2017-2021年辽宁省冷涡型雷暴大风时空分布及环境参数特征.pdf

第3 9 卷第4期2023 年8 月曹世腾，杨磊，陈宇，等.2 0 17 2 0 2 1年辽宁省冷涡型雷暴大风时空分布及环境参数特征 J.气象与环境学报,2 0 2 3,3 9（4)：65-73.CAO Shiteng,YANG Lei,CHEN Yu,et al.Characteristics of spatio-temporal distribution and environmental parameters of Cold Vortexthunderstorm gales in Liaoning province from 2017 to 2021J.Journal of Meteorology and Environment,2023,39(4):65-73.气象与环境学报JOURNAL OFMETEOROLOGY AND ENVIRONMENT2017一2 0 2 1年辽宁省冷涡型雷暴大风时空分布及环境参数特征Vol.39 No.4August 2023曹世腾杨磊陈宇！孙丽冷雨轩3蒋超杨雪!（1.辽宁省气象灾害监测预警中心，辽宁沈阳110 16 6；2.辽宁省人工影响天气办公室，辽宁沈阳110 16 6；3.成都信息工程大学，四川成都6 10 2 2 5）摘要：选用2 0 17 2 0 2 1年辽宁省自动气象站、闪电定位仪、葵花8 号卫星和ERA5再分析资料，分析辽宁省雷暴大风的时空分布特征和不同天气系统下雷暴大风发生的环境条件。结果表明：冷涡系统是导致辽宁雷暴大风的最主要天气系统，占全部雷暴大风的6 2%。冷涡雷暴大风主要集中分布在辽宁中部平原，该区域冷涡引起的雷暴大风占所有雷暴大风的90%。雷暴大风集中出现在5一9月，午后到傍晚出现的次数最多。不同季节雷暴大风发生时的环境条件存在差异，春、秋季雷暴大风对应不同层温差、垂直风切变较强和风暴承载层风速较大等特征；盛夏雷暴大风发生对应水汽条件充沛，近地面蒸发较强、中层干空气侵入和热对流特征明显等。与非冷涡系统相比,冷涡背景下的低空与50 0 hPa温差和对流有效位能更强，中低层更干燥，垂直风切变和风暴承载层风速更强。冷涡四象限中，雷暴大风常出现在东南和西南象限，占比分别为7 7.9%和18.5%。两象限雷暴大风对应的环境条件存在差异，东南象限水汽条件更充沛，不稳定程度更强；西南象限中低层更为干燥，地面与50 0 hPa温差和下沉对流有效位能更大。关键词：东北冷涡；垂直风切变；对流有效位能中图分类号：P427.3/P425文献标识码：A引言雷暴大风是指伴随雷暴出现阵风17.2 ms-1的短时大风天气，主要由对流风暴的强下沉气流、冷池密度流、高空水平动量下传和上升气流抽吸等作用产生 1-3 ,突发性、局地性强,致灾严重,形成机制复杂，预报难度大。近年来，气象部门开展了大量雷暴大风时空分布特征和形成环境条件的研究,取得较多进展。时空分布特征方面，通过对国家级气象站资料分析表明,东北冷涡是导致中国中东部地区尤其是东北地区雷暴大风的最主要天气系统 3-8 。近年由冷涡导致的极端雷暴大风过程频发，如2 0 2 0 年6 月2 5日北京市、2 0 2 1年4月3 0 日江苏省和10 月1日山东省雷暴大风过程 7-8 ,引起广泛关注。雷暴大风形成环境条件方面，需要形成深厚湿对流的3 个基本要素（静力不稳定、水汽和抬升触发机制），同时对流层中收稿日期：2 0 2 2-0 8-19；修订日期：2 0 2 2-10-15。资助项目：国家重点研发计划项目（2 0 18 YFC1507301）、辽宁省气象局基金项目（2 0 2 2 0 8）、环渤海区域科技创新项目（Q Y X M 2 0 2 10 2）、中国气象局创新发展专项（CXFZ2023J013、CX FZ 2 0 2 2 J0 0 3、CX FZ 2 0 2 2 J0 59）、中国气象局预报员专项（CMAYBY2017015、C M A Y BY 2 0 2 0 0 2 6）、中国气象局沈阳大气环境研究所开放基金项目（2 0 2 1SYIAEKFMS17）和中国气象局复盘专项“弓形回波导致的辽宁极端雷暴大风成因分析”（FPZJ2023-030)共同资助。作者简介：曹世腾，男，1990 年生，工程师，主要从事短临预报预警研究，E-mail:。通信作者：杨磊，男，高级工程师，E-mail:yanglei_。doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2023.04.009强下沉气流夹卷区有较强的环境水平风等 1.9。冷涡背景下的大气中层有冷平流、低层有暖平流、水汽偏干、垂直风切变较大、垂直温度递减率较大等特征,有利于极端雷暴大风天气的发生10-14。以上研究为雷暴大风天气分析提供了参考，但目前雷暴大风精细化时空特征及不同天气系统环境条件差异等方面的研究仍不够深人，限制了雷暴大风预报预警等气象服务的发展。辽宁省位于中国东北地区南部，易受东北冷涡系统影响，雷暴大风天气频发 8 。为提高辽宁省雷暴大风天气的预报分析水平，本文选用高时空分辨率自动气象站、闪电定位仪和卫星资料识别辽宁省雷暴大风天气事件，分析冷涡系统影响下辽宁省雷暴大风时空分布特征，对比冷涡和非冷涡雷暴大风天气对应的环境物理量特征及其异同点，探讨冷涡不同象限雷暴大风天气对应的环境物理条件差异，层存在干层，中低层大气温度廓线直减率较大，以及66气象与环境学报第3 9卷总结辽宁省雷暴大风天气发生的环境条件特征，为中国东北地区雷暴大风天气的预报预警和防灾减灾提供参考。1资料与方法1.1资料来源选用资料时间为2 0 17 2 0 2 1年。资料包括ERA5再分析资料,时间分辨率为1h、空间分辨率为0.250.25,用于分析天气系统和计算强对流相关环境物理量。辽宁省16 6 0 个自动气象站资料，为小时极大风风速、风向和发生时间。高精度闪电定位仪资料,时间分辨率为1min。中心波长为11.2 m的葵花8 号卫星红外亮温资料,空间分辨率为5km，时间分辨率为10 min,用来辅助识别雷暴大风天气。1.2雷暴大风识别为精准获取雷暴大风天气实况信息，综合使用自动气象站、闪电定位仪和卫星资料进行识别。首先，根据自动气象站和闪电定位仪资料初步筛选，提取极大风达到8 级（17.2 ms-）的事件,如大风出现前后15min内,2 5km范围内闪电定位仪资料监测到闪电,则初步判断为雷电大风天气。然后，使用气象雷达或卫星资料进行辅助识别和验证。由于辽宁省未实现雷达全覆盖，也没有全天候雷达观测，利用气象静止卫星全天候、全覆盖、分辨率较高的特点，选用葵花8 号卫星红外亮温资料进一步筛选。统计出现大风站点最近邻时刻、最近像素点红外通道云顶亮温（Temperature of Blackbody,TBB），以往研究常采用-3 0 -2 0 判断对流云 15-16 ,考虑仅使用卫星资料辅助识别雷暴大风，因此选取TBB-20为强对流云判断阈值。1.3冷涡定义和雷暴大风分类根据筛选得到的雷暴大风事件发生时间，选取最邻近时次的ERA5资料分析50 0 hPa位势高度场，判断雷暴大风个例是否发生在冷涡系统影响下。参考孙力等 17 对东北冷涡定义,满足以下条件的天气系统为冷涡：10 5150 E、3 56 0 N范围内，500hPa等压线间隔4dagpm的等位势高度线存在闭合低值中心;50 0 hPa高度场的闭合中心在温度场上对应有冷中心或温度槽。传统的东北冷涡定义要求持续时间达2 d以上，但持续时间小于2 d的冷涡对局地强对流天气也存在影响。本文选取满足、两个条件的冷涡过程，并且未考虑冷涡的持续时间。将所有雷暴大风事件简称为“总体”，根据雷暴大风个例是否发生在东北冷涡背景下,将总体分为冷涡雷暴大风(Cold Vortex Wind Storm,CV-WS)和非冷涡雷暴大风（Not Cold Vortex Wind Storm,NCV-WS)两类，统计各自动站冷涡雷暴大风占该站总体雷暴大风的百分比（简称冷涡雷暴大风百分比），分析雷暴大风和冷涡雷暴大风百分比的时空分布。对于冷涡雷暴大风天气过程，定义50 0 hPa冷涡闭合环流内位势高度最低值位置为冷涡中心。采用主观分析和客观识别的方法：根据雷暴大风出现时刻最邻近时次的ERA5资料50 0 hPa位势高度场分析天气形势，找到位势高度最低值即冷涡中心位置。根据雷暴大风站点相对于冷涡中心位置,统计各象限冷涡雷暴大风事件次数占冷涡雷暴大风总数的百分比。提取雷暴大风对应时次的ERA5最近网格点数据，统计冷涡型雷暴大风发生时的环境参量。2结果分析2.1冷冷涡背景下辽宁雷暴大风时空分布2.1.1空间分布20172021年，辽宁省共出现雷暴大风3 459站次,其中冷涡背景下的雷暴大风占比为6 2%，可见冷涡系统是影响辽宁雷暴大风天气的最主要天气系统。2 0 17 2 0 2 1年辽宁省冷涡雷暴大风年平均出现时次数和冷涡影响下雷暴大风时次占年平均时次百分比空间分布见图1。由图1a可知,冷涡雷暴大风年平均出现时次数整体上呈北多南少的特征，与辽宁降水分布特征明显不同 18-19,表明雷暴大风和强降水的形成机制存在差异。结合高程数据可知,辽宁中部平原地区的雷暴大风发生次数普遍高于地势较高且复杂的山区。另外，冷涡雷暴大风百分比超8 0%的自动站集中于辽宁中部的平原地区（图1b），且该地区冷涡雷暴大风占全部雷暴大风比例高达90%，雷暴大风出现位置与以往研究结果一致 8 ,但占比较高，主要因为本文使用了高分辨率的区域自动站资料。综上所述,辽宁中部平原是冷涡雷暴大风的高发区,该地区雷暴大风预报预警需更加关注冷涡系统影响。2.1.2时间分布2017一2 0 2 1年辽宁省多年平均冷涡雷暴大风站次及冷涡雷暴大风占总体百分比月变化和日变化、不同月份各时刻雷暴大风站数占当月雷暴大风总数的百分比见图2。由图2 a可知，冷涡雷暴大风主要出现在4一10 月,多发于59月,与中国北方强对流天气的季节分布特征一致 3 。另外,冷涡雷暴大风百分比呈双峰分布特征,第一峰值在5一6 月，随后7月略减,8 一9月再次增大并达到峰值。冷涡雷暴大风百分比的月变化也呈双峰分布，5月、8 一9月达到8 0%。第4期由图2 b可知,冷涡雷暴大风日变化为明显的单峰分布特征，12 2 0 时出现次数最多,16 18 时达到峰值。0 10 5时和0 8 0 9时雷暴大风出现次数较少,但该时段由冷涡系统引发雷暴大风的比例高曹世腾等：2 0 17 2 0 2 1年辽宁省冷涡型雷暴大风时空分布及环境参数特征67达8 0%,甚至超过雷暴大风较多的午后时段。另外，不同月份雷暴大风日变化特征存在差异（图2 c）,5一9月雷暴大风的日变化特征较明显，而4月和10月存在多个峰值,这可能与不同季节雷暴大风形43N43N3.02.041N1.51.00.039N908041N60402039N119E图12 0 17 2 0 2 1年辽宁省冷涡雷暴大风年平均出现时次数（a）和冷涡影响下雷暴大风时次占年Fig.1 Spatial distributions of the annual average occurrence times of Cold Vortex thunderstorms and gales(a)and the percentage of thunderstorms and gales under the influence of Cold Vortex against the annual averageoccurrence times(b)convective available potential energy in Liaoning province from 2017 to 2021100(a)8060402004图2 2 0 17 2 0 2 1年辽宁省多年平均冷涡雷暴大风站次及冷涡雷暴大风占总体百分比月变化(a）和日变化(b）、Fig.2 The monthly(a)and diurnal(b)variations of the mean number of stations where thunderstorms and strong windscaused by northeast Cold Vortex occur,and the percentage of the total number of stations where thunderstormsand strong winds occur in each hour in different months against those where thunderstormsand strong winds occur in the month(c)in Liaoning province from 2017 to 2021121E200225250300350400450500550600650700750800850900图a单位为次；图b统计年平均雷暴大风出现时次数大于1的自动气象站，单位为%。56月份冷涡雷暴大风；一一比例4(c)56891000不同月份各时刻雷暴大风站数占当月雷暴大风总数的百分比(c)123E78125E平均时次百分比(b)空间分布71005F(b)80(%)早里处60402009100306119E4320000912时间121E0408时间冷涡雷暴大风；一比例1510521518123E12162124125E2010080(%)/量效60402002468气象与环境学报第3 9卷1成因素有关。2.2冷涡与非冷涡背景雷暴大风环境物理量2.2.1水汽条件雷暴大风发生需要满足一定的水汽条件，大气可降水量（PrecipitableWaterVapor,PWV）是反映强70F(a)6050uw/40/Md302010图3 2 0 17 2 0 2 1年辽宁省冷涡和非冷涡背景雷暴大风发生时大气可降水量(a)和8 50 7 0 0 hPaFig.3 Monthly variations of precipitable water vapor(a)and maximum relative humidity of 850 700 hPa(b)when thunderstorm gales occur under the backgrounds of Cold Vortex andNon-Cold Vortex in Liaoning province from 2017 to 2021天气水汽特征一致 。与短时强降水天气相比，雷暴大风发生时PWV更低，表明雷暴大风的发生对水汽总量要求不高 2 1。CV-WS 的PWV普遍低于NCV-WS,以7 月差异最大,中位数偏小4.3 mm，与冷涡过程辽宁省的水汽条件较弱相关 2 。雷暴大风常发生在温湿廓线为X型状态下，即850hPa或7 0 0 hPa存在湿层 1,2 1，采用8 50 700hPa最大相对湿度（Mid_RHmax）表示湿层强度。由图3 b可知,Mid_RHmax在春秋季较高，中位数超过80%，而夏季较低，为7 0%8 0%。春秋季虽然水汽的绝对水汽含量较低，但需要更饱和的水汽。4一5月和10 月,NCV-WS的Mid_RHmax明显高于CV5(a)32282420图42 0 17 2 0 2 1年辽宁省冷涡和非冷涡背景雷暴大风发生时8 50 hPa与50 0 hPa温差（a)、地面与50 0 hPaFig.4 Monthly variations of the temperature difference between 850 hPa and 500 hPa(a),between the ground and500 hPa(b)and the convective effective potential energy(c)when thunderstorms and strong winds occur underthe backgrounds of Cold Vortex and Non-Cold Vortex in Liaoning province from 2017 to 2021对流天气水汽的重要指标 2 0 。2 0 17 2 0 2 1 年辽宁省冷涡和非冷涡背景雷暴大风发生时大气可降水量和8 50 7 0 0 hPa最大相对湿度月变化见图3。由图3 a可知,PWV的平均值和中位数均在7 8 月达到最高,为45 50 mm,最大值接近7 0 mm,与强对流(b)100908070F60F50404545678910月份6月份78温差(b)和对流有效位能(c)月变化9-冷涡;-非冷涡最大相对湿度(b)月变化-WS,表明相比冷涡,非冷涡雷暴大风发生在水汽含量更高、更饱和的环境。2.2.2不稳定度条件环境温度相对较大的递减率有利于下沉气流维持甚至加强，是雷暴大风天气需要满足的条件之二 1。2 0 17 2 0 2 1年辽宁省冷涡和非冷涡背景雷暴大风发生时8 50 hPa与50 0 hPa温差、地面与50 0 hPa温差和对流有效位能月变化见图4。由图4a和图4b可知8 50 hPa与50 0 hPa、地面与50 0 hPa温差平均值在46 月最大，分别为3 0 3 2 和3 8 40,接近干绝热递减率,明显高于7 8 月的2 6 28和3 3 3 5,可能由于盛夏50 0 hPa温度较高(b)5r(c)454035302545678910月份-冷涡；非冷涡10456月份320中日45678910月份7810第4期所致。CV-WS 的温差普遍大于 NCV-WS,可能因为冷涡的冷空气使50 0 hPa温度更低,从而导致冷涡背景低空或近地面与50 0 hPa的温差进一步加大，超过以往文献中雷暴大风的发生阈值 3.2 3 。由图4c可知,辽宁省雷暴大风发生时CAPE在7月份最大，中位数达150 0 Jkg-1,75%分位点达2000Jkg。而4月和10 月较低，低于50 0 Jkg。由于CAPE考虑热力、水汽条件的综合作用,且对湿度更4540(_s.u)/一xuX9035302520151050曹世腾等：2 0 17 2 0 2 1年辽宁省冷涡型雷暴大风时空分布及环境参数特征169敏感 2 4，导致尽管盛夏温差较小，但充沛的水汽条件使CAPE较大。另外,CAPE的CV-WS 和NCV-WS的差异较小。2.2.3垂直风切变风的垂直切变影响对流风暴的组织结构和演变,在很大程度上决定对流风暴的类型 1。2 0 17 一2021年辽宁省冷涡和非冷涡背景雷暴大风发生时06km和0 1km风矢量差月变化见图5。由图520(,s.u)/鲁y I0151050上4图52 0 17 2 0 2 1年辽宁省冷涡和非冷涡背景雷暴大风发生时0 6 km(a)和0 1km风矢量差(b)月变化Fig.5 Monthly variations of the 0 6 km(a)and 0 1 km wind vector(b)when thunderstorm gales occur underthe backgrounds of Cold Vortex and Non-Cold Vortex in Liaoning province from 2017 to 2021可知，春秋季节的风矢量中位数普遍达到或超过了强垂直风切变标准 2 5。5月0 6 km和0 1km风矢量差平均值超过2 0 ms-1和10 ms-l；而6 8 月则接近15ms-和5ms-l,属中等切变水平。这种差异可能因为中国东北地区春、秋季气压梯度较大，各层风速较大，且大气斜压性强导致高低空风向差异较大,有利于增强垂直风切变。另外，7 一8 月CV-WS 的风矢量强于 NCV W S,而春、秋季NCV-WS 强。2.2.4下沉气流强度潜势相关参数雷暴大风是由深厚湿对流产生，其形成除了需要大气满足以上3 要素外，还需要强烈的下沉气流。如果对流层中层存在明显干层，降水拖曳作用触发(a)100(%)000090807060504030201005456月份67月份7889-冷涡；非冷涡下沉气流，周围干空气被夹卷进人，雨滴蒸发使下沉气流降温，形成初始下沉气流 1,9。2 0 17 2 0 2 1年辽宁省不同月份冷涡和非冷涡背景雷暴大风发生时500400hPa最低相对湿度、近地面到8 50 hPa最低相对湿度、下沉对流有效位能（Downdraft ConvectiveAvailablePotentialEnergy,DCAPE）和风暴承载层风速月变化见图6。由图6 a可知,High_RHmin在6 一8月较低，常为6 0%，表明干空气促进下沉气流的作用更明显。CVW S 的High_RHmin普遍低于NCV-WS,冷涡背景的干空气更强,并随冷涡环流影响更大区域。如2 0 19年8 月16 日，从内蒙古南下的冷涡进人辽宁西部,冷涡西侧干空气螺旋入侵冷涡前侧,并影响渤海北部,50 0 hPa冷涡前侧西南(b)100908070605040302010910冷涡；非冷涡1044556月份67月份78899101070气象与环境学报第3 9卷C16001400120010008006004002000图6 2 0 17 2 0 2 1年辽宁省不同月份冷涡和非冷涡背景雷暴大风发生时50 0 40 0 hPa最低相对湿度(a)、近地面到8 50 hPa最低相对湿度（b）、D CA PE(c）和风暴承载层风速（d）月变化Fig.6 Monthly variations of the lowest relative humidity of 500 400 hPa(a),near ground to 850 hPa(b),thecharacteristic values of DCAPE(c)and the wind speed of the storm-bearing layer(d)when thunderstorm galesoccur under the backgrounds of Cold Vortex and Non-Cold Vortex in Liaoning province from 2017 to 2021气流相对湿度仅为3 0%，导致渤海北部大范围雷暴大风天气 2 6 近地面到8 50 hPa最低相对湿度（LoW_RHmin）反映近地面蒸发层水汽含量,LoW_RHmin越低,近地面蒸发层越干燥，越有利于降水蒸发吸热，通过降低气块温度增强下沉气流，近地面形成雷暴大风1,9。由图6 b可知，两类天气LoW_RHmin均为6 月最低，表明近地面蒸发对雷暴大风形成作用更重要。CV-WS 也低于NCV-WS,表明冷涡背景近地面蒸发层更干燥，也更利于雷暴大风形成。下沉对流有效位能（DCAPE）定量描述干空气夹卷进人雷暴后，气块因蒸发冷却下沉到地表时的最大动能,反映负浮力,但常被高估 2 7 。DCAPE68月平均值更高（图6 c），达8 0 0 10 0 0 Jkgl，同时,CV-WS高于NCV-WS。2.2.5风暴承载层风速一般而言,对应下沉气流夹卷区的环境水平风越强,动量下传对地面大风贡献越大 2 3 。考虑下沉气流夹卷区高度和范围随个例变化，采用风暴承载层平均风表示夹卷区水平风大小，即92 5、8 50、7 0 0、500hPa这4层平均风矢量绝对值（图6 d）。2 0 17 一2021年辽宁省春季、秋季风暴承载层平均风在5月最高，中位数超过15ms-l,高于夏季。45月，NCV-WS 的平均风高于 CV-WS,而6 10 月 CV-WS 更高,与垂直风切变特征相似。综上所述，春季、秋季雷暴大风对应环境温差更大,垂直风切变和风暴承载层风速更强，因此雷暴大风出现日变化较小。而盛夏环境水汽更充沛，近地面蒸发和中层干空气侵入更明显，同时，有中层垂直风切变,且CAPE高达150 0 Jkg-1，雷暴大风集中(d)25(r_5.)/氧区研速普区20151051145-067月份891-冷涡；非冷涡出现在午后热力不稳定时段，所以不同季节雷暴大风日变化存在差异。2.3冷涡不同象限雷暴大风分布及环境条件差异2.3.1冷涡不同象限雷暴大风分布2017一2 0 2 1年东北冷涡不同象限雷暴大风出现站次和冷涡雷暴大风百分比见表1。由表1可知,东南象限最多，为16 7 0 站次、7 7.9%，其次是西南象表12 0 17 2 0 2 1年东北冷涡不同象限雷暴大风出现站次和冷涡雷暴大风百分比Table 1 The number of stations where thunderstorm galesoccur in different quadrants of the Northeast Cold Vortexand the percentages of the Cold Vortex thunderstorm gales项目东南象限西南象限东北象限西北象限站次/次数1670百分比/(%）77.9限，为3 96 站次、18.5%，东北和西北象限较少，仅为60站次、2.8%和17 站次、0.8%。因此，辽宁冷涡雷暴大风主要集中在东南和西南象限,冷涡南侧雷暴大风的占比达96.4%，北侧仅为3.6%。相关研究表明,冷涡中心常集中在45N以北区域 2 8 。而辽宁位于冷涡的东南和西南象限,这可能是辽宁雷暴大风多发于冷涡南侧的主要原因。另外,冷涡东南和西南象限存在有利于雷暴大风的环境条件,如中层存在干层、低层垂直减温率较大，不稳定能量和下沉对流有效位能及中等以上的垂直风切变均较强(8.2 9-3 0 1,也可能是该区域雷暴大风频发的原因。2.3.2冷涡东南和西南象限雷暴大风环境物理量2017一2 0 2 1年辽宁省在东北冷涡西南和东南象1045from 2017 to 202139618.56月份789602.810170.8第4期限出现雷暴大风天气对应的环境物理量见表2。总体上，两个象限环境物理量平均值符合以往雷暴大风文献给出的阈值 3.5,但也存在差异。由表2 可知,水汽条件方面,东南象限PWV平表2 2 0 17 2 0 2 1年辽宁省在东北冷涡西南和东南象限出现雷暴大风天气对应的环境物理量Table 2 Characteristic values of environmental physical quantities when thunderstorms and strong winds occur inthe southwest and southeast quadrants of the Northeast Cold Vortex in Liaoning province from 2017 to 202175%分位点物理量东南西南东南西南PWV/mm33.6850700hPa最大相对湿度/（%）78.8地面与50 0 hPa温度差/36.8850 hPa与50 0 hPa温度差/28.5CAPE/(Jkg-)1041.8500400hPa最低相对湿度/（%）59.7850hPa以下最低相对湿度/（%）67.1DCAPE/(Jkg)726.70 1 km 风矢量差/(ms-l)8.80 6 km 风矢量差/(ms-)17.7925500 hPa 平均风/(ms-)14.1不稳定性方面,冷涡东南和西南象限8 50 hPa 与500hPa温差的平均值均接近2 8 附近,差异较小；而地面与50 0 hPa温差的平均值分别为3 6.8 和38.1,差异显著。冷涡西南象限地面与50 0 hPa温差更大，可能因为冷涡后侧西北气流携带的冷空气致使50 0 hPa降温，或西南象限低层暖湿气流使低层增温。东南象限CAPE平均值超过10 0 0 Jkg，可能由于冷涡前侧充沛的水汽条件有利于CAPE增大 2 4 垂直风切变和风暴承载层平均风速方面，两象限风矢量差可达中等以上标准 2 5。0 6 km 风矢量差东南和西南象限平均值分别为17.7 ms-1和17.6ms-1,相差较小;而0 1km风矢量差平均值分别为8.8 ms和6.5ms-l,差为2 ms-l。可能由于92 5hPa（局地高度约7 0 0 m）风速大于西南象限3 ms-1,强风场有助于增强低空风切变。风暴承载层平均风速东南象限也更强。与下沉气流强度潜势相关的参数，西南象限High_RHmin的平均值为42.5%，低于东南象限的59.7%，同时Low_RHmn平均值为54%，也低于东南象限，表明西南象限中上层干空气夹卷和近地面蒸发作用更大。另外,西南象限DCAPE略高于东南象限,可能因其温度直减率较大,导致该区域DCAPE曹世腾等：2 0 17 一2 0 2 1年辽宁省冷涡型雷暴大风时空分布及环境参数特征平均值25%分位点东南西南31.731.778.180.438.136.628.028.2778.8811.642.560.154.069.4765.2694.66.58.417.617.212.413.7较高。综上所述,东北冷涡东南象限雷暴大风对应水汽条件更充沛饱和,CAPE、垂直风切变和风暴承载层风速更强；而西南象限中层和近地面干层更明显，地面与50 0 hPa的温差和DCAPE更大。3结论与讨论（1)2 0 17 2 0 2 1年辽宁省约6 2%的雷暴大风是由冷涡系统引发,是最主要的影响因素。冷涡雷暴大风分布为北多南少，集中在辽宁中部平原,该区域冷涡雷暴大风占比可达90%，是冷涡背景下雷暴大风高发区。(2)辽宁冷涡型雷暴大风集中发生在59月，以午后到傍晚出现次数最多,12 一2 0 时达到峰值,虽然深夜至清晨和上午出现次数较少，但该时段的冷涡也可能导致雷暴大风。(3)不同季节辽宁省雷暴大风形成条件存在差异。春季、秋季环境温差、垂直风切变和风暴承载层风速较大，雷暴大风昼夜均可出现，日变化不明显；而夏季环境水汽充沛，近地面蒸发和中层干空气侵人显著,同时,有中层垂直风切变,且CAPE较高，雷暴大风集中发生在午后热力更不稳定时段。(4)相较非冷涡系统,冷涡雷暴大风常在绝对水汽含量较低且干燥条件下发生，但受冷涡的干冷空71均值高出西南象限2 mm,850700hPa最大相对湿度也更高，表明东南象限雷暴大风发生时水汽条件更充沛、更饱和,可能因冷涡前侧西南气流将水汽含量更高的湿空气输送到辽宁上空所致。中位数东南西南31.124.175.769.138.834.128.526.8530.5337.638.641.347.656.8715.7501.36.55.716.814.014.111.715.468.935.426.297.314.737.2618.93.312.27.541.689.939.329.91537.881.180.6947.211.320.917.241.587.141.229.71382.567.070.1895.29.222.316.372气影响，低空与50 0 hPa温差和CAPE更强，中层的干层和近地面蒸发层相对湿度更低，夏季垂直风切变和风暴承载层风速也更强,因此辽宁雷暴大风多在冷涡背景下发生。(5)辽宁雷暴大风多出现在冷涡中心东南和西南象限，占比分别为7 7.9%和18.5%。两象限雷暴大风对应的环境存在差异，东南象限雷暴大风发生时水汽条件更充沛饱和,CAPE、垂直风切变和风暴承载层风速更强；而西南象限雷暴大风发生时，中层和近地面干层更明显，地面与50 0 hPa的温差和DCAPE更大。(6)雷暴大风天气的局地性强,现有观测难以全部观测到 3 1，需建立规范的风灾调查机制,有效收集和整理更多雷暴大风实况信息。本文虽给出冷涡不同象限辽宁省雷暴大风的环境参量，但仍需要进一步统计分析极端区域性雷暴大风发生时环境参数相比于同期的异常值和空间分布特征，提高雷暴大风预报水平。参考文献1育俞小鼎，郑永光.中国当代强对流天气研究与业务进展 J.气象学报,2 0 2 0,7 8(3:3 9 1-418.2王秀明,周小刚,俞小鼎.雷暴大风环境特征及其对风暴结构影响的对比研究 J.气象学报,2 0 13,7 1（5）：839-852.3费海燕，王秀明，周小刚，等.中国强雷暴大风的气候特征和环境参数分析 J.气象,2 0 16,42（12）：1513 1521.4Yang X L,Sun J H,Zheng Y G.A 5-yr climatology ofsevere convective wind events over ChinaJ.Weatherand 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