Page 239 - 《高原气象》2025年第3期

3 期 武 威等：中原地区冷季高架对流不稳定机制及雷达特征分析 797
表1 2010 -2021年河南省冷季显著高架对流个例
Table 1 Cold season significant elevated convective cases in Henan Province from 2010 to 2021
过程日期（年-月-日） 发生区域 发生时间 伴随天气
2010-02-10 豫南、 豫中东 14:00 -08:00 冰雹、 雨雪
2010-02-28 豫中南、 西北 11:00 -17:00 冰雹、 冰粒、 雷阵雨
2010-03-02 豫东南 17:00 -02:00 雷阵雨
2010-04-12 豫南 14:00 -20:00 冰雹、 雷阵雨
2011-11-28 豫中东、 西北 14:00 -20:00 雷阵雨
2012-03-21/2012-03-22 沿黄及以南 08:00 -08:00 冰雹、 冰粒、 强降水
2014-02-05/2014-02-06 豫北中 08:00 -20:00 雷暴、 强雨雪
2014-03-18 豫南、 豫中东 14:00 -23:00 雷阵雨
2014-04-18 豫中南 08:00 -23:00 雷阵雨、 强降水
2015-03-17 全省大部 08:00 -23:00 雷阵雨、 强降水
2015-03-31/2015-04-02 全省大部 20:00 -08:00 雷阵雨、 强降水
2017-04-16 豫中西 08:00 -23:00 冰雹、 雷阵雨
2018-03-04 全省大部 08:00 -23:00 雷阵雨
2019-04-08/2019-04-09 豫北中 23:00 -11:00 强降水、 雷暴大风、 雷暴
2020-02-27/2020-02-28 豫南、 豫中东 17:00 -02:00 冰雹、 雨雪
2021-02-24/2021-02-25 豫北中、 豫东 17:00 -02:00 冰雹、 雨雪

小鼎等， 2020）。具体判断方法如下： 如下：
2. 3. 1 条件不稳定判断
MPV = -g (ζ P + f ) + ∂θ se + g ∂v ∂θ se - g ∂u ∂θ se
当大气温度递减率介于干绝热递减率和湿绝 ∂p ∂p ∂x ∂p ∂y
热递减率之间， 称之为条件不稳定， 通常用饱和假 （1）
相当位温（θ se ）或饱和相当位温（θ e ）随高度递减作为 其分量形式具体如下：
*
*
判据。此外， 对流有效位能（CAPE）是判断大气垂
MPV 1 = -g (ζ p + f ) ∂θ se （2）
直稳定度最清晰的对流参数， 考虑到高架对流是在 ∂p
逆温层之上抬升触发， 从地面抬升计算 CAPE 几乎 MPV 2 = g ∂v ∂θ se - g ∂u ∂θ se （3）
为 0， 不适用于该类对流， 因此结合条件不稳定与 ∂p ∂x ∂p ∂y
逆温层顶附近水汽条件构成最不稳定对流有效位 式中： g 为重力加速度； f 为地转涡度； θ 为假相当
se
能（MUCAPE）， 本 文 根 据 θ se 垂 直 递 减 率 和 MU‐ 位温； ζp为相对涡度； 其中 MPV 是湿正压项， 表示
*
1
CAPE 大小来诊断冷季高架垂直对流发生潜势（俞 惯性稳定性和对流稳定性； MPV 为湿斜压项， 表示
2
小鼎等， 2020）。 湿斜压性和水平风垂直切变的贡献； 当 MPV >0 且
1
2. 3. 2 条件对称不稳定判断 MPV <0 时， 表示大气对流稳定而对称不稳定， 湿
2
对称不稳定是指大气在垂直方向上静力稳定 位涡单位为PVU。
和水平方向上惯性稳定下， 作倾斜上升运动时仍然 2. 3. 3 锋生次级环流判断
可能发生的一种不稳定， 条件对称不稳定是饱和大 冷季高架对流低层会锋区明显， 对流加强与锋
气中的对称不稳定（Benetts and Hoskins， 1979）， 其
区发展有关。锋区强度的变化用锋生函数（F）表
判据常有两种： 一是在垂直于热成风方向上饱和假
示， 具体如下公式（朱乾根等， 2007）：
相当位温（θ se ）坡度大于地转绝对动量（M）坡度， 二 d
*
g
是利用湿位涡（MPV）来进行诊断分析。然而传统 F 1 = dt |∇θ se | = F 1 + F 2 + F 3 （4）
的第一种方法过于繁琐， 且通过比较 θ se 和 M 的倾 F 1 = - 1 ·
*
g
斜程度并不直观， 故通过 MPV 来进行诊断冷季高 2|∇θ se |
架对流的条件对称不稳定， 对于 MPV 计算主要采 ê ê é ∂θ se ∂θ se - ∂θ se ∂θ se × D + 2 ∂θ se ∂θ se (-ξ ù ú ú ú ú ) （5）
ê ê
用吴国雄等（1995）所阐述的湿位涡守恒方程， 具体 ë ∂x ∂x ∂y ∂x ∂x ∂y û