2026, Vol. 52 
2. 气候变化风险与气象灾害防御江西省重点实验室，南昌 330096；
3. 中国气象局气象干部培训学院，北京 100081；
4. 江西省气象台，南昌 330096；
5. 江西省赣州市气象局，赣州 341000
2. Key Laboratory of Climate Change Risk and Meteorological Disaster Prevention of Jiangxi Province, Nanchang 330096;
3. CMA Training Centre, Beijing 100081;
4. Jiangxi Meteorological Observatory, Nanchang 330096;
5. Ganzhou Meteorological Office of Jiangxi Province, Ganzhou 341000
超级单体风暴是一个具有单一的较大垂直环流特征的雷暴云，往往伴随着强降水、大风、冰雹和龙卷等强烈的灾害性天气，其区别于一般雷暴的本质特征是具有一个持久深厚的中气旋。有一种特殊类型的超级单体，就是具有中反气旋结构的左移(相对于风暴承载层平均风向)超级单体风暴，这类超级单体占超级单体总数的比例很小，绝大部分超级单体都是具有中气旋的右移超级单体(俞小鼎等，2020)。
Klemp and Wilhelmson(1978)首次利用三维数值模型成功模拟了风暴分裂过程，右移风暴结构与Browning(1964)提出的超级单体概念模型非常相似，而左移风暴则具有镜像特征，有时会迅速衰弱，有时会逐渐加强，其取决于环境的风矢端图特征。Klemp(1987)又在此基础上总结了超级单体风暴动力学理论和模型，研究发现当垂直风切变矢量随高度顺时针旋转，分裂后的右移风暴将选择性加强，左移风暴受到抑制；相反，当垂直风切变矢量随高度逆时针旋转，分裂后的右移风暴将被抑制，左移风暴将选择性增强。之后也有研究(Bunkers, 2002; Markowski and Richardson, 2010)进一步验证了该理论。
Davies-Jones(1985)统计的143次强旋转风暴中，只有3次发生了反气旋旋转。Yu et al(2012)统计中国200多次超级单体风暴过程，发现经过明显对流分裂过程形成的超级单体占比不超过15%，而左移反气旋风暴占比不超过2%。吴芳芳等(2013)统计分析了苏北72次超级单体风暴过程，其中，除6次路径复杂难以分辨外，其余66次均相对于风暴承载层平均风向右移动。由于我国地处北半球，从气候统计来看，多数情况下垂直风切变矢量随高度的变化均以顺时针旋转占主导地位，故多产生右移超级单体风暴(俞小鼎等，2006)，而左移超级单体风暴相对罕见。
目前，国内对于左移超级单体过程有明确文献记载的有9次，分别发生在：山西(2004年7月3日)、甘肃(2006年8月10日)、河北(2007年7月9日)、贵州(2009年4月14日)、广东(2012年4月10日)、吉林(2012年7月2日)、山东(2016年6月14日)、成都(2016年8月7日)、浙江(2019年4月23日)，其中6次为风暴分裂产生，3次未发生明显分裂但期间有风暴合并。陈晓燕等(2011)通过雷达径向速度图分析发现，2009年黔西南左移超级单体风暴伴随强中反气旋，中反气旋低层为反气旋式辐合，中层完全为反气旋旋转。伍志方等(2014)、朱义青等(2020)等分别对左移超级单体风暴过程进行分析，发现在对流发生当天的环境风场中，对流层中低层存在垂直风切变矢量随高度逆时针旋转的特征，这与Klemp(1987)的数值模拟结果相似。王福侠等(2014)和韩颂雨等(2023)还发现左移超级单体风暴与经典的右移超级单体风暴的回波特征非常类似，除了是反气旋涡旋外，无论是形态或是流场结构都与气旋式超级单体近似成镜像。罗辉等(2020)发现左移超级单体存在气旋式旋转和反气旋式旋转共存的涡旋偶特征。王伏村等(2008)和付双喜等(2014)分析发现，左移超级单体风暴发展期的风暴螺旋度为负。
目前，国内天气雷达观测到的左移超级单体风暴过程较少。2021年5月10日14:00—18:00(北京时，下同)发生在江西中北部的左移超级单体风暴过程，被吉安CINRAD/SC双偏振雷达完整观测记录，双偏振雷达资料的补充更有助于风暴内部微物理过程的研究，该个例对于我国超级单体风暴动力学研究具有重要价值。
1 资料本文所用资料包括：2021年5月10日高空和地面气象观测资料，要素包括高空形势场、垂直探空、10 m极大风速、5 min降水量、冰雹直径等；吉安CINRAD/SC双偏振雷达观测资料，主要用到的特征量有反射率因子、径向速度、差分反射率因子、差分传播相移率、相关系数等；欧洲中期天气预报中心ERA5 0.25°×0.25°分辨率的逐小时再分析资料。
2 天气实况 2.1 天气实况和天气形势2021年5月10日14:00左右，对流在吉安西部触发，随后迅速加强并向东北方向(吉安—南昌方向)移动发展，风暴生消持续时间达3.5 h以上，在其移动路径上产生了西南—东北向的大风速带(图 1)，最大风力达11级(28.7 m·s-1)，吉安、新余和宜春的部分乡镇出现了直径2 cm以上的大冰雹，其中吉安县油田镇最大冰雹直径可达5 cm以上(图 1)，经过的多个测站出现4 mm·(5 min)-1以上的强降水，最大达9 mm·(5 min)-1(图 2)。
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图 1 2021年5月10日沿风暴路径8级以上大风(风羽)和冰雹分布 注：红色三角形附近数字为冰雹直径，单位：cm。 Fig. 1 Distribution of wind force ≥ scale 8 (barb) and hail along the storm track on 10 May 2021 |
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图 2 2021年5月10日风暴经过各站点的5 min降水量时间序列 Fig. 2 Time-series of 5 min precipitation at the stations with the storm passing through on 10 May 2021 |
10日08:00实况形势场上(图略)，500 hPa在四川东部有一低涡中心，低涡中心南部低槽穿过四川、重庆、贵州交界处。700 hPa与500 hPa低涡中心位置基本重合，从700 hPa低涡中心向东延伸出暖式切变线穿过重庆和湖南北部，切变线以南700、850和925 hPa分别有一支西南急流向江西输送水汽，急流强度分别达20、12、10 m·s-1。江西区域850 hPa露点温度达到15~16 ℃，850 hPa与500 hPa温度差达25℃，华东区域处于925 hPa暖脊中，与400~500 hPa的干冷层形成上干冷、下暖湿层结，午后升温，对流触发并发展，造成多地大冰雹和雷暴大风等强对流天气。
2.2 对流条件分析10日08:00，南昌站探空的对流有效位能(CAPE)为890 J·kg-1，上游长沙站探空的CAPE为670 J·kg-1，两站最大抬升指数(BLI)均低于-3 m·s-1；14:00，江西中北部2 m气温和露点温度分别达32~34℃、22~24℃，下垫面具备高温高湿条件。利用14:00南昌站2 m气温和露点温度对08:00南昌站探空进行订正，订正后的CAPE可达3370 J· kg-1(图 3)，露点温度曲线呈现典型的“喇叭口”形状，对流层中层400~600 hPa存在明显干区，湿球0℃高度(WBZ)为3.6 km，-20℃层高度约为7.8 km。大气环境有利于冰雹、雷暴大风等强对流天气的产生，且下垫面高温高湿的条件有利于风暴的长时间维持。
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图 3 对2021年5月10日08:00南昌站探空进行订正后的14：00探空 Fig. 3 Sounding profile at 14:00 BT corrected by sounding profile at Nanchang Station at 08:00 BT 10 May 2021 |
综合分析10日08:00、20:00实况资料和ERA5再分析资料形势场(图略)：500 hPa高空槽快速东移，江西区域午后高空环境风场相对于早晨发生较大改变，用南昌站08:00实况探空垂直风切变代表当天午后对流环境下的垂直风切变有待商榷。根据外推法，上游站点(长沙站、怀化站)08:00对流层中层的风向、风速相对于南昌站，更接近于当天午后赣中北区域对流层中层的风向、风速。08:00南昌站、长沙站、怀化站500 hPa均为偏西风，但风速分别为8、13、22 m·s-1，使用不同站点500 hPa风向、风速计算0~6 km垂直风切变差距很大。利用ERA5再分析资料作为辅助参考，插值计算后对左移超级单体移动路径上14:00的水平风场进行垂直剖面(图 4)发现：6 km高度以偏西风为主，风速为20 m·s-1，与08:00怀化站500 hPa的风向、风速接近。
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图 4 2021年5月10日14:00 ERA5逐小时再分析资料的沿左移超级单体移动路径的水平风场垂直剖面 Fig. 4 Vertical cross-section of horizontal wind field along the movement path of the left-moving supercell based on ERA5 hourly reanalysis data at 14:00 BT 10 May 2021 |
吉安雷达风廓线产品(VWP)(图 5)显示，14:01吉安上空6 km高度为偏西风(20 m·s-1)，与ERA5再分析资料6 km高度和怀化站08:00的500 hPa实况风向、风速非常接近，因此选用VWP资料14:01的垂直风场用于0~6 km垂直风切变的分析具有极大可靠性。计算得到0~6 km垂直风切变为22.5 m·s-1，属于强垂直风切变。绘制风矢端图发现(图 6)，0~2.7 km的垂直风切变矢量随高度顺时针旋转，3.0~4.9 km转为随高度逆时针旋转且曲率非常大，这样的环境风场有利于风暴分裂后左移风暴的选择性加强，右移风暴被抑制(Klemp，1987)。
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图 5 2021年5月10日14：01—15：16吉安雷达风廓线 Fig. 5 Wind profiling at Ji'an Radar from 14:01 BT to 15:16 BT 10 May 2021 |
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图 6 2021年5月10日14:00吉安上空不同高度风矢端分布 Fig. 6 Distribution of wind hodograph at different heights over Ji'an Station at 14:00 BT 10 May 2021 |
10日14:07，在吉安西部对流单体触发新生(图 7)，随后向东北方向移动并迅速增强，14:30最大组合反射率因子达65 dBz以上；14:53前后风暴强回波核分裂成两个强中心，15:04风暴大致分裂形成南北两个强单体雏形，分裂后的南部单体向东东北方向(风暴承载层平均风的右侧)移动，北部单体向东北方向(风暴承载层平均风的左侧)移动，分别称其为右移单体和左移单体。分裂后的右移单体在移动过程中迅速衰减，并在16:02前后被其他单体合并。
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图 7 2021年5月10日14：07—17：40吉安雷达组合反射率因子 Fig. 7 Composite reflectivity factor at Ji'an Radar from 14:07 BT to 17:40 BT 10 May 2021 |
以下重点分析破坏力强、持续时间长的左移单体。分裂后的左移单体在15:04—15:27持续增强，65 dBz以上的回波面积也随之扩大，风暴经过的安福县枫田镇、瓜畲乡和吉安县油田镇先后出现大冰雹(图 1)，其中安福瓜畲乡和吉安县油田镇最大冰雹直径达5 cm。15:27—15:39，风暴有所减弱，65 dBz以上的回波面积缩小，经过的吉水县北部、峡江县西部的部分乡镇出现小冰雹。15:39—15:56，左移单体再次加强，65 dBz以上的回波面积再次扩大，风暴维持强盛状态至16:19，途经的新余水西镇、罗坊镇和姚圩镇均出现直径2 cm左右的大冰雹。16:19—16:25，风暴经过短暂的衰减后，在16:25—16:37迎来第三次增强，途经的樟树市中州乡、黄土岗镇出现小冰雹。16:37—17:46，风暴逐渐衰减，60 dBz以上的回波在17:29后消失。17:46以后，左移单体最大反射率因子降至55 dBz以下，最后被并入赣北的中尺度对流系统。
此次风暴生消生命史超过3.5 h，右移单体从分裂完成到减弱再到被合并经历了近1 h的时间；左移单体从分裂完成到3次增强、减弱再到被合并的过程，历时2.5 h以上，风暴生命史非常长，灾害破坏性极强。
3.2 左移超级单体的结构特征15：10—15：33为冰雹最严重阶段，选取15:16的吉安雷达观测数据进行分析，此时左移超级单体位于吉安西北部，风暴中心距雷达43 km，位于雷达最佳探测范围内。风暴处于成熟阶段，风暴最大反射率因子、垂直累积液态水含量、强回波中心高度、回波顶高分别为77 dBz、67 kg·m-2、7.5 km、17.1 km，将0~3 km、3~8 km、8 km以上分别表述为风暴的低层、中层和高层。
3.2.1 水平结构特征风暴低层(0.5°~3.4°仰角)枫田站和瓜畲站之间为弱回波区(图略)；中层(4.3°仰角、6.0°仰角)回波呈现钩状向北弯曲，被包围的区域为有界弱回波区(图 8a1，8a2)；高层(9.9°仰角、14.6°仰角)强回波位于中低层弱回波区、有界弱回波区上空(图 8a3，8a4)。多仰角出现三体散射，其中9.9°仰角三体散射长达37.5 km，并出现旁瓣回波(图 8a3)。这些是典型降雹超级单体的雷达回波特征。
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图 8 2021年5月10日15：16吉安雷达不同仰角(a)反射率因子和(b)径向速度 注：黑色圆点从左至右为枫田站、瓜畲站位置，黑色圆圈为中反气旋所在位置，蓝色圆圈为中气旋所在位置，红色圆圈为有界弱回波区，AB、CD线段分别为径向、切向剖面位置，黑色虚线为≥30 dBz雹云主体轮廓。 Fig. 8 Reflectivity factor and (b) radial velocity from different elevation angles at Ji'an Radar at 15:16 BT 10 May 2021 |
由于雹云发展强盛，多仰角出现三体散射或旁瓣回波等虚假回波，与之对应的径向速度(VR)也出现异常值(图 8b)，图中用黑色虚线描绘雹云主体(反射率因子≥30 dBz)，以便区分真实可用和虚假回波的VR值。风暴低层(0.5°~3.4°仰角)存在出流速度大值区(图略)，位于弱回波区附近，最大值达23.5 m·s-1，无明显出、入流速度辐合，但由于该出流速度较环境风速偏大，也能形成低层的气流辐合抬升。风暴中层在枫田站与瓜畲站之间存在出流速度大值中心，最大达23.5 m·s-1(图 8b1，8b2)；风暴前侧对应有入流速度大值中心，最大值介于17.5~ 27.0 m·s-1，二者构成反气旋式辐合系统，旋转速度达20.5~25.3 m·s-1。此时中反气旋中心距雷达43 km，速度核区直径约8 km，根据我国中气旋识别标准(俞小鼎等，2020)，已达强中气旋强度，但因其呈反气旋式旋转，可判定为强中反气旋。风暴中层后侧另有一入流区，最大入流速度为12.5 m·s-1，与出流中心共同构成气旋式涡旋，旋转速度达18 m·s-1，属于中等强度中气旋(图 8b1，8b2)。风暴高层仍保留风暴前侧反气旋与后侧气旋并存的双涡旋结构，但随高度由完全的反气旋与气旋式旋转转为反气旋与气旋式辐散的结构(图 8b3，8b4)。风暴顶部(19.5°仰角)仅存在强辐散(图略)。
3.2.2 垂直结构特征沿图 8a1线段穿过左移超级单体有界弱回波区对反射率因子(ZH)和VR作垂直剖面。AB方向沿雷达径向，可反映风暴内部气流的辐散与辐合特征；CD方向沿雷达切向，且与风暴的移动方向接近，可反映风暴内部气流的旋转特征，两种剖面均表现出典型的回波墙—悬垂回波—弱回波区结构(图 9a)。从雷达径向剖面可见，风暴北侧的速度零线穿过弱回波区到达7.5 km高度的强回波核(ZH≥65 dBz)底部(图 9a1)，速度零线以上是上升速度的高值区，甚至是最大值(龚佃利等，2021)，两侧的最大正负速度分别达17.5 m·s-1和27.0 m·s-1(图 9b1)，为强烈的径向辐合，在强上升气流承托下，大量≥60 dBz的强回波位于-20℃层(08:00南昌站探空-20℃层高度为8 km)以上。从雷达切向剖面可见，风暴移动方向前侧的速度零线穿过弱回波区、有界弱回波区和强悬垂回波到达12 km附近高度(图 9a2)，速度零线为气流旋转方向的临界线(龚佃利等，2021)，风暴中层最大旋转速度达25.3 m·s-1(图 9b2)，对应强盛的反气旋式上升气流；风暴后侧的另一条速度零线从低层穿过回波墙到达12 km以上的高度(图 9a2)，对应气旋式下沉气流。
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图 9 2021年5月10日15：16吉安雷达(a)反射率因子和(b)径向速度沿图 8a1线段(a1，b1)AB、(a2，b2)CD的垂直剖面 注：黑色虚线为径向速度零线。 Fig. 9 Vertical cross-sections of (a) reflectivity factor and (b) radial velocity along the line (a1, b1) AB and (a2, b2) CD in Fig. 8a1 at Ji'an Radar at 15:16 BT 10 May 2021 |
综合分析来看，成熟阶段左移超级单体的反气旋式上升气流区位于风暴移动方向的前部(北侧)，气旋式下沉气流区位于后部(南侧)，故该左移超级单体虽是双涡旋结构，却是以中反气旋为主体的超级单体风暴。与陈瑞敏等(2021)在河北观测到的双涡旋超级单体不同，其观测的右移风暴气旋式涡旋较强，位于移动方向的前部，反气旋式涡旋较弱，位于后部。左移超级单体与经典的右移风暴呈近似的镜像对称，并且这种在强垂直风切变环境中发展而形成的风暴涡旋对，其外部环境风绕过风暴后侧的涡旋而过，不会穿越风暴，使得前侧的中气旋或中反气旋受环境风的影响小，风暴得以长时间维持(刁秀广等，2009)，这也是本次左移超级单体维持超长生命史的原因之一。
4 成熟阶段左移超级单体双偏振雷达参量特征 4.1 风暴低层特征观测显示，15:16左右，在枫田镇出现了最大直径为2~3 cm的大冰雹，风暴低层(2.4°仰角)强回波核(ZH≥60 dBz)(图 10a1)距离地面约2 km，对应的差分反射率因子(ZDR)(图 10b1)和相关系数(CC)(图 10d1)偏小，这是由于融化层以下的大冰雹在降落过程中，翻滚作用使得ZDR往往偏小，且大冰雹中往往还伴随着一定数量的融化小冰雹和大雨滴粒子，当多相态粒子共存、粒子大小不均时，将导致CC降级，这与唐明晖等(2023)、王福侠等(2024)利用S波段双偏振雷达观测到的洞庭湖地区和河北地区的两次降雹超级单体得出的结果相似。此外，风暴前侧下沉气流区(FFD)的西部存在ZDR大值区(图 10b1)，强度达3~5 dB，呈西南—东北向分布，该区域ZDR自西向东由3~5 dB降至0.75~1.5 dB，ZH由55 dBz降至30 dBz(图 10a1)，差分传播相移率(KDP)由0.5~1.1 °·km-1升至1.6~2.4 °·km-1(图 10c1)，CC由0.94~0.96升至0.98~1(图 10d1)。由此可以判断，FFD自西向东逐渐由稀疏的大雨滴粒子转为分布更密集的中等及偏小的雨滴粒子，要形成这样的粒子分布结果，必然存在相应的粒子分选机制。Dawson et al(2014)的数值模拟试验结果表明，深层的垂直风切变使较轻的粒子(下落末速度小，受环境风作用时间更长)比较重的粒子(下落末速度大，受环境风作用时间更短)平流到更加远离粒子源地的位置，不同大小的雨滴粒子有不同的降落抛物线轨迹。吉安雷达VWP产品显示(图 5)，环境中高层(3~9 km)存在16~20 m·s-1的偏西风，较轻的中小雨滴粒子平流到FFD东部，重的大雨滴粒子则在FFD西部聚集，从而形成该ZDR大值区。
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图 10 2021年5月10日15：16吉安雷达不同仰角(a)ZH，(b)ZDR，(c)KDP，(d)CC 注：黑色圆点从左至右为枫田站、瓜畲站位置，黑色圆圈为中反气旋所在位置，红色圆圈为有界弱回波区，蓝色圆圈为ZDR环，黑色椭圆为ZDR大值区, 黑色实线为50 dBz等值线，黑色虚线为60 dBz等值线。 Fig. 10 (a) ZH, (b) ZDR, (c) KDP and (d) CC from different elevation angles at Ji'an Radar at 15:16 BT 10 May 2021 |
15:16，风暴中层(6.0°仰角)前侧存在一环状分布的ZDR大值区(0.5~1.5 dB)(图 10b2)，对应较小的CC(0.85~0.94)(图 10d2)和较大的KDP(0.5~ 1.7 °·km-1)(图 10c2)，该区域距离地面约4.7 km，接近南昌站08:00干球0℃高度(4.8 km)，表明风暴前侧中反气旋的强上升气流将部分大雨滴粒子、包有水膜的小冰雹和地面杂物带到0℃层，并在中层中反气旋的强旋转离心力的作用下形成环状分布，称为ZDR环(Kumjian and Ryzhkov, 2008；李芳等，2024)。强回波核雷达径向上存在明显的三体散射(图 10a2)，该三体散射与强回波核的交界处出现ZDR骤增但又随着远离强回波核迅速减小的现象(图 10b2)，同时其CC发生明显衰减(图 10d2)，Hubbert and Bringi(2000)在对冰雹三体散射的仿真模型中也得出相似的结果。
4.3 风暴垂直剖面特征沿雷达径向方向(图 8a1线段AB)对左移超级单体的ZDR、KDP和CC作垂直剖面，结果显示，回波墙和风暴前沿中低层存在明显的ZDR大值区(ZDR≥1 dB)(图 11a)。回波墙的ZDR大值区水平宽度较大，垂直方向上1 dB的等值线高度略低于5 km。风暴前沿的ZDR大值区，垂直方向上1 dB的等值线延伸至接近7.5 km的高度，其中心强度达到4 dB以上，为显著的ZDR柱特征，对应6.0°仰角的ZDR环、ZDR柱附近CC较小(图 11c)，这是由于成熟阶段的超级单体上升气流强盛，能将大雨滴吹至接近-20℃层高度(7.8 km)成为过冷水滴，从而形成从低层延伸至较高海拔的ZDR大值区(周聪等，2024；王文青等，2026)，强上升气流中还包含着沙尘、昆虫、小石子等杂物，导致CC偏低(刁秀广和郭飞燕，2021)。
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图 11 2021年5月10日15：16吉安雷达(a)ZDR，(b)KDP，(c)CC沿图 8a1线段AB的垂直剖面 注：黑色实线为50 dBz等值线，黑色虚线为60 dBz等值线，红色实线为ZDR柱。 Fig. 11 Vertical cross-sections of (a) ZDR, (b) KDP and (c) CC along line AB in Fig. 8a1 at Ji'an Radar at 15:16 BT 10 May 2021 |
回波墙5 km以下高度存在KDP较大(0.5~2.4 °·km-1)的区域(图 11b)，其中KDP≥0.75 °·km-1的区域主要位于3.5 km以下的高度。俞小鼎(2014)指出，当冰雹降至干球0℃层高度(DBZ)以下时，冰雹表面融化产生水膜，但由于中层干空气的卷入使得水膜剧烈蒸发降温，迅速冻结；而当冰雹降落至WBZ以下，冰雹才开始真正融化。故冰雹降至DBZ和WBZ之间高度时，由于融化作用使得液态水含量增加，但同时存在蒸发降温冻结效应，使得KDP有所增大，但不会达到很大；而当冰雹降落至WBZ以下，冰雹才开始真正融化，液态水含量增加，KDP也迅速增大。当天08:00南昌站探空DBZ、WBZ分别为4.8 km、3.6 km，与KDP两次跃增的高度非常接近。
5 左移超级单体成因分析有无中气旋是判断超级单体的标准，因此垂直涡度的形成与加强是形成超级单体的关键(俞小鼎等，2006)。目前主流观点认为，超级单体中层中气旋的形成是由中等或强的垂直风切变产生水平涡度，形成水平涡管，强的上升气流将水平涡管扭曲倾斜成垂直方向，转化为强的垂直涡度(Klemp，1987；王秀明等，2025)。Z坐标的水平涡度如式(1)所示，单纯由垂直风切变引起的水平涡度表达式可简化为式(2)。要形成以中反气旋为主体的左移超级单体，需要形成强的负涡度，当Y轴速度分量v随着高度增加、X轴速度分量u随着高度减小时，能形成负的水平涡度。
| $ \zeta_{\mathrm{h}}=\left(\frac{\partial \omega}{\partial y}-\frac{\partial v}{\partial z}\right)+\left(\frac{\partial u}{\partial z}-\frac{\partial \omega}{\partial x}\right) $ | (1) |
| $ \zeta_{\mathrm{h}}=-\frac{\partial v}{\partial z}+\frac{\partial u}{\partial z} $ | (2) |
式中：ζh表示水平涡度，w、u、v分别代表气体在垂直方向上(Z轴)以及水平面上X轴、Y轴方向上的速度分量，
从本次对流发展的风矢端图可见(图 6)，3.0~4.9 km垂直风切变矢量随高度逆时针旋转，且u随高度减小、v随高度显著增大，因此3.0~4.9 km的环境风场能产生显著的负水平涡度，从而形成具有负涡度的水平涡管。配合当天良好的对流条件，上升气流将水平涡管扭曲倾斜成垂直方向，转化为负的垂直涡度，为中反气旋的形成提供了物理条件。
常规风暴的移动通常沿着风暴承载层平均风向移动，但据大量实际观测，以中气旋为主体的超级单体通常沿着风暴承载层平均风向的右侧移动，以中反气旋为主体的超级单体则沿左侧移动。要形成偏离风暴承载层平均风向的移动，必然有相应的力作用于超级单体一侧。此次左移超级单体强的中反气旋位于风暴的北侧，中等强度的中气旋和FFD位于风暴的南侧，根据Magnus效应，风暴北侧的气流旋转速度大于南侧，将形成风暴南北两侧的气压差，从而产生由南侧指向北侧的气压梯度力，在环境风和气压梯度力的共同作用下，使得中反气旋超级单体向着风暴承载层平均风向的左侧移动。右移风暴反之亦然。
6 结论在特定的环境条件下，形成以中反气旋为主体的左移超级单体较为罕见。2021年5月10日，发生在江西中北部的一次左移超级单体过程被吉安CINRAD/SC双偏振雷达完整观测记录，15:16的左移超级单体处于成熟阶段，距离雷达43 km，位于最佳观测范围。因此，利用该雷达数据对左移超级单体成熟阶段低层至高层的结构特征进行了细致分析，并利用双偏振参量讨论了该风暴的微物理特征，结合动力机制分析，得出结论如下。
(1) 此次左移超级单体发生在高空槽东移与低层西南急流共同影响的环流背景下，强对流有效位能(＞3000 J·kg-1)以及0~6 km强垂直风切变(＞20 m·s-1)为超级单体发展提供了有利条件。特别地，3.0~4.9 km垂直风切变矢量随高度逆时针旋转，导致环境产生负水平涡度，这一条件有利于风暴分裂后左移超级单体的选择性增强，是左移超级单体形成的关键环境因素。
(2) 风暴成熟阶段中高层呈现“双涡旋”结构，其中中层中反气旋位于风暴前侧(北侧)并占主导地位，中气旋位于后侧(南侧)，整体结构与典型右移风暴呈近似镜像对称。中反气旋对应强上升气流区，中气旋则与FFD相伴，这种配置源于垂直风切变所导致的负水平涡度经强上升气流倾斜拉伸为负垂直涡度，从而形成并维持中反气旋涡旋。
(3) 双偏振观测结果表明，风暴低层强回波核(≥60 dBz)对应较低的ZDR和CC值，指示大冰雹的存在；FFD西侧的ZDR大值区则由环境垂直风切变引起的粒子分选机制形成——较重粒子在该区域聚集，较轻粒子被平流至下游。中层出现的ZDR环与中反气旋强旋转引起的粒子分布有关，ZDR柱则与强上升气流将大雨滴抬升至高海拔相关。三体散射与强回波交界处的ZDR和CC对大冰雹也有一定指示作用。
(4) 左移超级单体的运动偏离风暴承载层平均风向，其物理机制可通过Magnus效应解释：强中反气旋位于风暴北侧，中等强度的中气旋和FFD位于风暴南侧，将在风暴南北两侧产生气压梯度力，在该力与环境风场的共同作用下，风暴整体向风暴承载层平均风向的左侧移动。
本研究利用双偏振雷达详细分析了一次左移超级单体的三维结构和微物理特征，并从涡度和动力学角度阐释其形成与移动机制，可为中国地区此类罕见风暴的过程理解与预报提供重要参考。
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