近年来随着雷暴大风、短时强降水等强对流天气的频繁发生，对流天气的研究越来越得到重视（李丹等，2021；牛淑贞等，2021；司福意等，2018）。对流风暴中的冷性下沉气流到达低空，与低层暖湿空气交汇形成的边界就是阵风锋（张培昌等，2001；黄旋旋等，2008；张涛等，2013）。阵风锋作为边界层辐合线的一种，又称为雷暴的出流边界或外流边界，是最常见的对流触发系统之一（张一平等，2005；俞小鼎等，2012）。在雷达回波图上，阵风锋表现为强对流回波前方的窄带回波（李国翠等，2006）。阵风锋过境伴有气压升高、风速突增和温度陡降等现象，阵风锋及其母雷暴经常会产生地面大风，引发人员伤亡或者经济损失，因此阵风锋研究对防灾、减灾有重要意义。

阵风锋过程经常伴有地面大风出现，特别当母雷暴为飑线或者强单体风暴时，不仅母雷暴可以产生地面大风，阵风锋也可以产生地面大风（王彦等，2006；刘峰等，2007；马中元等，2011；吴举秀等，2017）。阵风锋出现不仅对地面大风发生有预示作用，而且阵风锋作为边界层辐合线，在触发新生雷暴和加强已有雷暴方面有重要作用（Wilson and Schreiber， 1986；Wilson and Mueller， 1993）。通过雷达低仰角反射率产品，在一定距离内可以实时监测雷暴及其阵风锋发展、演变情况，可提前1 h左右发现触发新生对流的征兆，因此阵风锋对地面大风和新生对流发展有提前预警作用（唐明晖等，2011；郑佳锋等，2013）。阵风锋对雷暴不仅具有较强的抬升触发能力，而且阵风锋对母雷暴有反馈作用，当阵风锋与雷暴间的距离保持不变时，阵风锋对母雷暴有正反馈作用；当阵风锋远离雷暴时，雷暴将迅速减弱，阵风锋对母雷暴有负反馈作用（胡文东等，2015；刘勇等，2007）。近年来根据阵风锋与母体雷暴的距离及其与母雷暴的相互作用，对阵风锋的分类有诸多成果（葛润生，1986；席宝珠等，2015；陶岚等，2016），阵风锋的类型不同，对母体雷暴的反馈作用不同。

湖北省地处长江中游，地形复杂，中小河流和湖泊众多，对流性天气频发。目前对于湖北的阵风锋相关研究很少，对其特点及影响认识不足，因此本文基于2016—2021年多普勒雷达资料和高时空分辨率的加密自动气象站资料，统计湖北阵风锋时空分布、阵风锋及其母雷暴的各项特征指标，并重点对阵风锋过程引发地面大风和对流触发情况进行分析，以期加深对此类强对流天气的认识，提高湖北对流性天气的预报和预警能力。

采用2016—2021年湖北6个雷达站（十堰、襄阳、随州、宜昌、荆州、武汉站）多普勒雷达资料及湖北加密自动气象站逐小时气温及风速等资料，对雷达站点周围半径125 km范围内的雷暴阵风锋进行主观识别统计。参照席宝珠等（2015）的判别标准，本文阵风锋识别方法为：在低仰角（0.5^o和1.5^o）雷达回波图中，回波强度大于等于45 dBZ的雷暴前方或周边，若清晰观测到弧状或线状结构的窄带回波，其长度大于等于30 km且回波强度小于等于30 dBZ并维持5个体扫以上，该窄带回波随母雷暴一起移动或者在母雷暴周边呈弧形散开，并用低仰角雷达径向速度产品可确定窄带回波的移动特征，该窄带回波即为阵风锋。按照上述阵风锋识别标准，结合阵风锋经过自动气象站的风场及温度、气压、湿度信息，若一个雷暴日中存在多条阵风锋，但其母雷暴不同，则按多次阵风锋过程统计。另外，阵风锋统计过程中，只统计与雷暴相伴随的阵风锋，无明显雷暴产生的边界层辐合线不计入。文中附图涉及的湖北省行政边界基于国家地理信息公共服务平台网站下载的审图号为GS（2019）3266号的标准地图制作，底图无修改；另外文中所有时间均为北京时。

2016—2021年湖北共出现48次阵风锋过程。阵风锋主要出现在5—9月，6、7、8月阵风锋呈逐月增加趋势，分别出现7、18、21次阵风锋过程，夏季阵风锋占比为96%。从阵风锋过程次数的日变化分布[图1（a）]看，午后到傍晚（15：00—18：00）是阵风锋高发时段，70%的阵风锋出现在该时段，峰值出现在17：00；18：00—19：00，阵风锋迅速减少；04：00—12：00没有监测到阵风锋。从阵风锋的持续时间[图1（b）]来看，大多数阵风锋持续时间小于等于3.0 h（占比73％），其中持续时间在2.5~3.0 h的阵风锋占比38％，1.5~2.0 h的阵风锋占比25％，阵风锋最长持续时间为5.5 h。

图2为2016—2021年湖北阵风锋生成区域和移动方向分布。从阵风锋生成位置来看，主要集中在5个地区，如图2虚线包围区（1、2、3、4、5区），1区阵风锋（黑色箭头，称为“省外阵风锋”）形成于河南与陕西、鄂西北交界附近，2016—2021年总共有5次阵风锋过程，阵风锋向东南和偏南方向移动，影响鄂西北和鄂东北地区；2区阵风锋在鄂西北的襄阳附近生成（紫色箭头，称为“襄阳阵风锋”），总共有4次阵风锋过程，阵风锋向西移动，主要影响鄂西北东部；3区阵风锋在鄂东北形成（棕色箭头，称为“鄂东北阵风锋”），共有16次阵风锋过程，大多数阵风锋生成于桐柏山与大别山交界附近，向西南和偏南方向移动，主要影响鄂东北、鄂东南及江汉平原的东部地区；4区阵风锋在江汉平原生成（红色箭头，称为“江汉平原阵风锋”），影响江汉平原和宜昌地区东部，共有15次阵风锋过程，其中14次阵风锋向西南或偏南方向移动，一次阵风锋向东方向移动，与其他阵风锋移动路径有较大区别；5区阵风锋在鄂西南的宜昌附近形成（蓝色箭头，称为“宜昌阵风锋”），共有6次阵风锋过程，均向偏东方向移动，影响宜昌地区东部和江汉平原。另外，在鄂西北东南部（黄色箭头）和鄂东南（黄色箭头）各有一次阵风锋过程，分别向东和向北移动，这2次阵风锋生成位置、移向与其他区域有较大差别，不归类在上述5个区域内。相同区域生成的阵风锋，移动方向有一定的规律。综上所述，阵风锋空间分布不均匀，在鄂东北生成的阵风锋最多，占阵风锋总数的33%，其次是江汉平原，占总数的31%，省外、襄阳、宜昌阵风锋分别占总数的10%、8%、13%。阵风锋生成和影响区域主要在湖北中东部平原地区，而西部山区受复杂下垫面影响，极少监测到阵风锋。从阵风锋移动方向来看，从北向南移动的阵风锋最多，其次是从西向东移动的阵风锋，从南向北移动的阵风锋较少。

对2016—2021年湖北阵风锋母雷暴的形态结构进行统计，可分为3种风暴：多单体雷暴、多单体雷暴群、飑线，其中35%为多单体雷暴，40%为多单体雷暴群，25%为飑线。母雷暴的最强回波均大于等于50 dBZ，其中52%的母雷暴最强回波大于等于55 dBZ，19%的母雷暴最强回波大于等于60 dBZ。阵风锋的回波强度为10~30 dBZ，大多数分布在10~25 dBZ；阵风锋伸展高度为1.0~2.2 km[图3（a）]，其中伸展高度为>1.3~1.6 km的阵风锋最多，伸展高度为>1.6~1.9 km的阵风锋其次。进一步统计发现，阵风锋回波强度及伸展高度与母雷暴回波强度相关性不大。阵风锋空间尺度大多为>50~150 km[图3（b）]，其中空间尺度为>50~100 km的阵风锋最多（占比48%），>100~150 km的阵风锋其次（占比31%）。空间尺度大于150 km的阵风锋占比为15%，其母雷暴36%为飑线，64%为多单体雷暴群。

统计不同移动距离的阵风锋[图3（c）]，并根据移动距离和持续时间计算阵风锋的平均移动速度，发现90%的阵风锋从生成到消亡的移动距离在150 km以内，其中移动距离为>70~100 km的阵风锋最多，移动距离大于200 km的阵风锋母雷暴均为飑线；大多数阵风锋平均移动速度在40 km·h^-1以内，其中平均移动速度为>30~40 km·h^-1的阵风锋最多[图3（d）]，飑线型阵风锋平均移动速度均大于等于40 km·h^-1，总体上比多单体型阵风锋平均移动速度更大。

不同区域生成的阵风锋，母雷暴形态结构有较大区别，襄阳阵风锋母雷暴均为多单体雷暴或多单体雷暴群结构；宜昌阵风锋母雷暴均为飑线；省外阵风锋母雷暴中60%为飑线；江汉平原母雷暴大多是多单体雷暴或多单体雷暴群结构，只有一次为飑线；鄂东北阵风锋母雷暴中50%为多单体雷暴群结构，36%为多单体雷暴，14%为飑线。分析发现，多单体型母雷暴多发生在7—8月副热带高压边缘弱天气尺度强迫下，午后对流单体在江汉平原北部的大洪山、鄂东北的大别山和桐柏山附近形成，对流单体向南部的平原地区移动并发展成熟形成阵风锋，这可能是导致阵风锋在江汉平原、鄂东北频繁发生并向偏南方向移动的主要原因，山地及山地与平原相对位置可能是影响多单体雷暴及其阵风锋移动方向的主要因子。

从阵风锋与母雷暴移动方向看，84%阵风锋与母雷暴移动方向之间夹角小于等于30°，大多数阵风锋与母雷暴的移动方向基本一致；10%阵风锋与母雷暴移动方向夹角为30°~90°，阵风锋出现在母雷暴移动方向的左侧或右侧；6%母雷暴在原地消亡，其阵风锋在母雷暴前侧呈弧形扩散减弱消亡；未出现母雷暴与其阵风锋移动方向相反（夹角大于90°）的情况。总体上，多数阵风锋与母雷暴移动方向一致，说明大多数阵风锋出现在母雷暴移动方向前方，从阵风锋移向大致可以判断母雷暴的移动方向。从阵风锋的生成区域和移向可知，在江汉平原南部和鄂东南生成并向北移动的阵风锋较少，说明北上的雷暴系统很难在其前沿监测到阵风锋，阵风锋出现与否及相对于母雷暴的位置与中低层垂直风切变、雷暴内部结构和雷暴移动方向等有关。

湖北阵风锋发生在雷达站100 km范围内，大多发生在80 km范围内，因此可以利用雷达低仰角反射率产品完整监测到阵风锋生成、移动及消亡情况。阵风锋的消亡方式有2种：（1）阵风锋随母雷暴减弱消亡而消亡；（2）阵风锋在母雷暴较强（≥45 dBZ）时消亡，母雷暴内下沉气流减弱或冷池前沿暖区温度下降引发的温度梯度下降，使得冷池强度及出流减弱，这可能是导致阵风锋消亡的主要原因。统计发现71%的阵风锋随母雷暴减弱消亡，29%的阵风锋在母雷暴较强时消亡。随母雷暴减弱消亡的阵风锋中，当母雷暴减弱至35 dBZ以下时，18%的阵风锋在30~60 min内消亡，82%的阵风锋在30 min内消亡，说明大多数阵风锋在母雷暴减弱后迅速消亡，母雷暴减弱后湖北阵风锋的持续时间明显低于北京雷暴阵风锋的持续时间（何娜等，2020）。

阵风锋是地面强冷池出流与近地面环境暖湿空气相互作用形成的天气现象，地面强冷池形成需要中层干空气以及中低层较强温差，阵风锋发生的环境条件与雷暴大风相似，因此阵风锋过程经常伴有地面大风（地面极大风速V_max≥17.0 m·s^-1，下同）。在实际业务工作中，地面大风预报是阵风锋过程中最为关注的问题。统计2016—2021年48次阵风锋过程中母雷暴和阵风锋产生的地面极大风速（V_max）（图4），发现69%的母雷暴产生的V_max≥17.0 m·s^-1，79%的母雷暴产生的V_max≥14.0 m·s^-1。大多数阵风锋产生的地面风速不大，9%的阵风锋产生的V_max≥17.0 m·s^-1，32%的阵风锋产生的V_max≥14.0 m·s^-1；有3次飑线型阵风锋过程产生的V_max≥17.0 m·s^-1，即使母雷暴回波强度减弱至35 dBZ以下，在冷池密度流作用下，阵风锋产生的地面极大风速仍可达13.0~15.0 m·s^-1。雷暴出流向前运动的惯性和密度流效应是阵风锋产生地面大风的两个主要原因，飑线大多发生在较强环境风场条件下，具有较强向前运动惯性（姚叶青等，2008；竹利等，2021），因此大多数飑线型阵风锋比多单体型阵风锋产生的地面风速要大。对于大多数阵风锋过程，母雷暴产生的地面风速越大，其阵风锋产生的风速越大，但阵风锋产生的地面风速均小于其母雷暴产生的地面风速。

湖北阵风锋过程主要是母雷暴产生地面大风，因此从阵风锋生成的5个区域详细分析母雷暴产生的地面风速情况：1区80%、2区25%、3区69%、4区34%的母雷暴产生的V_max≥17.0 m·s^-1；5区所有母雷暴产生的V_max≥17.0 m·s^-1，该区母雷暴产生的地面大风概率最大。按照雷暴类型划分，所有飑线型母雷暴产生的V_max≥17.0 m·s^-1；42%的多单体或多单体群产生的V_max≥17.0 m·s^-1。分析发现，母雷暴回波强度在45~50 dBZ时，21%的多单体或多单体群产生的V_max≥17.0 m·s^-1；母雷暴回波强度在50~55 dBZ时，75%的多单体或多单体群产生的V_max≥17.0 m·s^-1；母雷暴回波强度在55~60 dBZ时，所有多单体或多单体群产生的V_max≥17.0 m·s^-1，多单体型母雷暴回波强度越强，母雷暴及其阵风锋产生的地面大风概率越大。

为进一步揭示阵风锋和母雷暴回波强度与地面风速的关系，基于母雷暴产生的V_max，把阵风锋过程分为弱风类（V_max<17.0 m·s^-1）和强风类（V_max≥17.0 m·s^-1），图5为弱风类和强风类母雷暴及其阵风锋的回波强度箱线图。可以看出，弱风类和强风类母雷暴回波强度分布区间分别为45~55、45~60 dBZ[图5（a）]，强风类母雷暴的平均值和中位数明显大于弱风类，母雷暴的回波强度与地面风速大小有较好的对应关系；强风类和弱风类阵风锋回波强度差别不大，回波强度中位数都为20 dBZ[图5（b）]。由前述分析可知，母雷暴产生的地面风速越大，其阵风锋产生的地面风速也越大，而2种类型阵风锋的回波强度差别不大，说明阵风锋产生的地面风速与其本身的回波强度相关性不大。

地面冷池出流的强度与对流风暴下沉气流和地面环境温度有关（肖现等，2015），下沉气流在地面形成的降温幅度越大，地面环境温度越高，冷池及其出流就越强，阵风锋及其母雷暴出现地面大风的可能性则越大。基于阵风锋过程的分类（弱风类和强风类），统计地面小时温度最大降幅（ΔT）和阵风锋发生前地面最高温度（T_max），图6为2种类型阵风锋过程的ΔT和T_max箱线图。可以看出，强风类ΔT为6.0~14.0 ℃，第25个百分位数为8.0 ℃，中位数为10.0 ℃；弱风类ΔT为3.0~10.0 ℃，第25个百分位数为5.0 ℃，中位数为6.0 ℃，强风类的温度降幅明显大于弱风类。从阵风锋发生前的T_max来看，弱风类和强风类的T_max均超过30.0 ℃，第25个百分位数分别为33.0、34.0 ℃，中位数分别为33.0、35.5 ℃，整体上强风类比弱风类阵风锋地面温度高。地面温度小于34 ℃的强风类阵风锋过程中，飑线作为母雷暴出现2次，阵风锋发生在22：00以后，夜间地面温度下降；多单体风暴出现1次，其产生的V_max<19 m·s^-1。阵风锋大多发生在15：00—18：00，午后地面温度上升，雷暴冷池与周边高温环境形成较大温度梯度，有利于强冷池、阵风锋的形成和维持。

阵风锋作为边界层辐合线，在移动过程中抬升前沿的暖湿气流，增强雷暴附近的垂直风切变和地面辐合条件，触发对流新生，或者与周边雷暴相互作用，导致周边雷暴得以发展（俞小鼎等，2020）。从统计结果来看，91%的阵风锋在其后部、附近、前侧（包括左前侧和右前侧）触发对流单体。为详细了解湖北阵风锋的对流触发及反馈作用，分3种类型对其进行统计，分别为正反馈型、负反馈型和合并型。正、负反馈型指阵风锋与母雷暴相互作用形成的正、负反馈。阵风锋与母雷暴分离初期为正反馈时，后期消亡阶段演变为负反馈，因此文中以阵风锋从母雷暴分离初期的类型为分类标准。合并型指阵风锋与周边已有雷暴合并发展型，该类型在正、负反馈型中均可出现。正反馈型母雷暴与阵风锋的距离为10~18 km；负反馈型，当母雷暴回波强度大于等于35 dBZ时，母雷暴与阵风锋的最大距离为30~70 km。

正反馈型阵风锋出现在母雷暴前方，阵风锋与母雷暴几乎以相同距离同向运动，前沿暖湿气流在阵风锋上被迫抬升，倾斜上升输送到母雷暴附近，对流触发大多出现在母雷暴和阵风锋之间，新单体迅速并入母雷暴，导致母雷暴强度和结构维持。该类型有13次过程，11次过程母雷暴为飑线，2次为多单体雷暴群（表1），母雷暴均出现地面大风，92%及62%的母雷暴地面大风持续时间分别大于等于2 h、3 h。此类型母雷暴大多数是飑线，雷暴冷池与低层环境垂直风切变的相互作用，使整个对流系统处于动态平衡并能长时间维持（Rotunno et al.，1988）。负反馈型母雷暴移动速度很慢或呈准静止状态，阵风锋逐渐远离雷暴母体，母雷暴快速减弱、消散，阵风锋对母雷暴有负反馈作用。负反馈型有35次过程，1次过程母雷暴为飑线，17次过程为多单体，17次过程为多单体雷暴群（表1）。阵风锋在远离雷暴的过程中，在其后部、附近或前侧均可触发对流单体，新生对流单体发展增强，其冷性出流可以补充阵风锋后部的冷空气和推动力，使得阵风锋维持或减缓消亡。阵风锋触发的对流单体中，29%的对流单体回波强度大于等于55 dBZ，37%的对流单体回波强度为45~50 dBZ，23%的对流单体回波强度为35~40 dBZ，4次阵风锋过程没有触发对流单体。由于阵风锋逐渐远离母体雷暴，没有强干冷气流补充，其后侧的干冷气流逐渐减弱，因此远离母雷暴过程中触发的新生单体通常不强，即使能发展成强单体（回波强度大于等于55 dBZ），但大多数单体尺度较小、持续时间短。46%的负反馈型母雷暴产生地面大风，但大多数地面大风只持续1 h，仅9%的负反馈型地面大风持续时间大于等于2 h。合并型有17次过程，占阵风锋总数的35%，其中5次为正反馈型，12次为负反馈型，阵风锋与周边雷暴合并后，周边雷暴上升运动增强，导致88%的周边雷暴出现地面大风或短时强降水（小时降水量大于等于30 mm），其中有47%出现地面大风，82%出现短时强降水。鄂东北生成的阵风锋向南移动过程中，与周边雷暴合并的次数最多，特别是与黄石附近的对流单体合并，导致黄石附近雷暴大风等强对流天气频发，这与韦惠红等（2022）的研究一致。

综上可知，不是所有阵风锋过程都能产生地面大风，正反馈型发生时，地面均可出现大风，但负反馈型和合并型不一定出现大风。单纯依靠阵风锋对下游地区发布强对流预警，会带来一定的虚警率。92%的正反馈型母雷暴地面大风持续时间大于等于2 h，9%的负反馈型母雷暴地面大风持续时大于等于2 h（表1），88%合并型周边雷暴产生地面大风或短时强降水。因此阵风锋出现后，大多数正反馈型和合并型会继续产生强对流天气，利用阵风锋与母雷暴的距离、移动方向以及与周边雷暴的关系等，对此两类过程的强对流天气进行预报、预警，在阵风锋研究中最关键。

本文利用雷达资料、地面加密自动气象站资料等，对湖北2016—2021年48次雷暴阵风锋过程进行综合统计分析，得出以下结论：

（1）湖北阵风锋主要出现在6—8月，占总数的96%，其中8月最多；一天中主要发生时段为15：00—18：00，17：00出现最多；大多数阵风锋持续时间为1.5~3.0 h。产生阵风锋的母雷暴中35%为多单体雷暴，40%为多单体雷暴群，25%为飑线。

（2）阵风锋主要有5个生成区域，分别为省外、鄂东北、江汉平原、鄂西北的襄阳和鄂西南的宜昌附近，相同区域生成的阵风锋移动方向有较好规律性。鄂东北生成的阵风锋最多，占阵风锋总数的33%，其次是江汉平原，占总数的31%。不同区域生成的阵风锋，母雷暴结构有较大区别，其中宜昌阵风锋母雷暴均为飑线，襄阳阵风锋母雷暴均为多单体或多单体雷暴群结构。

（3）母雷暴的最强回波强度为50~60 dBZ，阵风锋的回波强度为10~30 dBZ，阵风锋的伸展高度为1.0~2.2 km，阵风锋的回波强度以及伸展高度与其母雷暴的回波强度对应关系不大。阵风锋的消亡方式有2种，分别为随母雷暴减弱消亡和自动消亡，当母雷暴减弱至35 dBZ以下时，82%的阵风锋在30 min内减弱消亡。大多数阵风锋与母雷暴移动方向一致，没有出现母雷暴和其阵风锋移动方向相反的情况。

（4）不是所有母雷暴及其阵风锋都能引发地面大风，69%的母雷暴和9%的阵风锋产生的地面极大风速V_max≥17 m·s^-1，飑线型母雷暴产生的V_max均超过17 m·s^-1。在多单体和多单体雷暴群中，母雷暴的回波强度越强，母雷暴及其阵风锋产生的地面大风概率越大。母雷暴产生的地面风速大小与其回波强度、冷池强度以及环境温度等有关，阵风锋产生的地面风速大小与其回波强度、空间尺度关系不大。

（5）阵风锋有强对流触发能力，91%的阵风锋在其后部、附近、前侧触发了对流单体。母雷暴与其阵风锋反馈作用不同，对流触发与阵风锋的相对位置有差别，大多数正反馈型在阵风锋后部触发对流单体，负反馈型在阵风锋后部、前侧和附近均可触发对流单体，大多数负反馈型触发的对流单体持续时间短、单体尺度小。35%的阵风锋与周边雷暴合并，使得周边雷暴发展形成强对流天气，该类型在鄂东北出现最多。

（6）正反馈型地面均可出现大风，但负反馈型和合并型则不一定出现。92%正反馈型、9%负反馈型母雷暴地面大风持续时间大于等于2 h，88%合并型周边雷暴产生地面大风或短时强降水，因此阵风锋出现后，大多数正反馈型和合并型能继续产生强对流天气。可以利用阵风锋与母雷暴的距离、移动方向以及与周边雷暴的关系等，对正反馈型和合并型阵风锋进行强对流天气的预报、预警。