2015年强对流天气的实习报告

南京信息工程大学实习报告

2015 － 2016 学年第学期强对流天气实习报告时间 2016.6.4一．天气概况（请在此部分简要概括此次天气过程）

由于我国中东部大部分地区在4月份回暖明显，随着系统的东移增强发展，在所影响的区域均产生了雷暴大风、冰雹和短时强降水天气，但不同阶段各有不同。本次强对流系统影响26日西北地区东部的时候，所产生的强对流天气主要是雷暴大风和冰雹，仅个别地区出现了短时强降水。系统主体27日影响华北北部的时候，华北北部的强对流天气以雷暴大风和冰雹为主，北京全市出现雷暴天气，但在南部分裂出的短波槽所产生的强对流天气以短时强降水为主（如图1a）。但在28日系统主体南落的过程中，出现了本次过程最强的强对流天气。较强对流出现的具体时段为28日14时至29日02时，最为集中的是28日20时前后，之后系统东移入海，对我国的影响宣告结束。在强对流天气发生的最强时段（28日20时前后），江淮大部出现了较为集中的雷暴大风和冰雹天气（如图1b），并伴有较强的短时强降水，其中江苏南京六合地区的冰雹最大直径达5厘米，江苏扬州地区的冰雹最大直径超过10厘米，受强对流天气影响的大部分地区出现了（20m/s）八级以上瞬时大风，最大风力出现在安徽东北部，达到了9级，这一时段的最大小时降水更是达到了96.4毫米，出现在江苏常州金坛。

图 1 2015年4月27日北京地区(a)和28日(c)江淮地区的24小时强对流天气实况

4月27日和28日的强对流天气为前倾槽型和华北涡型。前倾槽形势下高空槽后冷空气逐渐侵入,而低层为西南气流,层结不稳定,在地面辐合线的触发作用下爆发强对流天气。华北涡形势下冷涡深厚,随高度有所前倾,冷涡后部的偏北急流携带干冷空气南下,叠置于低层偏南暖湿气流之上,形成不稳定层结,在地面中尺度低压辐合区产生强对流天气。

二．环流形式和过程的综合分析（包括大范围的环流形式、中尺度的综合分析及对数参数分析）

(1)大范围的环流形式

首先分析28日8时高空500hpa的环流形式（如图2所示），可以看到在山东北部地区出现了一冷涡，槽后冷平流显著，后部有急流与低层形成较强的风切变。28日前贝加尔湖西部短波槽超前于冷中心，槽不断发展，影响我国

甘肃，宁夏等地，高空槽逐渐东移，西北气流不断增强，低空急流逐渐建立。

高空槽不断加深逐渐发展成高空冷涡系统），乌拉尔山附近的槽温度场落后于高度场，槽前有暖平流，促使新疆高压脊迅速向北发展。脊前东北气流逐渐加强，从而迫使冷涡向东南方向移动，副高外围气流以及南支槽向我国南部地区输送了大量水汽。这些都为强对流天气的形成奠定了良好有利的条件。

图 2 28日08时500hpa的天气图

●在850hpa图上，山东半岛南部的低压伸出多条槽线，在秦岭淮河一线和南

岭附近，有明显的低空急流存在，将大量水汽输送至江南地区，使得我国南方大部分都处于湿区的控制下，拥有充足的水汽条件。其在山东半岛西南部的低压中心伸出的槽线呈东北西南走向伸入位于长江中游的暖中心中，这里有暖平流。

●925hpa图上，可以看出，图上的温度脊位置与高层冷中心基本重合，具有强

大的不稳定性，并且进一步发现在长江流域上游和中游地区存在较强的暖中心，说明长江沿岸大气有较强的不稳定性，而在长江下游地区有明显的暖平流，而在500hpa上，此处有强的冷平流，出现上层冷平流，下层暖平流的格局，这一现象加剧了大气的不稳定能量的积累；在山东省西部有低压中心，并向西南和东南伸出了槽线，即有风的幅合作用，会有上升运动，这可触发不稳定能量的释放。

●在地面图上可以看到山东半岛到江淮的广大地区受到低压控制，在28日08

时，可以看到内蒙古地区有一条冷锋，将冷空气向东南地区输送。强大的辐合作用引起剧烈的抬升作用，使得下层的暖湿空气与高层的干冷空气混合，触发不稳定能量的释放。可以看到在08时冰雹天气主要出现在山东地区，在20时则移动到江淮地区。

小结:

本次环流场形成强对流天气的条件，主要是两个方面，一方面是有前倾槽，如图3所示，可以看到这种结构会使得高空500hpa槽后的西北气流带来冷平流，850hpa槽前西南气流带来大量暖平流，有利于强对流天气的形成。另一方面是华

北冷涡的形成，在高空带来大量干冷空气叠加在下层的暖水空气之上，形成不稳定层结,在地面中尺度低压辐合区产生强对流天气。

图 3 28日高低空配置图

(2)中尺度的综合分析

对28日08时的925hpa做综合分析，如图4所示：

图 4 4月28日925hpa的综合分析

500hpa高空图上，从我国河套地区一直延伸下一条中空急流，并与从山东半岛经安徽向西南延伸的温度槽有较大的交角，近乎垂直，对应强烈的冷平流，造成黄淮地区大片区域高空显著的降温，同时，850hpa高空图上，可以看到东西向的低空急流和南北向的温度脊垂直，对应于强烈的暖平流，造成黄淮地区低空显著的升温。

●该地区500hpa高空图上大范围的干区控制，850hpa高空图上看到大范围的

湿区控制，而高空干冷平流和低空暖湿平流同时出现在黄淮地区上空，且高空的冷温度槽与低层暖温度脊叠置，使该地区上空环境温度直减率增大，对流不稳定因素增加，为该地区强对流天气发生提供了位势不稳定层结。

●925hpa高空图上，从我国东北地区到韩国境内，有条明显的干线，而且在我

国东海上空，有条显著流线从干线干区一侧吹向湿区一侧，容易触发强对流天气。在850hpa高空图形势中也可以看到，在山东，江苏，河南交界的地区上空存在低空低涡，从该低涡中心出发，向四周形成多条辐合线，辐合中心形成，动力抬升条件较好，可作为强对流天气触发机制。

再对地面图进行分析，取28日14时的地面图，如下图5所示：

图 5 4月28日地面14时的分析图

●可以看到在28日08时，地面图上可以看到一个暖低压在江淮地区；到11时

暖低压继续维持，低压两侧，有明显风向气旋切变，一条辐合线东西向延伸，低压东北方，有一条东北-西南向的辐合线生成；到14时地面暖低压不断发展，并出现多个低压中心，低压西北侧出现了一条南北走向的干线；到17时以地面低压为中心人字形辐合线出现，同时，地面暖低压发展至最强，中心气压达1003.5hpa。地面低压发展形成辐合上升运动，地面暖低压是这次强对流的地面天气系统，干线，辐合线，辐合中心是触发机制。

●在图5中，对比雷达图和地面的分析图，可以看见地面辐合中心和雷达图上

的强对流发展区域吻合的比较好。并且在28日11时和17时上也能看见同样的结论和信息，这说明对流容易在辐合线上发展起来。

●进一步发现，因为雷暴过境时，气象要素和天气现象会发生剧烈变化，如气

压猛升。通过对地面图分析可以看到正变压是向东南方向移动，所以正变压的移动分析能够反向雷暴移动反向，所以雷暴是向东南方向移动，强对流区域也是沿着东南方向移动。并且可以看到正变压对应的是强对流最强的区域，

在从11时到17时过程当中，正变压不断减小，说明强对流过程增强的程度减弱，最后在20时达到最强。

小结：

在综合分析中可以看见，本次发展中的两个特征：

1)在925hpa的综合图形中，上层冷平流，下层暖平流；上层干区与下层湿

区叠置；低空水汽条件充沛。这些条件都促进了强对流天气的进一步发

展。

2)从地面分析图上可以看到，对流极易在辐合线上发展起来。

(3)参数分析及其他资料分析

●K指数分析

28日3h降水量的统计显示，苏、徽、浙三省有强降水过程，从14—17时三个小时内降水量骤升：从5mm到20mm；17时—20时降水强度进一步增强：20mm升至30mm，方向向东南方向移动。该阶段对应的K指数分布图显示，14时至20时对应区域内有KL>=32度的高能区，对应的对流层中低层大气层结不稳定、水汽含量和相对湿度较大，大气潜在能量较大降水条件充足。

在该过程中，KL>=32高能区的强度在增强，这与强降水强度增强相对应，K指数高能区的移动方向和强降水高能区移动方向大致相同。20时-23时降水强度开始减弱，最值区由30mm将至25mm，并且移动到了东部沿海地区，同一时期对应的K指数分布图显示，KL>=32高能区亦移动到了东部沿海地区，中心强度开始减弱。

●雷达回波图分析

由雷达回波图可以看出，强对流天气区于12:30在山东西北部开始生成，当日下午时段，该强对流天气区延西北-东南一线移动，并且强度不断加强。在18:30时，强对流天气区到达扬州-蚌埠一线，随后开始呈东-西走向，中心区开始在苏南地区向东移动，并于29日凌晨0:20在上海东部入海，结束其对陆地的影响过程。

图6 28日16时南京雷达回波图（左图）及29日19时苏州雷达反射率图（右图）

由图6左图可知是沿雷达径向通过最强反射率因子核心做垂直剖面图。从中可见明显斜升气流，紫色区域为冰雹降落区回波最强。强回波的垂直伸展高度达15 km，强度达到70 dBz，呈悬垂状，为典型的冰雹云垂直回波结构。

图6右图中回波有一个V形缺口，对流单体将会往缺口方向移动，但由于对

流单体在500hpa引导气流路径上不断生成与消亡，所以整体上看来，对流还是沿着引导气流移动。

●T-lnp图分析

如图7所示，表示南京28日08时的T-lnp和风速风向的变化。可以看到图中红色部分代表不稳定能量，红色部分越大，说明该层越不稳定，不仅如此，可以看到右边的风速风向发现风在低层是随着风顺转的，说明在低层有暖平流；在高层是随时间逆转，说明高层是冷平流，这也更进一步说明了不稳定性。此时已有大量不稳定能量积蓄并且层结不稳定，南京未来极有可能会有强对流发展。

图7 南京28日08时的T-lnp图和风速风向图

进一步分析不同时刻的T-lnp图和风速风向图，可以发现28日两站的08时和20时的探空资料中，温度层结曲线和露点曲线下部靠近上部分离，呈“喇叭状”配置，表征了上干下湿的对流性不稳定气层，更有利于强对流的形成。

并且江淮地区的不稳定能量基本上都是显著增加。

●雷达图形和卫星云图的分析

可以发现雷达图像上，强对流的区域是从28日0时华北区域沿着东南方向不断移动，然后到达江淮地区，最后大约在28日24时左右入海。同时还可以发现在华东地区也有强对流的发展入海过程，经过赣州，等区域最后在福州入海。然后根据卫星云图可以清晰的看见在华北至江淮流域这一带有云的移动，沿着东南方向移动；同时也能在华南地区看见同样的云带的移动，代表了雷暴天气的移动轨迹。

小结：

1)通过分析同一时期的K指数场与降水量时空分发现：3h降水量最值区

与K指数场高能区有较好的对应关系，因此K指数场时空分布可以用

来预报降水。

2)雷达回波图能反应垂直剖面图，从中可以看见明显的斜升气流；从雷达

反射图中能看见对流移动分向，是沿着引导气流方向。

3)T-lnp图中可以明显的看见不稳定能量是不断增加的，然后发生强对流

天气后，不稳定能量释放，该区域减小。并且通过风速风向图能很明显

的看到下暖上冷的结构，进一步表明不稳定性。

4)雷达图和卫星图显示全国有两个强对流过程带，并且显示其移动风向，

一个东南方向，另一个向东偏北方向。

三．预报要点（有利条件，环流变化特征和综合分析特点）

(1)强对流天气形成发展条件

主要有三个，分别是：水汽条件，必须有足够多的水汽或者在低层有湿舌存在；不稳定层结，分为对流性不稳定和静力不稳定，前者下湿上干，后者下暖上冷；抬升条件，为触发机制。

(2)强对流形成或者强雷暴形成的有利条件

主要是关注逆温层、前倾槽或强垂直风切变。

(3)环流形式的预报

注意高空图中温压场的配置、低压中心和冷中心的相对位置及不同层次槽线的相对位置，通过冷暖平流可以判断层结的稳定性。

(4)中尺度的综合分析的预报

这里主要是分析925hpa的综合图，从500hpa和850hpa的显著流线来分析冷暖平流，从干区湿区来分析对流不稳定，从干线来分析触发机制。分析地面图时，主要是从辐合区域来分析对流。

(5)其他资料的预报

K指数场时空分布可以用来预报降水；雷达回波图能反应垂直剖面图，可以观察斜升气流；雷达反射图中能观察引导气流方向；T-lnp图中可以明显的看见不稳定能量及其变化，红色部分越大，说明不稳定能量越大；卫星图中，云量较多的地方可能存在对流天气，且云量移动的方向就是系统发展的方向。