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冬季一次强对流天气过程分析

宋佑之       彭玉章         葛玲          胡 勇 

（滁州市气象局 239000）（明光市气象局） （定远县气象局) (天长市气象局）

提 要   本文对1996年12月31日下午，皖某地区出现的一次强对流天气过程作了具体分析，探讨在隆冬季节强对流天气发生发展的条件。
关键词  冬季 强对流 逆温层 天气条件

1 天气实况
    1996年12月31日下午，滁州市境内出现了一次强对流天气过程，闪电和雷声均很猛烈，其中我市下属的定远县和明光市分别出现了冰雹和大风天气，最大冰雹直径达7毫米左右。在隆冬季节发生这样的强对流天气在我市历史上实属罕见。为此，我们以天气学分析方法结合本站资料来探讨一下隆冬季节发生强对流天气的天气形势、能量和触发机制。

2 强对流发生前的天气背景分析
    自12月26～31日整个华东地区出现大雾天气，31日14时地面图上，自西南经长江中下游伸向山东半岛为一强的暖倒槽，冷锋位于华北至秦岭一线，锋后出现5.0百帕的正变压中心，锋前出现4.3百帕的负变压中心，江淮流域有一个1012.5百帕的闭合暖低压中心，本站14时气压为1009.1百帕，为历史上同期的低值。
    31日500百帕的高空图上，南北槽均位于东经105～110度，南支槽的槽前西南气流强盛平均风速达30米/秒，700百帕图上，自呼和浩特伸向贵阳有一大低槽，槽后有较强冷平流配合，北纬30度以北的槽前西南气流强盛，平均风速达16米/秒，850百帕的图上，华北有一闭合低涡，低涡后部有强的冷平流，低涡前部西南气流达12米/秒，锋区位于北纬35～40度之间，锋区较强。

3 强对流天气发生前的能量分析  
3.1 逆温层分析

                              表1 12月31日08时部分测站温度垂直分布（单位：℃）

                                          表2  14时本站气象要素值

                                        表3 14时总温度值（单位：℃）

    从表1的12月31日部分站点温度垂直分布可以看出，在地面和850百帕之间出现了较大范围的逆温层。逆温层是稳定的大气层结，一般来说，它能起到阻碍对流发展的作用，但重要的是，它同时也贮藏着不稳定能量，这个位于低空湿层上部的逆温层阻碍了热量及水汽的垂直交换，这就使得低层变得更暖更湿，而高层则相对变得更干更冷。因此，不稳定能量大量积累起来，当逆温层由于北方冷空气南下而被破坏时，低层暖湿空气受冷空气的动力作用而被整层抬升。由于凝结潜热的释放，势能转化成位能而产生强烈的对流运动，这时就会发生强对流天气。
3.2 总温度分析
    从单站14时压、温、湿时间剖面图上分析，这次强对流天气发生前有高温、高湿、降压过程。自12月28日起，气温、水汽压连续上升，并且湿度高于温度值，空气处于过饱和状态，气压连续下降，31日24小时变压达-5.5百帕，元月1日24小时变压达+15.2百帕，说明冷暖气团交汇强烈。
    运用T，E，P计算总温度T=T+1555E/P的值，来表示发生强对流天气时的热力条件，点绘一张14时的T和T1演变图，见表3和图一 。
     其中Tl是逐日地面最高温度，从图中可知：28日起T和T1逐渐增大，到31日达最大值，能量持续增加，孕育着未来有场强对流天气发生。

                                            图1 14时T和T1演变图

4 大气层结不稳定度分析
    雷雨，冰雹等天气现象是对流强烈发展的结果，而对流发展的强弱又与大气不稳定度密切相关，为此，我们计算了这次过程的沙瓦指数SI值和K指数值。

4.1 沙瓦指数SI
    通过计算分析31日08时华东部分站点的SI值，可以看到，大部分站点SI值小于零，其中阜阳SI值<-2，是一片不稳定区。
4.2 K指数
    通过计算分析31日08时华东部分站点的K指数值可以看到，大部分站点K指数值>20，其中阜阳K指数为27，是一个高中心。

5 强对流发生的触发机制
5.1 低空急流
    从31日08时天气图上分析可知，在中低层，长江中下游地区存在一支较强的西南低空急流，风速超过12米／秒，中心风速达16米/秒，这支气流的主要作用是造成低层很强的暖湿平流，加强层结不稳定，而且可以加强低层扰动，触发不稳定能量的释放。
5.2 低槽和冷空气
    分析31日08时高空和地面天气图可以看到，在中纬东经110度附近有一较强的低槽，槽后有较强的冷平流。地面图上冷锋位于华北秦岭一线，锋后正变压明显。江淮流域为暖低压，且位于高空低槽的前部，由于高空槽和地面暖低压的共同作用，加强低层的辐合上升运动。随着冷空气的快速南下影响，使低层暖湿空气被急剧强迫抬升，破坏了逆温层，触发了不稳定能量的释放，从而形成了强烈的对流运动，产生了强的对流不稳定的天气。

6 冬季对流和夏季对流的主要不同点
    夏季对流的形成是因为暖湿气流活跃，空气潮湿，同时太阳辐射强烈，近地面空气不断受热而上升，形成强烈的上下对流，这样就易出现对流天气。而在冬季，受大陆冷气团控制，空气寒冷而干燥，加之太阳辐射弱，空气不易形成剧烈对流，很少出现雷电现象。但是，当出现强盛的暖湿空气北上，遇上冷空气被迫抬升后，也会产生强烈对流，到一定强度就会出现雷电现象，在暖湿气流特别强、对流特别旺盛的情况下，还可降雹。
对流的产生不仅取决于温度本身，而是取决于温度的上下分布。夏季地面温度高，对流比较强烈，容易产生对流；冬天的降水不是强对流降水，比较稳定，但如果上面的温度和下面的温度差达到一定值时，也能形成强对流，因为下层空气相对暖和湿，就会产生浮力，破坏大气的稳定性。

7 结束语
    综上所述，在冬季出现以下几点时，未来可能有强对流天气发生：
①底层有一较强的逆温层存在，08时地面与850百帕温度差≥30度。
②中低层存在一支偏西南气流低空急流，芷江—长江—南昌一线，南风风速≥12米/秒。
③中纬东经110度附近有一较强的低槽存在，地面有一暖倒槽自华西南伸向长江中下游。
④单站要素变化：前48小时T、E上升，P下降。
⑤冬季强对流天气发生要有强盛的暖湿气流和较强的冷空气共同作用。

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