黑龙江省一次飑线过程中尺度和雷达分析

张宇,张月

（黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨150030）

黑龙江省一次飑线过程中尺度和雷达分析

张宇,张月

（黑龙江省气象台，黑龙江哈尔滨150030）

1 引言

飑线是由多个雷暴单体，可能包含超级单体，侧向排列而形成的线状对流系统，其水平尺度长一般由几十到几百公里、宽度最宽几十公里，持续时间较短，飑线的发生发展机制及其带来的天气特征一直是强对流天气预报研究的重要问题[1]，关于飑线的触发机制和中尺度结构已有学者做了大量的研究。Fujita[2－4]根据地面气压场和降水的演变，给出了飑线的生命史特征，将飑线分为产生、发展、成熟、消散、残余五个阶段。丁一汇等[5]认为，冷锋、切变线、低涡及边界层辐合等都是飑线的触发机制。梁建宇等[6]通过分析一次人字形飑线过程，发现地面场上存在明显特征，包括雷暴高压、冷池、出流边界和尾流低压等。姚建群等[7]分析上海一次较长生命史强飑线过程，认为飑线的主要触发机制是地面锋生和低层辐合、高层辐散，飑线能够维持较长时间的原因是较强的环境风垂直切变和雷暴内部上升气流与下沉气流的正反馈作用。孙虎林等[8]分析黄淮地区一次强飑线天气过程，认为在飑线的成熟阶段，飑前阵风锋和地面雷暴高压达到最强;飑线弱回波过渡带和层云次强回波区内的下沉气流是地面产生灾害性大风的关键。

本文利用常规气象观测资料和多普勒雷达资料，分析2015年6月28日黑龙江省中南部的一次飑线天气过程，揭示飑线的中尺度背景，雷达回波演变和地面降雨的关系，为黑龙江省飑线的预报和研究提供基础。

2 天气实况

2015年6月28日17－20时，黑龙江省南部出现一次飑线天气过程，飑线强盛时期全长约150 km，给黑龙江省南部地区造成明显的短时强降水和雷暴大风天气。个别乡镇民房被淹，道路冲毁，损失严重。

6月28日08时－29日08时累计降水量，黑龙江省中南部出现大到暴雨天气，25 mm以上降雨主要集中在哈尔滨、绥化、伊春南部地区，雨量分布很不均匀，其中哈尔滨南部地区主要降雨时段集中在28日18－20时，2 h双城站降雨量为60 mm，另有3个乡镇降雨量超过60 mm。

3 天气背景和中尺度条件分析

3.1 天气背景

28日08时500 hPa天气图上（图略），在贝加尔湖东部和日本海存在两个低值系统，贝加尔湖东部深厚低涡的边缘已经到达黑龙江省东北部，黑龙江省中南部位于两个低值系统之间，受暖高脊控制，以偏西风和西北风为主，处于脊线后侧；850 hPa天气图上（图略），在黑龙江省中西部144线有弱波动，使得该地区存在弱的辐合上升，并且有弱的冷空气侵入到吉林西部地区；925 hPa天气图上（图略），黑龙江省西部地区有切变线，黑龙江省中南部水汽条件较好。这种形势下，有利于吉林西部黑龙江省西南部对流发展。

3.2 对流条件分析

3.2.1 水汽条件

6月末黑龙江省已经进入雨季，前一日黑龙江省中南部地区有降雨，虽然雨量较小，但近地层湿度条件不错，从6月28日08－17时的地面填图上看，黑龙江省中南部的温度露点差都≤5℃，08时的探空分析中，700 hPa以下的相对湿度都＞60%，850 hPa的比湿＞8 g/kg，说明对流层中低层的水汽比较充足。从图1可以看出，到28日20时，黑龙江省中南部700 hPa以下都是湿区，850 hPa和925 hPa的比湿都＞12 g/kg，深厚的湿层为对流发生发展提供充沛的水汽，有利于短时强降水的发生。同时，黑龙江省中南部500 hPa为干区，700 hPa和850 hPa都是湿区，为上干下湿结构，对流发展起来之后，中高层的干空气下沉，有利于形成地面雷暴大风。

3.2.2 不稳定条件

图1 2015年6月28日20时中尺度综合分析图

图2 2015年6月28日08时哈尔滨探空站的T-LnP图

受贝加尔湖东侧深厚的低涡影响，28日08时已经有弱冷空气侵入到黑龙江省西南部地区，随着系统向东移动，如图1，28日20时，700 hPa冷槽延伸到黑龙江省中南部，说明冷空气侵入到该地区，850 hPa的暖脊从华北地区经东北中部延伸到俄罗斯境内，黑龙江省中南部地区形成明显的上冷下暖结构，不稳定条件加强；28日08时哈尔滨探空站的T－LnP图上（图2），CAPE值为1716.6 J/kg，也存在对流抑制能量（CIN）为142.9 J/kg，若用14时哈尔滨的地面温度31℃来订正探空曲线，订正后的CAPE值为3244.2 J/kg，即图中斜线阴影部分的面积，这在黑龙江地区是非常大的CAPE值，而CIN值为0，说明黑龙江省中南部的不稳定能量充足，为傍晚的飑线发生提供不稳定条件。到28日20时，飑线已经结束，强降水阶段已过，已有能量释放，哈尔滨探空站的CAPE值仍为97.2 J/kg，表明此次飑线过程发生前，大气中不稳定能量很多，能够形成比较强的对流系统。

3.2.3 抬升条件

28日08时，925 hPa黑龙江省中部偏西地区有一条切变线，黑龙江省中南部存在一条地面辐合线，如图2，哈尔滨28日08时哈尔滨探空站的T－lnP图上，抬升凝结高度（LCL）位于925 hPa以下，说明该地区只需要比较弱的抬升机制就可以使气层达到饱和。如图1，28日20时，700 hPa的急流出口位于黑龙江省西南部地区，急流有助于水汽辐合和质量辐合，有利于对流活动的连续发展；850 hPa的切变线和干线位于黑龙江省中部偏西地区，干线是一种水汽和质量不连续线，有利于线状对流发生发展；地面辐合线位于黑龙江省中部和黑龙江吉林交界区域，两条地面辐合线类似地面冷暖峰结构，南北向（冷式）地面辐合线的西侧是弱冷空气，东西向（暖式）地面辐合线的南侧是暖空气。本次飑线的形状与暖式地面辐合线的形状相近，飑线的主要影响区域也与暖式地面辐合线的影响区域相近。总的来说，黑龙江省中南部地区存在比较明显的辐合抬升机制，有利于对流发展。

3.2.4 加强条件

本次飑线活动最强的雷达回波强度超过55 dBz，这需要雷暴单体具有较好的组织性，使得雷暴发展较强。计算28日20时哈尔滨探空站的6 km垂直风切变为15 m/s，属于中等强度垂直风切变，说明黑龙江省中南部地区组织性较好，有利于比较强的对流系统发生发展。

4 飑线过程的雷达回波特征

28日17时50分哈尔滨雷达站周围已经有较强的对流发生发展，后来形成飑线的雷暴单体已经在雷达站南侧出现，强度较弱，距离较远，比较分散，不成系统。18时06分，雷达站南侧已经有8个明显的对流单体，其中2号单体的中心强度超过55 dBz，单体高度＞12 km，此时雷达站西南的单体已经开始合并，但组织性不强，仍没有形成明显的线状对流系统；地面降雨已经开始，降水效率较低，雨强较小。

18时37分，经过约30 min的发展，雷达站南侧的飑线已经形成，呈东西向，由多个雷暴单体组成，对流活动旺盛，孤立分散的雷暴单体回波已经排成有组织的带状回波。回波尺度明显增加，飑线长度约150 km，最大宽度（＞45 dBz）约15 km，回波顶高度＞14 km，中心强度都＞50 dBz，强回波中心（＞50 dBz）高度约6 km，此时的降水效率开始增加，地面雨强加大，有地面自动雨量站的10 min降雨量为7.9 mm。飑线整体向北偏东方向移动，移速较慢，约为30 km/h，未来将对其影响区域造成短时强降水和雷暴大风天气。分析此时的雷达回波速度场（图略），可以发现，在飑线的前沿有明显的辐合结构，说明飑线结构将继续维持；有区域的雷达径向速度＞17 m/s，可能造成雷暴大风天气。

19时08分，约30 min后，整体仍然维持线状形态，回波顶高度仍然维持在16 km，但强回波（＞50 dBz）的区域减少，强回波中心的高度已经下降，不到6 km。在飑线维持的这段时间，虽然回波强度较大，但是降水效率仍然不高，自动站30 min的最大降雨量为21.9 mm。随后，飑线开始减弱，雷暴中的能量开始释放，上升气流逐渐减弱，下沉气流逐渐加强。结构逐渐变得松散，回波带的宽度变大。

20时已经看不出飑线的回波特征，说明此时飑线已经散掉。飑线减弱消失阶段，雷暴能量基本全部释放，这一时段，降水效率最高，哈尔滨双城区清岭镇19时10－20分的10 min雨量为14.9 mm，为本次飑线过程的最强降雨时段；而19时10－20分，有两个乡镇降雨超过45 mm。随着降水引起的强下沉气流和中高层干冷空气的下沉，会对地面造成雷暴大风天气。

5 结论

（1）本次飑线过程是由暖脊控制，弱冷空气入侵引起的。

（2）上干下湿、上冷下暖、很大的CAPE值和中等强度垂直风切变是本次飑线过程的中尺度发生发展条件。

（3）飑线发展强盛阶段后，结构变得松散，雷达回波整体减弱，降水效率开始增加，地面雨强加大。

［1］寿绍文，励申申，姚秀萍．中尺度气象学．北京:气象出版社，2003:195-203．

［2］张入财，陆汉城，付伟基，等．地面资料同化的飑线数值模拟及中尺度特征分析．气象科学，2009，29(1): 39-45．

［3］Fujita T T．Results of detailed synoptic studies of squall lines［J］．Tellus，1955，4:405-436．

［4］Fujita T T．Analytical meso-meteorology:a review severe local storms［J］．Meteor．Monogr．，1963，5(27): 77-125．

［5］丁一汇，李鸿洲，章名立，等．我国飑线发生条件的研究［J］．大气科学，1982，6(1):18-27．

［6］梁建宇，孙建华．2009年6月一次飑线过程灾害性大风的形成机制［J］．大气科学，2012，36(2):316-336．

［7］姚建群，戴建华，姚祖庆．一次强飑线的成因及维持和加强机制分析［J］．应用气象学报，2005，16(6): 746-753．

［8］孙虎林，罗亚丽，张人禾，等．2009年6月3～4日黄淮地区强飑线成熟阶段特征分析［J］．大气科学，2011，35(1):105-120．

1002－252X(2016)04－0019－02

2016－9－1

张宇（1986－），男，黑龙江省海伦市人，南京信息工程大学，硕士生，工程师.