湖南一次飑线过程的多普勒天气雷达分析
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摘要 2009年3月21日湖南的益阳、宁乡、岳阳、平地等地出现的东北―西南走向飑线带来了大范围的雷雨大风、冰雹、强降雨和龙卷风强对流灾害性天气，通过对此次过程的多普勒雷达回波特征分析得出，飑线过程是受多单体风暴影响所致，风暴单体形态具有入流缺口、弱回波区和悬垂体结构特征，并表现出超级单体风暴特征，其中中气旋出现的地方均发生了风雹天气。
关键词 多普勒雷达；飑线；多单体风暴
中图分类号P41 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0031-02
0 引言
随着气象科技的进步与发展，我国于20世纪末建设了新一代多普勒天气雷达网并投入使用，与传统天气雷达相比，多普勒雷达能够获取更多的降水信息，对强降水等对流天气的分析和预报具有重要意义。2009年3月21日，湖南省出现飑线过程，益阳、宁乡等地遭受了大风、冰雹、暴雨等强对流天气袭击，本文对此次飑线天气过程的多普勒雷达回波特征进行了初步探讨，为今后利用多普勒天气雷达识别和预报强对流灾害性天气提供参考。
1 天气实况
2009年3月21日18时，在湖南的益阳、宁乡、岳阳、平地等地出现了一条东北-西南走向的飑线，自西向东先后出现了大范围的雷雨大风、冰雹、强降雨和龙卷风强对流天气过程。21日18时，益阳的赫山区、岳阳东部和涟源北部先后出现降雹，并出现短时大风和强降雨；18：50时，平江站自动站观测到20m/s的偏北大风；至19时，宁乡龙门、安定和伍市等乡镇部分地区突降冰雹，其中宁乡站冰雹直径可达9mm，伴有短时强降雨出现，测得冰雹直径为9mm；整个飑线发生过程中，冰雹发生的范围比较分散，其中最长持续20min，最大直径达到20mm，导致农作物和房屋等不同程度受损。
2 环境场分析
500hPa图上，3月21日8时，西西伯利亚至蒙古之间为一宽广的低压区，河套地区受偏西北气流控制，冷空气不断顺西北气流东移南下，其冷舌伸至长江中下游地区；与此同时，位于孟加拉湾低槽前的西南气流与北上的副热带高压西侧的西南气流交汇，在对流层的中层形成一支强风带。700hPa上，出现低槽东移南下，西南风急流的北界位于湖南中部偏北一线上；850hPa，低涡正对重庆，四川东部至湖北西南部存在一个“人”字型切变线。从850hPa~500hPa，槽线随高度的变化几乎成垂直或前倾状分布，并在中低层形成深厚的上升气流。
3 多普勒天气雷达回波演变特征分析
受高空低槽和低层切变线共同影响，3月21日的飑线天气过程具有多单体风暴回波特征，在发展过程中，单体风暴有的新生，有的成熟，而有的却趋于消亡，此次过程强单体回波基本出现为宁乡、益阳交界处多单体回波和平江县境内超级单体回波。21日16时，在安化县新桥乡附近出现孤立的风暴单体，其强度超过50dBZ，并沿西南急流快速向东发展；16时41分，风暴单体强度达62dBZ、回波顶高约10km、VIL（垂直积分液态水含量）40kg/m2，移至宁乡、益阳交界处，并与其前方新生成的回波单体加强；17时，岳阳更口镇、长湖乡附近出现50dBZ的多单体风暴，随后与宁乡、益阳境内的回波合成一条东北-西南走向的飑线回波带，长约300km，由3块较强回波组成，其中一块位于宁乡、益阳交界处，另两块位于岳阳境内。为了便于在此区别分析，把这3块回波分别叫做A、B、C，A风暴为宁乡境内的强回波，B、C分别为岳阳境内的2块多单体风暴。
3.1 A多单体风暴回波特征分析
A风暴前侧有一个入流缺口，缺口的前方有一弱的回波，强度不超过20dBZ，可见，较强的入流气流沿缺口不断进入到上升气流区，垂直上升促使了对流旺盛的加强；同时，A多单体风暴上方的大面积负速度区存在着小块的正速度区，说明在强的入流气流中有小涡旋生成，这样就形成了明显的辐合区，是冰雹和地面大风生成的预兆。由风暴相对平均径向速度图可看出，整个负速度基本变为正速度，正好与基本速度图相反；风暴相对平均径向速度值由基本速度减去风暴平均运动速度得到，因此，虽然A风暴表现为向东移动，但风暴内部依然存在着强烈的上升气流区，所以，在A风暴经过宁乡、益阳时造成冰雹、暴雨和6级以上大风灾害性天气。18时42分，A风暴强度降至50dBZ，回波顶高约8km，VIL35kg/m2，回波开始减弱并进入消散阶段。
3.2 B、C多单体风暴回波特征分析
岳阳境内的2块强回波在向东南方向移动过程中迅速发展加强，17时48分，移至平江县，强度达到64dBZ，回波顶高12km，VIL为40kg/m2。18时18分，其中一块回波发展成为超级单体风暴（B风暴），另一单体（C风暴）却迅速发展。B风暴强度增为66dBZ，此时，B、C风暴回波中均出现弱中气旋，旋转速度18m/s，分别距离雷达站65km、90km，中气旋附近均有入流缺口和弱回波区存在。
由B风暴反射率因子垂直剖面上分析，18时6分，强回波处于5km以下的中低层，存在2个体扫，而B风暴在17时48分和18时12分VIL分别从33kg/m2、48kg/m2增至53kg/m2，对流加强，后又迅速减小至48kg/m2、23kg/m2；18时18分，强回波高度发展至9km，超过50dBZ的强回波扩展至-20℃等温线以上，强上升气流已达到大冰雹的有利生成区，而低层弱回波区和中高层悬垂回波也显现出强对流天气结构。随着强回波高度的下降，对应地面出现了大风、冰雹等天气。19时18分，B风暴强度减弱，为50dBZ；随强回波带移动，C风暴进一步发展为强风暴单体，19时18分，强度达到65dBZ，VIL增至最强63kg/m2；19时24分，强回波及地，VIL减少至33kg/m2，岳阳县东部再次出现风雹天气。20时，强回波主体移出湖南境内，向江西方向移动，并逐渐削减。
4 结论
1）此次飑线过程发生天气形势为中低层的西南急流、垂直风切变、高层的降温降湿和低层的增温增湿，其中低层切变线、地面冷锋和西风槽是主要影响系统；2）据多普勒天气雷达分析，飑线过程是受多单体风暴影响所致，其中A风暴造成一般的灾害性对流天气，而B、C风暴则形成了飑线，并产生了较严重的冰雹；3）风暴单体形态具有入流缺口、弱回波区和悬垂体结构特征，并表现出超级单体风暴特征，其中中气旋出现的地方均发生了风雹天气。
参考文献
[1]陈德桥，刘应军，唐明晖，等.湖南一次飑线过程的多普勒雷达回波特征[J].干旱气象，2011，29(2)：218-223，230.