并向南移动，主体回波前强下沉气流还激发出阵风锋，从而影响浙北地区带来雷暴大风、小冰電和弱降水。5月1日0 2:0 0（图3d)地面图上低压从东海北部人海，强雷暴云团也随之远离舟山范围，舟山地区的风力也开始逐步减小。3强对流环境条件分析中低层的不稳定和对流潜势为强对流天气的发生发展提供了有利物理场环境条件2 1。选取杭州站2 0 2 1年4 月30 日0 8：0 0、2 0：0 0 探空资料来分析对流潜势变化（图4、表1）。可知：0 8:0 0（图4 a)浙江一带大气层结较为稳定，其中杭州站K5，CAPE为0 J/kg，不利于强对流的发生发展。随着午后江淮地区明显升温，30 日浙江内陆地面最高气温达30 以上，不稳定能量快速聚集。30 日2 0：0 0444象科第51卷技50N50454540403535303025252020105110115120125E105110115120125E50N50Q08454540403535303025252020105110115120125E105110115120125E图32021年4 月30 日0 8:0 0（a）、14：0 0（b）、2 0:0 0（c）和5月1日0 2:0 0（d)海平面形势场上低压的移动和演变（气压场：黑色等值线，单位：hPa）hPahPa200200(b)监度数压力烟(a)25025030030040040050050060060070070085085092592510001000-80-70-60-50-40-300-20-10010203040-80-70-60-50-40-30-20-10010203040图42021年4 月30 日杭州站0 8:0 0（a)和2 0:0 0（b）探空T-1np图445许欣欣等：次阵风锋主导的雷暴大风过程雷达回波特征分析第3 期表12021年4 月30 日杭州站0 8：0 0 和2 0：0 0 强对流参数对比CAPECINK指数SI指数LI指数03km垂直风切变06km垂直风切变J/kgJ/kgS-1S108:000017.25.2940.00570.004520:00550.3403.221.7一0.7 3一40.00730.0057注：CAPE为对流有效位能，CIN为对流抑制能量，SI为沙氏指数，LI为抬升指数。（图4 b)杭州站强对流指标较上一时次有所改善，虽然K指数条件一般，但沙氏指数转为负值，7 0 0 hPa以下层次较0 8：0 0 继续回暖，对流有效位能CAPE值达到550.3J/kg，且近地层存在一定的对流抑制能量CIN区域，这均有利于不稳定能量的保存不会轻易消耗，从而保证较强的对流活动。探空图上整层水汽条件一般，但中层存在明显的干区，这也是雷暴大风产生的表现之一。有利的环境流场2 2 ，如低层强垂直风切变和较大的温度直减率2 3 对跑线和阵风锋的形成至关重要。垂直风切变的大小和风暴承载层平均风2 4 对雷暴大风天气的强弱、持续时间和影响区域范围大小有较好的指示作用。2 0：0 0 杭州站上空（图4 b），风向从近地面的偏南风顺时针转为西南风，风随高度顺转，表明暖湿空气由上升气流从大气低层向上输送，而8 50 hPa以上则为强的西北风，其配置有利于形成下暖上冷的热力不稳定。从垂直风切变来看（图5），18：0 0 从山东、江苏到浙北一带垂直风切变大值区分布达到最强，其中0 3km垂直风切变超过0.012s-1(图5a)，0 6 k m垂直风切变超过0.0 7 5s-1（图5b），远远超过气候平均状况下0 3km垂直风切变0.0 0 2 4 0.0 0 4 s-1（图5c）和0 6 km垂直风切变0.0 0 2 50.0 0 3s-1（图5d)的区间范围。较强的垂直风切变，使得上升气流倾斜，暖湿空气向上输50N50N（b)0.0120.007545450.0100.00604040(r-S)/牵4 区草垂(t-S)/牵4 区草垂0.00835350.00450.00630300.00300.00425250.0020.00152020105110115120125E105110115120125E50N50N(c)(d)0.00480.003545450.00300.0040(1-S)/4区草垂40400.0025(t-S)/牵4 区草垂0.003235350.00200.00240.001530300.00160.001025250.00080.00052020105 110115120125E105110115120125E图52021年4 月30 日18:0 0 0 3km（a）和0 6 km(b）垂直风切变和气候平均状况下03km(c)和0 6 km(d)垂直风切变446象第51卷技科送，同时可以增强中层干冷空气的吸人，加强风暴中下沉气流和低层冷空气外流，从而有利于对流产生高度组织性。考虑自由对流高度（LFC:Level of FreeConvection)为6 34.5hPa,相对高度并不高，且此时地面风场上在浙西北地区存在明显的辐合，在适当的扰动下即可启动对流能量释放，进而触发强雷暴的生成。4雷达回波特征分析4.1跑线和阵风锋的生命史2021年4 月30 日15：0 0 左右，在山东南部和江苏淮北部分地区分别有对流单体生成，并快速向东南方向移动、合并发展。2 0：0 0 在0.5仰角基本反射率因子图上（图略）多单体风暴呈块状位于江苏中东部，其前部在扬州至泰州一带激发出阵风锋。20:30阵风锋南压至南通一带，并触发生成了新的对流单体在江苏东南部形成线，此时上游江苏多地出现雷雨大风、冰等强对流天气，风力普遍为911级，个别12 13级。21:18跑线南压至苏南和上海交界处，并在前沿激发出一条阵风锋。图6 为4 月30 日2 2：0 0 至5月1日0 2：0 0 逐30 min定海站多普勒雷达0.5仰角基本反射率因子演变。2 1：30 前后，嵊泗枸杞雷达上观测到处于上海及其东部海域上的跑线结构及其底部延伸的阵风锋“窄带回波”。其中跑线主导的回波带（4 5dBz以上）长度在2 0 0 km左右，宽度超过2 0 km，回波整体以2 0 km/h的速度向东南方向移动；在跑线的弓形回波前部为一个强度只有515dBz的“窄带回波”即出流边界，并随雷暴主体一(6）(）dBz(a)268585988385350532N32N32N313131阵风锋阵风锋303030阵风锋2929295120121122 123124E120121122123124E120121122123124E(d)(e)()dBz32N32N32N26858495838550570313131阵风锋阵风锋303030阵风锋2929295120121122123124E120121122123124E120 121122123124E(&）(h)（）dBz32N32N3270N2885849583858505313131303030阵风锋292929阵风锋5120121122123124E120121122123124E120121122123124E图62021年4 月30 日2 2:0 0（a）、2 2:30（b）、2 3:0 0（c）、2 3:30（d）和5月1日0 0:0 0（e）、0 0:30（f)、0 1:0 0（g）、0 1:30（h）、02:00i)逐30 min定海站多普勒雷达0.5仰角基本反射率因子演变447许欣欣等：一一次阵风锋主导的雷暴大风过程雷达回波特征分析第3 期起迅速移动，其顶高约在2 km左右。2 2：4 2 阵风锋逐渐南压开始影响舟山北部海域，其呈东北一西南向延伸至海上，线回波带上，对流风暴中心强度超过6 0 dBz。随着阵风锋自北向南快速移动，其逐渐远离风暴母体，开始以孤立波的形式继续南压，其后部没有主体回波相伴，所经之处也无明显降水产生。其间该出流边界呈先增长后减小的趋势，2 3：30 其影响舟山岱山区域时，出流边界长度最长超过150 km，并给岱山北部海域带来911级雷雨大风。之后出流边界的长度缩小，宽度增大达到10 15km，强度减弱，并不再保持对称的弧形，2 3：54 开始影响定海、普陀，在5月1日0 0：2 4 移出舟山本岛。同时在4 月30 日2 0：18 前后在安徽合肥有对流单体生成并快速发展增强，并和江苏一带阵风锋前部新触发的对流单体合并发展、不断东移。在5月1日0 0：0 0 前后强回波位于杭州到嘉兴一带，组合反射率因子（图略）显示，风暴发展旺盛，强回波中心超过6 5dBz。在0 0:2 0 强雷暴云团位于杭州湾及宁波慈溪附近，并在之后人海强度显著增强，发展出一条新的出流边界，隐隐和已经移至宁波北部的阵风锋相接，朝东南方向合并移动。5月1日0 1：2 4，回波随着新的雷暴主体其自西向东快速移动，给舟山岱山以南地区带来8 10 级雷雨大风；新的阵风锋则继续远离雷暴母体至0 1：4 8 彻底消散。从阵风锋出现在雷暴移动的前方开始，此次阵风锋的发展经历了显著的3个阶段。首先是形成初期，阵风锋的强度为5dBz，形态为较为平直的弧形；其次是发展期，由于雷暴的冷性下沉气流的不断补充，反射率因子强度有所增加，最强达到2 0 dBz，且由于下沉气流在各个方向的强度不同从而影响阵风锋形态的发展，阵风锋呈现中部向前凸起的弧形；最后是减弱消亡阶段，此时母体雷暴已减弱消亡，没有了下沉气流的供应，阵风锋反射率因子强度逐渐减弱以孤立波形式传播，整个生命史约为4 h。4.2阵风锋的结构特征分析利用径向速度资料（图7）可分析大气风场的三维结构，负值区为冷色调，表明回波的径向速度朝向雷达；反之，暖色调为正值区，回波的径向速度远离雷达。研究表明，大部分雷暴大风天气能够观测到径向速度大值区，且其形成一般早于弓形回波和阵风锋回波，对于雷暴大风预警的发布具有重要指示意义2 5。4 月30 日2 2:0 0（图7 a)定海多普勒雷达0.5仰角径向速度图上阵风锋在距离折叠中显现出正负速度交界的特征，且阵风锋后侧为负速度的大值。随着跑线前端的阵风锋扫过舟山北部海域，对应近地面速度场有明显的风速大值区，并出现了速度模糊特征，意味着此处最大径向风速已超过2 8 m/s。此时地面大风主要是由雷暴主体附近强下沉气流产生的冷出流向外辐散引起2 6 。该时段实况显示，22:43绿华站最先出现西到西北风2 9.7 m/s，之后嵊泗站、北鼎星站、马迹山站、马迹西站等8 个自动站先后出现10 级大风。5月1日0 0：30 左右（图7 c），a)(c)31N31N31N(s.叫)/回303030B202020120121122123124E120121122123124E120121122123124E(e)15.0(f)31N31N12.5/10.030307.55.02.520200.030.56.30.41.30.2530.10.29.94.29.79N120121122123124E120121122123124E120.73121.11121.48121.86122.23122.61E图72021年4 月30 日2 2:0 0（a）、2 3：18（b）和5月1日0 0:30（c）、0 1：12（d）、0 1：4 8（e）定海站多普勒雷达0.5仰角平均径向速度演变及图7 c中沿AB的速度剖面（f)448象第51卷科技正负速度零线呈反“S”形，风速随高度先增大后减小且呈逆时针旋转，表明有急流且为冷平流。强的后部人流可导致风暴后部产生更强的下沉气流，从而在地面产生更强的下击暴流及强的阵风锋2 7 此时对应发展出一条新的出流边界与原阵风锋逐渐合并东移。从0 0：30 沿AB的径向速度垂直剖面（图7 f)可以看到，沿强风暴前进方向，在风暴后侧中层7 10 km处有强的下降的人流存在，从风暴尾部自上而下直至风暴底部，从而有利于在地面产生较强的下沉气流造成灾害性大风。0 1：4 8 雷达径向速度场显示舟山近地面呈辐散场，对流云团逐渐消亡。产生强风天气的回波强度和顶高产品都有更强的表现，即需要发展得更高的对流2 8 。对产生阵风锋的雷暴主体做部面分析发现（图8），产生阵风锋的雷暴发展强烈时，其反射率因子核心强度超过60dBz，高度在6 km左右已到达中高层，且对流风暴发展到旺盛阶段再到减弱阶段存在强回波中心高度快速下降的过程。2 2：0 0（图8 a)强对流单体反射率因子 50 dBz的强回波高度在5km，且回波带从低层到高层呈前倾结构，有利于之后迅速发生发展，此时阵风锋距离主体5km，强度在152 0 dBz；22:30（图8 b)强回波中心高度迅速降低到2.5km，32NdBz7015.0dBz657060(b)65315512.560505845958.5858505554510.0403530307.525205.0152910502.55-50.031.5031.4431.3831.3331.2731.21N120121122123124E121.67121.76121.85121.93122.02122.i1E32NdBz70dBz15.065(d)6012.56031555550504510.059583858505454035307.53025205.01529102.550-5-50.031.0131.0131.0231.02 31.0331.03N120121122123124E121.23121.49121.74122.00122.25122.51E32dBz7015.0dBz65(f)706065315512.5605550504510.045UX/404035307.53025205.0151510291052.55000.0-5-530.8930.8630.8330.8130.7830.75N120121122123124E121.90122.12122.34122.57122.79123.01E图82021年4 月30 日2 2:0 0（a）、2 2：30（c）、2 3:0 0（e）定海站多普勒雷达0.5仰角基本反射率因子和对应时次（b、d、f)沿AB的反射率因子垂直剖面449第3 期许欣欣等：一一次阵风锋主导的雷暴大风过程雷达回波特征分析阵风锋紧贴雷暴主体且形态长度有所发展，强度达2025dBz;23：0 0（图6 c)0.5仰角反射率因子显示跑线组织结构开始松散，此时强回波中心高度在1.5km左右，强度也减弱到4 5dBz，阵风锋在雷暴移动方向的前侧10 15km，窄带回波的强度在510 dBz，垂直剖面图显示此时回波顶高开始下降，低层的负速度（出流）强度也明显减弱。5自动站气象要素分析5.1地面温度场和气压场变化强冷空气堆下沉与近地层暖湿空气形成的气压和温度梯度密集区易造成雷暴大风天气2 9。逐1h变温场能够显示出冷空气人侵路径、强度，负变温中心未来很可能成为强对流天气区30 。分析自动站资料可知，2 0 2 1年4 月30 日2 2：0 0 前后强冷空气已自北向南影响至上海一带，导致上游显著降温，从过程主要影响时段逐1h变温场演变（图9)可得，冷空气于2 3：0 0 前后侵入浙北一带（图9a），此时负变温中心位于上海超过一10，但舟山岱山以南区域及宁波一带仍有正变温区分布，近地面仍以西南风为主，并伴有2 0 以上的暖心和明显风切变，为后期冷暖空气交汇激发强天气提供了充足的热力条件。随着负变温中心快速向南向西移动，0 0：0 0(图9 b)冷池进一步加强伴随范围增大。在0 1：0 0（图9c）冷空气影响宁波至舟山一带，冷池强度维持在一10 左右但范围收束，变温场的分布变化与雷达基本反射率因子演变较为一致，0 2:0 0（图9d)随回波东移消散，冷池继续南压，强度减弱。（b）7.532N32N10.05.07.55.030.52.530.52.50.00.0-2.5-2.52929-5.0-5.0-7.5-7.527.5-10.027.5-10.0118.5120121.5123E118.5120121.5123Ec(d)7.532N32N5.05.030.52.530.52.50.00.0-2.52929-2.5-5.0-5.0-7.527.5-7.5-10.027.5118.5120121.5123E118.5120121.5123E图92021年4 月30 日2 3：0 0（a）和5月1日0 0:0 0（b）0 1:0 0（c）、0 2:0 0（d）逐1h变温场演变正变压中心对于强对流天气区也有一定的指示意义。逐3h变压场演变情况（图10）与逐1h变温场相近，可以看到3h变压在对流发生前接近于0，随着回波移进，在受到强对流影响后，气压开始上升，转为正变压，0 1:0 0 最大正变压超过7.5hPa。阵风锋窄带回波的形成可以概括为两种机制，第1种是大气折射指数梯度脉动导致的布拉格散射，第2 种则是昆虫对雷达波的粒子散射31。此次阵风锋过程的成因正是由于强冷空气堆下沉形成风切变位置与气压梯度密集区对应，形成的辐合边界450象科第51卷技hPahPa22.532N32N20.015.017.512.515.012.510.010.07.530.57.530.55.05.02.52.50.00.02929-2.5-5.0-7.527.527.5118.5120121.5123E118.5120121.5123EhPa(d)hPa32N32N7.55.05.02.530.52.530.50.00.029-2.529-2.5-5.0-5.0-7.5-7.527.527.5118.5120121.5123E118.5120121.5123E图102021年4 月30 日2 3：0 0（a）和5月1日0 0：0 0（b）、0 1:0 0（c）、0 2:0 0（d）逐3h变压场演变促使阵风锋动力抬升形成，而风切变两侧由于冷暖气团温、湿特性不同，形成一个在水平和垂直方向上均不连续的界面造成折射指数的突变，使得灵敏的多普勒雷达探测到了窄带回波。5.2单站气象要素随时间演变阵风锋过境时常出现气压陡升、风速加大、风向突变、温度骤降等现象。从不同测站观测到的气温、风速、气压随时间变化曲线来看（图11），由于阵风锋从南向北运动，嵊泗站的温度（图11a）最早开始下降，下降幅度极大，2 2：4 0 温度为2 5.2，2 2：55降为18.7，降温幅度达0.4 3/min，期间温度最低达到15.9。岱山、定海、普陀站于4 月30 日23:55、5月1日0 1:30、0 1:35依次骤降，30 min降温幅度达510。阵风锋系统经过测站时有高速下沉的冷气流，各站气压都有显著的升高，1h内气压变化约3hPa。根据前述雷达反射率因子产品可知，2 2：30 开始阵风锋刚好经过嵊泗雷达站上空。且2 2：4 0 之前嵊泗站均为西南风，这与地面图上，舟山位于低压底部的环境风场一致。随着阵风锋向东南移动经过测站，2 2：4 0 前后地面风向迅速转变为偏北风或东北风，且平均风速最大达18.8 m/s，引起嵊泗地区的短时大风。由于只有在距离天气雷达较近的地方才能观测到阵风锋，因此在预报员需要前期分析潜势，结合自动站要素与雷达信息来分析此类过程。总结可得，在冬春季节多股冷空气活跃时期，当高空强冷中心维持，在冷涡快速南掉、高空槽迅速向南加深的形势背景下，若存在中心风速达4 6 m/s以上的高空急流，且垂直风切变深厚，0 6 km高度达强垂直风切变超过0.0 0 7 5s=1,03k m高度达中等强度超过0.012s-1，配合高低空强温度差动平流，在自动站上表现为上游存在中心超过一10 的1h变温带，中心超过十7.5hPa的3h变压区，此时应该警惕强对流及其前沿可能激发的阵风锋带来的灾害性大风天气。451第3 期许欣欣等：一次阵风锋主导的雷暴大风过程雷达回波特征分析(a).(r-S.叫)/单(b)20(-s.叫)/率区气温100820气温1002-风速风速15气压1006气压151000101004109982./5100259960100022:0000:0002:0004:0006:0008:0022:0000:0002:0004:0006:0008:0004-3005-0105-0105-0105-0105-0104-3005-01 05-0105-0105-0105-01时间时间25(d)1002(r-s.叫)/单区(c).1008(t-S.叫)/区25气温气温20风速风速1000100620-气压气压B/15998100415101099610020./2./5599410000022:0000:0002:0004:00 06:0008:0022:0000:0002:0004:00 06:0008:0004-3005-0105-0105-0105-0105-0104-3005-0105-0105-0105-0105-01时间时间图112021年4 月30 日2 2:0 0 至5月1日0 8：0 0 定海站（a）、普陀站（b）、岱山站（c）和嵊泗站（d)地面自动站加密观测到的气象要素时间演变6结论和讨论基于常规气象观测资料、区域自动站加密资料、探空资料、ERA5再分析数据以及舟山地区多普勒天气雷达资料以及舟山定海和嵊泗站2 部多普勒天气雷达资料，对2 0 2 1年4 月30 日影响舟山的强对流天气过程进行了详细分析，得到以下主要结论：(1)此次突发性强对流天气发生时间集中在半夜前后，干性强对流特征明显。高空低涡带来冷空气的南下，槽后强劲的西北急流促使冷暖空气交汇，使不稳定能量积累，促进锋生；低空切变线和地面辐合线带来低层辐合和槽前高空辐散共同提供了抬升触发条件，从而导致浙北沿海受雷暴云团前部阵风锋及雷暴本体先后影响，出现冰電、雷暴大风等天气。(2)过程前期地面升温、适当的CIN有助于热力不稳定能量增长储存，形成上冷下暖的深厚不稳定层结，相对较低的LFC在一定扰动下可迅速释放较高的CAPE从而触发对流，0 3km和0 6 km远远超过气候平均状况下强度的垂直风切变配合中层干空气夹卷，有利于使对流产生高度组织性，从而进一步发展、维持。（3)从阵风锋出现在雷暴移动的前方开始，此次阵风锋的发展经历了显著的3个阶段，即形成初期、发展期和减弱消亡阶段，不同阶段的雷暴主体和阵风锋的形态、速度及结构等各具特点。产生阵风锋的雷暴主体发展强烈时，反射率因子核心强度超过60dBz，回波顶高在6 km左右且存在强回波中心高度快速下降的过程，风暴后侧中层存在强入流有利于低层产生冷出流向外辐散，径向速度辐散场及速度模糊特征对地面灾害性大风的预报预警具有重要指示意义。（4)强冷空气堆下沉与近地层暖湿空气形成的温度和气压梯度密集区易造成雷暴大风天气，负变温中心及正变压中心未来很可能成为强对流天气区。造成此次浙北沿海灾害性大风的阵风锋，其后部无主体回波相伴，且所经区域无明显降水，其产生可能是强冷空气堆下沉形成气压梯度密集区和风温湿切变，形成一个在水平和垂直方向上均不连续的界面造成折射指数的突变使得灵敏的多普勒雷达探测到了窄带回波。（5)阵风锋过境时常出现气压陡升、风速加大、风向突变、温度骤降等现象。由于天气雷达观测到阵风锋的距离限制，预报员需要前期分析潜势，结合自动站要素与雷达信息来分析此类天气过程。当冬春季节高空强冷中心维持，在冷涡快速南掉、高空槽迅速向南加深的形势背景下，若存在强高空急流配合深厚垂直风切变，且在上游自动站存在强负变温452象第51卷科技区和正变压区时，应警惕强对流及其前沿可能激发的阵风锋带来的灾害性天气。参考文献1张培昌，杜秉玉，戴铁丕，等.雷达气象学MI.北京：气象出版社，2 0 0 1:30 4-34 8.2Wilson J 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