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        一次雷雨大風(fēng)天氣的多普勒天氣雷達分析

        2014-04-29 00:00:00王志華駱云峰董忠輝
        農(nóng)民致富之友 2014年20期

        [摘 要] 利用常規(guī)氣象資料,多普勒雷達產(chǎn)品以及T639數(shù)值模式產(chǎn)品,對2010年江西2月的1次強對流天氣過程進行分析,根據(jù)回波特征判斷識別受影響地區(qū)的天氣系統(tǒng),分析回波的未來發(fā)展趨勢,移速、移向、移動路徑以及分裂合并的可能性。得出如果大氣垂直層結(jié)有利于對流發(fā)展,邊界層輻合帶的存在與消失,低層水汽輸送帶的維持和斷裂是做出風(fēng)暴發(fā)生、發(fā)展、維持和消亡的重要依據(jù),并有一定的提前量。

        [關(guān)鍵詞] 多普勒雷達 強對流天氣 邊界輻合 數(shù)值產(chǎn)品

        [中圖分類號] P412.2 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1003-1650 (2014)10-0291-01

        引言

        2010年2月28日,受地面倒槽、高空低槽東、低渦切變和地面冷空氣影響,20時~3月1日01時,我省出現(xiàn)大范圍雷雨大風(fēng)天氣。據(jù)中尺度站重要天氣監(jiān)測23~01時段情報統(tǒng)計,共有53站93點出現(xiàn)雷雨大風(fēng),1站1點出現(xiàn)短時強降水。本文利用南昌多普勒雷達探測資料,結(jié)合常規(guī)天氣資料、T639逐3小時地面10m風(fēng)場資料及物理量產(chǎn)品分析回波的未來發(fā)展趨勢,回波的移速、移向、移動路徑以及分裂合并的可能性,為日后做好此類強對流天氣臨近預(yù)警提供參考。

        一、江西“暖區(qū)”強對流天氣概念模型

        冷鋒或靜止鋒鋒面附近或鋒前產(chǎn)生的強對流天氣。這種形勢下的強對流天氣特點是強度強、范圍大、多雷雨大風(fēng)冰雹成片混合出現(xiàn)。其形勢特征是:地面江西處江南強烈發(fā)展的低壓倒槽中,35°N以南有明顯的冷鋒南移,850hPa有θse高能舌自西(或西南)伸向江西,江南有西南急流建立,冷暖平流均較強,冷空氣南下時輻合力量大。

        二、有利的環(huán)流形勢

        1.高低空及地面形勢

        2010年2月28日20時500hpa高度場,東亞大槽更新入海,南支槽東移,江南處副高西北邊緣的西南暖濕氣流中,江西境內(nèi)平均風(fēng)速達到26m/s。700hpa江淮西部有槽東移,強度較強,冷舌下探到湖南中部,湘贛境內(nèi)存在大面積逆溫層。850hpa黃淮一帶溫度梯度強烈,伴有明顯鋒生,低渦中心分別位于武漢和濟南,低渦切變呈東北--西南向,影響長江及江淮一帶。江西低層西南風(fēng)急流平均風(fēng)速達到18m/s,帶來暖濕空氣及不穩(wěn)定能量。長江中下游湘贛境內(nèi)處在冷暖空氣交餒之地。20時地面圖上,西段冷鋒快速東移南下,02時圖上有氣旋波發(fā)展,地面輻合力量進一步加強。(詳見2010年2月28日20時500 hpa、700hpa、850hpa天氣形勢圖和地面圖)。

        三、水汽和不穩(wěn)定能條件

        對流的產(chǎn)生首先需要豐富的水汽和不穩(wěn)定層結(jié)。層結(jié)中的不穩(wěn)定能量是一種潛在的能量,只有在外力的沖擊下,觸發(fā)氣流強烈地上升,才能爆發(fā)對流。

        大氣層中濕區(qū)主要處于850hpa,雷雨大風(fēng)發(fā)生區(qū)處T-Td≤4℃濕區(qū)中。700hpa(圖2b)湖南西部為相對干區(qū),有利于低層能量聚集。配合各層流場,可以看到低空西南急流起著水汽輸送的作用。西南渦后部帶來干冷空氣,東南部則為暖濕空氣開成濕區(qū)。強對流天氣正是在此低渦切變的作用下,逐步形成對流云團,并隨低渦東移發(fā)展影響我省。對流爆發(fā)所需要的不穩(wěn)定能量從28日上午到晚上是一個不斷積累的過程。28日08時湖南境內(nèi)的對流有效位能從0到555.6J.kg-1。850hpa高能舌從西南伸向我省20時溫度對數(shù)壓力圖上,對流層中上層成上干下濕狀態(tài),K指數(shù)為40℃,SI指數(shù)為-3.68,表明湖南境內(nèi)層結(jié)出現(xiàn)對流性不穩(wěn)定。另外,從1000hpa到700hpa存在強的垂直風(fēng)切變,有利于風(fēng)暴發(fā)生與維持。

        四、邊界層中尺度輻合線

        從地面1000hpa流場上分析,湘贛境內(nèi)北部有一偏北和偏南方向明顯的中尺度輻合線,地面10m風(fēng)場也與之相對應(yīng)。說明地面有弱冷空氣活動。強對流天氣的發(fā)展、維持與東移,此輻合區(qū)與雷雨大風(fēng)出現(xiàn)的位置基本一致。同時,天氣區(qū)內(nèi)從低層到高層(850-200hpa)為一致的上升區(qū),最大上升值為-1.2hp.s-1,位于850hpa層,且與帶狀回波走向一致(東北--西南向)。在這高溫高濕的環(huán)境中,雷雨大風(fēng)及其強雷暴在這邊界層輻合線的作用下得以爆發(fā)。

        五、雷達回波演變及速度場特征分析

        2月28日晚強對流天氣過程是受高空低槽、低層低渦切變和地面冷空氣共同影響造成的。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),該過程回波發(fā)展旺盛時排列成帶狀的雷暴群,具有多單體風(fēng)暴回波特征,帶狀回波為其典型特征。

        圖1 2010年2月28日21時10分組合反射率(a)與基本速度場 (b)

        如圖1a所示,2月28日19-20時左右,由湖南境內(nèi)的移入我省西北部的帶狀回波東移過程中它發(fā)展極其迅速。由于受邊界層中尺度輻合線的觸發(fā),形成帶狀強回波帶。21時左右位于我省萍鄉(xiāng)、九江一帶。帶狀回波長約300km,呈東北--西南向,北段寬度大于南段約為50-60Km,南段約為5-10km,回波中心最大強度為65dbz。同一時刻,該段上的回波生消合并,形成多個對流單體繼續(xù)發(fā)展增強,快速東移。據(jù)中尺度站重要天氣監(jiān)測23~01時段,強中心所經(jīng)之處,共有53站93點出現(xiàn)雷雨大風(fēng),1站1點出現(xiàn)短時強降水。強回波00:00時達到最強,位于南昌--撫州--贛州一線,已形成典型的帶狀特征(圖1a)。圖1(a)(b)是21:10分1.5℃仰角的組合反射率和對應(yīng)速度場(V)圖。由圖1a可見,在帶狀回波的中心處出現(xiàn)反射率大于65dbz的強度色標(biāo),而這個強反射率值區(qū)對應(yīng)徑向速度西北方100KM處,出現(xiàn)中氣旋、氣旋性輻合場及逆風(fēng)區(qū)。同時南段末端也相應(yīng)出現(xiàn)一對速度對(+27m/s -20m/s),造成上述地區(qū)出現(xiàn)雷風(fēng)大風(fēng)和強雷暴天氣。隨著回波的東移,01:00時左右,該回波帶分斷裂為二段,北段影響婺源、景德鎮(zhèn)、余干、萬年、進賢一帶,南段則影響撫州地區(qū)的資溪、南城、廣昌、東鄉(xiāng)以及興國、寧都、新干等地,給上述地區(qū)帶來雷雨大風(fēng)天氣。之后,從T639逐三小時850hpa溫度露點差及相對濕度場上可以看到(圖略),由于低層(850hpa)水汽輸送帶的切斷以及輻合上升區(qū)的東移,及地面中尺度輻合線的消失,整個過程宣告結(jié)束。

        六、結(jié)語

        1. 2月27~28日,西太平洋副高穩(wěn)定少動,使得江西處在副高北部邊緣,是雷電在午后到夜間發(fā)展的背景條件。地面有很弱的冷空氣活動,弱冷鋒和靜止鋒。天氣背景與江西“暖區(qū)”強對流天氣概念模型相一致。

        2.雷雨大風(fēng)天氣過程發(fā)生在高空有槽東移,低層有低渦切變,地面配合低值系統(tǒng)及冷空氣侵入的天氣背景下產(chǎn)生的。雷雨大風(fēng)發(fā)生前大氣層結(jié)不穩(wěn)定,不穩(wěn)定能量有一個增加的過程,對流層中上層有明顯干層,低層有明顯的強垂直風(fēng)切變,地面存在明顯的中尺度輻合帶,對颮線的快速發(fā)展和移動具有非常有利的動力條件。在這高溫高濕的環(huán)境中,雷雨大風(fēng)在這邊界層輻合線以及垂直風(fēng)切變的作用下得以爆發(fā)。

        3.大氣垂直層結(jié)有利于對流發(fā)展,邊界層輻合帶的存在與消失,低層水汽輸送帶的維持與斷裂以及輻合上升運動的東移減弱是做出風(fēng)暴發(fā)生、發(fā)展、維持和消亡的重要依據(jù),并有一定的提前量。

        參考文獻

        [1]許愛華.江西強對流天氣氣候特征與潛勢預(yù)報概念模式.2009.4

        [2]李淑玲等.一次颮線過程多普勒雷達資料分析.2009.3

        [3]鐘加杰等.一次熱帶氣旋外圍颮線對廣州白云機場的影響.2009.6

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