飑线

一种强对流天气

飑线(Squall Line) 是一种狭窄的、强烈的对流性天气带,是一种破坏力极大的灾害性天气,多发于暖湿的 气团 内或台风的边缘地区,常伴随雷暴、沙尘、 阵雨 或暴雨、冰雹和龙卷风等天气现象。

飑是一种突然发生的风向突变、风力突增的强风现象。 飑线则是一种中尺度天气系统,是一条主要由飑组成的、由雷暴单体和积雨云构成的线性天气带。 飑线的宽度由不及一千米至几千米,最宽至几十千米,长度一般由几十千米至几百千米,维持时间由几小时至十几小时,常带来短暂而剧烈的天气爆发。 飑线多发生在春夏过渡季节冷锋前的暖区中,台风前缘也常有飑线出现,以3~9月居多,主要受冷暖锋交锋热力不均而形成的动力作用和不稳定的大气结构综合影响形成,具体影响因素与地形、地表温度、湿度等有关。 飑线多出现在高空槽后和冷涡的南或西南方;有时出现在高空槽前、副热带高压西北边缘的低空西南暖湿气流里;少数飑线产生于台风前部的倒槽或东风波里。 其特点是发生突然、持续时间较短(一般为4~10个小时),最大风速一般为20米/秒,部分可达50米/秒以上,破坏力堪比台风。

命名

“飑”字

飑字为形声字,同飙一词, 汉代书籍《说文解字·风部》对飙的释义为“飙:扶摇风也。从风 声” ,飙字一词何时转变为飑字尚未有一个准确的定论,在《 说文解字 》的重文版已经出现了飑字,“扶摇风也。从风猋声。飑,飙或,从包。” 说明在汉朝时已出现了飑字。 唐朝 李贤 在《后汉书· 班固 传》中注释“颮,古 字也” ,汉代班固写的《 答宾戏 》中写道“游说之徒,风飑电激”中也出现了“飑”字一词。

飑线

飑线一词早在19世纪后期就已提出,但飑线一词的定义直到20世纪80年代才被确定下来,1919年以前飑线被认定为任一发生 强风 的线;1946年至1947年间 美国 实行的雷暴计划将飑线研究集中到对流特征方面;20世纪50年代后期飑线被重新定义为任何非锋面的或狭窄的活跃 雷暴 带;20世纪70年代后期,飑线被认定为雷暴线,包括非锋面或锋面的雷暴,同时将飑线的概念定义为由对流区和层状区组成的系统;20世纪80年代形成了 中尺度对流复合体 (MCC)的概念,最终将飑线定义为线状中尺度对流系统(MCS)。

定义

飑线是一条线性天气带,常发生在春季、夏季快速移动型冷锋的前方和台风的边缘,多位于中纬度地区,常与雷暴系统一起出现,具有强烈对流、风向风速有剧烈变化的特点。长约150~300千米,宽约10~20千米 ,常带来短暂而剧烈的天气爆发,包括闪电、冰雹、 雷暴 、暴雨、直线风等天气。

形成原因

飑线的形成过程中受地方性条件的影响较大,主要与地形、地表温度、湿度状态有关。在中纬度地区,容易受冷空气入侵,与 暖气 团交锋形成不稳定的大气结构,近地面的湿度较大,潮湿空气受蒸发作用上升,在高空冷却形成 积雨云 ,受顶层冷空气下压形成飑线天气。在 线的形成过程中,近地面的绝对湿度愈大,气流上升时凝结高度愈低,潮湿 不稳定能量 释放得愈多,飑线形成越强烈。飑线在中纬度地区受西风带影响从西向东移动,在 热带 地区受 信风带 影响由东向西移动。

分类

飑线发生在冷 气团 或暖气团的内部而不是两种气团的分界面位置,根据飑线所在气团位置分为暖气团中的飑线和冷槽后部的飑线两种。

暖气团中的飑线

暖气团中的飑线主要出现在与高空主要锋区相配合的地面 冷锋 之前,下沉冷空气与暖湿气流相遇迫使暖湿气流上升,在冷锋之上形成旺盛的 对流性天气 区,暖湿气流遇冷 凝结 形成高速、下沉的冷空气,从冷锋一侧转向以大于冷锋的移速冲进暖气团内部,形成一条剧烈的由冷、暖空气的翻转而形成的 雷暴 天气带。此种类型的飑线在飑线过境之后可以快速恢复为原来暖气团控制下的晴暖天气。

冷槽后部的飑线

冷槽后部的飑线主要形成在冷槽后部,冷锋过境后,天气状态为少云的晴天,高空 气团 为冷空气,太阳辐射使低层大气快速升温使低层气团改变性质,若同时在低层又有暖平流向槽后侵入,形成暖空气流上升到高空冷空气团之下,形成 对流性天气 发展成为飑线。冷槽后部的飑线多形成于中纬度的夏季,如果冷空气冲击不够强烈或 暖气 团的湿度条件不足,飑线发展的范围通常较小,只有 冷锋 前部的零星阵雨现象;如果冲击足够强烈往往会发展成为极其猛烈可以造成严重灾难或 飞行事故 的飑线。

飑线特点

生命周期

一次飑线的生命周期大体分为形成、成熟、消散三个阶段,也有将飑线的发展周期分为初生、增强、成熟、消散四个阶段的,四分阶段是将三分中的形成期分为初生和增强两个阶段。

形成阶段

飑线的形成阶段是从开始形成到发展完善的过程,形成阶段一般经历3~5个小时。形成阶段之初开始出现一些单独的对流雹,呈分散孤立状任意排列,或呈断续现状,冷空气开始集聚,局部出现降雨、升压、降温、风向突变的现象,此时的雨滴较小,在雷达上出现的信号并不明显。约1~2小时之后,分散的雷暴逐渐增多,聚集呈带状分布,回波单体和群体显著发展,整个雷暴带的长度和宽度同时增加,带上出现扰动,下降冷空气在低层聚集呈一个狭长的冷空气堆,形成一个扁长的雷暴高压或高压脊。

在雷暴的形成阶段,是一个集聚冷空气的过程,雷暴高压的范围和强度都没有达到最大,其风力一般为6级左右。

成熟阶段

成熟阶段是飑线发展完善以后,维持几个小时稳定状态的阶段。成熟阶段一般持续1~2小时,此时的飑线在各种 天气现象 中达到生命周期最剧烈的时期,风力从8级增到12级甚至以上,气压急剧上升,温度骤降,在温度场上,有明显的冷空气中心与 雷暴 的高压相互作用,使气压 梯度 和温度梯度达到最大值。此时的飑线线状排列明显,在飑线后方的降雨后蒸发吸收热量使近地面空气形成一个冷池,受后方冷空气的推动飑线向前方推进,在行进的过程中新的飑线在前方生成,旧的飑线向对流区后方移动消散。

消散阶段

在飑线行进的过程中,受到环境改变的影响,遇到比较稳定的空气时,新的对流逐渐减弱,飑线开始进入消散阶段。此过程一般持续2个小时左右,回波带宽度加大,结构逐渐松散,顶高下降,回波强度减弱,下降冷空气不再产生,已经下降的冷空气向四周扩散,雷暴高压的范围有所扩大,但强度开始减弱,最后称为弱的中高脊,雷雨强度降低,风力开始减少,气压梯度和 温度梯度 减弱,以致最后完全消失。

内部结构

横向结构

中心飑锋

飑线在雷达上以“ 弓形回波 ”为特征显示的,具有比较清晰、光滑的前缘,线状结构比较完整。“弓形回波”是飑线系统的 雷暴 高压区,被称为飑锋,强大的雷暴、暴雨、冰雹等天气出现在该高压区之间,高压区移动速度快,受后方冷空气形成的风场向前推动移动。

前部

“弓形回波”前部是 暖湿气流 ,中尺度低压,多呈晴天 少云 的状态。

后部

后部是冷中心,下沉型冷空气,多为小雨轻雷天气。

纵向结构

底部区域

飑线前天气较好,多为偏南风,且在发展到成熟阶段的飑线前方常伴有中尺度低压。飑线后天气变坏,风向急转为偏北、偏西风,风力大增。

中部区域

中部为飑锋 雷暴 区。

顶部区域

顶部的辅合风场随着高度增加而减弱,约到达700mb 后形成弱平流状态。

飑线危害

飑线的危害主要是由于其复杂多变的天气系统,主要是由狂风、冰雹、闪电、 龙卷风 带来的危害。

狂风

飑在《 康熙字典 》上则解释为“同飙,暴风” ,风是飑线得名的来源,飑线形成的最大风速一般为20米/秒,部分可达50米/秒以上,其风力有时可堪比台风,且飑线带来的风还具有风向多变、 风速骤增的特点,这样风破坏力强,可以破坏许多 广告牌、 高大树木等物体,甚至可以摧毁不稳定的建筑。

冰雹 

冰雹是飑线天气系统里常见的气象,其不稳定的对流气体形成强大的上升气流, 造成云中物质的不断运动和碰撞,是孕育强冰雹的温床。

闪电

飑线是由 雷暴 单体串联而成的, 飑线系统下会伴随频繁的闪电,每小时可能发生数千次, 即使在飑线过境后, 闪电仍会持续一段时间。

龙卷风

飑线的 弓形 回波 可能引发瞬时的龙卷风灾害,飑线引起的龙卷风一般在边缘生成, 同时伴有破坏力强的直线风。这些龙卷风一般比 超级单体 雷暴相关的龙卷风更弱且平均寿命更短。

灾害案例

2009年6月3日16时-2009年6月4日5时,中国 商丘市 等地受飑线袭击,出现了 雷电 、短时大风、局地冰雹和短时 降水 等 强对流天气 ,河南省全省有40多个县市出现 雷暴 ,19个县市出现了17米/秒(7级)以上的短时偏北大风,商丘的 永城市 最大风速达29米/秒(11级),飑线袭击造成22人死亡,财产损失15亿元。

2024年4月18日上午, 强对流天气 的“集群”飑(biāo)线影响 广东省 佛山、 清远市 等地,一条罕见的超长飑线快速横扫整个广东, 广州市 天空瞬间变黑。飑线带来大风大雨的剧烈天气,局地可能出现小冰雹。12时之后,飑线基本移出广州。

2024年4月30日早晨, 华南地区 出现巨大钩形回波云系,尤其南部对流发展旺盛,在广东北部、 江西省 南部、 福建省 南部出现飑线,广东北部的清远、 韶关市 ,江西的 赣州市 南部,以及福建的 龙岩市 、 三明市 等地遭受雷雨大风、局地可能有冰雹的猛烈 强对流天气 。随着飑线继续向东推进, 广东省 、福建不少地方接下来可能出现突然天黑、 雷暴 大风突起等激烈天气。

飑线的监测

飑线由于是中小尺度天气系统,具有突发性的特点,其观测预警具有一定的局限性。现阶段对于飑线的监测主要是靠多普勒雷达、地面自动气象仪站网、大气廓线仪站网组成的综合观测系统来捕捉飑线等对流云团的发生和发展。“ 弓形 回波 ” 是飑线的雷达特征,当风落在线后并且环流在两端发展时,飑线会“弓形”。雷达监测过程可发现飑线的弓形回波,利用回波特征分析“飑线前低压涡旋”发现飑线造成的 降水 、雷高高压以及受影响地区气象要素(如温度、气压、风水平梯度异常)等变化。

飑线与冷锋的区别

飑线处于雷暴云下沉冷空气的前缘,在空间结构上与冷锋相似,都是冷暖空气的分界面,过境时都伴随有风向急转、风力猛增、气温骤降、气压猛升的特点,飑线也因此被称为“伪冷锋”或“假冷锋”。虽然飑线常出现在冷锋附近,但却与冷锋有显著的不同。

参考资料

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  14. SEVERE WEATHER 101 Thunderstorm Types NSSL 2023-06-07
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  16. 南方多地飑线过境“白昼如夜”,飑线是个啥? 九派新闻-环球网国内 2024-04-18
  17. 强飑线正在过境广东 光明网-今日头条 2024-04-30