2023年江苏阜宁EF3级龙卷分析与多波段雷达监测预警技术Ⅰ：天气分析与多波段雷达观测

刘俊; 周红根; 夏雨晨; 徐芬; 张兴海; 史朝; 王新

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2025.066

2023年江苏阜宁EF3级龙卷分析与多波段雷达监测预警技术Ⅰ：天气分析与多波段雷达观测

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.066

刘俊^{1, 2, 3},
周红根^{1, 4, ,},
夏雨晨³,
徐芬^{2, 5},
张兴海⁶,
史朝^{1, 7},
王新⁸

1.
中国气象局大气探测重点开放实验室, 四川成都 610225
2.
中国气象局交通气象重点开放实验室, 江苏南京 210041
3.
泰州市气象局, 江苏泰州 225300
4.
江苏省气象探测中心, 江苏南京 210041
5.
南京气象科技创新研究院, 江苏南京 210041
6.
南京恩瑞特实业有限公司, 江苏南京 211106
7.
成都信息工程大学, 四川成都 610225
8.
重庆市气象信息与技术保障中心, 重庆 401147

基金项目:

国家自然科学基金气象联合基金 U2342216

中国气象局创新发展专项 CXFZ2024J058

中国气象局大气探测重点开放实验室开放课题 2023KLAS05M

中国气象科学研究院基本科研业务费专项资金 2021Z003

华东区域气象科技协同创新基金项目 QYHZ202314

江苏省气象局科研基金项目 KM202312

江苏省气象局科研基金项目 KQ202509

详细信息

通讯作者:
周红根，男，江苏省人，研究员级高级工程师，主要从事雷达探测技术工作。E-mail：dpllyg@sina.com

中图分类号: P458.2
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出版历程
- 收稿日期: 2024-06-19
- 修回日期: 2025-08-28
- 网络出版日期: 2026-01-04
- 刊出日期: 2025-12-20

Analysis of the 19 September 2023 EF3 Tornado in Funing, Jiangsu, and Multi-Band Radar Monitoring and Early Warning Techniques Ⅰ: Weather Analysis and Multi-Band Radar Observation

LIU Jun^{1, 2, 3},
ZHOU Honggen^{1, 4
, ,},
XIA Yuchen³,
XU Fen^{2, 5},
ZHANG Xinghai⁶,
SHI Zhao^{1, 7},
WANG Xin⁸

1.
Key Laboratory of Atmosphere Sounding, CMA, Chengdu 610225, China
2.
Key Laboratory of Transportation of Meteorology, CMA, Nanjing 210041, China
3.
Taizhou Meteorological Administration, Taizhou, Jiangsu 225300, China
4.
Jiangsu Meteorological and Technical Equipment Centre, Nanjing 210041, China
5.
Nanjing Joint Institute for Atmospheric Sciences, Nanjing 210041, China
6.
Nanjing NRIET Industrial Company, Nanjing 210013, China
7.
Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China
8.
Chongqing Meteorological Information and Technology Support Center, Chongqing 401147, China

摘要

摘要: 为深入认识江苏龙卷形成的机理，提高龙卷监测预警业务精准性。本文以江苏历史上9月份罕见的2023年9月19日阜宁EF3级龙卷(简称“9.19”阜宁龙卷)个例为切入点，从实况与灾情、天气背景和环境条件、多波段雷达协同观测及效果3方面展开讨论。(1)“9.19”阜宁龙卷是梅雨天气背景下发生的强龙卷事件。200 hPa天气形势图出现气流分支和13.3 μm通道红外云图有楔状云，是“9.19”阜宁龙卷深对流强迫和提前研判的重要指标。(2) 热力和动力条件急剧变化表明大气的极不稳定和强劲的垂直上升运动，是触发强龙卷的重要潜势指标。CAPE跃增为2 288.7 J · kg^-1，CIN骤减至0.2 J · kg^-1，LCL骤降为1 005.0 hPa(69 m)，K指数骤升为40.2 ℃；0~1 km风切变跃增为10.9 m ·s^-1，0~3 km风切变跃增为19.2 m ·s^-1，0~6 km风切变跃增为21.9 m ·s^-1。(3) 苏北多波段天气雷达网可提供最低探测高度100~350 m为主的超低空资料，为龙卷监测预警提供了有力条件。“9.19”阜宁龙卷过程中苏北多波段天气雷达自适应观测效果较好，非人工干预下宝应XD(X-band Dualpolarization Weather Radar)雷达能合理地进行RHI(Range Height Indicater)自适应扫描，较完整地观测到龙卷超级单体的演变过程和垂直流场特征。尤其中低层反射率因子核(RC)和穹隆结构、中高层高悬回波、3~5 km高度后侧“V”型缺口和穹隆的悬挂回波和中高层高悬回波之间的东北-西南走向的弱回波带演变特征，以及前侧入流的涡管环流场、高空下沉气流和后侧入流(急流)分流的流场特征。研究结果为江苏多波段天气雷达监测预警龙卷以及龙卷物理过程的客观认识提供了参考依据。
- “9.19”阜宁龙卷 /
- EF3级 /
- 天气分析 /
- 多波段雷达 /
- 监测预警
Abstract: In order to deepen the objective understanding of the formation mechanisms of tornadoes in Jiangsu and improve the accuracy of tornado monitoring and early warning, this paper investigates the rare EF3-level tornado case that occurred on 19 September 2023 in Funing, Jiangsu, an unprecedented event for September in the history of Jiangsu. The analysis focuses on the reality and disaster situation, weather background and environmental conditions, and multi-band radar collaborative observations. The results are as follows. (1) The"9.19"Funing EF3-Level tornado was a strong tornadic event that occurred under the background of Meiyu weather. The air flow branching in the 200 hPa weather pattern and the wedgeshaped cloud in the 13.3 μm infrared satellite imagery were important indicators of deep convective forcing and advanced prediction of"9.19"Funing tornado. (2) Sudden changes of thermal and dynamic conditions signaled an extremely unstable atmosphere with strong vertical ascent, serving as important potential indicators for the triggering of a strong tornado. At 20:00 BJT on September 19 at the Sheyang sounding station, the Convective Available Potential Energy (CAPE) increased to 2 288.7 J · kg^-1, Convective Inhibition (CIN) decreased to 0.2 J·kg^-1, the Lifting Condensation Level (LCL) plummeted to 1 005.0 hPa (69 m), and K index increased to 40.2 ℃. Vertical wind shear rose to 10.9 m · s^-1 (0-1 km), 19.2 m · s^-1 (0-3 km), and 21.9 m· s^-1 (0-6 km). (3) The multi-band weather radar network in northern Jiangsu can provide ultra-low altitude data, with the lowest detection height ranging from 100 m to 350 m, which greatly meets the internal needs of tornado monitoring and early warning. The multi-band weather radar in northern Jiangsu had a good adaptive scanning capabilities on the"9.19"Funing tornado. Without manual intervention, Baoying XD radar can carry out reasonable Range Height Indicator (RHI) adaptive scanning, completely capturing the evolution and vertical flow field of tornadic supercell. The Scans clearly revealed key structural featares: a low-to-mid-level reflectivity factor core (RC) and dome structure; middle-to-high-level overhanging echoes; a "V"-shaped gap at 3-5 km height; and a northeast-to-southwest oriented weak echo band between overhanging echoes of the dome and the middle-to-high-level overhanging echoes. The flow field was characterized by the vortex tube circulation in the forward-flank inflow, high-altitude subsidence flow, and the divided rear-flank inflow jet. These results provide a valuable reference for the multi-band weather radar monitoring and warning of tornadoes using multi-band weather radar in Jiangsu and contribute to the objective understanding of tornadic physical processes.
- "9.19" Funing tornado /
- EF3-level intensity /
- weather analysis /
- multi-band radar /
- monitoring and early warning

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图 1 2023年9月19日江苏1 h最大雨量分布(a)和日极大风实况(b)

色斑图数据源为国家气象站和区域气象站；数值及风矢标注数据源为国家气象站。

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图 2 2023年9月19日08时(a、b、c)和20时(d、e、f)500 hPa(a、d)、750 hPa(b、e)、850 hPa(c、f)天气形势图

黑色实线为等位线，红色虚线为等温线，风矢代表风速风向。

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图 3 2023年9月19日20时“葵花8号”卫星13.3 μm通道红外云图(a)和200 hPa天气形势图(b)

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图 4 2023年9月19日08时(a)和20时(b)射阳站T-lnP图

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图 5 苏北多波段天气雷达网低空探测能力模拟图

a. 最低探测高度图；b. X波段天气雷达补盲效果图。

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图 6 龙卷发生地(黑圆点+红五角心)及苏北X波段天气雷达网和盐城SAD天气雷达地理位置分布

灰色圆圈表示X波段天气雷达探测范围，半径60 km。

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图 7 2023年9月19日19:57(a)、20:15(b)宝应XD雷径向速度图和TVS特征快速识别结果

TVS位置由红色圆点标注，TVS告警时刻为20:02和20:20，“9.19”阜宁龙卷发生地芦蒲镇童营村和板湖镇由黑色圆点标注。

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图 8 2023年9月19日20:03(a)、20:21(b)、20:45(c)、21:02(d)宝应XD雷达RHI模式反射率因子图

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图 9 023年9月19日20:21宝应XD雷达RHI模式径向速度图

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表 1 龙卷发生前射阳站(临近阜宁)的环境参数

环境参数	9月19日08时	9月19日20时
对流有效位能/(J·kg^-1)	1 088.9	2 288.7
对流抑制有效位能/(J·kg^-1)	115.0	0.2
抬升凝结高度/hPa	984.0	1 005.0
K指数/℃	35.4	40.2
0~1 km风切变/(m·s^-1)	0.7	10.9
0~3 km风切变/(m·s^-1)	5.1	19.2
0~6 km风切变/(m·s^-1)	10.2	21.9

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