2018年3月15日和4月3日,河南在北方冷空气南下过程中出现了两次天气过程(以下简称"315"和"403"过程)。在具有相似环境及中尺度触发条件下,两次过程产生了截然不同的天气现象,对黄淮地区早春强对流天气预报提出了较大挑战。本文利用常规探空、区域加密自动站数据、FY-4A卫星数据、多普勒天气雷达数据、地闪定位数据及FNL再分析数据等多源资料,对两次过程的天气背景、中尺度环境、触发条件及对流特征等进行了综合对比分析,得到以下主要结论:(1)两次过程均发生在早春季节,中纬度地区冷暖气团频繁交汇导致两次过程存在路径相同、影响时段相同的冷空气,造成河南省多地出现大风降温天气。不同的是,"315"过程中冷空气南下至豫南时激发对流,而"403"过程在相同地面系统影响下则无对流天气发生。环境分析表明,"315"过程中,活跃的南支系统使得前期西南急流在江淮地区发展,使得豫皖南部水汽充沛。中层750 h Pa以下具有显著湿层,订正的CAPE预示了过程发生前豫南聚集了一定的不稳定能量。较弱的中低层垂直风切变及"柳叶"形分布的不稳定能量区预示着对流特征将主要表现为雷电和短时强降水。而"403"探空曲线在700 h Pa以上则存在明显干层,显著湿层位于850 h Pa以下,CAPE约为1800 J·kg-1,表明其环境热力条件更有利于对流的产生。(2)"315"过程地面影响系统为南下冷锋及锋前暖区地面辐合线。将系统演变过程分为南下冷锋与辐合线相互作用触发对流阶段,以及南下冷锋与大别山中尺度地形相互作用触发对流两个阶段。第一阶段中系统相互作用使得地面辐合线随冷锋南下过程中逐渐增强,地面流场表现为更明显的气旋式环流切变及辐合线附近激发更多的对流单体。正阳县出现的极端短时强降水,即是由辐合线激发的强单体风暴及对流云合并过程,并局地维持所贡献。地面温湿要素特征对系统发展演变及强降水具有较好的指示意义。第二阶段中,锋前辐合线减弱消散,短时强降水主要由南下冷锋与大别山中尺度地形共同作用而形成,对流结构仍以低质心强降水回波形式为主。与第一阶段对流相比,系统移速较快,组织程度不高,降水效率相对较低。(3)两次过程在相似的冷空气南下过程中,冷锋前均存在地面中尺度辐合线且豫南边界层水汽条件较好,有利于对流天气的发生。地面系统对比分析表明,"315"过程中川东小高压与华北冷高压导致黄淮地区形成"两高对峙"形势,地面辐合线为偏北风与西南风对峙形成;而"403"过程中,华北至江淮地区整体上为"北高南低"的气压场形势,黄淮地区地面辐合线为偏东风与偏北风辐合且形势较弱,这可能是后者在环境条件更为理想的情况下没有激发对流的原因之一。(4)"315"过程的天气尺度影响系统主要为西风带东移低槽切变线。而"403"过程中黄淮地区天气尺度系统偏弱,对流层中低层为弱反气旋式环流所控制,也是抑制"403"过程对流发展的主要原因。(5)实际工作中,预报员关于黄淮地区大型水系对对流系统具有一定程度的影响存在一定的感性认识。对流系统往往不易移过黄河、淮河等大型水系或系统移过后快速消亡。正如"315"过程中,系统南下移过淮河后存在明显变化,而目前对于冷下垫面影响对流系统的研究尚不多见,未来将重点对此方面进行深入分析研究。另外,"315"过程中露点极值在第一阶段往往出现在具有汇聚流场的辐合线附近,这对于局地强降水具有很好地指示意义,但第二阶段露点指示意义不明显。因此不同影响系统下地面温湿要素特征对强对流天气的影响机制将是另一个关注重点。
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