課件雷暴大風

強對流天氣分析與預報

--雷暴大風戴建華上海中心氣象臺

(,)2014-03-27/28南京目 錄基本概念形成機制主要類型臨近預報與預警1.基本概念雷暴大風：17.2m/s2004-2009中國雷暴大風（大于等于25m/s)事件空間分布--俞小鼎目 錄基本概念形成機制主要類型臨近預報與預警2.形成機制來源：強下沉運動蒸發(fā)冷卻動力下拽動量下傳適合下沉運動的層結條件濕=拖曳加速干=蒸發(fā)冷卻-密度增加-加速ThelifecycleofanordinarycellAdaptedfromByersandBrahambyMarkowskiandRiichardson(2010)垂直運動方程--俞小鼎融化潛熱蒸發(fā)潛熱升華潛熱融化潛熱（凍結潛熱）3.3×105J/kg蒸發(fā)潛熱（凝結潛熱）2.5×106J/kgL=（2500-2.4t)×103)(J/kg),取t=0°C升華潛熱（凝華潛熱）2.8×106J/kg--俞小鼎SchematicofadevelopingoutflowboundaryCottonandAnthes(1989)Radardepictionofmovingoutflowboundaries:notethatindividualcells’outflowsmergeintoamesoscale“coldpool”MarkowskiandRichardson(2010)Analysisofamesoscalecoldpoolandoutflowboundary目 錄基本概念形成機制主要類型臨近預報與預警3.主要類型局地雷暴和下?lián)舯┝黠R線超級單體雷暴的多樣性和復雜性–水平方向單體組織化超級單體脈沖雷暴pulsestorm超級單體supercell颮線-squallline下?lián)舯┝鞲蓪樱ㄖ小⒌停囟却怪边f減率中低空急流12ZSoundingJenniferRitterling,AnInvestigationofthe26July2006DownburstnearSpearville,KansasLargePositiveAreaLittleCappingInversionDryAdiabaticLayerMoistLayerElevatedDryLayerIntermediate/”Hybrid”12Zsoundingmodifiedfor22ZsurfaceconditionsJenniferRitterling,AnInvestigationofthe26July2006DownburstnearSpearville,KansasWetmicroburstsoundingWetmicroburstconceptualmodelSoutheastofNorman,Ok(BillBunting)SoutheastofNorman,Ok(BillBunting)SoutheastofNorman,Ok(BillBunting)RadarLoopJenniferRitterling,AnInvestigationofthe26July2006DownburstnearSpearville,Kansas0.5Velocityat2352ZJenniferRitterling,AnInvestigationofthe26July2006DownburstnearSpearville,Kansas12:2927颮 線12:292812:2929LEWP12:293012:2931雷達反射率08/24/2002(0.5°)12:2932RearInflowJet(RIJ)位于弓狀回波后地面強風的來源預報地面風RIJ

12:2933中層徑向輻合（MARC）位于颮鋒處強輻合MARCMCS中相對于風暴的流場截面RIJMARC風暴移動方向颮線反射率16:14-20C0C颮線主體分析徑向速度16:14颮線主體分析反射率18:33大風型和強降水型MCS的對比06050730強線性對流系統(tǒng)的概念模型相對較高的RIJMARC,DCZ前側懸掛非強線形對流單體的概念模型下降RIJNoMARC,DCZ前側上升氣流弱兩類颮線的對比上海20090605上海20130713天氣背景與雷達觀測-20090605自西北向東南影響了上海地區(qū)，造成全市范圍的強雷電、雷雨大風和短時強降水天氣，大部分地區(qū)出現(xiàn)了8級以上大風，局部達10級。在颮線系統(tǒng)移動方向的前側，一個雷暴單體在上海嘉定區(qū)不斷發(fā)展并具有典型超級單體特征(黃色圓圈所指處)，該超級單體影響了嘉定和中心城區(qū)的西部和南部，降下了大冰雹，其中徐家匯冰雹直徑達25-30mm(15時35分前后)

天氣背景與雷達觀測-20120713上海的西部和中北部地區(qū)出現(xiàn)了15-28mm/h不等（7個自動站）的短時強降水和7-9級雷雨大風（17個自動站）天氣，吳淞口站還出現(xiàn)了26m/s的10級陣風。探空對比-上海寶山20090605-140020120713-2000干冷環(huán)境暖濕環(huán)境模式WRF及模擬方案模擬方案20090605-理想試驗20120713-實際模擬50hPa，36層50sNCEP-GFS-初值+高空、地面資料后形成模式初始場和側邊界條件,顯式積云參數(shù)化方案，WSM6微物理方案,RRTM,Dudhia.unifiedNoahland-surface,YSU1km，51層，400m微物理方案-Morrisondouble-momentscheme（MP10）20090605理想試驗方案編號方案名稱探空修改方案1控制試驗無2低溫度遞減率降低850hPa的溫度、提高500-300hPa的溫度3中層加濕增加400-600hPa間的露點溫度，提高該層的相對濕度4過濕邊界層加大地面-925hPa的露點溫度（+8℃和+6℃），較明顯提高了該層的相對濕度5濕邊界層加大地面-925hPa的露點溫度（+5℃和+3℃），適當提高了該層的相對濕度6高層風減弱適當降低300-400hPa的風速f)e)模擬結果-20090605-14時寶山探空WRF模式對寶山探空資料進行理想模擬的反射率場和地面矢量

實際探空低溫度垂直遞減率中層加濕濕邊界層高空風減弱過濕邊界層模擬結果-20090605沿前圖紅線的垂直截面上反射率，與溫度垂直分布和截面上的投影風矢量

c)c)d)

控制實驗中層加濕濕邊界層弱高空風控制實驗中層加濕濕邊界層弱高空風沿前圖紅線的垂直截面上相對濕度，與溫度垂直分布和截面上的投影風矢量上海南匯WSR-88D多普勒雷達觀測到7月14日a）01:06BJT和b）01:24仰角0.5°反射率（dBZ），和WRF-3km數(shù)值模擬的c）02:50和d）03:50在850hPa上的反射率（dBZ）、地面10m風（m/s）和地面溫度（℃，紅線）c模擬結果-20120713c模擬結果-20120713

干暖空氣的卷入及其對下沉運動的貢獻模擬結果-20120713WRF模擬的風暴中心500hPa和700hPa的最強上升運動（m/s）和最大LPI指數(shù)（J/kg）時間序列圖颮線的垂直結構，RKW理論C/?u>1C/?u=1C/?u<1RKWTheoryRotunnoetal.(1988)Atkinsetal.(2004)LineRelativeInflowProfilesc=cloud-relativecoldpoolspeedAcoldpoolatthespeedof,orslightlyfasterthan,thesteeringlevelwind/(thepropagationspeedofacloud)-anoptimalconditionforintense,long-lastingsqualllines.Theroleofthelow-levelsystemrelativeinflowistopreventthecoldpoolfrompropagatingawayfromtheoverheadcloud.Thesurfacesystem-relativewindspeed,ratherthantheshear,ismostimportant.Theoptimalconditionbasedonfrontpropagationspeedandsurfaceandsteeringlevelwindsmakesfewassumptionsandismoregenerallyvalid.Xue’sTheoryonlong-livedsqualllineXue(1991)DescendingRIJDescendingRIJ20090605-16:3720120714-01:08ElevatedRIJElevatedRIJ超級單體a17:19反射率0.5°c

17:37反射率1.5°b17:19徑向速度0.5°d

17:37徑向速度0.5°弱回波線后側入流缺口速度模糊速度模糊弱回波線020kmRIJRIJ目 錄基本概念形成機制主要類型臨近預報與預警4.臨近預報預警分析與識別臨近預報下?lián)舯┝魉俣绕拭嫠俣容椛⒎瓷渎室蜃雍诵南陆迪聯(lián)舯┝鞯淖R別2003-6-616時57分，17時03分，09分，0.5度反射率和徑向速度圖疊加自動識別的下?lián)舯┝骶鋮^(qū)（白色橢圓區(qū)域）和警報區(qū)（白色矩形區(qū)域），合肥def移動型下?lián)舯┝鳒y試-2007年7月25日江蘇興化雷雨大風與下?lián)舯┝魈鞖膺^程自動識別的警戒區(qū)(白色橢圓區(qū)域)和警報區(qū)（白色矩形區(qū)域）abcdef Roberts和Wilson（1989）在研究了31個發(fā)生在美國Colorado州的微下?lián)舯┝骷捌湎鄳娘L暴后，發(fā)現(xiàn)下降的反射率因子核同時伴隨雷暴云中某一高度處（3-7公里）或云底附近不斷增加的徑向輻合是重要的下?lián)舯┝黝A報線索；若同時伴有雷暴云的旋轉和側向入流槽口，則可以更加肯定地預報下?lián)舯┝?，預報提前時間為0-10分鐘。下?lián)舯┝黝A警 Roberts和Wilson（1989）在研究了31個發(fā)生在美國Colorado州的微下?lián)舯┝骷捌湎鄳娘L暴后，發(fā)現(xiàn)下降的反射率因子核同時伴隨雷暴云中某一高度處（3-7公里）或云底附近不斷增加的徑向輻合是重要的下?lián)舯┝黝A報線索；若同時伴有雷暴云的旋轉和側向入流槽口，則可以更加肯定地預報下?lián)舯┝?，預報提前時間為0-10分鐘。

受到Roberts和Wilson（1989）的啟發(fā)，Eiltsetal.(1996)

作了類似的工作。他們研究了發(fā)生在美國Florida，Oklahoma，Arizona，和Colorado州的下?lián)舯┝?。得到的下?lián)舯┝黝A兆與Roberts和Wilson發(fā)現(xiàn)的類似。這些預兆是：1）一個迅速下降的反射率因子核；2）強并且深厚的中層輻合（2-6kmAGL）；3）產生下?lián)舯┝鞯姆瓷渎室蜃雍送_始出現(xiàn)在比其他雷暴單體核更高的高度。上面三點是最重要的。其次還有兩點：4）中層旋轉；5）強烈的風暴頂輻散。個例研討2007年8月3日上海下?lián)舯┝?007年8月3日16時07分（北京時，以下同）左右，一個脈沖風暴在前期雷暴的強冷出流與原邊界層輻合線的碰撞觸發(fā)下新生，并強烈發(fā)展，16時40分左右致使上海國際賽車場6號彎D2、D3、D4、D5號4個臨時看臺與上萬個座椅被連根拔起后吹到20米外的F1賽道上，D區(qū)沒有被吹倒的看臺D1也有一定損壞，出現(xiàn)10厘米左右的整體位移（根據(jù)事后災情調查報道）。設置在F1賽場的自動氣象站觀測顯示：16時37分和38分的風速分別達到了20m/s和22.2m/s，16時37分出現(xiàn)了40.6m/s的強陣風。20070803強脈沖雷暴下?lián)舯┝?/p>

07/08/0308時58362探空2005年3月22日華南

颮線大風冰雹個例--來自俞小鼎培訓材料廣東災情時間：

2005年3月22日10:00～15:00,地點：廣東中部和北部實況：11個地市出現(xiàn)8級以上大風、冰雹和強降水，梅州市陰那山站測得過程全省最大陣風45.5米/秒，4個市縣測得最大風速達30米/秒以上，多個測站觀測到冰雹，高要測得的冰雹直徑為24mm，廣州測得的冰雹直徑為8mm。災害：死亡6人，傷47人，倒塌房屋1300多間，直接經濟損失8000萬元。福建災情從下午14時至17時一南北向的颮線襲擊了龍巖、漳州、泉州的部分縣市，颮線經過的地方都出現(xiàn)了6級以上大風，多個縣市出現(xiàn)10-12級的雷雨大風，其中永春縣風力達40米/秒。此次災害持續(xù)時間雖短，但風力大，突發(fā)性強，造成的破壞性極大，特別是農村房屋損壞特別嚴重。據(jù)福建省民政廳統(tǒng)計，截至3月25日，此次受災人口達211萬人，因災死亡6人，因災受傷5032人，造成直接經濟損失11.6億元，其中農業(yè)損失5.13億元。50020050322080050020050322200022日08時850hPa高空形勢（紅色虛線：等溫線；綠色實線：等露點線；黑色單箭頭：急流）2005年3月22日08時梧州TlogP圖天氣背景小結南嶺附近的橫切變和500hpa的高原東側南支槽為颮線過程的形成提供了大尺度天氣背景,中高層降溫與低層增溫造成了大氣層