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        長(zhǎng)沙6月22日暴雨天氣探空資料分析及應(yīng)對(duì)措施

        2024-10-27 00:00:00宋雷趙浩陽(yáng)夏明肖巧張言偉
        農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究 2024年8期

        摘 要:采用6月22日07:00長(zhǎng)沙站及鄰近探空數(shù)據(jù)、天氣圖、雷達(dá)圖等分析資料,對(duì)暴雨天氣進(jìn)行分析,得出結(jié)論:(1)07:00探空受到降水的影響,氣壓降幅最大為132 hPa,升速最小為188 m/min,最多降低223 m/min。(2)07:00近地面至286 hPa濕度保持在100%,露溫差為0,厚度達(dá)10 km,外部環(huán)境輸送了大量水汽至長(zhǎng)沙地區(qū),具有良好的、持久的降水條件。(3)07:00存在地面東北風(fēng)經(jīng)875 hPa東南風(fēng)最終至795 hPa西南風(fēng)的高低風(fēng)向切變,且風(fēng)速在500 hPa以下基本小于10 m/s,保持水汽維持在長(zhǎng)沙。(4)07:00探空過(guò)程是在500 hPa高空槽前、700 hPa切變南側(cè)、850 hPa低渦切變共同影響下進(jìn)行的。降水量02:00~13:00累計(jì)102 mm,達(dá)到大暴雨級(jí)別。探空前,結(jié)合地面降水量、雷達(dá)回波圖判斷充氣量,保證業(yè)務(wù)質(zhì)量。

        關(guān)鍵詞:暴雨;探空;L波段雷達(dá)

        中圖分類號(hào):P458.121.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):2095–3305(2024)08–0-03

        暴雨是一種常見的氣象災(zāi)害天氣,具有持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、影響范圍廣、突發(fā)性強(qiáng)等特點(diǎn),易導(dǎo)致城市內(nèi)澇、山體滑坡、泥石流等,對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸、生命財(cái)產(chǎn)等造成嚴(yán)重危害[1-4]。在業(yè)務(wù)上,若探空觀測(cè)遇到降雨,常在雨勢(shì)開始減弱時(shí)施放氣球,若遭遇持續(xù)暴雨時(shí),則無(wú)法判斷雨勢(shì)減弱的時(shí)間,從而影響正常釋放氣球,對(duì)降雨強(qiáng)度估計(jì)得不充分,會(huì)導(dǎo)致氣球動(dòng)力不足、無(wú)法突破降雨層、達(dá)不到500 hPa,導(dǎo)致重新放球、觀測(cè)質(zhì)量降低[5-6]。長(zhǎng)沙站2023年6月22日02:00~13:00

        出現(xiàn)暴雨,致使07:00的探空觀測(cè)在暴雨區(qū)展開。采用07:00及鄰近2次探空觀測(cè)資料,配合天氣系統(tǒng)、雷達(dá)圖等進(jìn)行對(duì)比分析,找出暴雨對(duì)探空觀測(cè)的影響,為氣象服務(wù)、科學(xué)研究等提供一定的信息保障。

        1 資料來(lái)源與分析方法

        采用的數(shù)據(jù)來(lái)自長(zhǎng)沙國(guó)家基本氣象站的地面觀測(cè)資料、長(zhǎng)沙高空探測(cè)站的L波段雷達(dá)探空資料,氣象系統(tǒng)圖與雷達(dá)資料來(lái)自長(zhǎng)沙市氣象臺(tái)。探空儀采用上海長(zhǎng)望氣象科技股份有限公司的GTS14型數(shù)字式探空儀。探空資料在數(shù)據(jù)處理軟件上采用1 min等時(shí)間、標(biāo)準(zhǔn)等壓面2種方式處理。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 探空基本資料

        由圖1a觀察到2次19:00的氣壓在起始3 min內(nèi)無(wú)明顯偏差,隨著觀測(cè)時(shí)間的延長(zhǎng),直至32 min時(shí)才出現(xiàn)略小偏差,這表明,探空觀測(cè)并未受到天氣形勢(shì)的顯著影響。22日07:00氣壓在2 min內(nèi)呈較均勻的下降趨勢(shì),無(wú)明顯偏差,隨后緩慢脫離正常趨勢(shì),顯著降低,氣壓偏差不斷擴(kuò)大,在19 min降幅最大、為

        132 hPa,再緩慢降至與19:00平行。顯然07:00探空受到明顯的降水作用影響,但終止氣壓小于500 hPa,符合探空業(yè)務(wù)規(guī)范,無(wú)須重新放球。

        由于氣壓變化范圍較大、偏差較小不明顯,對(duì)探空升速進(jìn)行分析。21日19:00探空初始升速323 m/min,波動(dòng)幅度較小,隨觀測(cè)時(shí)間增長(zhǎng)逐漸增長(zhǎng),最大升速為371 m/min。翌日07:00初始升速280 m/min,隨時(shí)間增長(zhǎng)先呈階梯式下降趨勢(shì),07:06降至233 m/min,再在07:13降至188 m/min,持續(xù)18 min,然后在07:00大幅升高至411 m/min,顯然此時(shí)已沖出降雨層,至終止觀測(cè)呈波浪式變化。

        22日19:00初始升速314 m/min,在19:03小幅降至282 m/min,維持至19:05后呈階梯式上漲。顯然07:00探空初始升速受降水影響降低約38 m/min,在降雨層最大降低223 m/min;若探空氣球充氣量不足,無(wú)法克服降水的重量、穿不過(guò)降水下沉層,導(dǎo)致重新探測(cè),業(yè)務(wù)質(zhì)量下降。

        由圖1b可知,21日19:00濕度在地面至889、761、598~348 hPa均大于90%,僅在921、550~482 hPa處為100%,屬于下干上濕,具有較好的水汽條件,有利于濕度輸送。翌日07:00濕度從近地面至286 hPa保持在100%,再隨氣壓降低呈均勻下降趨勢(shì),此時(shí)濕度層厚度達(dá)10 km,屬于下濕上干,明顯外部環(huán)境輸送了大量水汽至長(zhǎng)沙地區(qū),有利于持續(xù)降水;22日19:00濕度在923~776 hPa穩(wěn)定在100 %,隨氣壓降低僅在694、647、526 hPa保持在100%,仍具有繼續(xù)降雨的趨勢(shì)但降水量不及07:00。

        露點(diǎn)溫度差的趨勢(shì)圖和濕度規(guī)律相似,21日19:00露溫差為0的氣壓范圍最小,不具備立刻降水條件,需要外地輸送水汽;22日07:00露溫差從近地面至286 hPa均為0,具有良好、持久的降水條件;而19:00露溫差僅在923~776 hPa內(nèi),降水條件明顯變?nèi)酢?/p>

        在圖1c風(fēng)向中,21日19:00風(fēng)向在近地面為南風(fēng),隨高度升高,先轉(zhuǎn)至890 hPa東北風(fēng),再經(jīng)825 hPa東風(fēng)、793 hPa東南風(fēng)、761 hPa南風(fēng),最后至730 hPa后維持在西南風(fēng),出現(xiàn)明顯的切變線,具有預(yù)示降水的作用;翌日07:00從地面東北風(fēng)轉(zhuǎn)至875 hPa東南風(fēng),最后回歸至795 hPa西南風(fēng),是明顯的高低風(fēng)向切變,且此時(shí)正值降雨,預(yù)示降雨持續(xù)進(jìn)行;22日19:00從地面北風(fēng)先轉(zhuǎn)至892 hPa東風(fēng),再轉(zhuǎn)至836 hPa南風(fēng),最后轉(zhuǎn)至806 hPa西風(fēng),由于水汽減少,降雨量明顯減小。

        在圖1d風(fēng)速中,21日19:00地面風(fēng)速僅為1.1 m/s,

        且隨高度升高,風(fēng)速變化呈波浪式升高至700 hPa的10.6 m/s,一直維持至256 hPa,最后持續(xù)升高,為降水輸送水汽;翌日07:00風(fēng)速僅在960~902 hPa內(nèi)大于8.5 m/s,但近地面、875~712 hPa小于7 m/s,相對(duì)較小,再隨高度升高持續(xù)升高至10 m/s左右,保持水汽在長(zhǎng)沙站附近持續(xù)降雨;22日19:00風(fēng)速在500 hPa以下,最大為6.8 m/s,輸送水汽量有限且明顯降低,導(dǎo)致降水量下降。

        2.2 天氣系統(tǒng)分析

        由圖2可知,500 hPa高空槽自21日20:00至翌日08:00一直停滯在重慶—四川貴州交界區(qū)域,向東緩慢移動(dòng),使水汽不斷向長(zhǎng)沙地區(qū)移動(dòng),能印證圖1b濕度層高達(dá)10 km;700 hPa低渦位于重慶—貴州交界處、500 hPa高空槽前,其切變位于湖南北部與湖北交界地帶,長(zhǎng)沙位于該切變南側(cè);850 hPa低渦中心位于湖南中部,其東段切變呈東西向,一直延伸至江西鄱陽(yáng)湖區(qū)域,長(zhǎng)沙位于該低渦移動(dòng)右前側(cè),有利于持續(xù)降水;

        700 hPa急流位于廣西—廣東、指向江西,850 hPa急流位于湖南南部區(qū)域,與低渦中心距離較遠(yuǎn)、影響有限,導(dǎo)致低渦緩慢移動(dòng),切變線影響時(shí)間長(zhǎng),有利于降水持續(xù)。表明07:00探空過(guò)程受到500 hPa高空槽、700 hPa切變線、850 hPa低渦切變的共同影響。

        黑色實(shí)線為500 hPa海平面氣壓場(chǎng),棕色實(shí)線為500 hPa槽線,風(fēng)向桿為850 hPa風(fēng)場(chǎng),棕色雙實(shí)線為700 hPa切變線,紅色雙實(shí)線為850 hPa切變線,棕色箭頭為700 hPa急流,紅色箭頭為850 hPa急流

        2.3 雷達(dá)回波

        在圖3的雷達(dá)回波中,除了寧鄉(xiāng)西部,長(zhǎng)沙地區(qū)均處在降雨區(qū)域。探空氣球在升空19 min內(nèi)均處于積雨云內(nèi),先向西飛行,再略向北飛行,最后向東北飛行。結(jié)合軌跡圖,本站附近雷達(dá)回波30 dBz,向西飛行后回波強(qiáng)度升高至35 dBz,造成升速降低,后遇到回波

        45 dBz,升速繼續(xù)降低。表明在探空動(dòng)力氣球充氣前,可根據(jù)雷達(dá)回波強(qiáng)度判定充氣量多少,保證探空觀測(cè)不受天氣情況的影響。

        2.4 長(zhǎng)沙站降水強(qiáng)度及影響

        在長(zhǎng)沙站降水強(qiáng)度中(圖5),21日19:00探空觀測(cè)前僅有少量間歇性降水1.5 mm,觀測(cè)過(guò)程中無(wú)降水,造成圖1d中僅有地面、674 hPa內(nèi)濕度為100%。22日07:00探空觀測(cè)前,從02:00起至觀測(cè)時(shí)持續(xù)性降水75.3 mm,觀測(cè)過(guò)程中降水14.0 mm。結(jié)合圖3雷達(dá)回波、圖4探空球軌跡,探空過(guò)程在降雨區(qū)進(jìn)行,濕度100%持續(xù)至200 hPa,堆積了大量水汽,具備持續(xù)降雨條件,同時(shí)造成探空初始升速持續(xù)下降,直至沖出降雨層。22日19:00探空觀測(cè)中僅有0.1 mm的降水,可忽略降水的影響。22日02:00~13:00持續(xù)降水,最大分鐘雨量1.2 mm,總共102 mm,為大暴雨。

        3 暴雨天氣探空應(yīng)對(duì)措施

        為了減輕暴雨天氣對(duì)探空觀測(cè)的不利影響,建議采取以下措施:第一,提高對(duì)暴雨預(yù)報(bào)的警惕性。積極關(guān)注預(yù)報(bào)降水天氣變化趨勢(shì),判斷探空觀測(cè)時(shí)段是否遇到降水、降水強(qiáng)度如何,挖掘氣球升速受影響的變化趨勢(shì)。第二,提高暴雨應(yīng)急能力。遇到暴雨時(shí),在探空氣球充氣前關(guān)注地面站降水情況、降水持續(xù)時(shí)間、1 min最大降水量,結(jié)合天氣雷達(dá)等先進(jìn)設(shè)備預(yù)判充氣量,保證業(yè)務(wù)正常、有序開展。放球時(shí),盡量選擇雨勢(shì)減小時(shí)施放氣球;若暴雨持續(xù)較長(zhǎng)無(wú)法判斷雨勢(shì)時(shí),盡量多充氫氣。放球后,關(guān)注探空儀探測(cè)情況能否沖過(guò)500 hPa。

        4 結(jié)論

        采用6月22日07:00長(zhǎng)沙站及鄰近探空數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)的天氣圖、雷達(dá)圖等進(jìn)行對(duì)比,得出以下結(jié)論:

        (1)22日07:00探空受到明顯的降水影響,氣壓降幅最大為132 hPa,升速最小為188 m/min,升速初始降幅約38 m/min、在空中最多降低223 m/min,終止氣壓小于500 hPa,符合探空業(yè)務(wù)規(guī)范。22日07:00近地面至286 hPa濕度保持在100%、露溫差為0,厚度達(dá)

        10 km,屬于下濕上干,外部環(huán)境輸送了大量水汽至長(zhǎng)沙地區(qū),具有良好的、持久的降水條件。22日07:00從地面東北風(fēng)轉(zhuǎn)至875 hPa東南風(fēng),最后回歸至795 hPa西南風(fēng),是明顯的高低風(fēng)向切變,且此時(shí)正值降雨,預(yù)示降雨持續(xù)進(jìn)行;其風(fēng)速僅在960~902 hPa內(nèi)大于8.5 m/s,但近地面、875~712 hPa小于7 m/s,隨后持續(xù)升高至10 m/s左右,保持水汽持續(xù)輸送至在長(zhǎng)沙。

        (2)22日07:00探空過(guò)程是在500 hPa高空槽前、700 hPa切變南側(cè)、850 hPa低渦切變共同作用下進(jìn)行的。整個(gè)探空過(guò)程在積雨云和降雨區(qū)展開,致使探空升速降低。22日02:00~13:00持續(xù)降水,最大分鐘雨量1.2 mm,降水量累計(jì)102 mm,達(dá)到大暴雨級(jí)別。

        (3)暴雨天氣觀測(cè)時(shí),結(jié)合地面降水量、天氣雷達(dá)圖判斷氫氣充氣量,保障業(yè)務(wù)質(zhì)量。

        參考文獻(xiàn)

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