任愛(ài)臣,朱廣帥
(牡丹江市氣象局,黑龍江 牡丹江 157000)
牡丹江大風(fēng)天氣相對(duì)螺旋度特征分析
任愛(ài)臣,朱廣帥
(牡丹江市氣象局,黑龍江 牡丹江 157000)
本文利用多普勒雷達(dá)資料垂直風(fēng)廓線(VWP)產(chǎn)品提供發(fā)生在牡丹江一次大風(fēng)天氣過(guò)程資料及暴雨天氣過(guò)程,計(jì)算并分析這次大風(fēng)天氣的風(fēng)暴相對(duì)螺旋度(SRH)特征,利用垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品計(jì)算風(fēng)暴相對(duì)螺旋度(SRH),并分析牡丹江這次大風(fēng)天氣過(guò)程的SRH特征。結(jié)果表明:風(fēng)暴相對(duì)螺旋度(SRH)對(duì)尺度非常小的強(qiáng)對(duì)流大風(fēng)和暴雨天氣有提前10-20 min的預(yù)報(bào)作用。應(yīng)用VWP產(chǎn)品計(jì)算出的SRH,可以作為實(shí)際業(yè)務(wù)工作中預(yù)報(bào)大風(fēng)和暴雨等天氣的因子。
多普勒雷達(dá);垂直風(fēng)廓線;相對(duì)螺旋度;大風(fēng)
牡丹江市位于黑龍江省的東南部,地處中、俄、朝合圍的“金三角”腹地,市區(qū)中部是牡丹江河谷盆地,整個(gè)地區(qū)凸現(xiàn)山勢(shì)并且連綿起伏,亦縱橫河流,被稱(chēng)為“九分山水一分田”。地形則是以山地,丘陵為主,呈現(xiàn)出中山、低山、丘陵、河谷盆地四種地質(zhì)形態(tài)。牡丹江市東南瀕臨日本海,相距1000 km。受海陸巨大熱力差異的影響,形成海洋(半濕潤(rùn)型)中溫帶季風(fēng)氣候特征。雷暴、大風(fēng)、冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水等中小尺度強(qiáng)對(duì)流天氣是牡丹江地區(qū)主要?dú)庀鬄?zāi)害。本文采用牡丹江新一代多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品計(jì)算風(fēng)暴相對(duì)螺旋度,研究其在暴雨、冰雹、大風(fēng)中的(SRH)值變化,作為實(shí)際業(yè)務(wù)工作中預(yù)報(bào)大風(fēng)和暴雨等天氣的因子。
選取牡丹江市2006年7月13日的大風(fēng)過(guò)程,VWP產(chǎn)品選取牡丹江市多普勒天氣雷達(dá)站探測(cè)的資料。
2.1 大風(fēng)過(guò)程
2006年7月13日下午牡丹江地區(qū)的海林,牡丹江城區(qū)遭受風(fēng)災(zāi),一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的蔬菜大棚、麥田、樹(shù)木、輸電線路受損、房屋倒塌,麥田小麥成片被擊倒。根據(jù)牡丹江自動(dòng)觀測(cè)站網(wǎng)資料,本地區(qū)大部分觀測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)了5-7級(jí)風(fēng),8級(jí)以上大風(fēng)有5站,其中牡丹江本站風(fēng)力最大為10級(jí),海林本站出現(xiàn)9級(jí)大風(fēng)。
2.2 雷達(dá)資料產(chǎn)品分析
中午前地面冷鋒緩慢進(jìn)入倒槽,冷空氣到達(dá)吉林北部與黑龍江東南部地區(qū)之間,不斷有對(duì)流回波產(chǎn)生。在基本反射率0.5PPI圖上,11時(shí)06分先有小對(duì)流單體生成,向東北方向一帶發(fā)展,12時(shí)27分已集結(jié)成帶狀;在12時(shí)43分吉林北部的汪清,及牡丹江地區(qū)寧安,海林一代有對(duì)流回波發(fā)展為帶狀回波,以后兩條帶狀回波逐漸靠近,13時(shí)07分合并為100*50 km的回波帶,其上有幾個(gè)對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展旺盛,其強(qiáng)度達(dá)到55 dBz,回波頂高8-11 km(回波頂41號(hào)產(chǎn)品),13時(shí)26分影響到牡丹江本市時(shí)回波呈現(xiàn)出超級(jí)單體風(fēng)暴反射率特征即低層弱回波區(qū)和中高層回波懸垂;13時(shí)41分本站出現(xiàn)10級(jí)27.9 m/s大風(fēng),以后磨刀石、亮子河,代馬溝也出現(xiàn)強(qiáng)降水,大風(fēng)天氣。
2.3 雷達(dá)VWP產(chǎn)品的相對(duì)螺旋度分析
由VWP產(chǎn)品得到風(fēng)的分布,可以看出計(jì)算S R H的最大高度取在6.7 km。大風(fēng)天氣主要是由低層輻合引起的,因此將S R H分為上、下兩層來(lái)計(jì)算,2.4 km以下,上層取2.4 km以上,中層間或有“ND”層,計(jì)算風(fēng)向風(fēng)速均取0。計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。
大風(fēng)出現(xiàn)前十幾分鐘左右,低層的S R H迅速由負(fù)值(-35.7 m.s)轉(zhuǎn)為較大正值 112.3 m.s,大風(fēng)持續(xù)期間S R H均為正值,但大風(fēng)過(guò)后有逐漸減弱趨勢(shì),高層的S R H則在大風(fēng)出現(xiàn)前以及持續(xù)的幾分鐘之內(nèi)一直為負(fù)值,最大值為(-101.7 m.s),大風(fēng)出現(xiàn)十幾分鐘后,S R H轉(zhuǎn)為正值。
表1 2006年7月13日13時(shí)02—44分的S R H分布(單位:m.s)
災(zāi)害性天氣出現(xiàn)前低層S R H迅速由負(fù)值轉(zhuǎn)為較大正值,災(zāi)害性天氣出現(xiàn)后S R H迅速下降。高層的S R H的強(qiáng)度與下層相反:在災(zāi)害性天氣出現(xiàn)前呈減小趨勢(shì),災(zāi)害性天氣發(fā)生后呈增大趨勢(shì)。這種上、下層配置與對(duì)流的發(fā)展是一致的。由風(fēng)暴相對(duì)螺旋度的物理意義,S R H的增長(zhǎng)主要由于存在強(qiáng)的風(fēng)垂直切變,而強(qiáng)的風(fēng)垂直切變又引起水平渦度的增大,因此S R H的大小也反映風(fēng)垂直切變的強(qiáng)弱,其數(shù)值越大,越有利于風(fēng)暴的發(fā)展。災(zāi)害性天氣發(fā)生前,低層有正的渦度輸送,垂直切變加強(qiáng),有利于風(fēng)暴發(fā)展,引發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)。災(zāi)害性天氣發(fā)生后,低層正渦度輸送減弱,垂直切變減弱,風(fēng)暴發(fā)展受到抑制。
(1)根據(jù)多普勒雷達(dá)的垂直風(fēng)廓線(VWP)產(chǎn)品可以計(jì)算得到時(shí)間密度非常高的風(fēng)暴相對(duì)螺旋度,對(duì)尺度非常小的強(qiáng)對(duì)流大風(fēng)和暴雨天氣有提前10-20 min的預(yù)報(bào)作用,在實(shí)際業(yè)務(wù)運(yùn)行中,有一定的預(yù)報(bào)價(jià)值。
(2)7.13大風(fēng)天氣發(fā)生前后,高、低層的S R H值變化不同,這種高、低層配置與對(duì)流的發(fā)展相一致。災(zāi)害性天氣發(fā)生前,低層有正的渦度輸送,垂直切變加強(qiáng),有利于風(fēng)暴發(fā)展,引發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)。災(zāi)害性天氣發(fā)生后,低層正渦度輸送減弱,垂直切變減弱,風(fēng)暴發(fā)展受到抑制。
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P412.25
A
1002-252X(2017)03-0010-01
2017-6-1
任愛(ài)臣(1979-),男,黑龍江省牡丹江市人,東北農(nóng)業(yè)大學(xué),本科生,工程師.