“天鸽”台前飑线环境场及雷达回波特征分析.pdf
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1、第4 7 卷第4 期2023年8 月陈卓,高正南,郭晓梅,等.“天鸽”台前跑线环境场及雷达回波特征分析J.中低纬山地气象,2 0 2 3,4 7(4):41 47.“天鸽”台前线环境场及雷达回波特征分析中低纬山地气象Mid-low Latitude Mountain MeteorologyVol.47 No.4Aug,2023陈卓,高正南,郭晓梅,徐八林(1.云南省普洱市气象局,云南普洱6 6 50 0 0;2.云南省气象台,云南昆明6 50 0 34;3.云南省大气探测技术保障中心,云南昆明6 50 0 34)摘要:利用地面观测资料、ERA5和多普勒天气雷达资料,对2 0 17 年8 月2
2、3日发生在台风“天鸽”前沿的一次跑线过程进行分析。结果表明:(1)近地面显著升温、低层大气暖湿不稳定及CAPE值达2 0 0 0 Jkg以上,为台前胞线形成提供了前期热力条件;(2)对流单体在地面辐合线附近触发并迅速发展成为高度组织化的跑线,其强度、移向与地面风的辐合强弱及位置高度一致;(3)水汽通量中低层辐合、高层辐散的配置保证了短时强降水发生时高效的水汽供应;(4)雷达图上台前胞线发展旺盛阶段中尺度辐合带特征最明显,出现多个55dBz以上强中心及RIJ特征;(5)当跑线两侧的风向辐合特征减弱时,其带状结构快速断裂且强度减弱,伴随的强对流天气消失。关键词:台风“天鸽”;台前跑线;地面辐合线;
3、雷达回波中图分类号:P458.3文献标识码:ACharacteristics of Circulation Patterns for a Pre-Tropical Cyclone SquallLine of Typhoon Hato and Corresponding Doppler EchoesCHEN Zhuo,GAO Zhengnan,GUO Xiaomei?,XU Balin3(1.Puer Meteorological Bureau of Yunnan Province,Puer 665000,China;2.Yunnan Meteorological Observatory,Kun
4、ming 650034,China;3.Yunnan Provincial Technical Support Center for Atmospheric Sounding,Kunming 650034,China)Abstract:Based on the ground observation data,ERA5 reanalysis data and Doppler weather radar data,a Pre-Tropical Cyclone(Pre-TC)squall line of typhoon Hato on August 23,2017 was studied.The r
5、esults show that:(1)the significant near-surface warming,warm and humid instability of the lower atmosphere and the CAPEabove 2000 J kg provide the early thermal conditions for the Pre-TC squall line;(2)the convective cellstrigger near the surface convergence line and rapidly develop into a highly o
6、rganized squall line,whose intensityand direction of movement were highly consistent with the convergence strength and location of the surface winds;(3)the configuration of middle and low-level convergence and high-level dispersion of water vapor flux ensuresefficient water vapor supply during the o
7、ccurrence of short-term heavy precipitation;(4)the Doppler radar chartshows that the characteristics of mesoscale convergence zone in the vigorous stage of Pre-TC squall line was themost obvious,with multiple CR centers above 55 dBz and RIJ features;(5)when the convergence characteristics ofwind dir
8、ections on both sides of the squall line was weakened,the band structure broke up rapidly and the intensitydiminished,the accompanying strong convective weather disappeared.Key words:Typhoon Hato;Pre-Tropical Cyclone Squall Line;convergence line;radar echo收稿日期:2 0 2 2-0 9-2 8第一作者简介:陈卓(19 8 8 一),女,工程
9、师,主要从事中短期及短时临近预报研究,E-mail:。通讯作者简介:郭晓梅(19 9 0 一),女,工程师,主要从事中短期预报和气象防灾减灾研究,E-mail:。资助项目:中国气象局创新发展专项(CXFZ2022J021);云南基层台站气象科技创新与能力提升计划重点项目(STIAP202233)。41中低纬山地气象2023年8 月Mid-low Latitude Mountain Meteorology0引言跑线是由对流单体侧向排列而成的中尺度带状对流系统,常导致雷暴、强风,甚至短时暴雨、下击暴流、冰等灾害性天气,破坏力巨大,因此加强跑线的研究对预报预警具有重要指导作用和现实意义。国内气象学者
10、对其发生条件、组织方式、生命史演变、雷达回波特征、中尺度结构、数值模拟等1-5 已经有了很多研究结果,如丁一汇等6 根据胞线发生前后的环流特征及天气系统的差异,将跑线的触发机制分为槽后型、槽前型、高后型以及东风波型4 种;张云济等7 将在热带气旋(tropical cy-clone,TC)移动路径的前方数百千米处,因 TC 靠近而触发的线称为台前胞线。台前胞线一般发生于西行台风或热带低压前侧的偏东气流里。由于副高边缘大气不稳定且高温高湿,当台风外围的螺旋云带与其相遇时会得到发展,呈线状或带状排列,且在时间上具有连续性8 。台前跑线往往在TC主体抵达前就造成较大影响,如2 0 0 8 年第9 号
11、强热带风暴“北冕”、2 0 14 年第9 号台风“威马逊”、2 0 19年第19 号台风杨柳”在登陆前分别在广东、湖南、海南出现明显胞线天气过程,所经之处出现大范围雷雨大风、局地短时强降水等强对流天气,灾情较重。相对于西风带中的胞线,台前跑线致灾强度更强范围更广,持续时间通常更长。目前气象工作者对台前跑线的研究9-10 1还较少,加之深人云贵高原造成影响的台前线更因个例极少,对其发生发展的物理机制研究还不够多,特别是在短期预报中可借鉴的经验有限。2017年8 月2 3日,第13号台风“天鸽”在西行过程中在云南中部触发线,在系统移动过程中普洱市受其影响最大,出现大范围强对流天气。由“天鸽”造成的
12、强对流灾害、暴雨洪涝及暴雨诱发的中小河流洪水、山洪地质灾害共造成普洱市57 2 0 4人受灾,农作物受灾159 4.0 2 hm,共造成直接经济损失1152 6.9 3万元。本文对地面气象要素、高空环流形势及物理量场、雷达回波特征进行分析,以期提高对台风外围系统性强对流天气的预报预警能力。1天气概况及线过境时地面气象要素变化特征“天鸽”于2 0 17 年8 月2 3日13时前后在广东台山市登陆,在西行过程中在云南中部触发线(图1)。云南省12 5站次出现短时强降水(小时雨量2 0 mm),16 站次遭受雷暴大风(风速 17 m42.第4 7 卷第4 期s-)袭击,嵩明、玉溪、通海、剑川等地出现
13、冰。普洱市受成熟的胞线系统影响出现强雷电、短时强降水、大风天气,国家气象观测站监测到最大瞬时风速2 0.9 ms-(孟连),景东县菠萝村35min降水达6 0.3mm。此次台前跑线天气造成的强对流天气范围广、强度强、造成的灾害重,是云南2 0 17 年秋季较典型的一次强对流天气过程。30N25201597Fig.1Track of Typhoon Hato(http:/)由于线是狭窄的中小尺度系统,当胞线过境时附近的气象要素水平梯度很大。此次胞线于2017年8 月2 3日11时在滇东一带形成(图1黑色实线所示),随后在向西南方向移动过程中结构高度组织化,于16 时30 分左右进人普洱境内并继续
14、发展加强。其中墨江国家气象观测站气象要素在跑线过境前后变化明显(图2),该站逐5min地面气象要素场变化如下:(1)气压涌升。当日随着强台风“天鸽向粤西地区靠近,墨江站气压一直在缓慢下降,16 时18 分本站气压降到当日最低值8 59.6 hPa,之后气压缓慢上升;16 时35分开始气压涌升,15min内气压从860.5hPa突增至8 6 3.2 hPa(P=2.7 h Pa),系统移出后气压缓慢下降。(2)气温骤降。14 时“天鸽”中心位于广东,其外围云系并未对云南造成直接影响,普洱市当日晴热高温,最高气温 30。当胞线天气发生时,墨江站于16 时0 7 分从当日的最高气温32.3迅速下降,
15、16 时54 分下降到当日最低气温19.5,4 7min内降幅达12.8。(3)风速剧增,出现9 级大风。墨江站8 月2 3日16 时50 分最大10 min平均风速为18.6 ms=1,1620时全市共有31个自动站出现8 级(17ms-)以上偏东大风,墨江县福永自动观测站于17时4 5分记录到瞬时9 级(2 4.1ms-1)狂风。与系统移向一致,本次线造成的大风区自东向西传播。TropicalCycloneClassificationTDTSSTSTY2508STYSuperTY2232214102107图1台风天鸽”移动路径图(数据来源于中央气象台台风网)2120112117122EVo
16、l.47 No.4(4)湿度明显增大。当天清晨至白天本站相对湿度缓慢下降,16 时4 0 分下降到当日最低值52%。跑线系统过境时相对湿度2 8 min激增至9 4%,之后出现降雨。(5)强烈降水。跑线天气发生前,墨江站晴热无雨,当线过境时,尽管强降雨中心不在本站,但从16 时36 分出现骤雨,15min内累计降水2 1.8mm,其中16 时4 5一55分雨势最大,平均分钟降雨量1.6 mm。胞线过境后雨强快速减弱。333027242118陈卓,等:“天鸽”台前线环境场及雷达回波特征分析863.5100129010862.58温度802相对湿度861.5气压降雨量分析受台前跑线影响的自动气象站
17、资料发现,跑线过境时首先发生突变的地面要素是气压,其次是风速剧增形成大风,温度和湿度的突变,最后才出现强降水。主要原因是跑线初生时首先在系统前方出现小尺度雷暴高压,由于气压梯度的加大造成风速剧增,伴随温度骤降的同时,大气中水汽凝结使湿度迅速增加,最后才造成骤雨。由于跑线系统在移动过程中结构完整清晰,因此上游站气象要素的变化情况可作为下游站强天气预报的重要参考。860.560859.5506700420时间/时16:20116:2516:3016:3516:4016:4516:5016:5517/0017:0517:1017:1517:2017:25图2 2 0 17 年8 月2 3日16 时2
18、 0 时一17 时2 5分墨江站逐5min地面温度(红线)、相对湿度(绿线)、气压(黑线)、累积雨量(柱状)及2 min平均水平风向风速的时间演变图Fig.2 5-minute evolution of surface temperature(red line),relative humidity(green line),atmospheric pressure(black line),accumulative rainfall(bar)and 2-minute average horizontal wind speed at Mojiang station from 16:20 to 17:
19、25 on August 23,20172台前跑线发生的环流背景和环境场95附近,在南侧强盛的偏东气流引导下“天鸽”快速向西移动。14 时广西西部至文山存在明显风速特征分析辐合区,随着“天鸽”向云南靠近,2 0 时风速辐合区2.1高高空环流背景分析生成于西太平洋的2 0 17 年13号台风“天鸽”于8 月2 3日13时前后在广东台山市登陆,登陆时中心气压9 55hPa,最大风力14 级,为强台风级别,登陆后继续以30 kmh-的速度向西北偏西方向移动。从50 0 hPa位势高度场和风场分布可见(图3),西太平洋副热带高压(以下简称副高)西伸至30N2724211897Fig.3Wind and
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