秦岭北麓两次下山雷暴不同演变特征分析.pdf
《秦岭北麓两次下山雷暴不同演变特征分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《秦岭北麓两次下山雷暴不同演变特征分析.pdf(14页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、秦岭北麓雷暴下山形成阵风锋并均在关中平原造成强对流天气,雷暴下山后强度、移动速度以及影响范围差异大,预报难度大。利用多源观测资料及 再分析资料分析这两次过程(分别简称为 过程和 过程)的差异及成因。结果显示:过程雷暴组织化程度高、生命史长、冷池小时最大变温为,产生大范围短时强降水和雷暴大风;过程以孤立普通单体的生消为主,冷池小时最大变温为,仅造成秦岭沿山局地短时强降水。过程发生在副热带高压西北侧,中低层暖平流发展使不稳定能量增长,关中平原上升运动及北山地形抬升为雷暴移入后发展加强提供了有利的动力条件;过程发生在副热带高压南侧,关中平原以下沉运动为主,不利于雷暴移入后进一步发展加强。过程阵风锋移
2、动方向与边界层风向相反,又与风暴承载层平均风向相同,有利于对流垂直发展,对流发展过程中低层垂直风切变逐步增大,与冷池强度保持同步增长;过程阵风锋移动方向和边界层风向相同,低层辐合弱,整个过程中 风矢量差始终不足,不利于对流组织化发展。特殊地形对冷池的移动方向及强度产生了影响:过程强的西南出流使冷池呈东北西南狭长带状沿平原南边界向东北推进,冷池势力集中,移速快,强的辐合触发新对流发展;过程冷池在黄土台塬地形过渡区扩散传播,东南风和西南风出流使对流分裂,冷池强度减弱,不利于新对流触发。关键词:阵风锋,冷池,垂直风切变,秦岭地形中图分类号:文献标志码:犇 犗 犐:,犃 犫 狊 狋 狉 犪 犮 狋:(
3、“”)(“”),“”,中国气象局创新发展专项()、陕西省自然科学基础研究计划项目()、秦岭和黄土高原生态环境气象重点实验室重点基金课题()共同资助 年 月日收稿;年月 日收修定稿第一作者:陈小婷,主要从事灾害天气机理及预报方法研究 :通讯作者:赵强,主要从事灾害天气机理及预报方法研究 :第 卷 第期 年 月 气象 ,“”,“”,“”“”,“”,“”,“”,犓 犲 狔狑 狅 狉 犱 狊:,引言强对流天气是导致气象灾害的重要天气类型,具有局地性强、发展迅速、持续时间短等特点,预报预警难度大。研究强对流天气,对于防灾减灾意义重大。许多研究发现,边界层中尺度辐合线对强对流天气的形成演变有重要作用(孙继
4、松,;雷蕾等,;万夫敬等,;关晓军和覃靖,;赵强等,),而阵风锋是主要的边界层辐合线类型之一(陈明轩等,)。在对流系统中,降水、蒸发、冷却导致冷空气不断下沉并向前扩展,从而在对流下方近地面形成冷空气堆,也叫冷池,冷池的前沿就是阵风锋(或称出流边界)。阵风锋对雷暴发展的作用需视具体情况而言。一方面,与阵风锋相联系的对流云团中因为有新的对流单体补充而迅速发展,产生更剧烈的强对流天气(郑丽娜和刁秀广,;胡文东等,);另一方面,阵风锋切断了暖湿入流而使得雷暴减弱(刘勇等,;武麦凤等,)。根据 ()参照针对飑线维持机制的 理论(,)建立的概念模型,雷暴生成后,要想加强或维持其强度,与低层垂直风切变相对于
5、雷暴出流边界的方向有关:当大气边界层风向与雷暴出流边界移动方向相反,且边界层以上的风与雷暴出流边界移动方向相同时,对流容易在垂直方向上发展,有利于雷暴的加强和维持。一些实例证明,对流触发后能否维持与飑线维持机制有类似之处(陈双等,;俞小鼎等,;高帆等,;彭霞云等,),当冷池和低层垂直风切变强度相当时,冷池产生的负涡度与低层垂直风切变产生的正涡度达到近似的平衡状态,冷池前沿的上升气流垂直性最强,因此最易沿着出流边界形成新的对流单体,从而最有利于对流的发展传播。山区由于其特殊地形,更容易满足对流所需的热动力条件,使得雷暴天气更容易在山区发生(孙继松和陶祖钰,),雷暴形成的冷池会沿着山坡加速下滑,使
6、出流边界快速移动(陈明轩等,;王丛梅等,;陈双等,),影响平原地区。关于雷第期 陈小婷等:秦岭北麓两次下山雷暴不同演变特征分析 暴下山后如何发展影响平原地区的问题,针对京津冀地区已进行了较多的研究(陈双等,;张文龙等,):程文静等()统计分析了 年太行山东麓对流风暴下山演变的气候特征;陈明轩等()研究显示,出流边界“碰撞”及其与环境热动力场之间的相互作用,配合地形强迫,是北京地区超级单体雷暴形成和发展的主要原因;孙靖和程光光()分析了弱天气环流背景下,多个中尺度雷暴下山进入北京城区后的强度变化,认为追踪城区热动力条件是成功预报此类天气的关键因素。陕西关中地区地形复杂,中部渭河冲积平原(海拔约为
7、 )呈“新月”状介于秦岭(海拔约为 )和北山(海拔约为 )之间,西安城区位于平原中部,其东南部骊山(海拔为 )与秦岭间为遍布沟壑的黄土台塬(海拔约为 )。秦岭山区雷暴下山后增强或减弱是当地短时临近预报的重点和难点,伴有阵风锋的雷暴下山后如果加强,将迅速影响人口密度高的关中城市群,给国民经济和人民生命财产带来极大威胁。年月 日(以下简称 过程)和月 日(以下简称 过程)午后秦岭山区强烈发展的雷暴下山后,均在关中地区出现了阵风锋触发的强对流天气,阵风锋出现的时间、地点和回波特征非常相似,雷暴下山后的强度和影响范围变化迅速,强对流天气影响迥异,预报难度大。本文利用常规气象探空资料、分钟级加密自动站资
8、料、西安泾河站多普勒雷达及风廓线雷达资料、逐小时再分析资料(分辨率为 ),对比分析两次过程雷暴发展演变特征以及环境热动力条件、冷池和地形在雷暴发展演变中的作用,总结秦岭下山雷暴造成关中地区强对流天气的预报着眼点,希望加深预报员对此类天气的认识,从而有助于提高大城市预报预警能力。天气实况 年月 日:(北京时,下同)关中地区地面气温为 ,露点温度为 ,偏东风风速为,午后气温上升至 ,大部分站点露点温度上升,偏东风风速增大至。:(图)关中中东部出现 站次 以上的短时强降水,最大雨强为;站次出现级以上大风天气,极大风速为。西安泾河站地面气象要素监测显示(图),:气温下降 ,风向由东北风转为西南风()。
9、月 日:关中地区地面气温为 ,注:图,中风向标分别代表级以上、级以上大风;矩形方框为关中地区大致范围,南边界为秦岭;“十”字为西安泾河探空站位置,空心三角为长安站位置;黑色圆点、方块、实心三角分别代表不同小时降水量。图 年月()日:,()日:强对流天气实况及()日:泾河站,()日:长安站阵风锋过境时气象要素演变 (,)():():,(,)():,():气象 第 卷露点温度为 ,偏东风风速为,午后气温上升至 ,大部分站点露点温度和风速没有明显变化。:(图)关中南部出现站次短时强降水,最大雨强为 ;站次级以上大风天气,极大风速为 。长安站(图)气象要素演变显示,:气温下降,风向由偏西风()转为偏东
10、风()。对比而言,过程气象要素变化剧烈,对流强度强,大风、短时强降水天气造成关中中东部多处绿化树木被大风刮断、刮倒,多路段积水严重,给城市交通运行带来极大不便;过程以短时强降水为主,仅影响关中南部沿山地区。环流背景 年月 日:(图),西太平洋副热带高压(以下简称副高)东北西南向控制日本岛至我国华东地区,热带风暴云雀位于日本岛东南方向,陕西位于副高西北侧,陕北南部至甘肃南部存在浅槽,对应位置 均处于槽区,中上层动力强迫明显,有利于上升运动发展。切变位于宁夏西部,陕西中南部位于切变东侧,为的西南气流,(图略)关中地区以东南气流为主,存在 的暖中心,有利于上冷下 暖的不稳定层结建立。月 日:(图)注
11、:图,中等值线为 高度场,风羽为 风场;三角代表西安泾河站。图 年月()日,()日:环流形势,和()日,()日:西安泾河站经订正后探空曲线 (,)():():,(,)犜 狆 ():():第期 陈小婷等:秦岭北麓两次下山雷暴不同演变特征分析 副高呈东西带状位于华北至河套,关中地区位于其南侧,副高南侧东北气流和陕南地区东南气流在秦岭形成弱切变,对应 上秦岭沿线存在切变线,(图略)关中地区同样为东南气流,四川东北部存在低涡切变,秦岭山区及以南地区处于低涡东北象限东南气流中,低层气旋式辐合有利于上升运动发展。泾河探空站:环境参数(表)及:订正探空(图,)对比可见:过程和 过程:对流有效位能()均较弱,
12、订正后分别为约 、,垂直风切变弱,风矢量差 分 别为 、。过程 、温度露点差大,午后气温上升至,中层相对干的环境气层和中下层较大的温度垂直递减率有利于对流大风形成(王秀明等,)。过程中层存在干层,同样有利于大风形成,但低层温度露点差小于,前期云量多于 过程,不利于地面辐射增温,午后气温低于 过程,不利于冷池出流和环境大气形成较大的温度梯度。可见两次过程均具备产生对流的基本条件,过程能量和垂直风切变比 过程强,产生雷暴大风的潜势更高。表两次过程泾河站:探空环境参数犜 犪 犫 犾 犲犈 狀 狏 犻 狉 狅 狀 犿 犲 狀 狋 犪 犾 狆 犪 狉 犪 犿 犲 狋 犲 狉 狊狅 犳犑 犻 狀 犵 犺
13、犲犛 狅 狌 狀 犱 犻 狀 犵犛 狋 犪 狋 犻 狅 狀犪 狋 :犅 犜过程温度,露点温度 ,温度露点差 ,比湿()对流有效位能()风矢量差()整层可降水量 过程,过程,雷暴发展演变特征 平原地区阵风锋初现阶段回波特征月 日:前后秦岭南麓迎风坡对流发展,在西南风引导下向北移动,:前后下山的对流云团与平原地区分散的对流单体合并后迅速增强(图略)。:西安泾河站雷达 仰角基本反射率因子图上可见阵风锋(图),其后部多单体雷暴反射率因子最强达到 (图),速度图上伴有大风核,中心高度为 ,退模糊后风速可达(图 )。最 强 单 体 垂 直 剖 面 显 示(图),:最强反射率因子大于,沿前侧入流方向呈明显倾
14、斜结构,表明存在强上升运动;一个体扫后强反射率因子核下降至 左右,移动前方阵风锋开始明显;:强回波及地,受强下沉气流影响,阵风锋快速向前推进;:母体雷暴减弱,前方阵风锋移动过程中与平原地区水平对流卷(图,俞小鼎等,;崔新艳等,)垂直相遇,触发一系列新单体强烈发展。月 日:秦岭东段多个分散单体发展、加强,向北移动并逐渐下山(图略)。由:(图 )西安泾河站 仰角基本反射率因子图上可见,阵风锋长度、离开雷暴母体的距离与 过程相当,雷暴最强回波达 ,后侧入流达,强回波中心高度为约,且具有快速下降的特征(图)。相比而言,两次过程雷暴初生阶段回波强度大,移动前方伴有明显阵风锋,阵风锋后部有后侧入流;过程强
15、回波初始高度更高,后侧入流更强,具有悬垂结构。平原地区雷暴发展移动特征 过程阵风锋向东北方向移动,多单体强雷暴生命史为。:阵风锋与平原地区水平对流卷垂 直 相遇 触发 的 一 系列 新 单 体 强 烈 发 展(图),随后多个对流单体合并(图),由立体图(图)可以看出雷暴组织化程度高,随着下沉气流发展,回波及地,表现出低质心的特点,地面降水迅速向北推进影响西安城区,星火立交站 :雨量达,阵风锋前侧入流形成的上升气流使雷暴具有悬垂结构。出流边界前进过程中先和东北方向 单体相遇,使东段阵风锋后部雷暴合并加强(图,),后与西北方向 单体形成的阵风锋相遇(图),触发新对流发展、合并,形成大范围强回波及共
16、同的出流边界(图,),并快速向东北方向推进,关中中东部西安、咸阳、渭南三个城市主城区受到强对流天气影响。:后随着阵风锋远离,母体雷暴逐渐减弱,:左右在关中东北部再次遇到雷暴单体合并加强(图略),:强对流天气影响趋于结束。过程阵风锋自东南向西北偏西方向移 气象 第 卷动,由个发展成熟且相对独立的雷暴形成,其中单体发展最旺盛(图)。:(图,)单体最强回波达 ,回波高度约为,、单体相对孤立,组织化程度不高,雷暴结构竖直,不利于上升运动和下沉运动分离。单体维持 余分钟后减弱、消散,北段阵风锋向西北方向弧形扩散,基本无新生对流发展(图)。南段阵风锋后部雷暴发展相对明显,阵风锋由西北移逐渐转为向西北偏西方
17、向移动,在秦岭北麓沿山相继触发孤立雷暴生消(图),强回波高度一般在 以下,质心在 以下,仅造成关中南部沿山地区局地短时强降水及 级大风天气,:之后对流天气结束。图 年月()日:,()日:西安泾河站(,)仰角基本反射率因子、(,)组合反射率、(,)基本速度,和()日:沿图 中白线,()日:沿图 中白线的逐分钟反射率因子垂直剖面():,():,():,():,():,():,():,():(,),(,),(,)():():,(,)():,():():,():,():,():,():,():,():,():第期 陈小婷等:秦岭北麓两次下山雷暴不同演变特征分析 注:字母 标记对流单体。图 年月()日和
18、()日西安泾河站雷达 仰角基本反射率因子以及(,)雷暴立体图():,():,():,():,():,():,():,():,()图 方框区域内的西南视角,()图 方框区域内的东南视角 (),()(,)():,():,():,():,():,():,():,():,(),()对流系统演变差异成因探讨 平原地区热动力条件月 日:(图,)关中平原假相当位温呈“上低下高”的不稳定状态,以下偏南风带来较强暖平流,中低层大部分为上升运动,大值中心位于 附近及北山山前,仅秦岭北麓沿山一带存在下沉运动和弱的冷平流。平原地区大范围暖平流及上升运动,一方面有利于层结不稳定进一步增大,另一方面有利于对流系统移入后进
19、一步发展。午后,关中平原 气温不断上升,:大部分站点大于,东部最高可达(图略),近地层热力不稳定度增强。随着雷暴下山,秦岭北麓偏南风增强,扰动温度负值区不断向平原地区侵入,与暖的偏东气流辐合(图 ),并 不 断 向北 推进。:对流主体位于平原中部(图),冷池中心温度达到,与环境大气间形成强的扰动温度梯度,强的冷池出流与平原北部偏东风或东南风辐合,在地形抬升的共同作用下,北部山前地面辐合显著增强(图),触发新的对流发展。月 日:关中地区大气也呈不稳定状态,其中秦岭和北部山区暖湿条件优于平原地区,秦岭北麓近地面假相当位温垂直梯度大,伴有明显的锋生(图),阵风锋向西北移动过程中,秦岭沿山地区不断有孤
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 秦岭 北麓 两次 下山 雷暴 不同 演变 特征 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。