2011年4月22日北京初雷天气特征分析.pdfVIP

１ 2011年4月 22日北京初雷天气特征分析 曹治强 （国家卫星气象中心，北京，100081） 摘要 摘要：2011 年 4 月 22 日下午，北京出现了今年以来最早的雷暴降雨天气。本文利用卫星资料、地面观测 资料、探空资料、NCEP 资料以及 WRF 数值模拟资料对这次天气过程的发生背景和形成原因进行了分析。 这次天气过程发生前我国北方地区的环流形势呈现出西高东低型，在贝加尔湖西部是大尺度的高压脊， 在东北地区是一个切断低压。这次初雷天气发生在主冷锋过后的冷气团所控制的区域里，在高压脊前有短 波槽顺着脊前西北气流下滑，地面有弱的冷锋配合。 静止气象卫星可见光图像分析表明在初雷发生前华北北部、内蒙古中东部、东北地区的有大量的细胞 状云存在，反映了对流层低层大气湿度条件较好，由于日出后太阳的加热，使低层的大气层结具有了一定 的不稳定性，而对流层中高层的大气层结比较稳定。在水汽图像从贝加尔湖附近经蒙古国东部一直延伸到 内蒙古中部有条具有明显动力特征的暗区（干带），它表明对流层中高层有冷平流，使得对流有效位能增加。 同时它也伴随着高空急流，出现初雷天气的北京位于高空急流左侧切变较大的区域。另外这条动力干带还 与对流层高层高位涡的输送和下传相联系，从而形成了有利于对流发生的热力和动力条件。 位于河北西部、山西中部至陕西北部的弱冷锋可能是这次对流天气发生的诱因，它从河北西部海拔较 高的太行山脉东移至华北平原时，可能直接从较高的位置触发，使得气块从较高的位置开始抬升，这样即 使在近地面层存在一些对流抑制能量的情况下，也能激发对流的产生。另外，北京及河北中部存在单体云 的相互合并，也有利于云的发展加强和雷暴天气的产生。 关键词：初雷，卫星云图，位涡，大气层结 1 引言 初雷是一年雷电活动的开始，它表明大气层结状态开始变得不稳定，往往预示着天气 的逐渐变暖以及雨季的即将来临，对于警示一年当中雷电天气的防范具有一定的指示意义。 雷乙奇[1]指出冷暖两种空气共同作用是产生初雷暴的主要原因之一，因此某地区初雷的出现 能在某种程度上反映此地春季冷暖空气的活动情况。他通过对广西玉林地区 1954-1985 年共 32 年初雷天气的统计发现，历年初雷当天的降水绝大部分为小雨，没有出现过大雨以上降 水，初雷后 1-40 天内出现大到暴雨日降水年份约占 70% 。周继业[2]通过对 1991 年到 2000 年这十年的初雷研究，发现成都双流机场出现初雷天气的天气形势一般为：700hPa 处于辐 合区内，而且需要 500hPa 或地面有较好的配合，属于系统性雷暴。由于初雷一般不是由发 展很深的强对流云引起的，加上对其预报本身具有一定的难度，对初雷天气的成因及其天气 背景的研究较少。 据统计，北京的初雷日期一般为 4 月 23 日。2011 年 4 月 22 日下午2 时左右，北京迎 来了 2011 年第一声春雷，整个过程的降雨量为 5 毫米，持续时间约为 1 个小时，局地出现 了冰雹。这次初雷天气发生在主槽后部的冷空气里，有弱的冷空气补充南下，同时在东北地 区有冷涡存在。这种形势在热力条件比较好的夏季可能会产生强对流天气。如鲁丹等[3]通过 对一次冷涡后部的强对流天气的分析指出，从蒙古快速东移南下的横槽及槽后的冷空气使不 １获国家自然科学基金青年科学基金项目“用静止气象卫星资料研究强对流云初生前的环境场特征”资助 稳定层结加强，是触发对流发生的原因，而低层暖湿气流的存在为对流的发展提供了必要的 动力和水汽条件。徐为进等[4]对一些东北冷涡南落型强对流天气进行了综合分析，发现低层 强锋生区域与强对流天气区域有较好的对应关系，锋生函数正值中心区域常出现个别站龙卷 或大范围冰雹，同时指出了使用一些数值预报产品对它进行预报的难点。 鉴于此，本文试图综合利用卫星资料、地面观测资料、探空资料、NCEP 资料以及 WRF 数值模拟资料分析了这次初雷天气的发生背景和形成原因进行分析。 2 天气背景分析 2011 年 4 月 22 日08