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        一次強對流天氣的物理量場特征分析

        2012-12-23 06:22:46趙玉金
        中低緯山地氣象 2012年2期
        關(guān)鍵詞:平流渦度低層

        趙玉金,段 榮,凌 明,朱 瑕

        (貴州省黔西南自治州氣象局,貴州 興義 562400)

        一次強對流天氣的物理量場特征分析

        趙玉金,段 榮,凌 明,朱 瑕

        (貴州省黔西南自治州氣象局,貴州 興義 562400)

        利用常規(guī)氣象資料,對2011年5月1日黔西南州出現(xiàn)強對流天氣的天氣系統(tǒng)以及各種物理量場特征進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,這次強對流是產(chǎn)生在中低層對流不穩(wěn)定、高能舌和低層暖平流、高層冷平流以及低層輻合、高層輻散的上升運動區(qū)。對流有效位能和中高層正渦度對強對流的產(chǎn)生起主要作用。

        強對流;物理量;特征

        1引言

        強對流天氣是發(fā)生突然、天氣劇烈、破壞力極大,常伴有雷雨大風(fēng)、冰雹以及局部強降雨等強烈對流性災(zāi)害天氣[1]。5月1日午后到傍晚貴州西部地區(qū)出現(xiàn)一次明顯的強對流天氣過程,其中位于貴州西南部的黔西南州就有晴隆、興仁、貞豐3縣出現(xiàn)強對流天氣。黔西南州災(zāi)情較重的有晴隆縣、興仁縣。晴隆縣的紫馬鄉(xiāng)、中營鎮(zhèn)和長流鄉(xiāng)降大雨和冰雹,降雹持續(xù)時間最長為18 min,最大冰雹直徑為8 mm,地面上冰雹粒積有1 cm厚左右,3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)作物受災(zāi)1 136.6 hm2,成災(zāi)362.1 hm2,絕收244.3 hm2,房屋受損5 318間,家禽死亡1 030只,果樹受災(zāi)386 418棵,受災(zāi)農(nóng)戶2 450戶,受災(zāi)人口9 540人。興仁縣的大山、回龍兩鄉(xiāng)鎮(zhèn)共12個村受災(zāi),農(nóng)作物受災(zāi) 660 hm2,成災(zāi) 660 hm2,絕收 150 hm2,房屋損失1 130間,受災(zāi)人口12 980人。通過對這次強對流天氣的天氣系統(tǒng)、物理量場進(jìn)行診斷分析,總結(jié)出導(dǎo)致這次強對流天氣的特點,以期為制作強對流客觀預(yù)報提供一些參考依據(jù)。

        2 環(huán)流條件

        2.1 高空及地面形勢分析

        4月29日08時—5月1日08時:500 hPa中高緯為兩槽一脊型,高原多小槽東移。4月29日08點500 hPa貴州省受西南氣流影響,高空槽位于貴州西北部,700 hPa、850 hPa貴州受西南氣流影響,地面受熱低壓影響;4月30日08點500 hPa槽線位于貴州中部一線,700 hPa切變亦位于貴州省中部一線,850 hPa受偏南氣流影響,地面受熱低壓影響;5月1日08點500 hPa在四川到昆明有一淺槽,700 hPa在貴州西部有切變線,地面為熱低壓控制(圖1)。說明貴州中部以西中高層有多小槽或切變線影響,地面雖為熱低壓控制,只要地面有弱的輻合線,大氣中低層對流不穩(wěn)定,仍有強對流的產(chǎn)生[2]。

        圖1 2011年1日08時地面形勢圖

        2.2 500 hPa及700 hPa溫度場分析

        1日08時500 hPa上有冷平流從河套東側(cè)向四川、貴州下滑入侵,見圖2中實線箭頭所示,地面至700 hPa都為較強的暖平流,有一暖舌從廣西經(jīng)貴州向高原伸展,暖平流在700 hPa最明顯,見圖2中虛線箭頭所示,強對流強對流就產(chǎn)生在低層暖平流和高層冷平流相疊置的區(qū)域,見圖2中陰影區(qū)。

        圖2 2011年5月1日08時500 hPa、700 hPa溫度場(單位:℃),其中實線為500 hPa等溫線,虛線為700 hPa等溫線,陰影區(qū)為出現(xiàn)雷雨強對流區(qū)。

        3 物理量及穩(wěn)定度指數(shù)分析

        3.1 對流有效位能(CAPE)特征

        由此根據(jù)“對流有效位能”的定義,CAPE越大越有利于對流發(fā)展。2011年1日12時56 691(威寧)站 CAPE 值為 231.9J·kg-1、57 816(貴陽)站CAPE值179.5J·kg-1,說明貴州中部以西為高能區(qū),強對流就產(chǎn)生在對流有效位能的高能區(qū)[2]。由于對流有效位能的釋放,1日午后—夜間貴州中部以西的地區(qū)包括黔西南出現(xiàn)雷雨強對流。

        3.2 假相當(dāng)位溫隨高度變化特征

        潛在不穩(wěn)定是發(fā)生強對流天氣的必要條件,通常用假相當(dāng)位溫θse隨高度變化來判斷大氣穩(wěn)定度[2]。選取降雹區(qū)附近的4個格點值,計算△θse(500 hPa-850 hPa),從表1中可以看出1日00時—2日00時,500 hPa以下雹區(qū)上空θse隨高度增加而減少,大氣呈對流不穩(wěn)定狀態(tài)。1日00時—1日12時最不穩(wěn)定,△θse(500 hPa-850 hPa)達(dá)到-14.0℃,其次是1日00時,△θse(500 hPa-850 hPa)為-11.9℃。1日午后—傍晚有強對流產(chǎn)生,強對流產(chǎn)生在500 hPa以下△θse(500 hPa-850 hPa),小于-6.5℃的不穩(wěn)定大氣中。

        表1 2011 年5 月1 日雹區(qū)上空500 hPa、850 hPaθse、△θse(500 hPa-850 hPa)

        3.3 散度場和垂直速度場特征

        分析散度場分布發(fā)現(xiàn),5月1日12時,貴州700 hPa以下為輻合區(qū),700~400 hPa為輻散區(qū)。925 hPa輻合最強,中心值為-67.7×10-6·s-1;700 hPa上有一輻散區(qū)與之相對,區(qū)域值為8.7~16.7×10-6·s-1。高層輻散、低層輻合區(qū),整層(925~400 hPa)都為上升運動,700 hPa上升運動最強,中心值為-59.2 ×10-3hPa·s-1(圖3)。強對流產(chǎn)生于低層輻合、高層輻散的上升運動區(qū)。

        圖3 2011年5月1日12時700 hPa垂直速度場(單位:10-3hPa·s-1)

        3.4 渦度特征

        高空正渦度是促使地面低壓發(fā)展的動力因子。地面低壓發(fā)展必伴有上升運動及高層輻散、低層輻合。1日12時,貴州中部以西上空200 hPa以上大部分為負(fù)渦度,貴州上空850~500 hPa為正渦度,500 hPa渦度值最大,達(dá)21.2~31.2×10-5·s-1且位于貴州中部以西。

        圖4 2011年1日12時200 hPa(a)、500 hPa(b)、700 hPa(c)、850 hPa(d)渦度(單位:10-5·s-1)

        在高層輻散抽吸作用使低層輻合,產(chǎn)生上升運動,觸發(fā)低層對流發(fā)展,產(chǎn)生強對流。由此可見,5月1日強對流過程,主要由低層輻合產(chǎn)生的上升運動觸發(fā)不穩(wěn)定能量釋放導(dǎo)致強對流,加上200 hPa高層輻散,輻散抽吸作用加強了上升運動,使對流發(fā)展[3]。

        3.5 k指數(shù)、SI指數(shù)分析

        在貴州區(qū)域k指數(shù)為33.9~37.8℃,表明貴州區(qū)域高能舌控制,大氣層結(jié)在不穩(wěn)定能量聚集。貴州區(qū)域SI<0,SI指數(shù)在-1.7~-3.7℃表明貴州區(qū)域大氣存在不穩(wěn)定層結(jié)結(jié)構(gòu)。

        4 結(jié)語

        ①這次強對流天氣是產(chǎn)生在高能舌區(qū)、700 hPa以下大氣層結(jié)不穩(wěn)定以及高層冷平流和低層暖平流相配合的區(qū)域。

        ②在低層輻合、高層輻散的上升運動區(qū),對流發(fā)展,對流不穩(wěn)定能量釋放,產(chǎn)生強對流強對流。

        [1] 楊曉霞,張愛華,賀業(yè)坤.連續(xù)強對流天氣的物理量特征分析[J]. 氣象,2008,26(4):50-54.

        [2] 段榮,王芬,熊方.西南低渦造成連大暴雨天氣個例診斷分析[J]. 安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2011,39(8):4696-4699.

        [3] 吳寶俊.對流天氣分析預(yù)報中引入的幾個新參數(shù)[J].航空氣象科技,1998,(2):8-10.

        [4] 斯公望,樓茂園.83413富陽縣局地大強對流過程的成因分析[J]. 氣象,1990,16(6):39-43.

        [5] 楊曉霞,等.一次大暴雨天氣過程的能量分析[J].氣象,1997,23(8):43-45.

        [6] 朱乾根,林錦瑞,壽紹文.天氣學(xué)原理和方法[M].北京:氣象出版社,1981:92-94.

        [7] 林新彬,劉愛鳴,馮晉勤.福建省中南部一次強颮線過程分析[J]. 氣象科技,2006,34(5):574-577.

        P458.1+1

        B

        1003-6598(2012)02-0036-03

        2011-10-18

        趙玉金(1958-),男,農(nóng)藝師,主要從事氣候研究工作。

        2008年貴州省黔西南州重點科研項目(2008-47)資助。

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