2017年7月14日鄂东局地风雹过程成因分析

童红梅，赵 熙，卫文芳，刘 怡

(1.湖北省黄石市气象局，湖北黄石 435002；2.民航山东空管分局气象台，山东济南 430074；3.四川省崇州市气象局，四川崇州 611230)

湖北是强对流天气多发区，而鄂东地区更是强对流天气的多发区。鄂东地区位于幕阜山和大别山之间，受其特殊的地形影响，夏季强对流天气多发，常受雷雨、大风、冰雹等强对流天气的影响。许多学者对雹暴、下击暴流、飑线等灾害性天气进行了深入研究，并取得了一定的成果[1-3]。侯淑梅等[4]普查了2005—2012年济南多普勒天气雷达资料，挑取了61个后向发展雷暴个例，分析了后向发展雷暴的气候特征和雷达回波特征；俞小鼎等[5]分析指出对于一个β中尺度对流系统，其雷达回波的移动向量是平流和传播的合成。笔者从天气系统、物理量场、回波特征等方面对2017年7月14日鄂东发生的一次局地强对流风雹过程进行分析总结，以期为同类型天气过程的预报预警提供科学依据[6-8]。

1 天气实况

2017年7月14日午后到傍晚鄂东局部出现强对流天气，浠水、蕲春、罗田、英山、黄石等地出现7～10级阵风，最大风速达28.7 m/s(11级)，出现在罗田跨马墩(图1)；局部雨量20.0～50.0 mm(图2)，最大累积雨量106.7 mm，出现在浠水三角山，最大小时雨强58.8 mm出现在浠水策湖；并伴有雷电和冰雹。其中16：30—19：00，浠水策湖国家湿地公园管理处遭受风雹灾害，过程累积雨量 102.8 mm，阵风7～8级，17：53—18：06出现冰雹，冰雹最大直径2～3 cm，造成3 200人受灾，转移安置26人，损坏房屋(基本为楼顶隔热层或楼梯间屋顶轻微受损)22间，农业、渔业、电力设施等均有不同程度的损失，累计经济损失116万元。

图1 2017年7月14日14：00—18：00罗田跨马墩极大风速Fig.1 Great wind speed in Luotian Kuama pier during 14：00-18：00 on July 14，2017

2 天气系统

7月14日高纬度维持两槽一脊形势，中纬度受青藏高压和太平洋副热带高压共同控制，在这2个高压之间有切变，副热带高压588 dagpm线13日08：00—14日08：00缓慢东退，14日08：00—15日08：00略北抬，北抬位置稳定位于鄂东南地区(图3)。

从500 hPa来看，14日08：00(图4a)，青藏高压和副热带高压之间切变位于河南至四川一线，湖北省位于槽前西南气流中，无急流；对应700、850、925 hPa有明显切变，从山东延伸至四川境内，其中850、925 hPa西南急流强盛，位于鄂东地区，均达18 m/s。到14日20：00(图4b)，青藏高压加强，副热带高压西进，导致两高之间切变变陡，对应700、850、925 hPa有明显切变，位置从山东向西南伸展至贵州，以暖式切变为主。随着两高之间切变收窄，850、925 hPa西南急流明显减弱，850 hPa减至14 m/s，925 hPa减至12 m/s，但位置稳定维持在鄂东地区。

注：蓝色表示累积降雨量< 20 mm；红色表示累积降雨量≥20 mmNote：Blue indicates cumulative rainfall less than 20 mm；red indicates cumulative rainfall not less than 20 mm图2 2017年7月14日14：00—23：00黄冈地区、黄石地区累积降雨量Fig.2 Cumulative rainfall in Huanggang area and Huangshi area during 14：00-23：00 on July 26，2017

图3 2017年7月13日08：00—15日08：00 588 dagpm线移动路径Fig.3 Movement path of 588 dagpm line from July 13 08：00 to July 15 08：00 in 2017

从地面图(图5)来看，14日湖北省受低压暖倒槽控制，午后鄂东地区升温快，最高气温达36 ℃以上，局部超过39 ℃。

3 物理量场分析

3.1动力条件从环流形势分析可知，14日浠水位于副热带高压外围的西南气流中，且处于低空急流轴附近，超低空急流强盛。从区域自动站风场来看，16：30左右随着浠水境内多单体带状回波的生成，策湖附近的风力加强至12 m/s，吹一致的东北风；17：55左右策湖东北侧的王烈湾站风向由东北转为西南(图6)，且风力加强至10 m/s，形成强烈的风向风速辐合，同时附近的区域自动站也出现明显的风向风速辐合。倒槽在风场上表现为风向风速辐合，动力辐合抬升是产生后向发展雷暴的重要因素。

图4 2017年7月14日08：00(a)和20：00(b)高低空配置Fig.4 High-altitude and low-altitude configuration at 08：00(a)and 20：00 (b)on July 14，2017

图5 2017年7月14日17：00 地面形势Fig.5 Ground situation at 17：00 on July 14，2017

3.2水汽条件14日14：00鄂东地区850 hPa比湿达14 g/kg以上，受湿舌控制；露点温度在16 ℃以上，大气可降水量达70.0 mm以上。说明低层水汽充沛，且存在水汽的辐合区，持续到20：00以后，有利于短时强降水的发生，也是后向发展雷暴产生的机制。

3.3不稳定条件14日鄂东北地区CAPE值在1 400 J/kg以上，K指数在37 ℃以上。从垂直运动来看，鄂东地区500 hPa为辐散下沉气流，500 hPa以下为辐合上升运动区，这样的高层辐散低层辐合配置有利于对流发展。从探空图(图7)来看，14日08：00武汉站CAPE值为1 533 J/kg，K指数为37 ℃，说明鄂东地区上空存在可观的不稳定能量。同时，可看到600 hPa以下有干层入侵，有利于雷暴大风的形成。

图6 2017年7月14日17：55浠水区域站风场Fig.6 Wind field of Xishui regional station at 17：55 on July 14，2017

图7 2017年7月14日08：00 武汉站探空图Fig.7 Sounding map in Wuhan station at 08：00 on July 14，2017

4 回波特征

14日14：00鄂东北回波开始发展，一直到16：00表现出明显的后向传播，回波向东北方向移动，但新生的回波逐渐向西南方向扩展。15：00—16：00在浠水北部和罗田出现19.7 m/s以上大风，从浠水北部的雷达剖面来看，15：18强回波中心在6 km，至15：24强回波中心已下降至4 km，因此浠水北部大风则对应明显的强回波中心迅速下降(图8)；从反射率因子分析(图9)，15：40罗田境内的强回波出现断裂，罗田大风与后侧入流急流、回波断裂带有关。

浠水南部形成的回波在14日16：30左右发展成东北—西南向多单体带状回波。17：14开始浠水中东部回波开始表现出弓形回波(图10a)，发展至17：58浠水南部回波显著加强，表现出明显的弓形回波特征(图10b)，弓形回波加强对应17：50黄石江北农场出现26.6 m/s大风。从17：58反射率因子图还可以清晰地看到回波后侧的入流缺口。

分析14日18：00策湖超级单体风暴的雷达剖面图(图11)可知，位于策湖附近的风暴单体在18：00回波发展高度达14 km，最强反射率因子达60 dBz，50 dBz以上强回波扩展至12 km，而从图7可知鄂东地区-20 ℃层高度为8.5 km，强回波伸展高度已远远超过-20 ℃层高度，出现冰雹的可能性很高。且风暴单体随低空西南气流而向东北方向倾斜，并在强回波中心下方出现弱回波区，说明单体发展至成熟阶段，产生下沉气流，地面观测到冰雹。17：00左右大冶东部生成的对流单体有明显的径向速度辐合，随着多个单体风暴的发展加强，到17：58策湖附近径向辐合加强(图12)，强回波区出现深厚的中层辐合，弓形回波突起的区域速度图上表现为辐散流场，说明有下击暴流。同时垂直液态含水量VIL最大达50 kg/m2，这些都是出现雷暴大风和强冰雹的指标。

图9 2017年7月14日15：40反射率因子Fig.9 Reflectance factor at 15：40 on July 14，2017

5 预报思路

综上所述，此次浠水风雹天气是在副高外围高温高湿的不稳定环境下，低层水汽辐合、干层侵入和地面辐合共同触发生成多单体对流风暴，对流风暴的雷达回波表现出明显的后向传播特征。此次过程的预报思路如下。

图10 2017年7月14日17：14(a)和17：58(b)反射率因子Fig.10 Reflectivity factor at 17：14(a)and 17：58(b)on July 14，2017

图11 2017年7月14日18：00策湖附近超级风暴单体剖面Fig.11 Super storm single profile near Cehu at 18：00 on July 14，2017

图12 2017年7月14日17：58径向速度Fig.12 Radial velocity at 17：58 on July 14，2017

5.112h潜势预报据最新预报资料分析，14日仍受青藏高压和副热带高压之间切变影响，湖北省位于槽前西南气流控制，午后随着两高之间切变收窄，鄂东地区低空急流加强，处于急流轴附近(图13)；地面图上，湖北省受低压暖倒槽控制，地面辐合易触发强对流。综合考虑，鄂东地区14日白天有强对流天气。

结合鄂东地区午后CAPE值增加至2 000 J/kg，且据温度预报，午后鄂东地区最高气温达35 ℃以上，局部超过37 ℃，不稳定能量充沛；同时鄂东地区湿度较高，可降水量较大，午后Td达16 ℃以上，局地超过18 ℃，比湿达13 k/kg，鄂东北超过15 k/kg，强对流天气类型以雷暴和短时强降水为主。

特别注意，鄂东地区14日17：00预报水汽辐合明显发展加强，从08：00探空看又有干层入侵，考虑出现雷暴大风和冰雹的可能性较大。

5.26h临近预报14日13：30左右在浠水南部生成一个对流单体，向东北方向移去，随着回波的移动发展，14：30左右出现降水，且10 min雨量达到6.6 mm，15：00左右罗田南部出现16 m/s的大风，且后向传播造成15：03在浠水南部已经开始形成回波(图14)。根据14日白天鄂东地区有利的对流条件，以及雷达回波表现出的明显后向传播特征，结合14日17：00预报水汽辐合加强等特征，预计未来6 h黄石、浠水、罗田、英山、蕲春会受影响，有短时强降水和雷暴大风。因15：00 45 dBz以上强回波已发展至10 km，且在不断发展加强，考虑伴有冰雹。

6 结论

从天气系统、物理量场、回波特征等方面对2017年7月14日鄂东发生的一次局地强对流风雹过程进行分析，结果发现，此次强对流天气是在副高外围高温高湿的不稳定环境下，低层水汽辐合、干层侵入和地面辐合共同触发生成多单体对流风暴，对流风暴的雷达回波表现出明显的后向传播特征。从预报角度来看，根据EC等数值预报产品分析14日白天潜势条件较好，尤其在17：00，预报场在鄂东地区报出一个明显的水汽辐合区，具备了触发强对流的条件。从临近预报预警分析来看，在14日15：00左右，实况已出现降水和16 m/s的大风，且雷达回波表现出后向传播的特征，具备发布预警的条件。鉴于此次对流过程强度较强、损失较大，分析其形成原因，希望对此类天气过程预报预警有所帮助。

图13 2017年7月14日NECP预报场分析Fig.13 NECP forecast field analysis on July 14，2017

图14 2017年7月14日15：03组合反射率因子Fig.14 Combined reflectance factor at 15：03 on July 14，2017

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