2.5.2 飑线

2.5.2 飑线

飑线是我国广大地区尤其是南方地区夏半年主要的中尺度灾害性天气系统之一。飑线的出现与雷暴云有关,它常出现在雷雨云到来之前或冷锋之前,在春、夏季节的积雨云里最易发生。

一个雷暴云叫做一个雷暴单体,大多数雷暴由一个单体组成,其强度弱、范围小,水平范围约5~10km,持续时间几十分钟。有时单体雷暴会发展成强度更大、持久力更强、破坏力更严重的超级单体雷暴;有时一连串处于不同发展阶段的雷暴单体成群成带地聚集在一起形成雷暴群或雷暴带,出现在几百千米至上千千米的范围内,持续几小时至十几小时。这种由许多雷暴单体(其中包括若干超级单体)侧向排列而形成的强对流云带就是飑线,又称不稳定线或气压涌升线。

飑线的水平范围很小,长度通常只有150~300km,宽度仅500m到几十千米,高度也只有3km左右。其维持时间一般为4~10小时。飑线上的雷暴单体少则4~5个,多则十几个或几十个,生消此起彼伏。所以飑线比个别雷暴单体带来的天气变化要剧烈得多。飑线过境时,常会出现风向突变、风速猛增、气温陡降、气压骤升等剧烈的天气变化。“飑”是强阵风的意思。“飑线”后的风速一般为每秒十几米,强时可超过40m/s。常伴有雷暴、暴雨、大风、冰雹和龙卷等剧烈天气现象。它具有突发性强、破坏力大、不可抗拒等特点。这类天气形成、发展过程十分迅速,因此可预报时间很短。

具有不同特征的两个气团相互碰撞是飑线产生的必要条件。最常见的情况是冷、暖气团碰撞,即大部分飑线与锋面活动有关。当强冷空气入侵时,在地面冷锋前部100~500km的暖气团中,或低压槽附近,大气存在不稳定层结,此时最易形成飑线天气。垂直方向上干空气与湿空气碰撞也会引发飑线。当地面上升的湿热空气和高空下来的干冷空气接触,在接触面上冷、热空气进行能量交换,湿热空气中的水蒸气由气态变成液态的小水滴,成云成雨并释放出热量,体积缩小,使该区域形成低压区。这是强对流天气现象的动力来源。无论在哪种情况下,高空中都会有风切变。在强烈不稳定的气流中,比如急流区或风的垂直切变较大的区域、台风前沿和东风扰动里都容易发生飑线。例如,2012年8月16日下午在台风“启德”外围前部的强对流云带里出现的飑线纵贯雷州半岛和两广交界地区(图2.20),给所经过区域带来大风、雷电和阵雨。

潮湿不稳定气层能助长飑线的强烈发展。春、夏季节里,中纬度地区的大气处于高温高湿状态,一旦有高空波动东移和冷空气过境,就可触发“飑线”的产生。因此我国6~7月是对流天气出现范围最大的时期,从华北平原到华南,飑线出现的地域较广。

飑线的形成和发展除与天气形势有密切关系外,地形条件也起着极其重要的作用。河西走廊东部的飑线活动造成的强沙尘暴出现在4~6月,均为冷锋型,其中5月居多,出现的7次强沙尘暴中有4次伴有飑线,说明5月份强冷锋东移经过河西走廊特殊的狭管地形时易诱发飑线。飑线活动造成的强沙尘暴爆发性强,往往造成严重灾情(钱莉等,2010)。1993年5月5日甘肃省境内发生了一次黑风暴过程。仅仅在5日下午的4个小时里,黑风暴在金昌、武威、古浪等市(县),造成了85人死亡,264人受伤,31人失踪,影响范围达到一百万平方千米。整个河西地区在4个小时之内损失牲畜12万头,更有37万公顷耕地因黑风带来的沙土掩埋而绝收,造成的直接经济损失高达6个亿。这次过程是由于强冷锋通过干燥无植被地表的巴丹吉林沙漠边缘时,冷锋前的干飑线经过被太阳辐射加热的高温地表和大气条件不稳定层结区时得到进一步发展,致使强沙尘暴爆发,即黑风暴。黑风暴的沙暴锋面前的反向上升气流卷起干燥地表的大量尘沙而形成沙墙(胡隐樵和光田宁,1996)。

飑线经过前后的天气特征有:首先是静风,然后是风向切变,阵风增大,气温骤降,接着就是强降水。雷达图上显示为回波信号逐渐变强。最大的雨常出现在最强回波稍微靠后的地方。

发生在我国的飑线通常是自西北向东南移动,飑线过境前风向多为东、东南。但也有例外,盛夏由于受副热带高压控制,华南地区则会出现自东向西移动的飑线,这种飑线前部吹偏西风,飑线后部吹偏东风。飑线过境前的几分钟,风力突然增大,最强阵风甚至可以达到12级。过境的瞬间,风向发生180°大转弯,风力依旧强烈,大雨瓢泼而至。气温方面,由于飑线多为冷锋、低压槽或盛夏的局地雷暴发展而成,因此过境前的气温往往很高,人体感觉闷热。当飑线过境后,气温会猛然降低5℃~8℃以上,人体感觉清凉甚至稍冷。

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图2.20 2012年8月16日15:00受台风“启德”外围云系影响在华南南部产生飑线