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        錦州地區(qū)冰雹氣候特征及潛勢(shì)預(yù)報(bào)方法研究

        2021-11-30 19:57:04周福然白雪張翠艷溫舟婁芳蕾徐玉秀
        科技風(fēng) 2021年31期
        關(guān)鍵詞:物理量冰雹

        周福然 白雪 張翠艷 溫舟 婁芳蕾徐 玉秀

        關(guān)鍵詞:冰雹;物理量;指標(biāo)疊套法

        1緒論

        冰雹是一種中小尺度系統(tǒng),具有尺度小、突發(fā)性強(qiáng)的特點(diǎn),給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活造成嚴(yán)重的影響。多年來(lái),國(guó)內(nèi)許多專家致力于冰雹預(yù)報(bào)的研究,且已取得很大進(jìn)展。冰雹天氣過(guò)程發(fā)展迅速,目前錦州地區(qū)冰雹天氣還是以監(jiān)測(cè)為主,因此,對(duì)冰雹天氣預(yù)報(bào)方法進(jìn)行研究,建立適合錦州地區(qū)的本地化預(yù)報(bào)方法,為今后預(yù)報(bào)提供參考,從而提高冰雹預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率,進(jìn)而減少冰雹災(zāi)害帶來(lái)的損失。

        2資料和雹日標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)計(jì)

        2.1資料

        選取了錦州地區(qū)5個(gè)觀測(cè)站2003-2017年的常規(guī)觀測(cè)資料,高空資料選用的是錦州站的探空資料。

        2.2雹日標(biāo)準(zhǔn)

        某日中有≥1個(gè)站出現(xiàn)冰雹,將該日定為冰雹日。

        3冰雹氣候特征

        3.1時(shí)間分布特征

        3.1.1冰雹日數(shù)的年際變化從2003-2017年冰雹出現(xiàn)次數(shù)可以看出錦州冰雹日數(shù)呈總體減少趨勢(shì),其中,2005年、2012年最多,為6次,從圖1可以看出錦州冰雹次數(shù)的年變化較大,年平均冰雹日數(shù)為2.7。

        3.1.2冰雹日數(shù)的月分布

        錦州地區(qū)冰雹一般出現(xiàn)在春末夏初和秋季,5~6月和9~10月為高發(fā)期,呈雙峰型分布。5—6月降雹概率最大,與春季冷暖空氣活動(dòng)頻繁,0℃層和20℃層高度比較適宜有關(guān),受東北冷渦影響,冷暖空氣在錦州地區(qū)交匯,大氣層結(jié)不穩(wěn)定,水汽條件和熱力條件適宜,配合觸發(fā)機(jī)制,從而形成局地的冰雹天氣。7~8月錦州受高空槽和副熱帶高壓影響,以穩(wěn)定性降雨為主。9~10月冰雹次數(shù)較少,冷空氣勢(shì)力比較弱,0℃層高度比較高,對(duì)冰雹落到地面非常不利。

        3.1.3冰雹日數(shù)的日分布

        由圖3可以看出錦州冰雹日分布規(guī)律明顯,大多數(shù)出現(xiàn)在中午至傍晚。12~18時(shí)降雹次數(shù)占總降雹數(shù)的84%,其中以12時(shí)和16時(shí)出現(xiàn)最多。這主要是由于中午至傍晚地面受熱對(duì)流旺盛,不穩(wěn)定層結(jié)建立,水汽條件和熱力條件適宜,產(chǎn)生冰雹天氣。

        3.1.4冰雹初、終日

        冰雹初日一般出現(xiàn)在3月到6月,出現(xiàn)最早的是2008年3月30日,出現(xiàn)在錦州,冰雹終日一般出現(xiàn)在9月到11月,出現(xiàn)最晚的是2010年11月11日,出現(xiàn)在錦州。

        3.2空間分布特征

        3 2 1冰雹日數(shù)的空間分布

        錦州地區(qū)各站冰雹日數(shù)分布地域差異明顯,錦州市出現(xiàn)的次數(shù)最多,為17次,北鎮(zhèn)最少,為5次,總體呈現(xiàn)出南多北少的特征。

        3.2.2冰雹局地性特征

        若某一日中有大于3個(gè)站出現(xiàn)冰雹,則定義為一次區(qū)域性冰雹過(guò)程,若某一日中有小于等于2個(gè)站出現(xiàn)冰雹,則定義為一次局地性冰雹過(guò)程,統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)41次冰雹天氣過(guò)程,有3次區(qū)域性冰雹過(guò)程,其余38次均為局地性冰雹天氣過(guò)程。

        4物理量分析

        4.1不穩(wěn)定條件分析

        選取錦州站探空資料,將物理量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)T850—Tsoo、1Tr、SSI、0℃層和-20℃層厚度、K指數(shù)、sI指數(shù)對(duì)錦州地區(qū)冰雹的潛勢(shì)預(yù)報(bào)提供了很好的參考。

        AT=T-T500AT值越大,表明上冷下暖越顯著,越有利于對(duì)流的發(fā)展。

        總指數(shù)TT:表征大氣溫濕特征的指數(shù),TT越大,表示越不穩(wěn)定。

        風(fēng)暴強(qiáng)度指數(shù)SSI:表達(dá)了浮力能和垂直風(fēng)切變之間的線性關(guān)系,是一個(gè)無(wú)量綱數(shù)。

        適當(dāng)?shù)?℃層高度是冰雹增長(zhǎng)和降落的主要條件之一,通過(guò)分析錦州站探空資料得出,41次冰雹天氣過(guò)程的0℃層高度范圍1300~4400m,平均高度3212m;-20℃層高度范4200~7500m,平均高度6220m;0~-20℃厚度范圍2400~3500m,平均厚度3008m。

        K指數(shù):在反映氣層不穩(wěn)定程度的同時(shí)考慮了中低層的水汽條件,反映對(duì)流層中低層的溫濕分布對(duì)穩(wěn)定度的影響。一般K指數(shù)越大,表示大氣層結(jié)越不穩(wěn)定。

        沙氏指數(shù)sI:是反映大氣狀況的一個(gè)指數(shù)。SI>0表示大氣層結(jié)較穩(wěn)定,SI<0℃,表示大氣層結(jié)不穩(wěn)定,且負(fù)值越大,不穩(wěn)定程度越大。

        4.2水汽條件分析

        通過(guò)分析錦州站探空資料發(fā)現(xiàn),冰雹發(fā)生前錦州大部分地區(qū)850hPa為濕區(qū),500hPa降雹處為干區(qū),滿足上干下濕的不穩(wěn)定條件,可以看出干侵入對(duì)冰雹天氣有指示意義。

        4.3垂直風(fēng)切變

        垂直風(fēng)切變是維系冰雹發(fā)生發(fā)展的必要條件。通過(guò)對(duì)冰雹個(gè)例的分析,冰雹天氣的形成和發(fā)展過(guò)程中,存在強(qiáng)烈的垂直風(fēng)切變。

        4.4觸發(fā)條件分析

        冰雹的主要觸發(fā)條件有地面冷鋒、輻合線、干線。

        5冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)方法的建立

        5.1預(yù)報(bào)因子的選取和物理量閾值的確定

        根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果,選取穩(wěn)定性較好、剔除離散度較大的物理量,篩選出T850—T5、SSI、0℃層和_20~C層厚度AH、K指數(shù)、sI作為錦州地區(qū)冰雹天氣預(yù)報(bào)因子。

        5.2冰雹預(yù)報(bào)方法

        采用指標(biāo)疊套法進(jìn)行錦州地區(qū)冰雹天氣的潛勢(shì)預(yù)報(bào),采用專家打分設(shè)定每個(gè)因子的權(quán)重,T850-、SSI、AH、K以50百分位以上設(shè)定為100%權(quán)重,25百分位到50百分位設(shè)定為50%權(quán)重,sI以50百分位以下設(shè)定為100%權(quán)重,50百分位到70百分位設(shè)定為50%權(quán)重。把6個(gè)預(yù)報(bào)因子的權(quán)重相加,得出累加值的范圍為0~100,越大代表出現(xiàn)冰雹的概率越高。當(dāng)累加值P>60,預(yù)報(bào)當(dāng)天有冰雹天氣。

        6結(jié)論

        (1)2003-2017年錦州冰雹日數(shù)年際變化呈總體減少趨勢(shì),月際變化呈明顯的雙峰型分布,錦州冰雹次數(shù)日變化十分明顯。冰雹的局地性很強(qiáng),存在地域差異,總體呈現(xiàn)出南多北少的特征。

        (2)T850-T500、1Tr、SSI、0℃層和-20℃層厚度AH、K指數(shù)、sI對(duì)冰雹天氣發(fā)生有較好的指示意義,作為預(yù)報(bào)因子,采用指標(biāo)疊套法進(jìn)行冰雹潛勢(shì)預(yù)報(bào)。

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