刘婷婷
民航天津空管分局气象台
摘要：本文利用Micaps资料、 地面加密自动站资料、EC细网格数值预报资料、FY-2G卫星资料和天津滨海国际机场多普勒雷达资料，对2020年5月25日天津机场一次东北冷涡减弱阶段触发雷雨天气过程的大气环境和雷达回波以及卫星云图的演变和结构特征进行了分析。结果表明:在东北冷涡减弱阶段，低层东北气流引导弱冷空气渗透，以及冷涡后部西北气流中活跃的短波槽东移引导冷空气补充，配合低层不稳定层结，在地面辐合线的配合下触发对流。
关键词：东北冷涡 短波槽 地面辐合线
引言：天津机场地处华北平原东北部，紧邻渤海湾，具有温带大陆性季风气候特点，有时也显现出温带海洋性气候特点【1】。夏季影响的主要系统是副热带高压、高空槽、切变线和高空冷涡，2020年初夏季节以来，天津地区高空引导气流变为偏西气流，多小槽、小脊活动，副热带高压逐渐北抬，贝加尔湖附近频繁生成高空冷涡东移南压，先后影响蒙古和华北、东北地区。5月21日-25日、31日-6月2日天津机场多阵雨及雷阵雨天气，主要是冷涡活动造成的，现对5月25日冷涡维持在东北地区并处于减弱阶段触发的雷雨过程进行总结分析。
5月21日20时，天津就处在高空冷涡控制下，高空各层处于冷涡前部，西南气流将水汽主要输送至山东及京津地区，受东部高压阻挡作用，冷涡缓慢东移并发展维持造成天津机场三次弱雷雨过程，24日，冷涡移入东北地区，天津机场处于冷涡底部，甩下的冷空气与西部逐渐东移的短波槽结合造成了25日白天两次较强雷雨过程。
一、实况形势分析
首先来看地面形势，图1 a：24日20时地面气旋已经发展到东北地区，天津位于锋面气旋底后部，图1b：25日20时，位于东北的锋面气旋明显减弱，华北平原南部诱生出新的气旋逐渐东移。
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图1 地面填图分析
25日下午14时—15时，17时30分—20时30分天津机场出现两次雷阵雨天气，结合图2高空图分析，25日08时850hpa上高空冷涡位于东北地区?，京津处于冷涡底后部西北气流中，对比图2b 20时850hpa短波槽压在京津地区，冷涡已经减弱，天津处于较强冷平流中。图3 25日08时高空各层看700hpa、850hpa冷涡位置与500hpa基本重合，冷涡发展成熟且较为深厚，较为偏北，河套地区有短波槽东移，仅在700hpa以下较为明显，850hpa有弱的冷平流，东北冷涡发展演变与高层温度平流有关【2】。西南、中南到华东至山东半岛一带有低空急流，京津位于急流出口区左侧。短波槽20点压在天津上空并逐渐移出，因此，14时短波槽处于北京西侧，天津机场发生雷暴天气主要是东北冷涡造成的，17时发生的雷暴主要是受短波槽影响。
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图3 25日08时高空图
图4 A 25日08时北京探空显示北京地区整层水汽较好，为绝对稳定【3】，而距离天津较近的河北乐亭(图4 B 25日08时探空图) 低层952hpa以下有明显风切，整层有弱不稳定条件，张云等人研究表明：东北冷涡衰退阶段，强降水区可处于非常弱的对流不稳定区，低空不同层次上急流的耦合与脉动, 在时间和空间上形成 "接力" 之势，在弱对流不稳定和条件对称不稳定的共同作用下，层状云中也可形成对流并发展【4】。
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图4 25日08时探空资料分析
二、雷达实况
实况雷达显示，25日11时33分雷达回波位于北京西部山区和天津东北部唐山地区，回波整体强度不强，也较为分散。一小时后，东北部回波A逐渐消散且略北抬，而西北部的回波B以45km/h的速度迅速发展南下，且强度有所增强。13：32分强回波达到45dbz以上，位于本场西北36km处。14：01时降水云系底部触发多个分散对流云团。14：34强回波覆盖天津机场，并呈带状继续向东南方向移动，具有一些类似飑线的特征【5】，降水回波C距离远，在衰减的情况下显示强度弱，范围小。而一小时后，15：33时回波移近首都机场，且出现小范围35dbz强度，回波前沿有弱回波显现。16：32时降水回波B已经减弱并移出，回波C位于本场西北方向60km，结合回波强度考虑移速来说，主要为前沿新生降水回波强度加强，而不是原有回波东移。此时，考虑到西北移入的回波整体较弱，较强区域仅为30dbz，且14：00时天津机场西北方向已经发生一次雷雨过程，整层水汽和能量都有一定的释放，但仍存在对流条件，因此考虑雷雨发生时间应该延后或者仅为稳定性降水。17：01时C回波前沿强度增强，延伸至天津机场西部40km处，17：30时距机场15km左右，强度仍呈增强趋势。18：08时强回波呈带状移过本场，结构较为紧密，19：32时，移过本场后，强度未明显减弱，仍继续南压，20：01时彻底移出天津机场。
三、卫星云图实况
通过FY-2G卫星红外云图实况来看，13：00时-23：00时冷涡云系位于我国东北与俄罗斯境内，云系超前于地面冷锋。15：00时、17：00时和19：00时对比可以看出冷涡后部位于蒙古的云系仍受冷涡影响向东南方向旋下，并在此过程中不断减弱，高空冷涡也呈减弱趋势，而北京西部的云系向东南方向甩下，冷涡减弱过程中，京津地区云系不断增强发展。
四、数值预报与各要素分析
综上各实况资料显示天津机场雷暴发生在高空冷涡减弱阶段，朱克云等人研究表明: 在冷涡的减弱阶段，冷空气侵入配合低层不稳定层结，可触发对流，配合低层较好的水汽条件和热动力条件会在京津冀地区形成了不同类型的强对流天气【6】。此次过程中地面08时处于弱形势场中，25日地面自动观测站资料图7A-D显示08-11时，地面辐合线自西北向东南方向移动，随后本场转为偏北气流，如图7 E所示，11时以后东北风平均风速增大到8米/秒，天津南部出现地面辐合线，并逐渐向南推移，东北风的侵入以及辐合线的形成成为此次过程的触发因素。
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图7 25日地面自动观测站资料
根据天津机场风廓线资料显示10：30开始低层有东北方向冷空气侵入，随后低空急流开始加强并向下扩展，15：00中低层转为西北气流，高空槽过，西北冷空气影响，同时为后续雷雨发展提供了动力条件。
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图9 EC细网格剖面图（图中为UTC时间）
从图9 EC细网格剖面图资料看，25日08时以后，低层925hpa以下东北风逐渐加大，水汽主要来自于偏东气流，持续冷平流，700hpa以上西南急流逐渐建立，暖湿气流配合500hpa为偏西气流弱冷空气侵入。20点前后短波槽过境，偏北气流引导冷空气向南入侵，辐合上升运动使位势不稳定气层抬升。
五、总结
此次过程发生在东北冷涡减弱阶段，低层东北气流引导弱冷空气侵入，中层700hpa西南低空急流逐渐建立，暖湿空气叠加低层干冷空气侵入，在地面辐合线的配合下触发雷雨，随后冷涡后部西北气流中活跃的短波槽东移引导西北冷空气补充，配合急流带来的水汽条件，在持续不稳定层结中，发生第二次雷雨过程。
参考文献
【1】《天津滨海国际机场气候志》 气候志编写组 2015年12月；
【2】初夏两次东北冷涡天气过程的对比分析 陈长胜，丑士连等《气象灾害防御》 2017年04期；
【3】《天气预报技术与方法》 姚学祥等；
作者简介：刘婷婷（1987-），女，汉族，山东省威海荣成市人，大学本科，工程师，从事气象预报工作。