2024, Vol. 50 
2. 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室，成都 610072；
3. 成都市气象台，成都 610030
2. Environmental Conditions and Radar Echo Characteristics of a Squall Line in Sichuan Basin in Spring 2022;
3. Chengdu Meteorological Observatory, Chengdu 610030
俞小鼎等(2020)定义中国飑线为连续或准连续的多单体线状风暴40 dBz以上部分回波长度≥100 km，长宽比大于5∶1，生命史不少于1 h，在其生命史中至少有3个国家级气象站或8个区域级气象站达17 m·s-1以上雷暴大风。飑线作为高度组织化的强对流天气系统，过境时常常引起风速突变、气温陡降、气压涌升等(章国材，2011)，从而造成强风、冰雹、龙卷及短时强降水等严重灾害性天气(俞小鼎等，2012)。因其生命史短、尺度比较小、突发性强，一直是预报的难点，探讨其发展演变过程对防灾减灾有重要作用。
早在20世纪50年代，飑线便受到科学家们的广泛关注，但飑线的发展维持机制尚未完全明了。Newton(1950)提出在存在垂直风切变时，低层辐合、高层辐散的配置有利于飑线在顺着垂直风切变的方向维持发展，而后Fujita(1955)指出环境垂直风切变是其发展演变的关键因子。Rotunno et al(1988)通过探究不同水平垂直风切变的强度对飑线发展的影响发现，低层强切变、高层弱切变有利于飑线发展，垂直风切变和冷池的关系会影响飑线的发展，即著名的RKW理论。当然RKW理论也受到一些质疑，如RKW理论过分简化了飑线过程(Lafore and Moncrieff, 1989；Garner and Thorpe, 1992)、忽略了深层的垂直风切变(Coniglio and Stensrud, 2001；Evans and Doswell, 2001)等。Weisman and Rotunno(2004)针对这些质疑对原有理论进行了一些修正，飑线的生命史和强度不仅对地面至2.5 km之间的垂直风切变最为敏感，某些情况下，更取决于地面至5 km之间的垂直风切变。国内也有许多学者对RKW理论进行试验和检验(陈明轩和王迎春，2012；陈涛等，2020；彭霞云等，2022)，均验证了RKW理论在飑线发展中的重要作用。
我国飑线发生的大尺度环流背景主要有高空槽后型、高空槽前型、高压后部型、东风波型或台风倒槽型，中低层的切变线、冷锋、低涡等都可以触发飑线的生成和发展(丁一汇等，1982)。近年来，国内许多学者都对飑线进行过详细诊断，并得到一些重要结论。诸如冷池和垂直风切变之间的水平涡度不平衡导致由地面辐合线触发的弱飑线过程的发展(杨吉等，2020)，低层垂直风切变和冷池传播速度的比值与冷涡底部飑线线状对流发展密切相关(彭霞云等，2022)等。飑线研究通常以江淮流域、华北和东北地区的高空槽后型(冷涡南部)居多(郑媛媛等，2014；杨珊珊等，2016；公衍铎等，2019；王婷婷等，2023)，但也有少量研究集中在西南地区高空槽前型暖区飑线。这一类型飑线的重要特征是低空急流发展，南支槽前高低空急流为可为强对流雹暴提供水汽和动量条件(张腾飞等，2018)，暖平流和湿舌向北伸展，建立强位势不稳定，高冷低暖的配置及冷池和地面风的相互作用对维持暖区飑线的发展有重要作用(翟丽萍等，2018)，中低层强垂直风切变也可以影响其组织和发展，当垂直风切变较强时，飑线的生命史则较长(丁一汇等，1982)。
2022年4月11日夜间，四川盆地遭遇了一次飑线天气过程，给安岳带来了自有气象记录以来的最大风速(37.4 m·s-1)，如此强度的大风在盆地较为少见(费海燕等，2016；康岚等，2018；龙柯吉等，2020)。由于盆地飑线发生较少，研究较为欠缺，对极端大风形成的环境条件和飑线系统快速发展机理认识并不充分，在资阳、内江等地的短时强降水和大风预报中均出现了较大偏差，因此有必要对该类过程进行详细的诊断研究，以期为提升本地飑线预报预警能力提供参考依据。
1 资料和方法本文使用资料时间段为2022年4月11—12日。实况资料包括：(1)四川地面气象观测站数据，包含降水量、风速风向、气压、气温、湿度、闪电等要素；(2)宜宾站、沙坪坝站的探空数据；(3)成都多普勒天气雷达逐6 min体扫资料、SWAN拼图资料；(4)FY-4A云顶亮温资料；(5)再分析资料为欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的ERA5逐小时数据，空间分辨率为0.25°×0.25°，垂直方向为36层。
讨论冷池边界扩张速度C(单位：m·s-1)时参考陈涛等(2020)的简化公式：
| $ C^2=\frac{2 \Delta p}{\bar{\rho}} $ | (1) |
式中：Δp为冷池内外气压差(单位：hPa)，
2022年4月11日20:00(北京时，下同)至12日08:00，四川盆地出现了一次大范围强对流天气过程。上游线状对流自西向东移动，在翻越龙泉山脉后，北段线状对流强烈发展并与盆地南部北上的多单体雷暴合并、组织化，最终在22:00左右发展成镶嵌有弓形回波的强飑线，随后快速减弱消失(图 1)。受其影响，11日20:00至12日02:00盆地南部和中部出现了冰雹、短时强降水及雷暴大风天气，累计降水量在50 mm以上的站点达192个站，雨量分布不均；小时雨强在50 mm·h-1以上的有13个站，最大雨强为76.5 mm·h-1(图 2a)。8级以上有105个站，10级以上有14个站，自贡富顺车桥村和资阳安岳分别在21:03和21:57出现瞬时风速达36.9 m·s-1和37.4 m·s-1的强雷暴大风(图 2b)，安岳大风破当地有记录以来的极值，局地出现冰雹。以安岳站为例(图 2c)，21:44—21:48飑线弓形回波前沿影响该站，风速迅速增加至25.1 m· s-1，气温显著下降，21:50—21:56，受弓形回波主体(反射率因子达65 dBz以上)影响，风速跃增至37.4 m·s-1，气温持续下降至15.4℃，气压涌升，并产生冰雹，而后弓形回波主体过境，产生降水，最大10 min降水量达20 mm(22:00—22:10)，大风先于降水影响该站。此次飑线天气具有移速快、风力强、灾害重的特点，造成直接经济损失高达上亿元。
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图 1 2022年4月11日20：00—23：00雷达组合反射率因子(等值线，≥40 dBz)时间演变 注：灰色阴影为地形。 Fig. 1 Time evolution of radar composite reflectivity factor (contour, ≥40 dBz) from 20:00 BT to 23:00 BT 11 April 2022 |
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图 2 2022年4月(a, b)11日20:00至12日02:00四川盆地(a)6 h累计降水量和(b)地面极大风风速分布，(c)11日21:00—23:00安岳站1 min 2 m气温、2 m露点温度、地面与950 hPa气压差值、地面极大风风速时间序列 Fig. 2 Distribution of (a) 6 h accumulated precipitation and (b) surface extreme wind speed in Sichuan Basin from 20:00 BT 11 to 02:00 BT 12 April，(c) time-series of minutely 2 m temperature, 2 m dew-point temperature, pressure difference between surface and 950 hPa, surface extreme wind speed at Anyue Station during 21:00-23:00 BT 11 April 2022 |
11日20:00，500 hPa高度场上(图 3a)川西高原东部至盆地西部有一高空槽，盆地处于槽前强劲的西南风气流之中，槽后有弱冷平流侵入。700 hPa上盆地西部有切变线维持(图 3b)，其东侧强盛的西南低空急流从孟加拉湾沿云贵地区向盆地南部和中部不断输送水汽。21:00—22:00，南风急流带加宽且风速加大，而后北风增强，急流东移南退，至12日01:00，盆地中部形成西南涡并向东北部移动(图略)。850 hPa上(图 3c)盆地西部受偏北气流影响，存在显著冷平流，宜宾、泸州交界地区涡旋中心稳定维持至03:00后向东北方向移动至重庆南部。综上，此次飑线发生在500 hPa高空槽前和700 hPa南风急流的耦合区内，飑线增强区域与700 hPa急流出口左侧区域对应，水汽、不稳定能量的输送为飑线的快速发展提供了有利条件。
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图 3 2022年4月11日20:00(a)500 hPa，(b)700 hPa，(c)850 hPa位势高度(黑色等值线，单位：dagpm)、风场(风羽)、风速(填色)和等温线(红色等值线，单位：℃) Fig. 3 The geopotential height (black contour, unit: dagpm), wind field (barb), wind speed (colored) and temperature (red contour, unit: ℃) at (a) 500 hPa, (b) 700 hPa and (c) 850 hPa at 20:00 BT 11 April 2022 |
飑线形成前后的动力垂直分布特征显示，11日21:00(图 4a)，30.5°N以南中低层辐合、高层辐散特征较上一时刻明显增强，高低层辐合辐散中心绝对值均可达2×10-5 s-1及以上，有利于强垂直上升运动发展。30.5°~32°N区域内850 hPa以下则为辐散区，这与近地面层偏北气流有关。22:00(图 4b)，由于低层北风的进一步增强并东移南压，850 hPa以下的辐散区也南压至29°N附近，30.5°N以南上空辐合、辐散有所减弱。从涡度变化来看，辐合区几乎与正涡度相对应，21:00—22:00，30.5°N以南的正涡度中心值较20:00增加至2.4×10-5 s-1，动力强迫明显增强, 有利于飑线的合并发展。
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图 4 2022年4月11日(a)21:00，(b)22:00的散度(填色)、涡度(等值线，单位：10-5 s-1)和水平风场(风羽)沿105.35°E的垂直剖面 注：灰色阴影为相应高度层地形遮蔽。 Fig. 4 Vertical profile of divergence (colored), vorticity (contour, unit: 10-5 s-1) and horizontal wind field (barb) along 105.35°E at (a) 21:00 BT and (b) 22:00 BT 11 April 2022 |
11日18:00左右，四川盆地中南部低层湿度条件较好，850 hPa比湿达12 g·kg-1(图 5a)，但700 hPa比湿只有6~8 g·kg-1。但20:00开始，随着700 hPa急流增强，均有西南向水汽输送，低层水汽通量辐合最强可达1.5×10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1，盆地中、南部低层水汽辐合最为显著(图 5a)。整层大气可降水量(PWAT)也从18:00(图 5b)的35 mm左右增至20:00(图略)的40 mm以上。850 hPa和500 hPa的假相当位温差(Δθse)表明，除盆地西部外，其余地区差值均在9℃以上，中南部偏东位置可达24℃，层结非常不稳定。与西部地区相比，东部地区更有利于对流发展(图 5a)。午后，盆地西南部、中部、南部对流有效位能(CAPE)逐渐增加，至18:00(图 5b)，区域内CAPE均超过1000 J·kg-1，最大值可达2500 J·kg-1，后因西南部降水产生，能量耗散，但20:00盆地中部、南部偏东位置仍然维持在1000 J·kg-1以上，局地可达1500 J·kg-1(图略)；此时对流抑制能量普遍在100~200 J·kg-1，表明上述区域较有利于对流的发生发展。
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图 5 2022年4月11日(a)18:00 850 hPa与500 hPa的假相当位温差(红色等值线，单位：℃)、850 hPa比湿(绿色等值线，单位：g·kg-1)和20:00 700 hPa水汽通量散度(阴影，单位：10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1)，(b)18:00 CAPE(黑色等值线，单位：J·kg-1)、CIN(阴影)和整层大气可降水量(绿色等值线，单位：mm)，(c)20:00 1000~500 hPa(阴影)和1000~700 hPa(等值线，单位：m·s-1)垂直风切变 Fig. 5 (a) Difference of pseudo-equivalent temperature (red contour, unit: ℃) between 850 hPa and 500 hPa, 850 hPa specific humidity (green contour, unit: g·kg-1) at 18:00 BT, and 700 hPa water vapor flux divergence (shaded, unit: 10-7 g·cm-2·hPa-1·s-1) at 20:00 BT, (b) CAPE (black contour, unit: J·kg-1), CIN (shaded) and vertically integrated atmospheric precipitable water (green contour, unit: mm) at 18:00 BT, and (c) 1000-500 hPa (shaded) and 1000-700 hPa (contour, unit: m·s-1) vertical wind shear at 20:00 BT 11 April 2022 |
19:00，代表站安岳和宜宾的湿球0℃层高度分别为3.8 km、4.1 km，-20℃层高度分别为7.0 km、6.9 km，温度直减率分别为6.88 ℃·km-1、5.1 ℃·km-1，温湿廓线形态呈“上干下湿”的喇叭口形状(图略)，两地合适的湿球0℃层和-20℃层高度均有利于冰雹的发展，安岳较大的温度直减率更有利于大风天气的发生。此时两地探空850 hPa以下风速均较小，尤其是盆地中部，但20:00开始，因700 hPa上开始有12 m·s-1的急流发展(图 3b)，因此有明显的水汽辐合。
图 6为安岳、宜宾及沙坪坝三个站与中国西南区域强雷暴大风环境参数(费海燕等，2016)，对比后可发现，安岳CAPE达1690 J·kg-1，最接近西南地区均值(1785 J·kg-1)，沙坪坝次之。三个站地面2 m气温(Tsur)和露点温度(Tdsur)虽相当，但安岳Tsur最高，沙坪坝次之。安岳和沙坪坝高能高湿特征尤其明显，盆地中部发生强对流的潜势最大。盆地中南部浅层(1000~700 hPa，shr0~7)和深层(1000~500 hPa，shr0~5)垂直风切变普遍达15 m·s-1以上(图 5c)。三个代表站的环境垂直风切变均明显高于西南地区均值，安岳站(shr0~7为18 m·s-1，shr0~5为24 m·s-1)与其他两个站相比最高，属于强垂直风切变，且接近西南地区极值，中等及以上强度垂直风切变是形成弓形回波的重要因素，对流风暴的弓形特征与地面直线型风害明显相关(Hamilton，1970)。冷却负浮力是激发强下沉气流的因素之一(许焕斌，2012)，下沉对流有效位能(DCAPE)显示，安岳和沙坪坝超过1300 J·kg-1，并接近极值，宜宾低于西南地区均值。400、500和700 hPa的温度露点差(ΔT400、ΔT500、ΔT700)表明三个站均有中层干层存在，沙坪坝和安岳中层干层更为明显，温度露点差大于30℃，远超西南地区统计值极值。由此可见，盆地中部的环境条件尤其是垂直风切变、中层干层和DCAPE等环境要素接近或超过统计极值，是最有利于强雷暴的合并发展形成弓形回波和强雷暴大风发生的区域。
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图 6 2022年4月11日20:00沙坪坝、宜宾、安岳及中国西南地区强雷暴大风环境参数箱线图 Fig. 6 Box plot of ambient parameters of severe thunderstorm gale at Shapingba Station, Yibin Station, Anyue Station and in Southwest China Region at 20:00 BT 11 April 2022 |
形成飑线的北段对流形成于龙泉山脉附近，雷达回波演变表明，11日19:33，与龙泉山走向基本一致的多个初始对流单体开始形成发展(图略)。20:07(图 7a)，其北段(E，成都境内)东移且持续发展，南段(F，眉山境内)则逐渐减弱消失。选取龙泉山北段东侧代表站计算抬升凝结高度和自由对流高度，结果显示，二者均低于900 hPa，龙泉山北段山脉海拔高度为1000 m左右，该海拔高度对东侧气流可以起到一定的强迫抬升作用，20:00由于龙泉山附近北风侵入，加之降水影响，北段山脉附近有4℃左右的降温(图 8a)而形成冷池，同时地面存在风速辐合(图 8b)，冷池与前沿暖湿气流交汇，在地面辐合线前侧不断触发对流，风速辐合区和温度梯度区向东南发展，造成新生对流向东南传播。龙泉山脉南段东侧代表站计算的自由对流高度在900 hPa左右，山脉海拔高度为100 m左右，地形对于气流强迫抬升作用较小，气流无法到达自由对流高度。此外，20:00南段山脉附近降温幅度在2℃以内，冷池效应弱，因此未能在对流前侧持续触发新对流，南段对流F逐渐减弱。此时眉山东部有初始对流发展，反射率因子核心普遍介于35~40 dBz，高度维持在2~5 km(图 7b, 7c)，CAPE值维持在1000 J·kg-1以上，低层存在明显的水汽通量辐合(图 5a, 5b)，30°N以南地面到700 hPa的动力抬升作用较北部更为显著(图略)。在高能高湿条件下，动力抬升可以使气块较易抬升至自由对流高度，正浮力作用可使对流强烈发展(雷蕾等，2021)。
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图 7 2022年4月11日20:07成都雷达(a)2.4°仰角反射率因子，沿图 7a中(b)AB实线和(c)CD实线的反射率因子垂直剖面 注：AB、CD为剖线；E、F分别为北段、南段对流，椭圆为对流范围。 Fig. 7 (a) Reflectivity factor at 2.4°elevation of Chengdu Radar, (b, c) vertical profile of reflectivity factor along the solid lines of (b) AB and (c) CD in Fig. 7a at 20:07 BT 11 April 2022 |
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图 8 地面气象观测站2022年4月11日(a)20:00 1小时变温(填色)和变压(等值线，单位：hPa), (b)19:55 5 min平均风(风羽) 注：图a中白色区域数据缺测，下同；图b中灰色阴影为海拔大于530 m地形，综色线为地面辐合线。 Fig. 8 (a) The 1 h temperature change (colored) and pressure change (contour, unit: hPa) at 20:00 BT, and (b) wind (barb) averaged in 5 min at surface meteorological observation stations at 19:55 BT 11 April 2022 |
11日19:00开始，在成都、眉山、乐山一带有南北向的35 dBz以上分散对流单体发展，FY-4A资料显示有低于-32℃黑体亮温(TBB)的对流云团出现，此时只有一些零星的闪电出现(图略)。20:07(图 9a)，龙泉山北段线状对流发展旺盛，南段对流发展较弱，其东侧的盆地南部开始有新生对流出现，成都东部低于-50℃的TBB范围扩大并与眉山、乐山等地连接形成中尺度对流系统；20:30(图 9b)，北段线状对流和盆地南部新生对流均处于快速发展阶段，TBB也降低至-60℃，中尺度对流系统范围进一步扩大(图略)。
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图 9 2022年4月11日雷达组合反射率因子拼图 Fig. 9 Mosaic chart of radar composite reflectivity factor on 11 April 2022 |
20:59(图 9c)，盆地南部的线状对流合并发展为长度约70 km的线状对流，且有多个强单体中心，龙泉山北段的线状对流E(图 7a)在翻山后与南侧新生单体合并发展，南北向发展长度约120 km，对流的线状排列结构比较松散，在两条线状对流间隔的区域有多个单体快速发展，与南北两侧的线状对流有明显的合并趋势；21:28(图 9d)随着新生对流的发展与合并，长度超过300 km的正南北向飑线形成，最强单体位于资阳中部，飑线中间多个强单体进一步合并加强并东移；21:56(图 9e)，位于飑线中间的弓形回波在安岳处达到最强，地面出现了此次过程的最大阵风(37.4 m·s-1)。此时形成的α中尺度对流系统在盆地中部强度达到最强，安岳地区TBB低于-75℃，TBB低于-70℃的区域内雷暴活动显著增加，但大部分为负闪电，局部开始出现一些正闪电，说明系统中冰相粒子增多，有利于局地冰雹的形成与发展(图 10)，但这与张腾飞等(2018)、罗琪等(2019)研究的飑线系统中出现大范围正闪电有所不同。22:19(图 9f)之后，飑线开始迅速减弱，并未持续发展，α中尺度对流系统范围虽未减小，但TBB上升，闪电次数减少(图略)，开始产生以短时强降水为主的强对流天气。
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图 10 2022年4月11日22:00 FY-4A黑体亮温(阴影)与21:30—22:00闪电分布 Fig. 10 TBB (shaded) of FY-4A at 22:00 BT and lighting distribution during 21:30-22:00 BT 11 April 2022 |
综上所述，11日19:04—20:59为飑线形成前的多地对流发展阶段；21:22—22:19为飑线成熟阶段，其中21:28—21:56形成显著的弓形回波；22:19后飑线快速减弱消亡。此次飑线从开始形成到减弱持续时间不到1 h，这样短的维持时间与中国其他地区大多数飑线过程的持续时间有明显差异(Wang et al，2019；杨吉等，2020；袁招洪，2021；赖安伟等；2021；Liu et al，2022)。
5 飑线形成和发展的回波特征 5.1 飑线形成11日21:16，有多个南北向排列的新生单体快速发展，最强回波超过65 dBz(图 11a)，从XY方向的剖面(图 11b)看，5个强单体回波发展旺盛，35 dBz发展高度基本超过10 km，单体之间有弱回波开始合并，最南端单体35 dBz强回波发展至15 km，从北向南的1、2号单体合并，在4~6 km高度出现云桥现象，2号单体有多个强中心，低层回波范围小、强度弱，强回波从空中开始快速发展，整体回波处于发展阶段。飑线自西向东发展，北部线状对流南端不断与新生对流合并发展，从MN方向的剖面(图 11c)看，超过55 dBz的强回波发展高度达到8 km，单体东侧有弱回波区，回波呈现明显的倾斜结构，在弱回波区一侧有一支近乎垂直的上升气流，为对流的发展提供水汽和能量，同时与高空的正速度区形成强的中层径向辐合(图 11e)，这预示将出现较强的下沉气流，从而导致地面大风的产生(俞小鼎等，2006a)。在M1N1的剖面(图 11d)中，N1侧的对流从6 km高度发展，并与西侧的对流连接，整体呈现非常强的前倾结构，对应速度图中5 km以下存在大范围偏东风，约5 km高度处有非常强的垂直风切变，中层快速发展的对流在低层的偏东气流中形成(图 11f)。
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图 11 2022年4月11日21:16(a)成都雷达0.5°仰角反射率因子，沿(b)XY、(c)MN、(d)M1N1实线的反射率因子垂直剖面，沿(e)MN、(f)M1N1实线的径向速度垂直剖面 注：XY、MN、M1N1分别为剖线；图b中数字代表对流单体编号；图e中箭头代表气流方向，下同。 Fig. 11 (a) Reflectivity factor at 0.5° elevation of Chengdu Radar, (b-d) vertical profile of radar reflectivity factor along the solid lines of (b) XY, (c) MN, (d) M1N1 in Fig. 11a, (e, f) vertical profile of radial velocity along the solid lines of (e) MN, (f) M1N1 in Fig. 11a at 21:16 BT 11 April 2022 |
地面气象观测站气温演变显示，11日21:00，当对流主体到达资阳西部—自贡东部一线时，负变温、正变压区主要位于对流主体西侧，变温中心简阳小时气温下降6.7℃，同时增压2 hPa左右，强负变温区与下游资阳之间的冷池最强出流(密度流)强度较20:00快速增大，冷池前沿存在强的变温和变压梯度，均指向东南方向。同时，眉山地区冷池的变温和变压梯度均指向正东方向，即两个区域的密度流分别为西北风和西风，且均向资阳地区汇集(图 12a)，直至21:22，龙泉山北段和盆地中南部两段线状对流系统都处于快速发展阶段，但未达到飑线定义标准。21:22之后，在强冷池、地面辐合线和中层偏南风急流的共同作用下，两段线状对流系统在东移到高能(CAPE>1000 J·kg-1、Δθse>12℃)、高湿(PWAT>40 mm)和强垂直风切变(>18 m·s-1)的资阳地区后合并加强，发展为镶嵌有弓形回波的纵向长约300 km飑线系统。
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图 12 地面气象观测站2022年4月11日(a)21:00、(b)22:00 1小时变温(填色)和变压(等值线，单位：hPa)，(c)21:45 5 min平均风速(风羽)和气温(数字，单位：℃) 注：图c中红线为地面辐合线。 Fig. 12 The 1 h temperature change (colored) and pressure change (contour, unit: hPa) at (a) 21:00 BT and (b) 22:00 BT, (c) wind speed (barb) and temperature (value, unit: ℃) averaged in 5 min at surface meteorological observation stations at 21:45 BT 11 April 2022 |
11日21:22—22:19为飑线成熟阶段，盆地中部南部的能量、水汽、动力条件非常适合雷暴发展，其中21:50—22:56是弓形回波最强时段。
21:56，飑线发展旺盛，弓形回波处最强反射率因子达65 dBz(图 13a)，从反射率因子GH的剖面(图 13d)看，50 dBz回波发展高度可达5 km以上，资阳境内强回波高度可达7 km，此处正是弓形回波所处位置。当弓形回波出现后，风场和对流结构会加大地面大风的强度(俞小鼎等，2006b)。沿其移动方向(图 13a中白线EF)作剖面，超过50 dBz的回波发展高度达10 km，具有产生冰雹的典型特征，实况也显示安岳出现了冰雹天气；对流单体前侧存在弱回波区、回波悬垂等特征(图 13b)。对应径向速度剖面(图 13e)中，单体前侧存在明显的上升气流，径向速度可达27 m·s-1，在前侧上升气流的左侧存在显著的下沉气流，径向速度可达20 m·s-1，两者在7 km高度左右的径向速度大值区形成明显的中层径向辐合。另外在强回波后侧中层有偏西风入流，该气流可以使大量的干冷空气进入飑线系统，致使系统内混合相态水蒸发、融化或升华，过程中会吸收大量的热量而使后侧大气剧烈降温而形成强下沉气流(图 13e)，最终导致该部分对流风暴移速超过其他部分而形成弓形回波，6min内，反射率因子核区迅速下降，产生下击暴流(图 13c)，导致地面气温快速下降形成冷池和强风(公衍铎等，2019)。
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图 13 2022年4月11日(a)21:56成都雷达0.5°仰角反射率因子，(b)21:56、(c)22:02沿图 13a中EF实线的反射率因子剖面，21:56沿图 13a中(d)GH实线的反射率因子剖面、(e)EF实线的径向速度剖面 Fig. 13 (a) Reflectivity factor at 0.5° elevation of Chengdu Radar at 21:56 BT, vertical profile of (b, c) radar reflectivity factor along the solid line EF in Fig. 13a at (b) 21:56 BT and (c) 22:02 BT, and (d) radar reflectivity factor along the solid line GH and (e) radial velocity along the solid line EF in Fig. 13a at 21:56 BT 11 April 2022 |
随着上游降水和大风产生，地面辐合线东移，21:45位于资阳中部，其两侧的风速差最大可达12 m·s-1，温差可达6℃以上(图 12c)。地面冷池效应非常明显，负变温和正变压大值区移至安岳，22:00小时变温中心值可达-10.2℃，小时变压中心值达3 hPa(图 12b)，表明雷暴高压已经影响到安岳。
5.3 飑线快速消亡原因探讨11日22:19之后，弓形回波前侧已无明显对流新生与合并，回波结构整体均匀，虽仍有多个强质心单独存在，但对流处于减弱消亡阶段(图略)。
飑线发展趋势的判断在短时临近预报中非常重要，此次飑线从开始形成到减弱持续时间不到1 h，如此短的维持时间与与中国其他地区大多数飑线过程的持续时间有明显差异。利用RKW理论探讨飑线发展与快速减弱的原因：当冷池强于或弱于低层垂直风切变，不利于飑线系统维持，而当冷池与低层垂直风切变相当时，则利于飑线系统发展维持(Rotunno et al，1988；Weisman，1992；Weisman and Rotunno, 2004)。参考陈涛等(2020)中的方法估算过程中冷池密度流传播速度，结果见表 1。
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表 1 2022年4月11日冷池密度流传播速度和0~3 km垂直风切变对比 Table 1 Comparison of propagation speed of cold pool density flow and 0-3 km vertical wind shear on 11 April 2022 |
11日20:00，对流在成都东部地区发展，但受龙泉山脉地形影响，发展较弱，冷池内外气压差较小，冷池传播速度为18.3 m·s-1；20：00—21:00，龙泉山脉北段东侧对流发展，并伴随有短时强降水、大风等天气出现；21:00冷池密度流的传播速度增至21.0 m·s-1，冷池效应增强，有利于大风增强；21:45安岳上游出现7级偏北大风(图 12c)，强的冷池密度流和环境偏北风叠加，导致了安岳大风的增强；22:00，由于地面降水产生以及12级以上雷暴大风的出现导致冷池强度达到最强，冷池密度流的传播速度增至25.7 m·s-1。
从冷池密度流传播速度和0~3 km垂直风切变比值来看，三个时刻中，21:00的比值最接近1，这种近似平衡的状态有利飑线回波发展，回波上也显示21：00—22:00飑线组织性达到最强并发展成弓形回波。之后由于冷池传播速度显著强于垂直风切变，不利于对流系统的发展和长时间维持，导致飑线系统快速减弱消亡。此外，盆地中南部区域CAPE由20:00的800 J·kg-1以上降至22:00的400~600 J·kg-1；22:00，850 hPa以下北风增强并快速侵入盆地中部，700 hPa南风急流减弱东退，对水汽和能量的输送也明显减弱(图略)。因此，该区域环境场中热力和水汽条件的减弱也加速了飑线消亡。
6 结论和讨论本文综合多种观测资料和欧洲中心再分析资料，详细分析了2022年4月11日四川盆地一次飑线过程的环流背景和雷达回波特征，图 14展示了此次飑线的影响系统、能量特征和弓形回波雷暴热力、动力结构，主要得到以下结论。
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图 14 2022年4月11日四川盆地飑线发展演变和弓形回波雷暴热力、动力结构概念模型 Fig. 14 Conceptual model for thermodynamic and dynamic structure of the evolution of squall line and bow echo thunderstorms on 11 April 2022 |
(1) 本次飑线过程发生在500 hPa高空槽前，700 hPa南风急流发展，850 hPa冷平流明显，地面有热低压，高层辐散低层辐合特征在飑线形成前显著增强，增强的上升运动为风暴发展提供了动力条件。盆地中南部CAPE普遍维持在1000 J·kg-1以上，大于15 m·s-1的深层和浅层垂直风切变、代表站3.8 km高度的湿球0℃层和7 km高度的-20℃层、达6.88 ℃·km-1的垂直温度直减率、探空廓线的“喇叭口”形态等环境特征都有利于对流系统的发展和大风、冰雹等强对流天气的发生。垂直风切变、中层干层和DCAPE等环境要素接近或超过中国西南地区统计极值，是此次雷暴能够组织合并形成弓形回波和强雷暴大风的关键因素。
(2) 飑线北段对流受龙泉山脉地形、冷池和地面辐合线共同作用而触发发展，南段对流受低层动力作用抬升发展，两段线状对流东移至盆地中部高能高湿地区后，在强冷池、地面辐合线和700 hPa南风急流共同作用下，增强合并发展为一条南北向、镶嵌有超级单体和弓形回波的飑线系统。
(3) 飑线形成前南北两段线状对流中的超级单体风暴和飑线成熟阶段的回波都具有回波悬垂、弱回波区、后侧入流、中层径向辐合等结构特征。对流层中层强的后侧入流、干夹卷形成强的下沉气流，致使部分对流风暴移速超过其他部分而形成弓形回波，并在安岳造成12级以上雷暴大风。强下沉气流和地面降水造成冷池传播速度显著强于0~3 km垂直风切变则是导致飑线快速消亡的重要原因。此外，850 hPa以下北风快速增强侵入盆地中部、700 hPa南风急流减弱东退后对水汽和能量的输送减弱等环境特征也都加速了飑线的消亡。
本文对飑线形成和维持的动力、环境条件、回波演变及消亡的原因进行了初步分析，虽然得到一些有意义的结论，但更加细致的动力诊断以及RKW理论的使用还有必要利用更高分辨率数值模拟资料和更多盆地内的飑线个例进行进一步分析验证。
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