引言

春季(3—5月)，大陆增温较快，近地面大气热力条件逐渐转好，当有北方冷空气入侵时，容易造成不稳定的大气层结而产生对流天气。由于南方地区增温早于北方，因此春季强对流天气主要出现在我国的南方地区。在华南、江南等地3月就会出现区域性强对流天气，并且华南等地的雷暴大风天气一般集中于春季^[1]。我国春季高架雷暴主要分布地为江南和华南地区，高发区在江西北部附近^[2]。正因为南方地区的春季强对流天气过程多，因此对于春季强对流的研究也主要集中在南方，并取得不少对预报业务有指导价值的科研成果^[3-7]。早在20世纪80年代，季致建^[8]利用长城0520CH微机计算当天46个高空站的几十种物理量场，据此预报华东地区午后强对流天气，可以说是我国强对流客观预报比较早的典范。李英等^[9]应用带通滤波方法分析了发生在滇南的两次春季强对流天气过程，发现在冰雹大风发生前，昆明静止锋附近低层有中尺度的扰动波列通过。风切变矢量随高度的变化决定了左移和右移风暴的发展趋势，风切变矢量随高度逆时针变化，使风暴分裂后左移风暴得以发展成超级单体，风切变矢量随高度顺时针变化，有利于超级单体向承载层平均风的右侧运动^[10]。

山东地处中纬度地区，每年5—6月是山东强对流天气多发季节，尤其是6月麦收季节，受冷涡或高空槽影响，强对流天气频发，造成较大灾害。如2016年6月13—14日，受华北冷涡影响，山东连续2 d出现大范围强对流天气，淄博、潍坊等地出现鸡蛋大的冰雹，淄博龙泉站极大风速高达36.1 m ·s^-1(12级)^[11-13]。无独有偶，2018年6月13日，受华北冷涡影响，山东再次出现大范围强对流天气，最大冰雹直径为4 cm，青岛奥帆基地的极大风速高达39.1 m ·s^-1(13级)。2016年6月30日，在高空槽与副热带高压相互作用的大环流背景条件下，山东出现大范围强对流天气，多地出现冰雹及10级以上雷暴大风^[14]。这些大范围的经典强对流天气均发生在6月。虽然山东在春季(3—5月)也能出现强对流天气，例如2006年4月28日受飑线影响，局部地区出现了28 m ·s^-1(10级)的雷暴大风和冰雹^[15]，2020年4月16日受冷涡影响鲁西北出现区域性冰雹和7~8级雷暴大风。但是春季强对流天气，无论是对流强度，还是影响范围，均不及6月出现的几个经典个例。事实上，从气候特征的分布来说，山东的强对流天气在6月强度最强、次数最多、影响范围最大^[16]。

2020年5月，山东出现强对流天气次数之多、范围之广、强度之大、灾害之重，均为近10年少见。共出现13次强对流天气，有8次出现冰雹，其中5月16—18日受华北冷涡影响连续3 d出现强对流天气，尤其以5月17日冰雹范围最广、对流强度最强、产生灾害最重，其冰雹范围大于前面提到的2018年6月13日强对流。2020年5月，全省累计受灾人口87.8万人，农作物受灾面积10.0万hm²，其中成灾面积5.3万hm²，直接经济损失高达37.30亿元。最严重的“5 ·17”强对流天气过程全省受灾人口64.4万人，直接经济损失23.62亿元，仅青岛的直接经济损失就超过11.00亿元。

从气候特征上看，5月出现这么多次强对流是比较罕见的，通过对这种异常天气现象的复盘，分析其产生的原因，知道发生了什么，为什么发生，才能逐步提高该类天气的预报能力。本文通过分析2020年5月的大气环流背景条件找出产生如此之多强对流天气的原因，并以5月17日强对流(以下简称“5 ·17”强对流)为例说明强度大的特点和原因。通过分析，加强了对这种异常天气特点和形成机理的认识，为日后预报强对流天气提供依据，提高对春季强对流天气的预报能力。

1 资料和方法 1.1 资料

(1) 欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF)第五代大气再分析数据集(ECMWF Reanalysis v5，ERA5；https://cds.climate.copernicus.eu/cdsapp#! /home)，空间分辨率为0.25°×0.25°, 时间分辨率为1 h。

(2) 山东1 611个加密自动气象观测站逐小时极大风和降水量资料。

(3) 山东闪电定位资料，空间分辨率为0.1°×0.1°。

(4) 潍坊、青岛多普勒天气雷达数据，山东及周边地区多普勒天气雷达拼图产品。

(5) 以山东123个国家级气象观测站(以下简称“观测站”)所在行政区(以下简称“县(市、区)”)为单位，同一次天气过程中，观测站或县(市、区)内出现冰雹，则记录该站出现1站次冰雹。辖区内冰雹实况使用山东省历史灾情普查数据库和各地上报的冰雹信息。

1.2 方法 1.2.1 距平

利用ERA5再分析资料计算了2020年5月500 hPa和850 hPa的高度、气温、经向风、850 hPa与500 hPa温度差以及地面2 m气温、海平面气压等要素的距平场。

$ x^{\prime}=x-\bar{x}, $

(1)

式(1)中：x′代表某要素的距平，x为该要素2020年5月的月平均值，$ \bar{x}$为该要素1981—2010年30 a中5月气候平均值。

1.2.2 双多普勒雷达风场反演

利用潍坊和青岛2部多普勒天气雷达基数据进行双雷达风场反演，分析“5 ·17”强对流超级单体内部的垂直运动。潍坊和青岛雷达相距139 km，有效反演区域定义为2部雷达探测的径向速度夹角在45°~135°所围的范围，反演区域如图 1所示的区域Ⅰ和区域Ⅱ。采用直接合成法对双雷达数据进行风场反演^[17-18]。该方法反演的风场结构多次用于分析对流风暴的内部结构，风向误差小于10°，风速误差小于单雷达反演风场^[19]。

1.2.3 强对流天气过程

根据以下标准选取强对流天气过程：1站(含，下同)以上任何尺寸冰雹、5站以上7级以上雷暴大风并且至少有1站达到8级以上(过程中伴有闪电)、5站以上雨强超过20 mm ·h^-1，只要出现上述3种天气之一即判定为强对流。天气过程的起止时间根据雷达回波、降水量或雷暴大风的起止时间而定。

2 2020年5月山东强对流天气特点 2.1 强对流天气过程

根据1.2.3节的标准，2020年5月一共出现13次强对流天气过程(表 1)，呈现次数多、范围广、强度大的特点。按照20时—次日20时作为1 d，强对流日数(17 d)占全月总日数(31 d)的54.8%。13次强对流过程中，有8次出现冰雹，13次出现8级以上雷暴大风，5次出现短时强降水。“5 ·17”强对流发生时间为17日下午到夜间，强对流过程范围最广、强度最大、灾害最重。

2.2 强对流天气特点 2.2.1 冰雹

山东冰雹主要出现在4—7月，占年平均冰雹日数的71.3%，其中6月最多，年平均4.9 d，5月次之，年平均3.4 d^[16]。2020年5月冰雹日数为8 d，不仅超过5月气候平均值，而且已超过气候平均最多的6月。除了3日(2站)和29日(1站)为局地性降雹外(少于3站)，其他6次均为区域性降雹(大于等于3站)。由降雹空间分布(图 2a)可见，除菏泽外，全省共有15市(占全省16个地级市的93.8%)81站(占全省123个国家级气象观测站所在县(市、区)的65.9%)出现降雹，降雹3次以上的地区主要出现在东营、济南、淄博、潍坊、青岛、烟台、威海和临沂，其中次数最多的为4站次，出现在济南莱芜、潍坊市区和潍坊诸城。降雹范围最广的为“5 ·17”强对流，全省有14市58站(占5月降雹站数的71.6%)观测到冰雹，几乎有对流降水的地区均出现了降雹，降雹范围之广非常罕见(图 2a)，并且当日青岛市即墨区和城阳区分别观测到直径4.5 cm和4.0 cm的冰雹，冰雹直径之大在5月比较少见。

2.2.2 雷暴大风

山东雷暴大风(平均风力不低于6级或阵风风力不低于8级，同时伴有雷暴的短时大风)主要集中在5—8月，其中最多的为7月，5月雷暴大风的月平均日数为5.5 d，排名第4^[16]。2020年5月一共出现13次雷暴大风天气过程，远远超过气候平均值。

由2020年5月极大风的分布(图 2b)可见，山东各市均出现8级以上大风，755站出现8级以上大风，101站出现10级以上大风，6站出现12级以上大风。13次强对流天气过程中，有10次出现10级以上雷暴大风，最大风速36.6 m ·s^-1(12级)出现在“5 ·17”强对流过程中。由各级雷暴大风的年平均日数(表 2)可见，10级以上雷暴大风主要分布在6月和7月，5月雷暴大风以8~9级为主。近10年加密自动气象观测站资料显示，雷暴大风达到12级的天气过程主要出现在6月，如引言中提到的几次强对流过程。可见，2020年5月无论是雷暴大风出现的次数，还是强度，均为近10年中5月少见，其强度和范围甚至达到或超过近10年中6月的经典强对流天气过程。

2.2.3 短时强降水

山东短时强降水一般出现在5—9月，1 h雨量R≥50 mm的短时强降水主要出现在6—8月^[16]。2020年5月，山东1 h最大降水量超过20 mm的区域主要分布在山东东南部和半岛地区(图 2c)。13次强对流过程中有5次出现短时强降水，最大小时降水量56.9 mm出现在17日荣城城西站。气候统计^[16]表明，荣城1 h雨量R≥50 mm的年平均次数不到1次，2020年5月17日出现小时雨量超过50 mm的短时强降水，在5月是非常罕见的。小时降水量排在第2位的49.9 mm，出现在8日济宁微山的赵庙站。此次天气过程受气旋影响，全省出现区域性短时强降水。

2.2.4 闪电

2020年5月，山东正、负闪电合计12 137次，其中正闪为3 578次，负闪为8 559次，正闪占29.48%，闪电平均强度为36.65 kA。除山东西南部外，全省大部地区均有闪电活动(图 2d)，最大闪电次数为117次，出现在山东半岛东部的威海。最大闪电强度出现在16日06:38:46(35.72°N，115.52°E)，位于菏泽鄄城旧城镇，电流强度高达435 kA。

综上所述，2020年5月山东一共出现13次强对流天气过程，次数之多、范围之广、强度之大、灾害之重，为近10年少见。8次降雹过程中，共15市(93.8%)81站(65.9%)出现冰雹，最大降雹次数为4站次，最大冰雹直径为4.5 cm。13次强对流天气均出现8级以上雷暴大风，雷暴大风范围影响全省，其中10级以上雷暴大风出现10次，最大风速为36.6 m ·s^-1(12级)。5次出现短时强降水，最大雨强为56.9 mm ·h^-1。13次中以“5 ·17”强对流最强，冰雹范围波及全省14个地市，范围之广非常罕见。

3 2020年5月强对流天气多发的成因

异常的降水往往同异常的大气环流及天气系统相联系，我国西南地区春季降水异常的形成与对流层中低层副热带地区强烈的异常气旋式环流波列有关^[20]。副热带高压(以下简称“副高”)较常年明显偏强，位置较常年同期异常偏北，有利于低纬度地区热带低值系统为郑州“7 ·20”极端强降水提供源源不断的水汽^[21]。山东一个月内产生13次强对流天气，并且强对流天气的范围广、强度大，可能也与大气环流的异常有关。本节重点从高低空大气环流及气象要素的月平均场与距平场分析2020年5月山东强对流多发的原因。

3.1 高空天气系统异常 3.1.1 500 hPa

2020年5月，500 hPa平均高度场(图 3a)在东亚地区上空为“一槽一脊”型，东北—华北地区为弱高空槽，华北地区为-1 dagpm的负距平中心，山东处于高空槽底部，山东北部为负距平。巴尔喀什湖以北地区为高压脊，高压脊的顶部为14~16 dagpm的正距平中心。该高压脊的强度异常偏强，导致脊前西北气流携带较强冷空气侵入到位于高空槽底部的山东。由月平均温度分布(图 3b)可以看出，华北—山东为温度槽，华北—我国中西部地区均为-1 ℃的负距平，说明5月华北地区冷空气偏强。同时，副高强度偏强，其控制区为2~4 dagpm的正距平中心(图 3a)，导致副高外围的西南暖湿气流可以到达地处中纬度的山东。另外还可以发现，朝鲜半岛以南地区无论是高度场还是温度场均为正距平，说明该地暖脊强度偏强阻碍华北低槽的东移，导致高空槽长时间驻留在华北—山东一带，造成山东多发对流性天气。

3.1.2 850 hPa

850 hPa月平均高度场(图 3c)与500 hPa相似，东亚地区上空同样为“一槽一脊”型，巴尔喀什湖以北地区高压脊的顶部为6~7 dagpm的正距平中心。东北—华北地区为高空槽区，槽区负距平的范围和强度均大于500 hPa，山东半岛为-2~-1 dagpm的负距平中心。山东受850 hPa高空槽前西南气流、500 hPa高空槽后的西北气流控制，为前倾槽结构。850 hPa月平均温度场(图 3d)，东亚大陆大部地区的气温为正距平，河南—山东南部为2~3 ℃的正距平，巴尔喀什湖以北地区暖脊的正距平高达7~8 ℃。结合图 3b可知，巴尔喀什湖以北的暖高压脊强度异常偏强，系统深厚，导致脊前西北气流不断引导冷空气入侵华北到山东地区。

由850 hPa月平均经向风分布(图 3e)可以看出，零速度线正好穿过山东中部，说明山东正处冷暖空气的交绥区。而且零速度线以北的北风区为负距平，进一步说明槽后北风强度偏强，引导冷空气入侵到山东。对比分析图 3c、d和图 3a、b可知，东亚大槽的强度较常年略偏强，华北到山东地区850 hPa温度为正距平，850 hPa高空槽对应850 hPa的暖温度脊、500 hPa的冷温度槽区，500 hPa槽后的西北气流不断携带冷空气入侵到850 hPa暖温度脊上空，造成该区域形成位势不稳定的大气层结。由图 3f可知，河北、河南、山东一带850 hPa与500 hPa月平均温度差为26~30 ℃，距平为1~2 ℃，说明该区域为位势不稳定区域，并且不稳定程度超过气候平均值1~2 ℃。500 hPa槽后冷空气入侵山东时，叠加在低层暖空气之上，不稳定度加强，容易产生强对流天气。

由此可见，山东上空高空槽强度偏强，系统深厚，并且为前倾槽，受东部偏强副高的阻挡，长时间维持在山东。500 hPa巴尔喀什湖以北暖高压脊强度异常偏强，脊前西北气流不断携带冷空气入侵山东，叠加在850 hPa偏强的暖温度脊上空，造成山东长期处于位势不稳定大气层结中，易产生强对流天气。

3.2 地面天气系统异常

海平面气压月平均场(图 4a)中，东北气旋中心位于内蒙古东北部到黑龙江北部地区，气旋中心西南部为高达-2.0 hPa的负距平中心，贝加尔湖西侧高压中心的距平高达2.5 hPa，说明二者之间的锋区强度是异常偏强的。山东处于东北气旋南部东高西低的南风气流中，河北、河南到山东西部一带有一低压中心，-1.8 hPa的负距平中心位于河南东部到山东西南部，说明在3省交界处受到一个异常偏强的低压控制，气旋式辐合较强。

2 m气温的分布(图 4b)与850 hPa的温度场类似，河北、河南到山东西部一带为暖温度脊，3~4 ℃的正距平中心位于河南中部，该中心与海平面气压的负距平中心重合，河北中东部到天津一带为-1 ℃的负距平。由图 4b和图 3b、d可知，冷暖空气在河北南部到山东西部一带交绥，交绥区正好位于地面22 ℃暖温度脊的顶端。该暖温度脊气温偏高，气旋式辐合明显偏强，在不稳定大气层结条件下，容易触发强对流天气。

3.3 有利于产生对流的环境条件

产生对流天气需要一定的水汽、不稳定的大气层结和抬升触发条件(3要素)^[22]。3.1节和3.2节的分析表明天气尺度系统异常，高低空系统的配置无论是动力条件还是热力条件均有利于山东产生对流天气。本节重点分析2020年5月山东3要素的分布特征。

由2020年5月大气可降水量月平均和距平分布(图 4c)可见，山东境内大气可降水量为22~26 kg ·m^-2，自北向南逐渐增加，东南部到半岛南部一带为24 kg ·m^-2。距平分布自西向东逐渐增大，除了西南部为负距平外，其他地区均为正距平，中东部地区的距平为2~3 kg ·m^-2。结合图 3e的分析，除本地的水汽外，源源不断的水汽输送也是5月山东发生强对流天气的重要水汽来源。

由2020年5月对流有效位能(convective available potential energy，CAPE)的月平均和距平分布(图 4d)可见，山东境内CAPE为50~250 J ·kg^-1，自北向南逐渐增加，东南部为200~250 J ·kg^-1。距平分布也是自北向南逐渐增大，除北部和西南部的部分地区为负距平外，其他地区均为正距平，东南部地区的距平为50~100 J ·kg^-1，说明山东境内大部地区的不稳定性高于气候平均值，尤其是东南地区不稳定程度最高，在合适的抬升触发条件下有利于产生对流。由10 m风场分布(图 4c、d)可知，在鲁中地区淄博到潍坊一带稳定存在一条西南风与东南风的辐合线，辐合线南侧，既是水汽充沛地区(图 4c)，也是CAPE的高值区(图 4d)，在辐合线的触发下容易产生对流天气。

4 “5 ·17”强对流天气特点 4.1 强对流天气概况

2020年5月17日下午至夜间，除山东西南部的部分地区外，全省出现大范围的强对流天气，鲁南和半岛的部分地区出现暴雨(图 5a)，过程最大降水量88.2 mm出现在乳山的育黎站，最大小时雨量56.9 mm出现在荣城的城西站，上述2个站均隶属于威海市辖区。除鲁西北的部分地区外，全省大部地区出现8级以上雷暴大风(图 5b)，最大风速36.6 m ·s^-1(12级)于22:29出现在日照的岚山港站，次大值34.6 m ·s^-1 (12级)于21:25出现在临沂观测站。山东共有5个观测站出现12级雷暴大风，35站出现10级以上雷暴大风。对比图 2a和图 5a可以发现，基本上有降水的地区均出现了冰雹。当日青岛的即墨和城阳分别观测到直径4.5 cm和4.0 cm的大冰雹。

2020年5月17日16时—18日05时，山东正、负闪电合计3 638次，其中正闪为1 019次，负闪为2 619次，正闪占28.01%，闪电平均强度为30.87 kA。闪电活动主要发生在枣庄、临沂、日照和山东半岛(图略)，最大闪电次数为73次，出现在临沂。最大闪电强度出现在22:02:15(36.92°N，118.74°E)，电流强度达到266.98 kA，位于潍坊寿光。

4.2 雷达回波特征

17日17:00在鲁西北有一条东北—西南向的云带，德州境内分散有30~40 dBZ的降水回波，将此云带称为回波带A。之后回波带A内的单体快速发展，18:00(图 6a)已发展成一条东北—西南向的积层混合降水回波，夹杂着个别强度较强的单体，最大反射率因子为55 dBZ。回波带A的范围略有扩大，除鲁西北地区外，鲁中的北部也开始出现30 dBZ的降水回波，称其为回波带B。18:00以后，在回波带A的前侧(东南方向)不断有新单体快速发展，同时在回波带A的前沿也有一些单体快速发展。19:00(图 6b)，回波带A已发展成一条带状的多单体风暴，夹杂着多个超级单体，最强单体强度高达65 dBZ，位置比18:00略偏东，位于潍坊—济南—德州一线。鲁中的南部到鲁东南一带有一些分散的新单体发展，中心强度在55~60 dBZ之间。之后回波继续快速发展并东移，20:00(图 6c)，回波带A的后部(西北侧)逐渐减弱，其前部强度增强，多个单体的中心最大反射率因子高达65 dBZ。同时，在日照、青岛一带的单体和莱芜、临沂、济宁交界处的单体分别发展成为近乎东北—西南向的多单体C和多单体D，其中多单体D中心最大回波强度为65 dBZ，呈现后向传播的特征，在其西南方向有一小块中心强度60 dBZ的单体。回波带A向东移的同时，向东南方向发展，其发展趋势为前侧发展，后侧减弱，前部多为中心强度达60 dBZ的较强单体，其南界与多单体C距离缩短，二者将有合并的趋势。

21:00(图 6d)，多单体D已发展为一条东北—西南向的飑线，其北界与回波带A的前沿连接，其西南向在鲁西南到河南境内仍不断有新单体发展，称其为多单体E。多单体C仍位于青岛、日照一带，部分单体之间发生合并，以强度高达60~65 dBZ的超级单体为主。回波带A前沿单体较强，其后部减弱较快。3部分回波之间距离缩短，逐渐接近。22:00(图 6e)，回波带A的后部继续减弱，其前沿的单体、多单体C和多单体D已完全合并，形成一条长度超过500 km的长飑线。飑线内包含着强度超过60 dBZ的超级单体，飑线的尾部仍有一些新单体发展，称其为多单体F。23:00(图 6f)，飑线东段入海，在青岛以北强度减弱，青岛以南强度依然较强，日照海域飑线强度达65 dBZ。飑线南段继续控制鲁南—苏北一带，强中心雷达反射率因子达60 dBZ，飑线尾部仍有多单体G发展。之后飑线继续东移，强度逐渐减弱。

由上述分析可见，分散的对流单体快速发展过程中发生了多次合并，单体在合并过程中强度增强，最终形成超级单体和飑线。比如，18:54，在青岛胶州西侧新生两小块对流单体，分别称其为单体A、单体B，两单体最大反射率因子为30 dBZ。19:00，单体A、B之间又新生单体C，且单体A、B快速发展，范围扩大。19:11，3个单体合并，称其为单体D，最大反射率因子高达55 dBZ，且其周边继续有新单体生成并与其合并。19:34(图 6g)，单体D与其南部的新生的单体E合并，但两单体仍具有独立的强回波中心。由单体D的剖面图可见，最大反射率因子65 dBZ具有明显的回波悬垂特征，说明该单体内有强烈的上升运动，且近地面有一小块60 dBZ以上回波，说明冰雹落到较低高度。20:02(图 6h)，单体E逐渐减弱，单体D继续发展，65 dBZ回波范围扩大，强回波中心更加紧密，具有钩状回波特征。由其垂直剖面图可见，65 dBZ回波垂直方向从地面向上一直扩展到9 km以上(-20 ℃层高度为6.6 km)，面积增大，仍具有回波悬垂特征，可见风暴内部垂直上升运动非常强，导致青岛的城阳、即墨一带出现直径4.0 cm以上的大冰雹。

由此可见，山东境内新生的对流风暴发展迅速，形成超级单体群。超级单体发展旺盛，风暴内部上升运动非常强烈，65 dBZ强回波顶高达9 km，具有钩状回波、回波悬垂等大冰雹云的显著特征。鲁东南一带对流风暴呈后向传播特征，逐渐组织化为一条东北—西南向的飑线。飑线逐渐与其西南侧新生单体、北侧回波带A、东北侧多单体C合并，逐渐演变为一条长度超过500 km、内含多个超级单体的强飑线，造成山东出现大范围冰雹、雷暴大风和局地短时强降水等极端强对流天气。

4.3 垂直运动特征

双多普勒雷达风场反演技术已较多用于分析对流风暴内部的流场结构^[17-19]。选用潍坊和青岛多普勒天气雷达的基数据计算对流风暴内的垂直速度。由图 7a可见，20:33，青岛平度境内的超级单体最大反射率因子为65 dBZ，风暴呈现向东侧(右侧)的倾斜结构，这种倾斜的、中高层悬垂的垂直结构有利于风暴的持续发展^[23]。风暴主体内偏东侧为斜上升运动，最大上升速度28 m ·s^-1位于10 km高度以上，说明该超级单体东侧仍呈发展趋势。两个体扫之后，20:45(图 7b)该超级单体依旧呈倾斜结构，风暴主体偏东侧仍然为上升运动，最大上升运动中心28 m ·s^-1还是位于10 km以上。当日的-20 ℃层高度为6.5 km，-30 ℃层高度位于7.7 km处。该超级单体内的最大上升运动中心远远高于-30 ℃层高度，有利于大冰雹的形成。由图 7b可见，超级单体后侧的下沉运动也较强，最大下沉速度同样达到28 m ·s^-1。风暴后侧强的下沉气流到达地面后产生强辐散，一方面在近地面产生强的雷暴大风；另一方面，地面出流与环境风之间产生辐合，有利于触发产生新的雷暴，促使雷暴不断传播，生命史延长。事实上，该超级单体于19:11在潍坊的寿光形成，之后向东移动，最大反射率因子持续达65 dBZ，直到21:00移出青岛的平度后强度逐渐减弱，造成所经之地出现冰雹和雷暴大风。

可见，超级单体内垂直上升速度和下沉速度均高达28 m ·s^-1，上升运动剧烈，维持时间长，导致超级单体生命史延长，造成所经之地出现大冰雹和雷暴大风。

5 结论与讨论

2020年5月山东强对流次数之多、范围之广、强度之大、灾害之重为近10年来少见，本文分析了2020年5月山东强对流和“5 ·17”强对流的天气特点，并从大尺度天气系统和气象要素异常的角度分析了此月山东强对流天气多发的原因。主要结论如下：

(1) 副高强度偏强，有利于其外围的西南暖湿气流到达地处中纬度地区的山东；受海上较强高压脊阻挡，强度偏强的前倾槽长时间维持在山东上空；500 hPa巴尔喀什湖以北暖高压脊强度异常偏强，脊前西北气流不断携带冷空气入侵山东，叠加在850 hPa偏强的暖温度脊上空，造成山东长时间处于位势不稳定大气层结，为强对流天气提供了有利的环境条件。

(2) 山东上空水汽充沛，CAPE偏大，850 hPa山东处于冷暖空气的交绥区，在不稳定大气层结条件下，冀鲁豫3省交界处气旋式辐合明显偏强，鲁中地区稳定存在一条辐合线，容易触发产生强对流天气，造成山东5月强对流天气频发。

(3)“5 ·17”强对流冰雹范围之广非常罕见，全省14市(87.5%)58站(47.2%)出现冰雹，占5月降雹站数的71.6%。超级单体群和一条长度超过500 km的飑线是造成“5 ·17”强对流的直接原因，超级单体内部垂直上升速度和下沉速度均高达28 m ·s^-1，上升运动剧烈，维持时间长，导致超级单体生命史延长，造成所经之地出现大冰雹和雷暴大风。

造成强对流天气除需要有利的大尺度环境条件，还需要中小尺度天气系统的配合，比如阵风锋、海风锋、云街等中小尺度天气系统的触发作用^[24-25]，回波合并导致雷暴增强^{[19, 26]}等等。由上述的分析可见，造成“5 ·17”强对流的是超级单体群和飑线，超级单体出现多次合并，生命史长。后续将针对此次强对流天气过程，分析产生强度如此之强、范围如此之广的天气成因，进一步提高对极端强对流天气形成机理的认识。

致谢: 感谢中央气象台牛若芸和周宁芳两位首席预报员给予的指导和帮助。