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        2020年夏季三亞海陸風輻合線雷達回波特征分析

        2021-12-06 00:16:46李展睿
        科技研究·理論版 2021年10期
        關鍵詞:自動氣象站

        李展睿

        摘要:應用2020年三亞市氣象局雷達資料和自動氣象觀測系統(tǒng)(AWOS)實時資料,分析研究了三亞夏季海陸風輻合線過程的形成、發(fā)展和消散過程的演變規(guī)律,并研究了雷達觀測的海陸風輻合線與自動觀測系統(tǒng)的風場結(jié)構(gòu)的對應關系。結(jié)果表明:(1)三亞夏季海陸風輻合線大致為原地生消型、晴空型、觸發(fā)對流移動型三類;(2)海陸風輻合線由于海陸溫差、風場結(jié)構(gòu)等原因產(chǎn)生,又會對風場有明顯的影響,當輻合線靠近時自動觀測系統(tǒng)顯示為海風控制;

        關鍵詞:海陸風輻合線;多普勒雷達;自動氣象站;海陸風

        引 言

        三亞鳳凰機場南面靠海,一年四季都受明顯的海陸風影響,但夏季強于冬季,海風強于陸風[1],海陸風是由于海陸熱力差異引起的白天由海上向內(nèi)陸吹、夜間由內(nèi)陸向海上吹,距海岸線幾十千米的中小尺度熱力環(huán)流,通常發(fā)生在氣壓場較弱、風速較小的天氣,同時也影響沿海地區(qū)的溫度場、濕度場和風場的分布[2],從而帶來的風切變、雷暴、短時大風、強降水天氣嚴重的影響航空安全。國內(nèi)外對海陸風輻合線都有一定的研究Banta等[3]應用多普勒天氣雷達完整而清晰的捕捉海陸風的三維結(jié)構(gòu)特征,王彥等[4]應用天氣雷達和相應的自動氣象站資料,統(tǒng)計分析了4次雷達監(jiān)測到的渤海灣海陸風的特點,并研究渤海灣海陸風與強對流天氣形成、發(fā)展和消散過程演變特征;盧煥珍等[5]研究指出海風鋒在經(jīng)過自動站時由陸風轉(zhuǎn)為海風。而三亞市多普勒天氣雷達正好位于海面的北岸,能夠捕捉到海陸風輻合線中尺度天氣系統(tǒng)。且多普勒天氣雷達具有高的時間和空間分辨率精細產(chǎn)品,能有效的提高由海陸風輻合線造成的強對流天氣的預警時效。本文應用2020年三亞市氣象局雷達資料和自動氣象觀測系統(tǒng)(AWOS)實時資料,分析研究了三亞夏季海陸風輻合線過程的形成、發(fā)展和消散過程的演變規(guī)律,對準確預警三亞機場海陸風輻合線觸發(fā)的對流天氣,及早發(fā)布天氣預警信息具有重要意義。

        1 資料與方法

        1.1 資料選取

        本文主要用2020年5月-9月三亞多普勒雷達監(jiān)測到海陸風輻合線過程的資料和同一時期的三亞鳳凰機場AWOS實時觀測資料,分析海陸風輻合線的生成規(guī)律以及與強對流天氣的發(fā)生、發(fā)展的演變關系,以及演變前后的風場物理量特征進行分析。

        1.2海陸風及海陸風輻合線的定義

        由于海陸間溫度差異而造成的海陸風是垂直于海岸線吹的,根據(jù)海岸線的走向三亞機場夜間的陸風風向應為西北風至東風,而白天的海風風向應為東南風至西風。

        在低仰角(0.50)基本反射率產(chǎn)品中表現(xiàn)為平行為三亞灣的窄帶弱回波,強度維持在25—45dBz,長度約為50-100km,本文即定義為海陸風輻合線。

        2 三亞機場2020年夏季海陸風輻合線月變化規(guī)律

        利用2020年5月至9月的三亞多普勒天氣雷達資料,共有47天出現(xiàn)了海陸風輻合線(表1),占到了30.7%,而且主要集中在6和8月份,海陸風輻合線出現(xiàn)日數(shù)均達到10日以上。如果加上對三亞機場造成影響的海陸風輻合線日數(shù)統(tǒng)計,也是6月和8月對本場造成影響數(shù)最多,均達到5次,5月則最少,沒有對本場造成影響。新一代三亞多普勒雷達在低仰角(0.50)的基本反射率產(chǎn)品上,大多觀測到的為1條海陸風輻合線,有時能觀測到2條。其中海陸風輻合線可以在一天中的任何時候產(chǎn)生,但大多在凌晨產(chǎn)生。每次持續(xù)的時間長短也不一定,最長維持15小時,出現(xiàn)在6月20日;最短為1.5小時,出現(xiàn)在8月7日;平均出現(xiàn)時長為3-6小時。三亞的雷暴活動夜間強于白天,分析原因可能是陸風與背景風的輻合作用影響所致:從5月份南海夏季風建立開始,整個夏季(5-9 月)南海的環(huán)境風場為西南風,由于海陸風的作用,三亞夜間吹偏北陸風,與南海環(huán)境風場的西南風會產(chǎn)生風場輻合,從而容易導致雷暴在沿輻合線地區(qū)發(fā)生[6]。

        3 三亞機場夏季海陸風輻合線的分類

        三亞夏季海陸風輻合線既可以觸發(fā)強烈天氣,也可能不觸發(fā),其大致可以分為三類(表2),第一類為原地生消型,海陸風輻合線上有對流發(fā)展,但是幾乎是原地消散,并沒有移動,這類海陸風輻合線出現(xiàn)較多,占36.2%;第二類為晴空型,一直以窄帶回波形式存在,并不觸發(fā)任何對流,這類海陸風輻合線在5月份和9月份出現(xiàn)較多,占27.6%;第三類為移動觸發(fā)對流型,基本都有不同強度的對流發(fā)展,并發(fā)生了移動,且大多出現(xiàn)在6-8月份,占比和第一類相同為36.2%。因此海陸風輻合線不一定會產(chǎn)生對流,其移動速度時快時慢,大致為15-50km/h,但一般觸發(fā)對流的海陸風輻合線移動速度也非??欤ǔ?0-50km/h,其移動方向多是疊加在東南或西南環(huán)境場氣流之上,向西北或者東北方向移動。

        4 典型個例分析

        4.1 海陸風輻合線對風場的影響

        整個過程是從雷達的西南方向向雷達站移動的,在8月03日01:00時(圖1(a))雷達的西南面有一條明顯的輻合線形成,在其后側(cè)有弱的對流生成,到01:29時(圖1(b))輻合線上面有多個雷暴生成,形成一條帶狀的回波,輻合線逐漸消失,并向東北方向移動,到了01:52時(圖1(c))雷暴到達三亞機場,開始影響本場。到了02:26時(圖1(d))時雷暴維持并擴散,影響范圍逐漸加大,但強度開始減弱。

        從海陸風輻合線到達本場的時間抽取出自動觀測系統(tǒng)數(shù)據(jù)可以看出,在輻合線影響前本場為110°附近5m/s的陸風控制,輻合線到達時本場風速突增到200°附近9m/s左右,基本上為海風控制,由此可知在輻合線靠近時自動觀測系統(tǒng)顯示為海風控制。

        5 結(jié)論

        1、三亞夏季的海陸風輻合線可以分為三類,第一類為原地生消型,有對流發(fā)展,但是幾乎是原地消散,并沒有移動,占36.2%;第二類為晴空型,一直以窄帶回波形式存在,并不觸發(fā)任何對流,占27.6%;第三類為移動觸發(fā)對流型,有不同強度的對流發(fā)展,并發(fā)生了移動,大致為36.2%。

        2、海陸風輻合線是由于海陸溫差、風場結(jié)構(gòu)等原因產(chǎn)生的,但是其又會反過來對風場有明顯的影響,當海陸風輻合線靠近時自動觀測系統(tǒng)顯示為海風控制。

        參考文獻

        [1]陳炎源,魏敏捷.海陸風研究的進展[J].氣象科技,1985,(1):11-15

        [2]七謙.網(wǎng)走地區(qū)的海陸風[J].研究時報,1979,(31):353-364.

        [3]Banta R.M ,Dollvier and D.H.Leviason,Evolution of the montery Sea-Breeza Layler as observed by pulsed Doppler radar[J].Atmos.sci,1993,(50);3959-3982

        [4]王彥,李勝山,郭立,等.渤海灣海風鋒雷達回波特征分析[J].氣象,2006,32(12):23-28.

        [5]盧煥珍,趙玉潔,俞小鼎等.雷達觀測的渤海灣海陸風輻合線與自動觀測站資料的對比分析[J],2008,34(9):57-65

        [6]海南省天氣預報技術手冊:415-223

        第一作者簡介:1996年、女、本科、助理工程師、從事民航氣象預報

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