中尺度对流性天气包括雷暴、短时强降雨、冰雹、雷暴大风、龙卷以及下击暴流等，是在有利的大尺度环流背景中，由各种物理条件相互作用形成的中尺度天气系统造成的。中尺度对流系统及其影响天气的主要特征是生命史短、空间范围小，但天气变化剧烈。目前，用线性外推和业务数值预报模式还难以预报这类系统，在若干年内，中尺度天气系统的预报必定是客观和主观、定量和定性预报方法的结合(陆汉城，2000)，预报员的主观分析判断不可缺少。因此，迫切需要在业务中发展中尺度对流天气的各种分析技术。在中尺度对流天气的预报中，包括两个方面的分析和诊断：以识别天气型和对流系统为主的主观分析和以动力热力物理参数诊断为主的客观分析。

20世纪70年代，在大量的强对流个例研究基础上，Miller(1972)和Crisp(1979)总结出了强对流天气的天气型识别方法，即利用高空和地面观测资料分析中尺度对流系统发生、发展的环境场条件。该方法被应用于美国风暴预报中心(SPC)的强对流天气预报中。

Johns等(1992)、McNulty(1995)指出，对流天气预报包括天气型识别和物理参数诊断。而深厚对流的发生必须满足3个基本条件：对流不稳定、水汽和抬升(Doswell，1987)。Doswell等(1996)在此基础上发展了基于诊断对流3条件的“配料法”预报方法，并应用于产生暴洪的强降水预报中。张小玲等(2010a)、唐晓文等(2010)已将“配料法”应用于中国的暴雨预报中。对于有组织的强对流天气，环境风的垂直切变也是一个重要的影响因素。Newton等(1959)指出环境风垂直切变可增强或延长雷暴的生命期。观测分析(Houze，1982)和数值试验(Weisman et al，1982，1984)均证实了环境风垂直切变对风暴的发展和组织形式有作用。垂直风切变作为强雷暴、龙卷等强对流天气的重要环境场条件已被应用于强对流天气的业务预报中(Thompson et al，2003; Houston et al，2007)。

受观测资料的限制，中国的中尺度对流天气分析技术的发展与其在20世纪60年代开始的多次中小尺度观测和预报试验密切相关(陶诗言等，1999)。在这些试验中，开展了利用卫星、雷达资料对中尺度对流系统的分析，以及利用高空地面观测资料对中尺度对流天气的环境场特征的个例分析。这些分析技术被逐步应用到天气图的分析技术中(章淹，1965；杨国祥等，1977；寿绍文等，1993，1997；乔全明等，1999)。近年来，在暴雨、强对流等预报中越来越重视对中尺度天气的分析(漆梁波等，2009)。但是，受观测资料和天气分析平台技术的局限，对中尺度系统的分析大都以个例分析和总结为主(盛日锋等，2009；刘兵等，2009；何群英等，2009)，尚缺乏对分析技术的系统研究和总结，在业务预报中的应用也非常有限。因此在中国的业务预报中，中尺度对流天气的分析技术还处于起步阶段。

2009年，为配合中国国家级强对流天气预报业务的开展，中国国家气象中心开展了强对流天气的主观分析业务试验，并在此基础上形成了中尺度对流天气的天气图分析技术(张小玲等，2010b)；在客观诊断分析方面，则研发了基于探空观测资料、T639全球模式、GRAPES _RUC快速更新同化的中尺度模式等的动力、热力特征物理量诊断产品和基于中尺度集合预报系统的概率预报产品，形成了以天气型识别和特征物理量诊断相辅相成的强对流天气分析预报思路，建立了国家级的中尺度天气分析业务流程，以探索中国业务预报从大尺度分析向大尺度与中尺度分析并重的扩展思路。

本文提出的对流天气的环境条件主客观分析技术均以“配料法”为基础，即利用高空和地面观测资料(或有效的数值模式输出场)诊断中尺度强对流系统发生、发展的4个条件(水汽、不稳定、抬升和垂直风切变)，以建立对流综合分析图的方法，实现对流天气发生、发展的天气型识别。利用观测资料和数值模式输出资料，通过动态诊断预报时段内反映4个条件的特征物理量的演变特征，实现对中尺度对流天气发生、发展的动力热力条件的定量分析。 2 对流天气图分析

对流天气主观分析主要分析产生对流天气的中尺度对流系统及其发生、发展的环境场条件。中尺度对流系统的发生、发展过程分析主要通过雷达和卫星等遥感图像分析实现。其发生、发展的环境条件则通过天气图分析实现，本文称之为对流天气图。该分析是在常规天气图分析的基础上，针对产生强对流天气的4个条件(水汽、不稳定、抬升和垂直风切变条件)，利用观测资料和数值分析预报资料分析反映上述4个条件的特征系统和特征线(如干线、湿舌、辐合线、切变线、急流等)，形成对流天气的环境条件分析的高空和地面综合图。 2.1 对流天气高空图分析

对流天气高空图分析通过对各等压面上风场、湿度场、温度场等的分析，寻找有利于对流发生、发展的水汽、不稳定、抬升和垂直风切变条件。

风场的分析用以诊断抬升条件和垂直风切变条件，需要寻找低层的辐合区、高层的辐散区以及由高、中、低空急流反映的垂直风切变区。其分析内容包括低层的切变线(辐合线)和高空、中空、低空急流。Ogura(1979)指出，对流发生前或发生时有中尺度低空辐合和上升运动。Wilson等(1986)指出，79%的风暴(96%的强风暴)在辐合线附近发生。强对流天气的发生和移动与低层的水汽辐合有密切关系(Hudson，1971；Weaver，1978；Negri et al，1980)。因此，诊断分析对流层低层和近地面层的辐合区是高空分析中的一项重要内容。当对流层低层和近地面层风场具有明显的风向气旋性切变时，沿风的交角最大(风向改变最大)的位置分析切变线；当风场具有明显的风速辐合时，沿最大风速的前端分析辐合线。

低空急流是动量、热量和水汽的集中带，通过对低层暖湿平流的输送产生位势不稳定层结，急流前侧为明显的水汽辐合和质量辐合或上升运动，急流轴左前侧是正切变涡度区，有利于对流的发生；高空(中空)急流产生的高空辐散机制对对流的发展具有抽气和通风作用，使上升气流维持和加强。高低空急流耦合产生的次级环流上升支将触发潜在不稳定能量的释放(陆汉城，2000)。在天气图中，当925或850 hPa风速达到12 m/s时，或700 hPa风速达到16 m/s时，分析(超)低空急流；当200 hPa(500 hPa)风速达到32 m/s(20 m/s)时，分析高空(中空)急流。急流以急流轴的形式在天气图上显示。当大风速带上的风速分布比较均匀时，在上述特征等压面上沿超过风速域值以上的大风区的几何中心分析急流轴；反之，则沿最大风带(即风速核)分析急流轴。当风速未达到急流的标准，但有风速明显比周围大的最大风带出现，且位于干湿气流区之间，或者位于切变线、靠近急流轴的位置时，表明不同性质气团交汇剧烈，需要分析显著流线。如在分析切变线(辐合线)时，辅助以显著流线的分析，可以帮助确定低层的最大辐合区。

2009年6月14日山西南部、河南、安徽和江苏出现了大风、冰雹强对流天气，江南南部和华南大

部则出现了强降水天气(图 1)。华东的强对流天气主要发生在午后和傍晚，以大风、冰雹为主，为典型的干对流天气。华南则主要为超过20 mm/h的强降水天气，是典型的湿对流天气。本文将以此次过程为例，介绍对流天气预报中的对流天气图分析方法。

图 1 2009年6月14日08时—15日08时大风(17 m/s，六角形)、冰雹(三角形)和短时强降水(20 mm/h，圆点)分布Fig. 1 Distribution of the high winds(hexagon)，hails(triangle) and rainstorms over 20 mm/h(dot)from 08:00 BT 14 June 2009 to 08:00 BT 15 June 2009

图选项

图 2是利用对流天气图分析方法对2009年6月14日08和20时(北京时，下同)高空风场的分析。受东北冷涡影响，华北和华东地区在700 hPa以上盛行西北气流。200 hPa风速超过40 m/s的副热带西风急流沿西北地区东部向东偏南经陕西、河南、安徽和江苏，一直伸展到东海上空。高空急流在安徽和江苏上空减弱。08时，925 hPa天气图上河南北部、山东南部有切变线，表明这些地区低层有弱的辐合上升运动。该地区正好对应高空急流核出口的左前侧，为正涡度平流引起的辐散区，具备天气尺度的动力抬升条件。20时，低层的切变线南移，大尺度的动力抬升条件减弱，强对流也南移减弱。

图 2 2009年6月14日08时(a)和20时(b)风场分析(灰色、红色、蓝色和紫色风标分别代表 925、850、500和200 hPa的水平风，等值线为200 hPa等风速线(m/s))Fig. 2 Analysis of the horizontal wind fields at 08：00 BT(a) and 20：00 BT(b)14 June 2009(Grey，red，blue and purple flags present 925，850，500 and 200 hPa winds，respectively)

图选项

2009年6月14日NCEP/NCAR的逐6 h环境风场的诊断分析也印证了对流天气图分析对大尺度抬升条件判断的便捷。华东强对流区的相对涡度(ζ)、散度(D)和垂直速度(ω)垂直廓线(图 3a—c)显示，08时，安徽和江苏北部(32°—34°N，117°—118°E)整层(700 hPa除外)均为正的相对涡度，特别是在 200 hPa达到峰值，超过6×10^-5s^-1；在400 hPa以下ω不小于0。这与图 2a的风场分析显示同样的环境场动力特征：在冷涡后部的西北气流中为大范围的下沉运动区，高空急流轴北侧由于水平风场的风速切变，产生较大的正涡度。这种正涡度特征在14和20时的诊断中仍然很明显。但在14时的700 hPa以下ω为负，出现了由低层辐合产生的弱抬升(图 3b)，这为对流的发生提供了有利的动力条件。20时，这种抬升减弱(图 3c)。在华南强降水区，存在与华东地区很不相同的大尺度抬升条件。500 hPa以上为辐散气流，同时对流层低层和近地面层有切变线存在(图 2)。大尺度的动力抬升比华东地区更加强烈。强降水区(24°—26°N，114°—117°E)的相对涡度、散度和垂直速度垂直廓线(图 3d—f)也证实了这一特征。在对流层低层为正相对涡度和负的散度，对流层中上层则反相，即大尺度环境场表现为低层辐合、中上层辐散的整层上升运动。午后大尺度强迫的垂直速度ω最小值达-60 Pa/s，远超过华东地区。

图 3 利用NCEP/NCAR再分析资料计算的2009年6月14日08时(a、d)、14时(b、e)和20时(c、f)相对涡度(ζ，红色，10-5s-1)、散度(D，黑色，10-5s-1)和垂直速度(ω，蓝色，10-1 hPa/s)垂直廓线(图a、b、c为区域(32°—34°N，117°—118°E)平均，图d、e、f为区域(24°—26°N，114°—117°E)平均)Fig. 3 Vertical profiles of the relative convergence(ζ，red，10-5s-1)，divergence(D，black，10-5s-1) and vertical velocity(ω，blue，10-1 hPa/s)calculated with the NCEP/NCAR data at 08:00 BT(a，d)14:00 BT(b，e) and 20:00 BT(c，f)14 June 2009(Figure a，b and c are averaged over the area of 32°-34°N and 117°-118°E，while figure d，e，and f are averaged over the area of 24°-26°N and 114°-117°E)

图选项

风场的分析表明在华东和华南都存在大尺度强迫的上升运动，但其强度存在明显差异。此外，对流的发生、发展及其产生的对流天气类型还与大气的稳定性和水汽条件有关系。

在天气图上，气层的稳定性可以通过湿度和温度的层结状况定性分析。因此，湿度场的分析既要诊断大气的含水量，也要诊断湿度的垂直变化，即包括对湿区位置及湿层厚度的诊断。大约70%的水汽集中在近地面的3 km以内。因此，在东部平坦地区湿度场的分析主要集中在700 hPa及以下。分析内容包括露点锋(干线)、显著湿区、湿舌和干舌。露点锋是水平方向上的湿度不连续线。露点锋的一种特殊形式即干线。干线最初特指发生在美国落基山东侧的大平原地区，其一侧是暖而干的空气，另一侧是冷而湿的空气。穿过干线，水平露点温度变化剧烈。干线可导致强烈的对流风暴，是对流的触发机制之一(Owen，1966；陆汉城，2000)。湿舌通常指湿空气侵入湿度普遍较低的区域。实际业务中，参考水平风场，通过分析低层的露点温度或比湿高值区实现。干舌则正好相反，以分析对流层低层的上部或对流层中层的下部(如700或500 hPa)的露点温度实现。在700 hPa以下，显著湿区通常用表征大气饱和度的温度露点差场来分析，如在温度露点差低于5℃的区域分析为湿区。为了表征潮湿程度，在温度露点差不大于5℃的区域，间隔2℃分析一条等温度露点差线，如1℃，3℃，5℃。反之，当700或500 hPa的温度露点差(T-T_d)较大，如大于15℃，则认为大气干燥，可分析干区。当700 hPa及以下气层均很潮湿时，可以考虑增加对500 hPa湿 度场的分析。若500 hPa气层仍很潮湿，表明湿层深厚，配合其他有利条件，可考虑以暴雨为特点的深厚湿对流天气。当850 hPa或以下很潮湿，其上的700和500 hPa均为干区控制，表明湿层很浅薄，配合其他有利条件，则可考虑以大风、冰雹为特点的干对流天气。

图 4是6月14日的湿度场分析。08时，以925 hPa 的露点温度超过10℃为标准分析的湿舌从华南向北伸展，其北界到达山西南部、河北西南部、山东西南部、江苏中西部。以850 hPa温度露点差不大于5℃分析的显著湿区位于华南和西南地区南部，其中华南地区的温度露点差低于1℃。另一个温度露点差不大于5℃的显著湿区位于河南北部。而以500 hPa露点温度不大于-30℃为标准分析的干舌自内蒙古东部和东北西部向南覆盖华北、华东和江南。20时，湿舌的东段向南退到长江以南，其西段仍控制安徽西部、河南中西部。此时，对流层中层的干舌仍然控制华东北部和江南大部分地区。08和20时的湿度场垂直特征表明华东地区大气较华南干燥，且具有中层干的湿度层结不稳定；华南地区的湿区深厚，湿度层结较稳定。此外，在850和925 hPa上，苏皖交界处有干线存在，其西南侧和东北侧的露点温度相差10—15℃。

图 4 2009年6月14日08时(a)和20时(b)的湿度场分析(红色和绿色标值分别表示500 hPa 露点温度(Td，℃)和850 hPa 温度露点差(T-Td，℃))Fig. 4 Analysis of the moisture fields at 08：00 BT(a) and 20：00 BT(b)14 June 2009(Red and green values present 500 hPa dew point temperature(Td，℃) and 850 hPa temperature-dewpoint spread(T-Td，℃)，respectively)

图选项

温度场的分析用以判断垂直方向上的温度层结不稳定。其分析内容包括低层的温度脊(暖脊)、中层的温度槽(冷槽)、24(12)h变温和温度递减率。通过暖脊和冷槽的分析可判断由低层增暖或中层降温导致的对流不稳定。温度递减率的分析可以在近地面的3 km和3—5 km。通常可通过分析850 hPa(700 hPa)与500 hPa的温度差来定性反映对流层低层和中层的温度递减率情况，以此判断气层的稳定度状况。

图 5是6月14日的温度场分析。08时，对流层低层从湖北经河南、安徽、江苏至山东西南部有暖 脊。其上空的500 hPa层则为自北向南的冷槽，槽底的24 h降温超过3℃。受东北冷涡后部西北气流影响，14日白天至傍晚对流层中层不断有冷槽东移南下影响华东地区。在上述区域，850与500 hPa的温度差超过30℃。温度层结分析表明该地区气层非常不稳定。

图 5 2009年6月14日08时(a)和20时(b)温度场分析(蓝色和黑色标值分别表示500 hPa的24 h变温(ΔT24，℃)和850与500 hPa的温度差(T850-T500，℃))Fig. 5 As in Fig. 4 but for the temperature fields(Blue and black values present 500 hPa 24 h temperature variation(ΔT24，℃) and 850-500 hPa temperature change(T850-T500，℃)，respectively)

图选项

华东地区的比湿(q)、温度(T)和假相当位温(θ_se)垂直剖面分析显示出与图 4和图 5的对流天气图分析同样的层结特性。沿117°E的垂直剖面(图 6)显示，在24°—36°N，从地面到对流层中层为自北向南倾斜上升的宽广锋区(θ_se密集带)，但锋区内大气的层结性质很不相同。在华南强降水区(24°—26°N)，700 hPa以下为冷湿区，湿区向上伸展到对流层中层的500 hPa。在华东强对流区(32°—34°N)，700 hPa以下为暖区，近地面层比湿达12 g/kg，处于湿度梯度的过渡带，但在700 hPa以上为明显的干冷区。

图 6 利用NCEP/NCAR再分析资料计算的2009年6月14日08(a)、14(b)和20时(c)沿117°E的温度T(虚线，℃)、比湿q(阴影)和假相当位温θse(实线，K)垂直剖面Fig. 6 Vertical profiles of the temperature(dashed line，℃)，mixing rate(shared，g/kg) and pseudo-equivalent potential temperature(Solid line，K)calculated with the NCEP/NCAR data at 08：00 BT(a)，14：00 BT(b) and 20：00 BT(c)14 June 2009

图选项

6月14日的湿度场和温度场分析表明，在500 hPa以下，华东地区大气具有高的对流性不稳定。当有对流初生后，大气所具有的不稳定能量释放，将产生强烈的上升运动。华南上空的气层则表现为近中性层结特征，大气处于弱的不稳定状态。

上述分析表明，通过各等压面上风场、温度场和湿度场的天气图分析，可以定性判断强对流天气发生发展的水汽、不稳定、抬升和垂直风切变条件。将反映上述几个条件的特征系统和特征线综合叠加显示，形成一张对流天气分析综合图，更有利于对对流发生、发展的直接判断。目前的业务人机交互平台MICAPS系统已经实现综合图制作的功能。

图 7是利用MICAPS交互平台制作的2009年6月14日华东地区的大风、冰雹强对流天气发生前和发生时的中尺度对流天气的高空综合图。华东的强对流区主要位于高空急流核的左前侧，高空急流为强对流的发生提供了强的大尺度抬升条件和垂直风切变条件。边界层的切变线则在低层为对流的发生提供了抬升条件。850 hPa暖脊和925 hPa的湿舌表明该地区低层有浅薄的暖湿空气层。500 hPa干舌和冷槽则表明对流层中层是干冷的。湿度场和温度场的分析表明该地区气层具有高的对流不稳定。该综合图反映出在华北南部、华中北部和华东地区深厚对流系统发生发展的水汽条件、抬升条件、不稳定条件和垂直风切变。在中国华南地区，气层较之北方更加潮湿、深厚，其大尺度抬升条件虽然比华东地区更强，但没有形成高低空急流的耦合以及有组织的强对流发生发展的垂直风切变条件，气层也相对稳定，因此仅出现了短时强降水天气。预报员利用该分析方法对此次强对流天气做出了准确的预报。

图 7 2009年6月14日08时(a)和20时(b)高空综合图及其后12 h强对流发生区Fig. 7 Upper level composite charts at 08：00 BT(a) and 20：00 BT(b)14 June 2009(Shading areas are the severe convective weather occurrence regions 12 hours later)

图选项

由于高空观测资料比较稀疏，高空图分析很难诊断出中尺度对流天气发生、发展的中尺度环境场条件。判断近地面的抬升条件是在特殊地点、特殊时间预报对流最关键的问题。因此，利用地面观测资料的中尺度分析，主要集中在对中尺度抬升条件的分析上。中尺度抬升提供足够的上升使对流不稳定能量释放、对流初生。近地面的抬升主要由边界、水平加热不均匀以及风与地形的作用提供(Doswell，1987)。

锋是地面分析中的重要内容。水平锋的两侧各种气象要素急剧变化。当气象要素的变化幅度达不到锋的分析要求时，分析由气压、风、温度、露点、天气现象、云覆盖等的不连续产生的各种中尺度边界线，以确定对流可能发生的区域和发生的时间。

在中尺度分析中，海平面气压场要求更精细的分析，如等压线分析可间隔1或0.5 hPa分析。在地势平坦的地区，可间隔1或2℃分析等温度线和等露点温度线。由于MICAPS系统已经实现对各种等值线的客观分析，本文不再介绍地面气压、温度和露点等物理量场的等值线分析，重点分析等值线密集带所反映的边界线。通常在地面温度梯度最大区，分析中尺度地面冷锋；在地面露点温度梯度最大区，分析露点锋(干线)。当地面3 h变压值超过3 hPa时，这对于分析由雷暴等产生的地面出流边界很重要，应分析显著升(降)压区。

大量研究(Wilson et al，1986；俞樟孝等，1985；孙继松等，2006)表明，边界层辐合线在对流的触发中具有重要作用。受观测资料的限制，中尺度辐合线的分析主要依赖对地面风场的分析。当地面风具有明显的风向气旋性切变或明显的风速辐合时，分析地面辐合线。

天气区和云的分析在地面中尺度分析中也很重要。通过对雷暴、大风、冰雹、短时强降水、云量、云状的分析，可以判断已经发生的中尺度对流活动的位置、天气类型以及可能影响的区域。

图 8是2009年6月14日华东强对流天气发生期间的14、17和20时的地面中尺度分析。14时，在山西南部、山东南部和江苏北部出现对流天气。地面辐合线主要位于雷暴区的东侧和南侧。在南北两片雷暴区之间为大片的晴空区，并且，处于3 h显著降压区。随着山西对流的东移发展，雷暴区东南侧的外流边界与地面偏东气流形成的中尺度辐合线加强，未来在该片晴空区触发对流。在山东南部、安徽和江苏的北部，为温度梯度、露点温度梯度和风速切变区，中尺度冷锋上，江苏徐州地区局地出现26 m/s大风和30 mm/h的强降水，表明沿锋面附近的对流非常旺盛。在冷锋的后侧为冷湿气流，冷锋前侧为干暖气流，最大水平露点温度梯度和温度梯度达6℃/50 km和12℃/100 km。随后3 h的大风、冰雹和短时强降水正是沿中尺度冷锋、干线和中尺度辐合线所经过的河南东部、江苏和安徽的北部发生、发展(图 8b)。随着强对流天气的发生、发展，强对流天气区与其东侧和南侧的温度、露点温度、气压和水平风的梯度增大。17时，在安徽中东部的强对流区最大水平露点温度梯度和温度梯度达7℃/50 km和12℃/50 km，最大3 h正变压超过2 hPa。中尺度冷锋、地面辐合线和干线继续向南影响安徽中部和江苏西部。此外，随着午后海陆热力差异加大，近地面偏东气流输送水汽从江苏东部至河南东南部形成西北向的水汽舌，为强对流的发展提供水汽。在水汽舌西侧的河南中部雷暴区有“人”字形辐合线，其南侧为3 h显著降压区，预示未来对流将在该区域继续发展和加强。随后的3 h在该区域出现了大风和冰雹天气(图 8c)。20时，河南中部的“人”字形辐合线已向西南方向移动。由于强对流天气的发生以及近地面偏东气流的持续水汽输送，该辐合线南北两侧的温度梯度、露点温度梯度和水平风梯度增强，形成中尺度锋和干线，导致随后3 h大风、冰雹和短时强降水在锋面附近发生。20时，另一条中尺度锋位于江苏中南部，同样是由于对流天气的发生以及近地面偏东气流的持续水汽输送，使得温度梯度、露点温度梯度和水平风梯度和气压梯度显著增强，最大3 h正变压超过6 hPa。随后3 h大风和短时强降水在中尺度冷锋和干线附近的江苏中南部发生。

图 8 2009年6月14日14时(a)、17时(b)和20时(c)地面综合图Fig. 8 Surface composite charts at 14：00 BT(a)，17：00 BT(b) and 20：00 BT(c)14 June 2009

图选项

本节的分析说明，利用中尺度对流天气的高空综合图分析，重点分析产生有组织的强对流天气发生的水汽、不稳定、抬升和垂直风切变条件。在此基础上，辅助地面的中尺度分析，特别是中尺度抬升条件的分析、水汽演变和天气现象等的分析，以判断中尺度强对流天气可能发生的区域和发生的时间。2009年6月14日午后至夜间的地面中尺度分析表明，当低层气流带来大量的水汽到边界上时，新的对流在冷锋(出流边界)附近发生。因此，在地面中尺度分析中，诊断各物理量的中尺度边界线对于特定区域、特定时间的强对流天气预报是有效的。 3 客观物理量诊断技术

利用对流天气图分析技术，通过天气型的识别，可定性诊断强对流天气发生发展的水汽、不稳定、抬升和垂直风切变条件。但对其定量分析，则依赖于利用各类观测资料和数值模式输出产品进行的如可降水量、水汽输送通量、对流有效位能、抬升指数、锋生函数、垂直风切变等动力、热力物理参数的诊断。通过分析这些特征物理量从初始时刻到预报时段内的演变情况，定量判断反映上述4个条件的演变。物理参数的诊断分析主要通过各类算法，实现自动的客观分析。通过高、中、低空急流和对流层中低层的切变线(辐合线)的分析，大尺度抬升的强弱和垂直风切变强弱已经表现得比较明显，因此，在实际业务中，对流天气的客观分析技术以诊断水汽和不稳定条件的特征物理量为主。下面以2009年6月14日华东的强对流天气过程为例，介绍中尺度对流天气的客观分析技术。

2009年6月14日08时的探空分析(图 9a)显示，江南、华南整层可降水量超过50 mm，超过30 mm的水汽舌从华南伸至江淮流域。河南中部和北部的可降水量也超过30 mm。华北、华东和华南的最有利抬升指数(BLI)均为负，表明气层是不稳定的，其中华东和华北南部为最有利抬升指数的极值中心，最小值低于-8℃，气层非常的不稳定。该地区也是对流有效位能的高值区，河南南部的最大对流有效位能超过2000 J/kg。K指数(KI)的高值区则位于江南和华南，表明在华南地区湿层更加深厚。中国国家气象中心业务数值模式T639的预报显示，在未来的15 h内，华北南部、华东地区的最有利抬升指数增加，表明气层将逐渐趋于稳定。11时以后，对流有效位能明显减小。这期间850与500 hPa的θ_se差值则增大，超过10℃，表明大气潜在的不稳定能量大，有利于深对流的发展，同时也表明中层的θ_se小，有利于地面大风的发生。11—23时华南东部与水汽和不稳定条件有关的物理量演变则表现为可降水量先增加再减小，最有利抬升指数先减小再增加，对流有效位能先增加再减小，表明在该区域水汽和不稳定能量均有先积累再消耗的过程，预示有湿对流过程的发生、发展。

图 9 2009年6月14日08时探空分析(a)和中国国家气象中心业务数值模式T639预报的11时(b)、14时(c)、17时(d)、20时(e)、23时(f)整层可降水量(PWAT，阴影)、对流有效位能(CAPE，实线，单位：J/kg)、K指数(KI，虚线，单位：℃)、最有利抬升指数(BLI，断线，单位：℃)和θse850-θse500(白色粗断线，单位：℃)Fig. 9 PWAT(shade，mm)，CAPE(solid lines，J/kg)，KI(dash line，℃)，BLI(dash lines，℃) and θse850-θse500(white thick dash lines，℃)are calculated with the sounding data at 08：00 BT(a) and with the NMC NWP model T639 output data at 11：00 BT(b)，14：00 BT(c)，17：00 BT(d)，20：00 BT(e) and 23：00 BT(f)14 June 2009

图选项

利用观测和数值模式输出追踪对流系统发生、发展时的特征物理量的演变特征，对于确定强对流天气的可能发生时间和发生地点是有效的。至于在某区域究竟发生哪一类强对流天气(冰雹、大风、短时强降水)，一方面依赖更精细的物理量诊断分析，如与冰雹密切相关的0℃层和-20℃层高度，与大风密切相关的垂直风切变和下沉对流有效位能等；另一方面也依赖于临近的实况天气分析和雷达、卫星观测的诊断和外推。 4 结论和讨论

中尺度对流天气的分析是强对流天气预报的基础。本文介绍了2009年以来在中国国家气象中心发展的对流天气主客观分析技术，得到以下结论：

(1)中尺度对流天气的高空分析图利用各等压面上风场、湿度场和温度场分析急流轴、切变线、辐合线、干线、湿舌、干舌、暖脊、冷槽等特征系统和特征线，以判断反映中尺度对流系统发生、发展的水汽、不稳定、抬升和垂直风切变条件。

(2)中尺度对流天气的地面分析图利用地面海平面气压场、风场、温度场、湿度场、天气现象和云等观测资料的精细分析，确定中尺度锋面和边界线的位置和特性，以实现对中尺度对流系统发生、发展的地面触发条件和中尺度环境场条件的分析，为强对流天气的短时天气预报提供依据。

(3)中尺度对流天气的客观分析利用观测和数值模式输出，追踪反映中尺度对流系统发生、发展的特征物理量的演变特征，可定量判断可能发生的强对流天气的强度、落区和类型。

2009年以来，以对流天气图分析为基础的强对流天气的天气型识别，和以物理参数诊断为基础的对流天气的动力、热力环境场条件分析已经成为中国国家气象中心强对流天气短时和短期预报的重要依据。2010年，以对流天气的环境场条件综合分析图和特征物理量诊断为主要内容的分析产品——“强对流天气分析”，作为国家级强对流天气预报的业务指导产品，已下发给全国气象台站。业务中，预报员首先对已经发生的对流和强对流天气进行分析，以判断未来可能影响区域及可能类型。其次，使用对流天气的天气图分析方法，利用观测资料分析等压面上的特征系统和特征线，分析诊断当前的强对流天气的环境场条件，并最终形成反映水汽、不稳定、抬升和垂直风切变条件的综合分析图。随后，以T639数值模式为主，综合多个数值预报模式输出的风、温度、湿度等物理量场，进行预报时段的对流天气综合图分析。最后，综合实况和预报的对流天气综合图分析结果，并参考实况和数值模式输出的强对流天气特征物理量的客观诊断产品，形成强对流天气的分析和预报意见，实现强对流天气的落区、类型和发生时间的预报。

中尺度对流天气的分析方法和分析技术在中国国家气象中心的应用时间还不长，对于判断各种特征线、特征系统和特征物理量的阈值区间尚有待于进一步的研究和试验。此外，目前的对流天气图分析技术主要使用探空、常规和加密地面观测资料，判断中尺度对流系统发生、发展的环境场条件，适用于6 h以上的强对流天气预报。对于更短时间的中尺度对流系统的分析和预报，则有待于观测资料的改善。为了解决临近预报的需要，利用雷达、卫星等遥感探测资料的中尺度对流系统发生、发展的识别和分析技术也有待继续发展和完善。