滇西北高原強(qiáng)對(duì)流天氣客觀物理量特征分析.pdf

第 4 2卷第 1 期 2 0 1 4年 2月 氣 象科技 M ETEOROLOGI CAL SCI ENCE A ND TECH NOI OGY Vo 1 42 No 1 Fe b 2O1 4 引 言 滇西北高原強(qiáng)對(duì)流天氣客觀物理量特征分析 和衛(wèi)東 賴云華 蘇曉力 1云南省麗汀市氣象局 麗江 6 7 4 1 0 0 2云南省氣象 局 昆 明 6 5 0 0 3 4 摘要應(yīng)用 MI C AP S客觀物理量資料 對(duì)麗江市 2 0 0 6 2 0 1 1 年 8 2次強(qiáng) 對(duì)流天氣 進(jìn)行診 斷分析 結(jié)果 表 明 強(qiáng)對(duì) 流天氣發(fā)生前 水汽大多處于高濕或中等濕度 狀態(tài) 一般暴雨 時(shí) 7 0 0 h P a比濕大于等 于 9 g k g 冰雹時(shí)大 于等于 6 g k g 或 7 0 0 h P a 相對(duì)濕度暴雨時(shí)大于等于 8 O 冰雹時(shí)大干等于 6 O 熱力狀況大多處于高溫 高熱 高能和對(duì)流 不穩(wěn)定狀態(tài) 部分在川滇間有 明顯的能量鋒存在 特別是暴雨 一般沙 氏指數(shù) s I 小 于等于 0 K 指數(shù)大 于等于 3 5 麗江假相當(dāng)位溫 大于等于 6 8 麗江與兩昌或成都間的 差大于等于 1 O 動(dòng)力條件則大多表現(xiàn)為低層 正 渦度 高層負(fù)渦度的有利配置 部分中高層有 明顯的冷平流 特別是冰雹時(shí) 一般 7 0 0 h P a 渦度 大于等于 0 1 0 S 3 0 0 h P a以上任一層渦度小于等于 一3 0 1 0 S 或 7 0 0 h P a 層以上任一層溫度平流小于等于1 l O s 關(guān)鍵詞 強(qiáng)對(duì)流 過(guò)程前 客觀物理量 滇西北 高原 據(jù)研究 1 J 物 理 量 診 斷 分 析 對(duì) 暴 雨 和 冰雹 的 落區(qū)預(yù)報(bào)有很好的參考價(jià)值 暴雨出現(xiàn)前 暴雨 區(qū) 5 0 0 h P a以下 各層 均表現(xiàn) 為正 渦度 區(qū) 7 0 0 h P a的 正渦度 中心 可 達(dá) 1 2 1 0 j S 暴 雨 區(qū) 四 周 多 為 負(fù) 渦度 區(qū) 暴 雨 區(qū) 5 0 0 h P a以下各 層 均 表 現(xiàn) 為 負(fù) 散 度 區(qū) 7 0 0 h P a的負(fù) 散 度 中心 常 達(dá) 1 0 1 0 S 在高層 3 0 0 2 0 0 h P a 總有 一 層表 現(xiàn) 為 大 于 或 等 于 一4 1 O j S 的散 度 區(qū) 明 顯表 現(xiàn) 出低 層 輻 合 高 層 輻散 的 抽氣 效應(yīng) 降水 區(qū)上 空 大部 為 上 升運(yùn) 動(dòng) 區(qū) 7 0 0 8 5 0 h P a圖上 升 速 度 有 時(shí)達(dá) 一 1 6 1 0 h P a S 暴 雨 最 強(qiáng) 時(shí) 上 升 速 度 值 也 最 大 暴 雨 發(fā) 生前水 汽 通 量 的大 值 中心 多 維 持 在 降 水 區(qū) 附 近 8 5 0 h P a圖上最 大值可 大于 1 5 1 0 k g c m h P a s A指數(shù)大于 1 0 等值線所包圍的區(qū)域一般 與大雨暴雨相對(duì)應(yīng) A指數(shù)值越大降水量越大 A指 數(shù)最大值可達(dá) 1 6 1 8 冰雹發(fā)生前 降雹區(qū)處于 高 能和強(qiáng) 的位勢(shì) 不穩(wěn)定 區(qū) 8 5 0 h P a 0 高能 區(qū)北側(cè)有 強(qiáng) 的 鋒 區(qū)存 在 J h I 在 一 1 O 一 1 6 K 之 間 8 5 0 h P a 水汽通量大于等于 1 1 1 0 k g c m h P a s 5 0 0 h P a 小 于等于 2 1 0 h P a S 8 5 0 h P a 渦度小 于等于 2 l 0 S 8 5 0 h P a 散度 小于 0 近 年來(lái) 云 南 氣 象 丁 作 者 對(duì) 低 緯 高 原 地 區(qū) 形 成 的暴雨及 冰雹 天氣 也作 了大量 的診 斷分 析 和研 究 并得 出 了一 些 重 要 的 預(yù)報(bào) 參 考 結(jié)論 如 云南 暴 雨 的水 汽 主要集 中在低 層 而 且在 過(guò) 程 前 1 2 4 8 h內(nèi)有 明顯 的特征 云南 大暴雨 過(guò)程 前 云南上 空 5 0 0 h P a比濕可 達(dá) 4 5 g k g以上 7 0 0 h P a出 現(xiàn) 大 于等 于 9 5 g k g的高 比濕 中心 云南 區(qū)域性 大 雨暴 雨前 中低 層 相 對(duì) 濕 度 云南 省 大 部在 8 O 以上 7 0 0 h P a 水汽通量大于等于 7 1 0 k g c m h P a s 的高值 區(qū)與 云南 區(qū)域性 暴 雨 落 區(qū)有 著 較 好 的對(duì) 應(yīng) 關(guān) 系 云南暴雨過(guò)程前 中低層大氣具有高溫 高濕和強(qiáng)位 勢(shì)不 穩(wěn) 定 暴 雨 通 常 發(fā) 生 在 0 大 于 等 于 6 8 o 小 于等 于 2 6 K 指數(shù) 大 于 等 于 3 6 S I 指 數(shù)小 于 0 o C的 區(qū)域 云南 區(qū)域性 暴 雨 過(guò)程 前 3 0 0 h P a散度 暴雨 區(qū)處 于 1 0 1 O S 的高 輻散 區(qū) 中心值 可達(dá) 2 0 1 0 S 7 0 0 h P a渦度 暴雨 區(qū) 處于 1 0 1 0 S 以 上 的 高 輻合 區(qū) 其 中 心強(qiáng) 度 可 達(dá) 2 0 1 0 S 垂直 速 度 場(chǎng) 上 表 現(xiàn) 為 暴 雨 區(qū) 上 空 從 低 層 到 高 層 均 為 上 升 運(yùn) 動(dòng) 即 有 明顯 的 垂 直 環(huán) 流 圈 而 且 5 0 0 h P a垂 直 速 度 暴 雨 區(qū) 大 部 地 區(qū) 在 一 1 5 1 0 h P a S 以下 中 心值 可 達(dá) 一 2 5 1 O h t t p www q x k j n e t C r l 氣象科技 中嗣氣象局氣象關(guān)鍵技術(shù)集成與應(yīng)用項(xiàng) 目 C AMGJ 2 0 1 2 M4 0 資助 作 者簡(jiǎn)介 和衛(wèi)東 男 1 9 6 4年生 高級(jí) 工程師 主要從事天氣 預(yù)報(bào)與分析研究 E ma i l h wd l 1 2 6 1 2 6 c o rn 收稿 日期 2 0 1 3年 4月 7 E l 定稿 日期 2 0 1 3年 9月 1 6日 l 2 6 氣 象 科 技 第 4 2 卷 h P a S 冰 雹 易 在 MP V2負(fù) 值 區(qū)南 側(cè) 或 MP V2 正值區(qū)北側(cè)發(fā)生 高層輻散流場(chǎng)和低層輻合流場(chǎng)的 配 置形 成大氣強(qiáng)烈不 穩(wěn)定 在有利 的大尺度 背景條 件 下可產(chǎn)生 中 9 系統(tǒng)并直接導(dǎo)致 強(qiáng)對(duì) 流冰雹天氣過(guò) 程 上 述省 內(nèi)外對(duì) 強(qiáng)對(duì) 流天氣 的研 究成 果對(duì)本 地強(qiáng) 天氣的預(yù)報(bào)及研究有一定的指導(dǎo)意義 但欲 當(dāng)作本 地化的預(yù)報(bào)指標(biāo)還需應(yīng)用本地區(qū)資料進(jìn)行系統(tǒng)化的 分析 和研究 本 文應(yīng)用 2 0 0 6 2 0 1 1 年 麗江 8 2次強(qiáng) 對(duì)流天氣的客觀物理量資料 系統(tǒng)地分析麗江市強(qiáng) 對(duì)流 天氣過(guò) 程前 的水 汽 熱 力和動(dòng) 力特 征 最 終得 出 具有滇西北高原特征的強(qiáng)對(duì)流客觀物理量特征預(yù)報(bào) 指標(biāo) 為強(qiáng)對(duì)流天氣的預(yù)報(bào)預(yù)警提供客觀預(yù)報(bào)依據(jù) 1 資料及 方法 1 1 資料 為加強(qiáng)針對(duì)性和方便起見(jiàn) 本文分析的強(qiáng)對(duì)流 是指伴有雷暴 1 2 h降水量大于等于 5 0 mm 的短時(shí) 強(qiáng)降水和冰雹災(zāi)害天氣 所用資料包括 2 0 0 6年麗 江 多普勒 雷達(dá)投 入 業(yè)務(wù) 應(yīng) 用 以 來(lái) 麗 江市 4個(gè) 氣 象 站記錄的短時(shí)強(qiáng)降水資料和民政局提供 的相關(guān)冰雹 災(zāi)情資料 2 0 0 6 2 0 1 1年 麗江市 4個(gè)站點(diǎn)共 出現(xiàn) 強(qiáng)對(duì) 流暴 雨 2 5次 市 域 內(nèi)發(fā) 生 冰雹 災(zāi) 害 5 7次 本 文主要利用 MI c AP s客觀物理量資料分析強(qiáng)對(duì)流 天氣 發(fā)生 前 的相 關(guān)物 理量 特征 1 2 方 法 產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流必須具備 3 個(gè)基本條件 充沛的 水汽條件 不穩(wěn)定層結(jié) 熱力條件 和強(qiáng)烈 的上升運(yùn) 動(dòng) 水汽是成云致雨的首要條件 要在 1 2 h內(nèi)產(chǎn)生 大 于 5 0 mm 以上 的強(qiáng)降水 或冰雹 天 氣 必 須要 有充 沛 水 汽 或 水 汽 輸 送 分 析 時(shí) 一 般 可 以 參 考 MI C AP S客觀 物理 量 中的 比濕 相 對(duì) 濕 度 水 汽 通 量 水 汽通 量散 度 水 汽平 流等 本文用 比濕 及相 對(duì)濕度 表征強(qiáng)對(duì)流天氣的水汽條件 水汽和層結(jié)不穩(wěn)定這 兩個(gè)條 件可 以認(rèn) 為 是發(fā) 生 對(duì) 流 性 天氣 的 內(nèi)因 而 抬 升條件則是外 因 外 因是變化的條件 內(nèi)因是變化 的根據(jù) 外因通過(guò) 內(nèi)因起作用 因此 這 3個(gè)條件是 有機(jī)地聯(lián)系在一起 的 對(duì)流性天氣 的預(yù)報(bào)也就是以 這 3 個(gè)條件為根據(jù)所作的分析和預(yù)報(bào) 對(duì)層結(jié)條件 的判斷可用單站探空資料進(jìn)行定性 和定量的判 斷 本文用 MI C A P S客觀物理量 中的 K 指數(shù) s I 指數(shù) 和 表征 強(qiáng) 對(duì) 流 天氣 的能 量 及 不 穩(wěn) 定 條 件 低 層 的水汽必須上升到空中 才能凝結(jié)致雨 因此 強(qiáng)降 水 的產(chǎn)生 必須要 具備 大尺 度 的強(qiáng) 烈上 升運(yùn) 動(dòng) 對(duì)上 升運(yùn) 動(dòng) 的分析一 般可 分析 鋒面抬 升 引起 的大范 圍斜 壓性 上升 運(yùn)動(dòng)及 低 層 輻合 高層 輻 散 引 起 的 大范 圍 動(dòng)力 性上 升運(yùn) 動(dòng) 比如 5 0 0 h P a及 以下 的槽 線 切 變線 低渦以及地面圖上的鋒面氣旋 氣旋性低壓環(huán) 流等 都會(huì)引起低層氣 流輻合 最終導(dǎo)致 高層 3 0 0 h P a以 上 輻 散 的 垂 直 環(huán) 流 結(jié) 構(gòu) 5 0 0 h P a和 7 0 0 h P a圖上較強(qiáng)的西南低 空急流 不僅 能為降水 區(qū)提 供充沛水汽 還為降水 區(qū)的輻合上升提供能量 另外 從 中低層 流場(chǎng)及 衛(wèi) 星 云 圖上 還 可 分 析 判 斷 出直 徑 1 0 0 2 O 0 k m 的 中小 尺度 系統(tǒng) 引起 的上升 運(yùn) 動(dòng) 本 文用 MI C A P S客觀物理量 中的渦度及溫度平流 表征強(qiáng) 對(duì)流天氣動(dòng)力條件 當(dāng)然 也可也用垂 直速度 散度 渦 度平流等表征動(dòng)力條件 但表征的意義基本相同 2 麗江 市強(qiáng)對(duì) 流天氣 客觀 物理 量特 征分 析 2 1 水 汽條件 分析 要形 成強(qiáng) 盛 的中尺度 對(duì)流 云 過(guò) 程前 在降雹 暴 雨 區(qū)應(yīng) 有水汽 累積 或處 于較好 的濕 度狀 態(tài) 特 別是 低層 通 過(guò)對(duì) 2 6 2 0 1 1年麗 江市 8 2個(gè) 強(qiáng)對(duì) 流天 氣個(gè)例的比濕及相對(duì)濕度的分析 可得出 過(guò)程前強(qiáng) 對(duì)流 暴 雨 中 低 層 處 于 較 好 的水 汽 條 件 低 層 7 0 0 h P a 相對(duì)濕度平均大于等于 8 1 比濕平均大于等 于 1 0 g k g的高 濕 區(qū)控 制 中層 5 0 0 h P a相 對(duì)濕 度 平均 大于 等于 7 4 比濕平 均大 于等 于 4 g k g的 中 等濕 度 區(qū)控 制 而冰雹 相對(duì) 較低 低層 7 0 0 h P a 相 對(duì) 濕度平均大于等于 7 5 比濕平均大于等于 9 g k g 的中等濕 度 區(qū)控制 中層 5 0 0 h P a相 對(duì) 濕 度 平 均 大 于等 于 5 5 比濕平 均大于 等 于 3 g k g的中偏低 濕 度 區(qū)控制 并 且 僅 當(dāng) 7 0 0 h P a相 對(duì) 濕 度 大 于 等 于 8 1 或 比濕 大 于等于 9 g k g時(shí)滿足強(qiáng) 對(duì) 流暴 雨 水 汽條 件 的歷 史概 括率 為 9 6 F o 當(dāng) 7 0 0 h P a 相 對(duì) 濕 度 大于 等于 6 0 或 比濕 大于 等于 6 g k g時(shí)滿 足強(qiáng) 對(duì) 流冰雹水汽條件 的歷史概括率為 9 8 圖 1是強(qiáng) 對(duì)流 天氣 過(guò) 程 前 的水 汽條 件 示例 f 岡 1 a為 2 0 0 7年 9月 1日華坪暴 雨前 一天 0 8 0的比濕分 布 圖 圖 1 b N 2 0 0 7年 4月 2 9日 1 7 3 0古城區(qū)降雹 當(dāng)天 的 0 8 O的 比濕 分布 由圖可 見(jiàn) 過(guò)程 前暴 雨 區(qū)為 7 0 0 h P a比濕大于等于 1 1 g k g的高濕區(qū)控制 對(duì)應(yīng) 7 0 0 h P a相 對(duì) 濕度 為 大 于 等 于 8 5 而 降 雹 區(qū) 7 0 0 h P a 比濕則為大于等于 4 g k g的中偏低濕區(qū)控 制 對(duì) 應(yīng) 7 0 0 h P a 相對(duì) 濕 度為大 于等 于 7 O 1 3 O 氣 象 科 技 第 4 2卷 wa t e r v a p o r i s m o s t l y i n t he h i gh o r mo de r a t e hu mi di t y s t a t e wi t h t h e r ma l c o nd i t i on s mos t l y i n a s t a t e o f hi gh t e mpe r a t u r e h i g h e ne r gy a nd c on ve c t i v e i ns t a b i l i t y Th e d yn a mi c c o nd i t i o ns a r e f a v o r a bl e t o c on v e c t i v e a c t i v i t i e s s uc h a s n e g a t i v e vo r t i c i t y a t l owe r l e v e l s a nd po s i t i v e v o r t i c i t y a t u pp e r l e v e l s a n d t h e r e wa s o b v i o u s c o l d a d v e c t i o n e s p e c i a l l y h a i l s a t t h e mi d d l e a n d u p p e r l e v e l s Ke y wo r d s s t r o n g c o n v e c t i o n o b j e c t i v e p h y s i c a l q u a n t i t y No r t h we s t e r n Yu n n a n P l a t e a u 氣象測(cè)報(bào)中地面溫度短時(shí)突變的分析判斷 張啟美 云南省寧蒗縣氣象局 寧蒗 6 7 4 3 0 0 自從 中國(guó)氣象局綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控平臺(tái)試運(yùn)行以來(lái) 寧蒗縣氣象站出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤最多的是地 面溫度 這與地面溫度在短時(shí)問(wèn)內(nèi)發(fā)生突升或突降有關(guān) 如果不認(rèn)真分析原因 很容易把正確數(shù)據(jù)當(dāng)成野值 根據(jù)寧蒗縣氣象站監(jiān)測(cè)資料分析 有時(shí)氣象資料的異常變化與當(dāng)?shù)禺?dāng)時(shí)天氣現(xiàn)象變化有很大的關(guān)系 地面溫 度有 時(shí) 出現(xiàn)短 時(shí)突變 屬于 正?，F(xiàn) 象 寧蒗縣氣象站 海拔高度 2 2 4 2 5 m 地處滇西北高原橫斷山脈中段東側(cè) 受西南季風(fēng)的影響 屬暖溫帶 季風(fēng)氣候 干濕季分明 立體氣候 明顯 全年 中絕大部分降水集中在 6 9月 且多雷陣雨天氣 寧蒗站地面 溫度出現(xiàn)短時(shí)突變的現(xiàn)象與其地理氣候特點(diǎn)有關(guān) 2 0 1 1 年 5月 1 2日 寧蒗縣氣象站 1 4 O 0 地面溫度和小時(shí)內(nèi)地面最低溫度與 1 3 0 0正點(diǎn)資料 比較 分別 下降了 2 1 3 和 1 7 9 使用中國(guó)氣象局綜合氣象觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行監(jiān)控平 臺(tái) 序列圖提示 1 4 地面溫度 和小 時(shí) 內(nèi)地 面最 低溫度 錯(cuò)誤 數(shù)據(jù) 質(zhì)量評(píng) 估 中兩要 素 的可用性 為 9 5 8 3 仔 細(xì)查 看 分鐘 數(shù)據(jù) 后 發(fā) 現(xiàn)地 面 溫度是一個(gè)逐漸下降的過(guò)程 且伴有天氣現(xiàn)象的變化 當(dāng) 日1 1 0前天氣一直以多云為主 1 1 0 0后對(duì)流開(kāi) 始發(fā)展 1 2 4 O左右變?yōu)殛幪?1 3 1 1 飄起零星小陣雨 1 3 4 0雨開(kāi)始變強(qiáng) 1 3 4 3聞雷 1 3 5 7 雨勢(shì)變小 轉(zhuǎn)為 零星小陣雨 1 4 1 5雨停 1 4 4 0雷暴終止 1 1 0 0 1 4 4 0的天氣過(guò)程持續(xù)時(shí)間不長(zhǎng) 降水量?jī)H為 0 1 mm 人工定 時(shí)觀測(cè)降水量 但期間有雷有降雨 再看氣象要素的分鐘數(shù)據(jù)變化 1 3 1 4 氣溫下降了 4 6 相對(duì) 濕度上 升 了 1 9 2 mi n和極大風(fēng) 速