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摘要 利用常规气象观测和加密自动站资料以及卫星多普勒雷达资料，对2015年4月20日桂林强对流过程进行诊断分析。结果表明：此次过程是由MCS造成的以短时暴雨为主的复合型强对流，双逆温层条件下由辐射加热和西南暖湿急流存储的巨大不稳定能量，主要由低空强辐合和大振幅高空槽触发抬升，高层强辐散进一步加强了气流上升，合适的环境条件还造成了大风和冰雹天气；此外，使用V-3θ图更易发现和预报此次过程。
关键词 天气过程；背景场；探空
中图分类号：P458.12 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）03-060-03
DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.03.025
Abstract Based on data of conventional meteorological observation， encrypted automatic station， satellite and Doppler radar， a severe convection weather process occurred on April 20， 2015 in Guilin was diagnosed and studied. The results showed that this process was a composite severe convection caused by MCS， which was dominated by short term rainstorms. A large amount of unstable energy stored by radiation heating and southwest warm and wet jet stream under the condition of double inversion layer was mainly triggered by low space strong convergence and large amplitude high slot. Upper level severe divergence further enhanced air stream uplift. The right conditions also resulted in high winds and hail. In addition， V 3θ diagram were made to facilitate the discovery and prediction of the process.
Key words Weather process； Background field； Radiosonde
广西壮族自治区位于云贵高原东南缘，地势西高东低，四周多山地、丘陵环绕，每年春季广西中北部具有较强的高空急流，冷暖空气在此频繁交汇，大风、冰雹等强对流天气频发。强对流天气具有突发性强、灾害重、预报难等特点，气象工作者长期致力于对其分析研究。V-3θ图是利用大气中温、压、湿、风的垂直分布判断大气滚流对天气演变的影响来预报天气转折性变化。笔者利用常规气象观测和加密自动站资料，以及卫星、多普勒雷达资料，并绘制桂林站V-3θ图，对2015年4月19—20日桂林强对流过程进行诊断分析，为强对流天气预报预警提供依据。
1 天气过程概况
2015年4月19日约17：00到次日凌晨03：00，桂林市自北向南出现了一次暴雨、冰雹、大风的强对流天气：桂林中部普降暴雨，局部大暴雨，最大雨量为桂林朝阳乡125.9 mm（图1）；临桂、桂林、资源、恭城4县出现冰雹；灵川、恭城、临桂、资源、永福、龙胜、兴安、桂林出现8级以上短时大风。
2 背景场分析
对此次过程背景分析（图2），19日08：00至过程开始前，广西地面由西南暖低压控制，晴热天气使近地面剧烈增温，午后桂林站气温达到34℃；低层为强盛西南暖湿气流控制，温度和露点同时增加，积累了大量不稳定能量，850 hPa急流中心在广西东部达20 m/s，位于贵州中部到湖南北部冷式切变线逐渐南压；500 hPa南支槽东移趋于与华北槽同相叠加，振幅加大对低层的减压作用使得地面暖低压强烈发展，在其引导下，低层切变线和地面冷空气南下触发此次强对流过程；此外，200 hPa急流中心东移，至20：00桂林位于急流中心右后侧的强辐散中心，抽吸作用得到加强[1]。
3 桂林探空分析
3.1 T lnP图分析
分析19日08：00订正后的桂林探空（图3，地面气温、露点订正到17：00），2 km以下低层大气接近饱和，同时中上层存在一定厚度的干层，表明桂林上空为对流不稳定大气；同时低层存在双逆温层，利于不稳定能量累积；17：00桂林地面气温上升到34℃、露点上升到22℃，对流有效位能接近3 000 J/kg，表明桂林上空大气变得极度不稳定，可以看到地面温度已经达到对流温度[2]，从而使得地面大气自发上升，同时下沉对流有效位能也很大、近地层处于绝热状态利于下沉气流获得负浮力而加速形成地面大风[3]；此外，500 hPa到地面为中等强度的垂直风切变，0、-20℃高度分别为5、8 km，随着冷空气南下和上游地区降水的影响，利于冰雹的温度层结条件得到进一步改善。
但是，若未对T lnP图作订正处理，则桂林为双逆温的稳定气层，对流有效能量为零，很难预计到当天的强对流天气。
3.2 V 3θ图分析
基于“3.1”所述原因，绘制桂林站V 3θ图（图4），可以看到，在19日08：00，θ线在近地层明显右倾，θse线和θ*线几乎重合，说明在近地层均存在暖湿稳定的逆温层，与中层的偏南风急流顺滚流相配合，十分有利于低层不稳定能量和水汽的累积[4]。从地面到高空有多曲折式左倾的现象，表明大气层结趋于不稳定。θse线和θ*线与T轴基本垂直或形成鈍角，同时具有上下湿、中间干的“大肚子”，说明水汽分布不均匀，并且在对流层顶有超低温现象，这些特征都预示短时间内将有冰雹天气发生。而到20日08：00，切变线南压，桂林上空低空转为东北气流控制，θse线和θ*线也从“大肚子”转为了“蜂腰”的特征，不稳定能量得到释放，说明强对流天气结束。
通过以上分析，可以很清楚地看出在对流过程前，桂林上空就已具备强不稳定层结和充足的水汽条件。
4 卫星和雷达分析
分析过程前后卫星和雷达资料（图略）发现，19日17：00起块状对流云逐渐发展为椭圆形MCS，并在其移动方向后部出现指状云团，表明存在后向传播现象，对应雷达回波上出现显著的列车效应，导致桂林出现大暴雨。此外，在雷达回波上还出现了显著的TBSS、旁瓣回波、穹隆回波等冰雹特征[5]，以及由强下沉气流形成冷池、阵风锋等特点，为复合型强对流天气过程特点。
5 结论
（1）此次强对流过程发生在低层高温高湿、高层位于急流中心右后侧强辐散中心的有利条件下，双逆温层使得低层不稳定能量得到有效存储，在受到高空槽和切变线强抬升时集中爆发形成强对流。
（2）充足的水汽输送和“对头风”形式的强辐合是此次过程造成短时强降雨的关键因素，后向传播和列车效应进一步增加降雨量。
（3）中层存在干层和近地面的绝热状态使得下沉气流获得负浮力而加速，导致多县出现大风；较适宜的温度层结、强垂直风切变和强上升导致多地出现冰雹。
（4）通过V 3θ图，较容易提前发现强对流天气所需的不稳定层结条件，具有指导意义。
参考文献
[1] 邢如峰. 高空急流对天气系统的影响及其变化机制[D].青岛：中国海洋大学，2015.
[2] 李耀东，刘健文，吴洪星，等.对流温度含义阐释及部分示意图隐含悖论成因分析与预报应用[J].气象学报，2014，72（3）：628-637.
[3] KRUEGER S K，余维明.微下击暴流外流动力学[J].气象科技，1992（5）：51-54.
[4] 官晓东，刘玉.V 3θ在一次连续性强对流天气过程中的应用分析[J].大气科学研究与应用，2012（2）：108-116.
[5] 廖玉芳，俞小鼎，郭庆.一次强对流系列风暴个例的多普勒天气雷达资料分析[J].应用气象学报，2003（6）：656-664.
责任编辑：郑丹丹
关键词 天气过程；背景场；探空
中图分类号：P458.12 文献标识码：A 文章编号：2095-3305（2018）03-060-03
DOI： 10.19383/j.cnki.nyzhyj.2018.03.025
Abstract Based on data of conventional meteorological observation， encrypted automatic station， satellite and Doppler radar， a severe convection weather process occurred on April 20， 2015 in Guilin was diagnosed and studied. The results showed that this process was a composite severe convection caused by MCS， which was dominated by short term rainstorms. A large amount of unstable energy stored by radiation heating and southwest warm and wet jet stream under the condition of double inversion layer was mainly triggered by low space strong convergence and large amplitude high slot. Upper level severe divergence further enhanced air stream uplift. The right conditions also resulted in high winds and hail. In addition， V 3θ diagram were made to facilitate the discovery and prediction of the process.
Key words Weather process； Background field； Radiosonde
广西壮族自治区位于云贵高原东南缘，地势西高东低，四周多山地、丘陵环绕，每年春季广西中北部具有较强的高空急流，冷暖空气在此频繁交汇，大风、冰雹等强对流天气频发。强对流天气具有突发性强、灾害重、预报难等特点，气象工作者长期致力于对其分析研究。V-3θ图是利用大气中温、压、湿、风的垂直分布判断大气滚流对天气演变的影响来预报天气转折性变化。笔者利用常规气象观测和加密自动站资料，以及卫星、多普勒雷达资料，并绘制桂林站V-3θ图，对2015年4月19—20日桂林强对流过程进行诊断分析，为强对流天气预报预警提供依据。
1 天气过程概况
2015年4月19日约17：00到次日凌晨03：00，桂林市自北向南出现了一次暴雨、冰雹、大风的强对流天气：桂林中部普降暴雨，局部大暴雨，最大雨量为桂林朝阳乡125.9 mm（图1）；临桂、桂林、资源、恭城4县出现冰雹；灵川、恭城、临桂、资源、永福、龙胜、兴安、桂林出现8级以上短时大风。
2 背景场分析
对此次过程背景分析（图2），19日08：00至过程开始前，广西地面由西南暖低压控制，晴热天气使近地面剧烈增温，午后桂林站气温达到34℃；低层为强盛西南暖湿气流控制，温度和露点同时增加，积累了大量不稳定能量，850 hPa急流中心在广西东部达20 m/s，位于贵州中部到湖南北部冷式切变线逐渐南压；500 hPa南支槽东移趋于与华北槽同相叠加，振幅加大对低层的减压作用使得地面暖低压强烈发展，在其引导下，低层切变线和地面冷空气南下触发此次强对流过程；此外，200 hPa急流中心东移，至20：00桂林位于急流中心右后侧的强辐散中心，抽吸作用得到加强[1]。
3 桂林探空分析
3.1 T lnP图分析
分析19日08：00订正后的桂林探空（图3，地面气温、露点订正到17：00），2 km以下低层大气接近饱和，同时中上层存在一定厚度的干层，表明桂林上空为对流不稳定大气；同时低层存在双逆温层，利于不稳定能量累积；17：00桂林地面气温上升到34℃、露点上升到22℃，对流有效位能接近3 000 J/kg，表明桂林上空大气变得极度不稳定，可以看到地面温度已经达到对流温度[2]，从而使得地面大气自发上升，同时下沉对流有效位能也很大、近地层处于绝热状态利于下沉气流获得负浮力而加速形成地面大风[3]；此外，500 hPa到地面为中等强度的垂直风切变，0、-20℃高度分别为5、8 km，随着冷空气南下和上游地区降水的影响，利于冰雹的温度层结条件得到进一步改善。
但是，若未对T lnP图作订正处理，则桂林为双逆温的稳定气层，对流有效能量为零，很难预计到当天的强对流天气。
3.2 V 3θ图分析
基于“3.1”所述原因，绘制桂林站V 3θ图（图4），可以看到，在19日08：00，θ线在近地层明显右倾，θse线和θ*线几乎重合，说明在近地层均存在暖湿稳定的逆温层，与中层的偏南风急流顺滚流相配合，十分有利于低层不稳定能量和水汽的累积[4]。从地面到高空有多曲折式左倾的现象，表明大气层结趋于不稳定。θse线和θ*线与T轴基本垂直或形成鈍角，同时具有上下湿、中间干的“大肚子”，说明水汽分布不均匀，并且在对流层顶有超低温现象，这些特征都预示短时间内将有冰雹天气发生。而到20日08：00，切变线南压，桂林上空低空转为东北气流控制，θse线和θ*线也从“大肚子”转为了“蜂腰”的特征，不稳定能量得到释放，说明强对流天气结束。
通过以上分析，可以很清楚地看出在对流过程前，桂林上空就已具备强不稳定层结和充足的水汽条件。
4 卫星和雷达分析
分析过程前后卫星和雷达资料（图略）发现，19日17：00起块状对流云逐渐发展为椭圆形MCS，并在其移动方向后部出现指状云团，表明存在后向传播现象，对应雷达回波上出现显著的列车效应，导致桂林出现大暴雨。此外，在雷达回波上还出现了显著的TBSS、旁瓣回波、穹隆回波等冰雹特征[5]，以及由强下沉气流形成冷池、阵风锋等特点，为复合型强对流天气过程特点。
5 结论
（1）此次强对流过程发生在低层高温高湿、高层位于急流中心右后侧强辐散中心的有利条件下，双逆温层使得低层不稳定能量得到有效存储，在受到高空槽和切变线强抬升时集中爆发形成强对流。
（2）充足的水汽输送和“对头风”形式的强辐合是此次过程造成短时强降雨的关键因素，后向传播和列车效应进一步增加降雨量。
（3）中层存在干层和近地面的绝热状态使得下沉气流获得负浮力而加速，导致多县出现大风；较适宜的温度层结、强垂直风切变和强上升导致多地出现冰雹。
（4）通过V 3θ图，较容易提前发现强对流天气所需的不稳定层结条件，具有指导意义。
参考文献
[1] 邢如峰. 高空急流对天气系统的影响及其变化机制[D].青岛：中国海洋大学，2015.
[2] 李耀东，刘健文，吴洪星，等.对流温度含义阐释及部分示意图隐含悖论成因分析与预报应用[J].气象学报，2014，72（3）：628-637.
[3] KRUEGER S K，余维明.微下击暴流外流动力学[J].气象科技，1992（5）：51-54.
[4] 官晓东，刘玉.V 3θ在一次连续性强对流天气过程中的应用分析[J].大气科学研究与应用，2012（2）：108-116.
[5] 廖玉芳，俞小鼎，郭庆.一次强对流系列风暴个例的多普勒天气雷达资料分析[J].应用气象学报，2003（6）：656-664.
责任编辑：郑丹丹