基于阵列天气雷达的下击暴流回波演变分析
发布时间：2021-06-30 08:00
基于长沙黄花机场阵列天气雷达高时空分辨率探测资料和机场区域4个自动气象站逐分钟降水观测资料,对2018年5月20日与8月1日发生在机场附近的2次对流过程的回波特征演变进行分析,并利用单位面积等效势能分别对2次天气过程进行分析。结果表明:阵列天气雷达可为短时强降水过程的研究提供精细数据。2018年8月1日为一次短时强对流过程,近地面无明显辐合辐散现象,单位面积等效势能的释放比远小于30%,未形成明显下沉气流。2018年5月20日的对流过程产生了一次局地下沉气流,地面最大风速11.6 m·s-1,单位面积等效势能释放比大于30%;风暴体在0℃层附近开始发展,单体间的碰并增长形成了新风暴并加速了新风暴的发展;回波的中层径向辐合和近地面辐散特征与地面自动气象站风速风向变化时间一致;自动气象站的露点温度与气压的升高,对风暴体的下沉气流有一定指示作用;利用单位面积等效势能释放比指标,阵列天气雷达可在地面风速达最大前13 min给出预警信息,提高对短时小尺度天气系统例如下击暴流的监测预警能力。
【文章来源】：干旱气象. 2020,38(06)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
阵列天气雷达分布示意图
下击暴流的发生与回波单体的反射率因子大小及强回波核心高度的变化有紧密联系,下沉气流对回波发展的加速作用以及降水核心的拖拽作用是强对流活动发生或发展的重要原因[29];而产生下击暴流的风暴体核心高度比普通雷暴的反射率因子核心更高[30];罗辉等[27]提出强回波中心的变化与风暴体的能量变化紧密相关,并以此定义了单位面积等效势能来代表风暴能量的变化情况,提出以相邻体扫时间内单位面积等效势能的变化来监测下击暴流的变化,具体公式如下:E= ∑ i=1 i max Ζ i h i V i ∑ i=1 i max S i ??? (1)
地面自动站数据在下击暴流发生前后有明显变化,对下击暴流的分析研究有十分重要的作用[32],图4为此次过程长沙机场地面自动站观测数据。可以看出,18:08在3号回波强中心降至近地面时,18L处风速上升至8 m·s-1,说明此时阵风正面通过了该自动站[32],随后地面站探测到降水量增大,随着降水强度的增加,温度下降,露点温度上升,最大风速为8.4 m·s-1,表明空气开始慢慢饱和,回波释放能量较少,引起风速变化也较小。在下击暴流发生的前2 min,下降的温度出现短暂上升,同时,露点温度短暂下降,这可能是云体内部的下沉气流从顶部夹带快速移动的、湿度小的冷空气,增大了下沉气流中的蒸发所致。18:08,持续降水致使露点温度再次快速上升1.3 ℃,大气压强上升1.59 hPa,温度持续下降,表明下沉气流已经到达地面[32],在本次降水过程中,18L和18R站累计观测降水量分别为9.4、8.1 mm。18:15,4个自动站的风向同时出现剧烈变化,其中36R站探测资料变化最剧烈,气压上升1.5 hPa,峰值风速第一次急剧增加4.2 m·s-1,第二次急剧增加6.6 m·s-1。站点36R在18:22瞬时风速达到最大值11.6 m·s-1,温度下降1.2 ℃。36L和36R站未测到降水,露点温度变化并不剧烈。近地面辐散和中层径向辐合是下击暴流最显著的特征[33]。图5为5月20日风暴过程的径向速度及其垂直剖面。可以看出,18:02回波顶高9.4 km,反射率因子核心(>60 dBZ)高度约3 km,在3.5 km处观察到明显的中层径向辐合,近地面还未出现辐散,辐合层高度1.6 km,最高辐合层高度4.2 km。18:09在5 km处开始形成成熟的反射率因子核心,近地面出现明显辐散特征,表明降水过程中的下沉气流已经到达地面,与地面自动站18L观测到降水时间一致,同时,18L站地面风速开始上升,回波最大径向速度8 m·s-1。18:16下沉气流到达地面后,风暴体并没有消亡的趋势,22.5°仰角可以看到中层开始有空气流入,形成辐合型反气旋,加剧了本次过程的发展。风暴前侧的回波顶高快速发展至13.4 km,并在6～7 km处形成成熟的反射率因子核心,最大回波强度63 dBZ。18:20,中层正、负速度对相差35 m·s-1,辐合程度最大,近地面径向速度最大26 m·s-1,2 min后36L站风速达最大为11.6 m·s-1,影响范围较小,18L与18R未探测到风速的明显变化。此后风暴顶部开始慢慢下降,18:26地面风恢复正常,回波反射率因子核心消散,单体继续向东移动并逐渐消失。
【参考文献】：
期刊论文
[1]江苏阜宁龙卷超级单体风暴的雷达资料分析[J]. 张玉洁,苑文华,徐百言. 干旱气象. 2019(03)
[2]2017年湖南一次特大致洪暴雨过程的水汽特征[J]. 蔡荣辉,陈静静,文萍,何炜炜,陈红专,李蔚. 干旱气象. 2019(02)
[3]阵列天气雷达设计与初步实现[J]. 马舒庆,陈洪滨,王国荣,甄小琼,许晓平,李思腾. 应用气象学报. 2019(01)
[4]山东一次强对流天气的环境条件和对流风暴特征[J]. 高晓梅,孙雪峰,秦瑜蓬,王世杰,王文波. 干旱气象. 2018(03)
[5]风廓线雷达在一次短时暴雨过程中的应用[J]. 史珺,赵玉洁,王庆元,杨妍辰,姜皓严. 气象与环境科学. 2017(04)
[6]“东方之星”翻沉事件强对流天气分析及数值模拟[J]. 段亚鹏,王东海,刘英. 应用气象学报. 2017(06)
[7]“7.28”山西中部强对流天气的中尺度分析[J]. 赵瑜,赵桂香,王思慜,申李文. 干旱气象. 2017(05)
[8]甘南高原“4·15”冰雹天气的多普勒雷达特征分析[J]. 敖泽建,傅朝,蒋友严,王成福,陈洋. 沙漠与绿洲气象. 2017(02)
[9]基于风廓线雷达资料的暴雪天气过程分析[J]. 张彩英. 气象与环境科学. 2016(04)
[10]新疆温宿“6·17”大暴雨多普勒雷达特征分析[J]. 张继东,张磊,热苏力·阿不拉,张莉. 沙漠与绿洲气象. 2016(05)
本文编号：3257366
【文章来源】：干旱气象. 2020,38(06)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
阵列天气雷达分布示意图
下击暴流的发生与回波单体的反射率因子大小及强回波核心高度的变化有紧密联系,下沉气流对回波发展的加速作用以及降水核心的拖拽作用是强对流活动发生或发展的重要原因[29];而产生下击暴流的风暴体核心高度比普通雷暴的反射率因子核心更高[30];罗辉等[27]提出强回波中心的变化与风暴体的能量变化紧密相关,并以此定义了单位面积等效势能来代表风暴能量的变化情况,提出以相邻体扫时间内单位面积等效势能的变化来监测下击暴流的变化,具体公式如下:E= ∑ i=1 i max Ζ i h i V i ∑ i=1 i max S i ??? (1)
地面自动站数据在下击暴流发生前后有明显变化,对下击暴流的分析研究有十分重要的作用[32],图4为此次过程长沙机场地面自动站观测数据。可以看出,18:08在3号回波强中心降至近地面时,18L处风速上升至8 m·s-1,说明此时阵风正面通过了该自动站[32],随后地面站探测到降水量增大,随着降水强度的增加,温度下降,露点温度上升,最大风速为8.4 m·s-1,表明空气开始慢慢饱和,回波释放能量较少,引起风速变化也较小。在下击暴流发生的前2 min,下降的温度出现短暂上升,同时,露点温度短暂下降,这可能是云体内部的下沉气流从顶部夹带快速移动的、湿度小的冷空气,增大了下沉气流中的蒸发所致。18:08,持续降水致使露点温度再次快速上升1.3 ℃,大气压强上升1.59 hPa,温度持续下降,表明下沉气流已经到达地面[32],在本次降水过程中,18L和18R站累计观测降水量分别为9.4、8.1 mm。18:15,4个自动站的风向同时出现剧烈变化,其中36R站探测资料变化最剧烈,气压上升1.5 hPa,峰值风速第一次急剧增加4.2 m·s-1,第二次急剧增加6.6 m·s-1。站点36R在18:22瞬时风速达到最大值11.6 m·s-1,温度下降1.2 ℃。36L和36R站未测到降水,露点温度变化并不剧烈。近地面辐散和中层径向辐合是下击暴流最显著的特征[33]。图5为5月20日风暴过程的径向速度及其垂直剖面。可以看出,18:02回波顶高9.4 km,反射率因子核心(>60 dBZ)高度约3 km,在3.5 km处观察到明显的中层径向辐合,近地面还未出现辐散,辐合层高度1.6 km,最高辐合层高度4.2 km。18:09在5 km处开始形成成熟的反射率因子核心,近地面出现明显辐散特征,表明降水过程中的下沉气流已经到达地面,与地面自动站18L观测到降水时间一致,同时,18L站地面风速开始上升,回波最大径向速度8 m·s-1。18:16下沉气流到达地面后,风暴体并没有消亡的趋势,22.5°仰角可以看到中层开始有空气流入,形成辐合型反气旋,加剧了本次过程的发展。风暴前侧的回波顶高快速发展至13.4 km,并在6～7 km处形成成熟的反射率因子核心,最大回波强度63 dBZ。18:20,中层正、负速度对相差35 m·s-1,辐合程度最大,近地面径向速度最大26 m·s-1,2 min后36L站风速达最大为11.6 m·s-1,影响范围较小,18L与18R未探测到风速的明显变化。此后风暴顶部开始慢慢下降,18:26地面风恢复正常,回波反射率因子核心消散,单体继续向东移动并逐渐消失。
【参考文献】：
期刊论文
[1]江苏阜宁龙卷超级单体风暴的雷达资料分析[J]. 张玉洁,苑文华,徐百言. 干旱气象. 2019(03)
[2]2017年湖南一次特大致洪暴雨过程的水汽特征[J]. 蔡荣辉,陈静静,文萍,何炜炜,陈红专,李蔚. 干旱气象. 2019(02)
[3]阵列天气雷达设计与初步实现[J]. 马舒庆,陈洪滨,王国荣,甄小琼,许晓平,李思腾. 应用气象学报. 2019(01)
[4]山东一次强对流天气的环境条件和对流风暴特征[J]. 高晓梅,孙雪峰,秦瑜蓬,王世杰,王文波. 干旱气象. 2018(03)
[5]风廓线雷达在一次短时暴雨过程中的应用[J]. 史珺,赵玉洁,王庆元,杨妍辰,姜皓严. 气象与环境科学. 2017(04)
[6]“东方之星”翻沉事件强对流天气分析及数值模拟[J]. 段亚鹏,王东海,刘英. 应用气象学报. 2017(06)
[7]“7.28”山西中部强对流天气的中尺度分析[J]. 赵瑜,赵桂香,王思慜,申李文. 干旱气象. 2017(05)
[8]甘南高原“4·15”冰雹天气的多普勒雷达特征分析[J]. 敖泽建,傅朝,蒋友严,王成福,陈洋. 沙漠与绿洲气象. 2017(02)
[9]基于风廓线雷达资料的暴雪天气过程分析[J]. 张彩英. 气象与环境科学. 2016(04)
[10]新疆温宿“6·17”大暴雨多普勒雷达特征分析[J]. 张继东,张磊,热苏力·阿不拉,张莉. 沙漠与绿洲气象. 2016(05)
本文编号：3257366
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