摘要 利用ERA-Interim再分析资料、中国自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量网格数据，对2016年6月30—7月1日湖北地区强对流天气环的流特征和触发机制进行了综合分析。结果表明，此次强对流天气的主雨带位于西太平洋副热带高压西北侧，850 hPa江淮切变线以南，850 hPa西南风急流轴左前侧，地面江淮准静止锋附近；
925 hPa南风急流和
850 hPa西南风急流在湖北地区低层建立的水汽通道为该地区强对流天气的发生、发展提供了充沛的水汽，同时湖北地区上空垂直方向的水汽输送也加强了当地的强对流天气；
湖北地区上干下湿的大气状况和高对流有效位能为此次对强对流天气的发生、发展提供了充足的能量；
地面江淮准静止锋、地面低压、低层江淮切变线、中层低压槽、低层冷涡造成的辐合上升运动为不稳定能量的释放提供了触发条件，有利于该地区强对流天气的发生、发展。
关键词 天气学；
对流性天气；
暴雨；
数值模拟；
环流形势
中图分类号：P458.1+21.1 文献标识码：B 文章编号：2095–3305（2023）02–0127-03
强对流天气一般具有空间尺度小、生命周期短、突发性强、发展迅速、容易成灾的特点。了解强对流天气的环流特征和触发机制对做好对流性天气的精准预报，有效预防对流性天气灾害具有十分重要的意义。
关于强对流天气的环流特征和触发机制国内外学者已经开展了大量研究。陶诗言[1]的研究表明，北半球中层河套地区至西藏高原一带的低值系统东移，是西南低空冷涡进一步加强的主要原因，配合上低层充沛的水汽和高的对流性不稳定，极易导致中小尺度对流性云团的产生，并在有利的大尺度环流的影响下形成中小尺度的强降水过程。张小玲等[2]研究发现，对流有效位能（CAPE）释放的浮力抬升作用会加强中小尺度范围的上升运动，有利于强对流的发生、发展。屈花和等[3]指出，高的对流性不稳定、充沛的水汽、中层低压槽、低层切变线、地面锋面等有利于对流性天气的发生、发展。同时充沛的水汽供给，高的对流性不稳定，触发机制是对流性天气的发生、发展最为重要的原因。Kain等[4]在利用WRF数值模式对强对流天气的研究中发现，高分辨率的WRF輸出结果对强对流天气的预报有显著改进。还有研究者指出，准平稳和移动缓慢的深对流系统是由多个处于生命周期的各个阶段雷暴单体组成的，当个别雷暴单体的轨迹反复穿越同一地区时会产生大量降水。
湖北地区在6—7月的梅雨期易由梅雨锋结合中尺度低涡和低空切变线，在大尺度环流的影响下发展出β中尺度的对流性暴雨，从而产生城市内涝、洪水等严重灾害，危害当地人民生命财产安全。因此，综合分析了2016年6月30—7月1日发生在湖北全境的β中尺度的对流性暴雨的环流特征和触发机制，以期为湖北地区提供此类强对流天气的预报精度，做好针对此类强对流天气引发的严重自然灾害的防灾、抗灾工作。
1 资料及模式的选择
采用ERA-Interim 2016年6月地面00：00、06：00、12：00、18：00（世界时，下同）实时全部地表变量的再分析资料，
ERA-Interim 2016年6月高空00：00、06：00、12：00、18：00 1～1000 hPa实时全部高空变量的再分析资料，利用WRF数值模式中Morrison2-momentscheme微物理过程方案（内外层方案一致，下同）、RRTM长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案、Monin-Obukhov近地面层方案、Noah陆面过程方案、MRF边界层方案、浅对流Kain-Fritsch积云参数化方案、积云参数化方案中的Grell-Devenyi集合方案，针对图1所示区域进行双层嵌套，并利用WRF数值模式结果进行强对流触发机制的分析。采用2016年6月30日中国自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量网格数据进行实测降水分析并与WRF数值模式结果进行对比。并且采用2016年6月30日08：00 Micaps4的地面及高空实况天气填图对强对流环流特征进行分析。
2 降水过程及数值模拟结果对比分析
此次强对流天气的降水过程具有降水范围大、降水强度强、突发性强、发展迅速的特点（图2b）。2016年6月30—7月1日湖北大部分地区日降水量超50 mm，达到暴雨级别。50 mm以上的雨带呈现东西横向分布，位于鄂西南、江汉平原、鄂东北和鄂东南北部。其中天门市、武汉至黄冈一线、自治州北部等地区日降水量超过100 mm，达到大暴雨级别。00：00～07：00湖北大部分地区的总降水量在1.6 mm以下，只有湖北西南部的8 h降水量超过50 mm（图2a）。08：00～10：00 3 h内湖北部分地区降水量激增，其中湖北中部、东部3 h累积降水量超12.8 mm，两湖平原北部3 h累积降水量超过50 mm（图2c）。
对比图2d和图2b，模式模拟结果的50 mm以上的雨带与实况图的50 mm以上的雨带分布大致相同，均呈现东西横向分布，模式模拟结果的大暴雨区域与实况图大致相同，均在天门市、武汉至黄冈一线、自治州北部等地区。因此可以认为模式模拟结果较好，可以用于对此次强对流的水汽条件、不稳定层结和触发机制的分析。
3 环流形势分析
3.1 200 hPa环流形势
3.1.1 200 hPa大尺度环流 2016年6月30日08：00 200 hPa位势高度场所示，高纬度地区和东欧平原北侧存在一个低压中心，中西伯利亚平原以北存在一个高压中心，外兴安岭以北存在一个低压中心，贝加尔湖附近存在一条横槽；
中纬度地区和东北平原至东海一带存在一条低压槽，河套地区至长江中下游平原西部存在一条西风急流，低纬度地区和南亚高压位于印度半岛北部，其高压脊向东延伸至南海上空，使得湖北地区上空高层出现辐散（图3）。
3.1.2 200 hPa中尺度环流 2016年6月30日08：00在四川盆地地区存在1条脊线，使得湖北地区受到脊前西北气流影响，产生辐散下沉气流，有利于湖北地区降水的发生、发展（图4）。在河套地区至两湖平原一带存在1条高空西风急流，在湖北地区上空造成了强的西风垂直切变，强的西风随纬度的增加在湖北上空造成了强的水平切变，强的垂直切变和水平切变引起了湖北地区的对称不稳定，同时加强了湖北地区中尺度上升运动，有利于该地区强对流天气的发生、发展。
3.2 850 hPa环流形势
3.2.1 850 hPa大尺度环流 对于高纬度地区，在贝加尔湖以北存在阻塞高压，在乌拉尔山以东、外兴安岭各存在1个切断低压，形成倒“Ω”流型，在准噶尔盆地北部存在1个高压中心对于中纬度地区，在大兴安岭至蒙古高原一线存在1条低压槽，在长江中下游平原以北至四川盆地一线存在1条风速风向切变线，使得湖北地区上空受到辐合抬升作用影响，有利于湖北地区强降水的发生、发展，同时在云贵高原至江南丘陵一带存在1条西南风急流，为湖北地区强降水的发生、发展输送了源源不断的水汽，并且加强了湖北地区上空的对流性不稳定，有利于湖北地区强降水的发生、发展。
对于低纬度地区，西太平洋副高的高压中心位于帕劳海岭，其外围延伸至湖北南部，为湖北地区输送了来自海上的暖湿空气，有利于湖北地区强降水的发生、发展，同时在印度半岛东北部以及阿拉伯海东部各存在1个低压中心。
3.2.2 850 hPa中尺度环流 湖北全境处在温度露点差≤5 ℃的显著湿区中，为该地区强对流的发生、发展提供了充足的水汽供应，同时该地区上空500 hPa高度存在1个与显著湿区相对应的显著干区，在该地上空形成了上干下湿的大气状态，增强了当地上空大气的对流性不稳定，有利于强对流的发生、发展。
在华北平原中部、黄土高原南部、长江中下游平原各存在1个暖中心，同时在黄淮平原中部存在1条温度脊，该暖脊与500 hPa该地区的温度槽重叠，增强了湖北地区上空大气的对流性不稳定，为当地强对流的发生、发展提供了有利的条件。
在秦岭至四川盆地一线存在1条切变线，使得湖北上空出现了强烈的辐合上升运动，为湖北地区强对流的发生、发展提供了抬升触发条件，同时在切变线附近存在的3个低压气旋，增强了湖北地区上空的辐合上升运动，有利于该地区强对流天气的发生、发展。
在云贵高原至江南丘陵一带存在1条西南风急流，从海上为湖北地区输送了持续不断的水汽，为该地区强对流的发生、发展提供了充沛的水汽供给，同时西南风急流带来的暖湿空气增强了该层气层的不稳定性，为该地区强对流的发生、发展和维持提供了源源不断的能量供给，并且西南风急流与上游的切变线共同作用，使得湖北地区上空产生了大尺度上升运动，进而释放了不稳定能量，增强中尺度上升运动，为该地强对流天气的发生、发展和加强提供了有利的动力条件。
4 抬升条件分析
位于云贵高原至长江中下游平原一带的地面江淮准静止锋使得湖北地区低空产生了较强的辐合上升运动，配合低层充沛的水汽条件，使得湖北地区上空的不稳定能量释放，有利于该地强对流的产生。同时位于长江中下游平原以北至四川盆地一線的850 hPa切变线加强了湖北地区低层的辐合上升运动，有利于对流的产生和加强。
从图5可以看出，在湖北西北部存在低层冷涡，其产生的辐合上升运动加强了湖北上空不稳定能量的释放，有利于该地强对流的加强和持续。
5 结论
（1）此次强对流天气的降水过程有降水范围大、降水强度强、突发性强、发展迅速的特点，其主要降水的雨带呈现东西横向分布，位于鄂西南、江汉平原、鄂东北和鄂东南北部。其中天门市、武汉至黄冈一线、自治州北部等地区日降水量超过100 mm，达到大暴雨级别。
（2）200 hPa高空西风急流，500 hPa高纬度的倒“Ω”流型，中纬度的平直西风气流和低压槽，低纬度的副热带西太平洋高压，为湖北地区强对流天气的发生、发展提供了有利的环流形势。
（3）200 hPa高层辐散与500 hPa中层辐合共同作用，有利于湖北地区强对流天气的发生、发展。200 hPa高空西风急流在湖北地区上空造成了强的西风垂直切变和强的风速切变，增强了当地上空的对称不稳定性，有利于当地中尺度上升运动的加强，促进了湖北地区强对流天气的产生和加强。
参考文献
[1] 陶诗言.中国之暴雨[M].北京：气象出版社，1980.
[2] 张小玲，陶诗言，张顺利.梅雨锋上的三类暴雨[J].大气科学，2004，28（2）：187-205.
[3] 屈花，周继先.对流性天气发生的影响因子及其预报[J].生物技术世界，2014 （7）：146-147，149.
[4] Kain J S， Weiss S J， Levit J J， et al. Examination of convection-allowing configurations of the WRF model for the prediction of severe convective weather ：
The SPC/NSSL Spring program 2004[J]. Weather and Forecasting， 2006， 21（2）：
167-181.
责任编辑：黄艳飞
Analysis and Numerical Simulation of Severe Convective Weather Process in Hubei on June 30， 2016
Tong Shuang （Karamay Meteorological Bureau， Karamay， Xinjiang 834000）
Abstract Using ERA Interim reanalysis data and hourly precipitation grid data fused by China Automated Station and CMORPH precipitation products， the circulation characteristics and triggering mechanism of severe convective weather in Hubei Province from June 30 to July 1， 2016 were comprehensively analyzed. The results show that the main rain belt of this severe convective weather is located in the northwest of the Western Pacific subtropical high， south of the 850 hPa Jianghuai shear line， left front of the 850 hPa southwesterly jet stream axis， and near the surface Jianghuai quasi stationary front; The 925 hPa southerly jet stream and 850 hPa southwesterly jet stream established the water vapor channel at the lower level in Hubei Province， providing abundant water vapor for the occurrence and development of severe convective weather in the region. At the same time， the vertical water vapor transport over Hubei Province has also strengthened the local severe convective weather. The upper dry and lower wet atmospheric conditions in Hubei and the high convective effective potential energy provide sufficient energy for the occurrence and development of severe convective weather. The convergence and upward movement caused by surface quasi-static front， surface low pressure， low level Jianghuai shear line， middle level low pressure trough and low level cold vortex provide trigger conditions for the release of unstable energy， which is conducive to the occurrence and development of severe convective weather in the region.
Key words Synoptic science; Convective weather; Rainstorm; Numerical simulation; Circulation situation
作者簡介 仝爽（1998—），男，江苏宿迁人，助理工程师，主要从事气象类工作。
收稿日期 2022-10-10
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