摘要：根據氣象雷達產品、地面自動觀測站數據、探空數據等資料, 觀測時間為2017-05-04, 觀測目標是湛江機場的一次颮線引起的強降水過程。分析上述資料, 得到以下結論:颮線過境之前, 反射率強度能達到50 d Bz, 強回波帶成弓狀;颮線過境之后, 反射率強度變小為25 d Bz, 并且強回波帶逐漸消散;整個颮線過程持續時間短暫。颮線過境使得氣象要素值發生劇烈變化, 比如溫度驟降、氣壓涌升、風向突變和風速快速增大等。

關鍵詞：颮線; 反射率強度; 溫度; 氣壓;

1 概述

颮線是一種帶 \\(線\\) 狀的、深厚的、有組織性的對流系統, 通常伴隨雷暴、暴雨、大風、冰雹或龍卷風等猛烈天氣, 對航空安全危害極大。颮線經常出現在熱帶地區和中緯度地區, 它的出現經常會使得溫度、氣壓、風向等氣象要素值突變。早期對颮線的研究, 主要是通過常規的觀測資料分析颮線發生的天氣背景、觸發條件等[1]。近年來, 隨著技術的發展, 我國一些典型颮線系統的中尺度特征被進一步揭示[2-3]。楊成芳、朱君鑒分析了弓狀回波, 表明反射率因子圖上后側入流槽口的出現是弓狀回波即將形成的前兆信號[4]。

2 資料

本文主要采用湛江機場氣象雷達資料、自動觀測系統數據、高空資料等數據資料。湛江機場的氣象雷達位于 \\(21°13?, 110°21?\\) 。本文所用時間均為世界標準時間 \\(UTC\\) 。

3 天氣形勢

2017-05-04, 500 h Pa受高空槽過境影響, 850 h Pa受切變線影響, 地面為低壓槽形勢, 天氣多云間陰, 短時有雷雨。受高空槽和切變線的共同作用, 湛江機場出現持續2 h以上的雷雨天氣, 其中, 最強為強雷雨天氣, 陣風達到24 m/s, 00:29出現最大降水速率為3.3 mm/min, 整個過程總降水量為48.6 mm, 接近暴雨量級。

4 氣象要素分析

4.1 雷達資料分析

查看23:29的雷達回波圖, 如圖1 \\(a\\) 所示, 在湛江本場的西北面有一條明顯的弓狀回波向東南方向移動, 長度超過150 km, 距離本場還有25 km, 回波強度強, 移動速度快, 云團的頂高10 km, 氣象雷達圖上反射率因子的強度達到15~50 d Bz, 中心帶的反射率強度超過50 d Bz。系統的西面有新的對流單體生成, 預計未來1 h內會影響本場。相較于23:29的雷達回波圖, 23:47的雷達回波圖在颮線系統的前沿不斷有新的對流系統形成, 如圖1 \\(b\\) 所示。23:57的 \\(圖略\\) 回波距離本場有13 km, 回波依然很強, 呈弓狀分布, 由西北向東南方向移動。00:00 \\(圖略\\) , 該強回波帶由西向東繼續移動。由00:17的雷達回波圖可見, 如圖1 \\(c\\) , 颮線系統已經移動到本場, 本場中心反射率強度達到45~50 d Bz。此時, 載有大量能量的積雨云已經逐漸覆蓋在湛江機場的上空, 反射率強度為25~35 d Bz的強回波帶分布在機場附近10~15 km。00:21 \\(圖略\\) , 此時的強回波已經完全覆蓋本場, 00:30 \\(圖略\\) 颮線已經過境湛江機場。00:50, 從雷達回波圖來看, 如圖1 \\(d\\) 所示, 機場上空的反射率強度已經下降到40 d Bz。雖然此時回波帶范圍增大, 但強度逐漸減小、減弱, 最終消散, 進而雨勢減小。

圖1 雷達回波圖

4.2 高空資料分析

從圖2所示的雷達回波圖上可以看出, 此次颮線過程從西北向東南方向移動, 颮線主體在2017-05-04T00:00左右經過湛江。本文選取了颮線前后的3個探空站點, 即北海 \\(59644\\) 、陽江 \\(59663\\) 、?？?\\(59758\\) 進行分析。2017-05-04T00:00, 颮線已經經過北海, 此時北海的層結結構趨于穩定, 對流有效位能比較小, 能量已經得到釋放。颮線經過?？谂c湛江的時間基本一致, 此時?？谡秋R線經過, 沙氏指數為-4, 對流有效位能非常大, 表現出極強的不穩定性。陽江處于颮線前, 此時颮線還未經過陽江。在陽江站900~1 000 h Pa之間出現了明顯的逆溫, 沙氏指數為-4, 對流有效位能比較大, 表明有充足的能量積蓄。

圖2 雷達回波圖

4.3 氣象要素資料分析

圖3描述了各種氣象要素在2017-05-04的日變化。從雷達圖分析可知, 颮線系統從00:00開始過境湛江機場。從00:00—07:00, 我們可以發現, 各個氣象要素都經過了劇烈的變化。00:00之前 \\(颮線到來之前\\) , 氣溫約為25℃, 露點也處于高位 \\(約25.5℃\\) 。這意味著大氣承載水汽的能力較強, 所以, 此時大氣濕潤 \\(相對濕度最大值接近98%\\) , 風以東南風為主。當颮線過境時, 東南風轉變為西北風, 這是因為颮線本質上是中尺度對流系統 \\(Mesoscale Convective System, MCS\\) , 風向的轉變代表局地對流的形成。一方面, MCS有利于地面水汽蒸發, 地面液態水相變吸收大量熱使得氣溫從00:00—02:00持續下降;另一方面, MCS使氣壓下降, 從而使得露點降低, 最終導致抬升凝結高度 \\(Lifting Condensation Level, LCL\\) 降低。LCL下降直接導致大氣水汽過飽和, 引起降水。降水所引起的潛熱釋放使得地面溫度在02:00—06:00出現回升。此時, 雖然大氣中水汽的絕對含量減少, 但是, 較低的LCL使得相對濕度有所回升。這種相對濕度的回升隨著颮線離開而減緩也是因為LCL逐漸升高所致。颮線過境過后, 各個氣象要素逐漸恢復平穩。

00:00, 自動觀測觀測站資料顯示, 00:13本場西面第一次聞雷, 此時風向30°, 風速2 m/s, 與00:00的情況相比, 水平能見度10 km, 總云量為滿天云覆蓋, 5個碎雨云240 m, 3個積雨云900 m, 溫度為27.0℃, 修正海平面氣壓為1 011.8 h Pa, 與00:00的情況相比, 風向轉為了偏北風, 風速變化不大, 修正海平面氣壓增加1 h Pa, 發布00:13的特殊天氣報告SPECI ZGZJ 040013Z03003MPS340V0909999 TS BKN008 SCT030CB27/25Q1011 NOSIG=。00:15天氣現象為小陣雨, 并伴有雷暴。00:17狂風暴雨, 烏云密布, 天空陰暗, 使得00:18主導能見度急速下降到1 000 m, 天氣現象為強陣雨, 伴有雷暴, 風向330°, 風速比00:13報文增加5 m/s, 修正海壓比上一時次上升了2 h Pa, 云量狀況為5個碎雨云240 m, 3個積雨云900 m, 5個層積云9 0 0 m, 發布特殊天氣報文S P E C I Z G Z J040018Z33008MPS1000 R34/P2000+TSRA BKN008SCT030CB BKN03027/25Q1013 NOSIG=。00:19, 風速為24 m/s, 風向為330°, 00:30, 大風繼續存在, 天氣現象為強雷雨, 天空猶如黑夜般, 溫度比上一份報文下降6℃。此時, 回波已經完全覆蓋本場, 00:33陣風降至17 m/s以下。颮線系統過境。01:00, 風向為110°, 偏東風, 風速降為2 m/s, 能見度也逐漸轉好, 強雷雨轉為中雷雨, 對流云的量也減少。01:05 \\(回波圖\\) 天氣轉為小陣雨, 能見度5 000 m, 從回波圖中可以看出, 云團逐漸消散, 強雷雨解除。

圖3 各種氣象要素在2017-05-04的日變化

5 結論

颮線沿線天氣非常劇烈, 沿線會出現暴雨、冰雹、龍卷等天氣。由湛江機場2017-05-04的這一次颮線天氣過程可見, 颮線過境時給本場帶來了狂風暴雨, 烏云密布, 多項氣象要值的改變達到了特殊發報標準。在颮線過境的過程中, 溫度和露點都出現了驟降, 氣壓涌升, 風向轉變, 風速快速增大, 與過去觀測的快速移動副熱帶颮線一致。08:21本場溫度為24.4℃, 08:22本場溫度變為21.1℃, 08:00修正海平面氣壓為1 010.6 h Pa, 08:30修正海平面氣壓1 014.6 h Pa。由颮線的雷達回波圖可見, 颮線過境之前, 反射率強度能達到50 d Bz, 強回波帶成弓狀;颮線過境之后, 反射率強度變小, 并且強強回波帶逐漸消散, 整個過程持續時間短, 但在雷達回波圖上卻明顯。颮線過境能夠給氣象要素值帶來劇烈變化, 從而颮線內積蓄的能量也大量釋放, 帶來狂風暴雨。

參考文獻

[1]丁一匯, 李鴻洲, 章名立, 等.我國颮線發生條件的研究[J].大氣科學, 1982, 6 \\(1\\) :18-27.
[2]梁漆波, 陳春波, 劉強軍.弱窄帶回波在分析和預報強對流天氣中的應用[J].氣象學報, 2006, 64 \\(1\\) :121-127.
[3]劉淑媛, 孫健, 楊引明.上海2004-07-12颮線系統中尺度分析研究[J].氣象學報, 2007, 65 \\(1\\) :84-93.
[4]楊成芳, 朱君鑒.一次弓狀回波和超級單體過程分析[J].氣象科學, 2008, 28 \\(04\\) :409-414.