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1、淮北地区一次强风暴的弓形回波分析刘 娟 宋子忠 项 阳 卢 海( 安徽省阜阳市气象局, 236001)提 要: 2005 年 7 月 16 日淮北地区发生了一次强风暴天气过程。主要使用新建成的阜阳 CINRAD -SA 多普勒天气雷达观测资料, 辅以天气图、 本站高空观测、 地面观 测资料, 对此过程进行了综合分析。结果表明: 这是一次以灾害性大风为主、 有雨暴相伴随、 局部还有冰雹发生的强对流天气过程。影响系统是一条中 -B尺度的弓形飑线回波带。弓形回波带是由更早些时间出现的弧形的阵风锋触发而成的。中层干冷 空气的侵入加强了对流云体中的下沉气流和低层出流, 形成阵风锋。在如何综合应用如此丰富
2、的雷达产品做好临近预报方面作了初步的尝试。关键词: 强风暴 弓形回波 阵风锋Analysis of the Bow Echo of a Severe Storm in Northern Part of Huaihe RiverLiu Juan Song Zizhong Xiang Yang Lu Hai( Fuyang Meteorological Office, Anhui Province, 236001)Abstract: Using CINRAD -SA Doppler radar data in Fuyang, as well as weather chart, and theobs
3、ervation data at upper -air and surface, a severe storm weather process occurring in the north -ern region of Huaihe River on July 16, 2005 is analyzed. T he results show that this is a severe convective weather process with catastrophic gale, rainstorm and local hailstone, and it was causedby a bow
4、 meso -Bscale squall line echo belt, which was triggered by arc gust front in the earliertime. Further, the dry cold air into the cloud region at the middle -level intensify the downdraft and the lower -level outflow, and then the gust front was formed. On the other hand, an initial at-tempt to do n
5、owcasting was made in terms of the synthetical application of various radar products.Key Words: severe storm bow echo gust front由国家自然科学基金项目( 编号: 40575012) 资助。收稿日期: 2006 年 10 月10 日; 修定稿日期: 2007年 4 月 9 日第 33 卷, 第 5期 2 0 0 7 年 5 月 气 象 MET EOROLOGICAL MONTHLYVol. 33 No. 5May, 2007引 言我国新一代天气雷达系统的业务应用, 使得
6、对与灾害性大风相联系的强对流天气的监 测和预警有了长足的进展, 这得益于从雷达回波中提取的径向速度信息、 雷达接收机很高的 灵敏度、 较高的图像分辨率和连续的体扫观测模式。这方面一个突出的表现就是对弓形回波系统的认识普遍提高了。从华南到华北都 探测到了弓形回波, 如对 2005 年 3月 22 日影响华南地区的飑线过程, 广西南宁 714SD 雷达1和福建龙岩 SA 雷达 2先后都探测到了 典型的弓形回波系统, 龙岩 SA雷达探测到了 33m#s- 1的较大范围的弓形回波后侧入流急流; 河北新乐雷达探测到了 2004 年 6 月 7 日 的虽尺度较小但带来大风的弓形回波3。弓形回波带来灾害性大
7、风的观测事实, 传统的 非 多普 勒 天气 雷 达观 测 就 能做到4 -5。应用了新一代天气雷达的多普勒功能之后, 如何综合分析回波的强度、 径向速 度、 速度谱信息, 争取在成熟的弓形回波出现之前预见到将要形成弓形回波, 在哪些区域 形成, 如果能做到这些, 对于提高预报预警的时效、 准确预报出灾害性大风的落区有重要意义, 服务的效果就会更好。本文通过对 2005 年 7 月 16 日淮北地区一次强风暴天气过程的综合分析, 在这方面做了初步的探讨, 得到了一些有益的启示。1 强风暴天气实况和灾情2005 年 7 月 16 日安徽省淮北地区自西 向东出现了一次强风暴天气过程。共有 9 个观测
8、站、 12 个站次报告了大风( 其中有 3 个 站报了 2 次) , 风力从 17m#s- 1到 23m#s- 1不等, 风向都含有西风分量, 伴有短时强降水和 冰雹, 有 13 个站出现了 1小时 10mm 以上的降水( 以下简称为雨暴) 。强风暴造成的主要是风灾。颍上有 5 个乡镇受灾, 风力超过 8级, 当地民政部门报告称为龙卷风, 树木、 电线干被刮断, 造成大面积停电, 死亡 1 人; 冰 雹砸落了农作物的叶子, 高杆农作物被刮倒,大风毁坏了一个养鸡场大棚, 阜南县 3 个乡镇受灾, 刮倒刮断树木 1860 棵, 毁坏房屋538 间。天气的强烈程度可见一斑。 这次灾害性大风天气是一次
9、有雨暴、 冰雹相伴随的强对流过程, 大风等时线和雨暴等时线以及各个时次的地面辐合线( 图略) 的 走向、 移向均相同, 和弓形回波系统的走向、移向也一致; 大风超前于雨暴而发生, 说明地面辐散是显著的。2 强风暴发生的天气背景分析211 天气图分析 这次强风暴是发生在副热带高压西北部的不稳定区中。2005 年 7 月 16 日 08 时500、 700 和 850hPa 等压面上, 本站都是处在 西南气流中, 等高线经向度大, 本站附近沿着西南气流这三层都有风速辐合, 因此天气尺度的抬升条件是具备的; 本站 500hPa 高度为591dgpm; 500hPa 24 小时变温郑州、 南阳均 为-
10、 2 e ; 阜阳、 徐州为- 1e , 说明这一气层有冷空气活动。08 时地面形势东高西低, 本站处在均压区中, 东南风 4m#s- 1。前期主汛 期特大暴雨刚刚过去, 7 月 15 日淮北地区仍有雷阵雨, 大气下垫面很湿。212 本站高空探测资料分析21211 稳定度分析本站 16 日 08 时探空资料( 见表 1) 表明, 整层大气都很湿, T-lnp 图上可见, 不具有上干下湿的大气层结, 仅仅中层相对干一些 ; 和 15 日 08 时对应等压面温度比较,600hPa 以下气 层皆为 增温, 500hPa 降了1e , 400 到 250hPa 又是增温; 本站 08时 T-63第 5
11、 期 刘 娟等: 淮北地区一次强风暴的弓形回波分析 lnp 图( 图 1b) 表明大气层结存在强的热力不稳定, 抬升凝结高度和自由对流高度都较低,对流上限很高, 达到 250hPa 以上。沙氏指数 为- 6. 7e , 是强雷暴指标; K 指数为 41, 是成片雷雨指标6。需要指出的是, 象这种潜在不稳定, 在副热带高压西北部几乎是天天都存在的。15 日 08 时的 T-lnp 图( 图 1a) 表明不 稳定能量比 16 日 08 时的还要大。为什么 16日出现了强风暴, 而 15日只是一般雷阵雨呢?下面还将进行讨论。 21212 风切变分析表 1 中的测风资料表 明, 16 日 08 时40
12、0hPa 及其以下气层随高度增加风向由东南转西南, 300hPa 及其以上的风向为西北, 风 向的配置有利于不稳定加强。16 日 08 时整层风向随高度增加而强烈顺转。从 300m 到 16km( 云顶高度) 强烈顺转达到 251b。且风速由低层的 4m#s- 1迅速 增大到 16m#s- 1, 垂直风切变的增强有利于上升气流和下沉气流在相当长的时间内共图 1 2005 年 7 月 15 日 08 时(a)16 日08时( b) 阜阳站 T-lnp 图表 1 2005年 7月 16 日规定等压面(hPa)的温度( e )、 露点( e ) 、 风向(b)/ 风速(m#s- 1) 气压T08T2
13、0TD08TD20V08V20100026. 024. 922. 722. 6c/ 0c/ 092526. 928. 421. 623. 3183/ 4142/ 1185021. 321. 516. 918. 9217/ 5185/ 137009. 98. 47. 03. 8206/ 7237/ 146003. 9- 0. 1- 0. 1- 2. 6212/ 9236/ 14500- 5. 4- 7. 0- 13. 4- 10. 3217/13249/ 13 400- 15. 2- 13. 9- 17. 7- 17. 7228/11249/ 14300- 27. 0- 23. 8- 31. 1
14、- 27. 2284/12250- 36. 9- 40. 9298/16200- 48. 2- 53. 7313/ 9150- 61. 7332/ 6100- 71. 444/870- 70. 664/ 1750- 60. 287/ 13存7。由风暴相对螺旋度理论可知, 这种垂直风切变环境非常有利于强风暴的发生、 发展和维 持。而 15 日 08 时 从 低层 直 到 250hPa 整层都是西南风。这或许就是产生不同天气的原因之一。213 卫星云图分析15、 16 日两天, 副热带高压西北部的不64气 象 第 33 卷 稳定区中一直存在着大尺度的强对流云带,西南- 东北走向的云带贯穿 15 4
15、0bN, 云带上有一系列的强对流云团此生彼消、 不断更 新。16 日影响淮北地区的强风暴正是这条云带上最强的对流云团造成的。图 2( 见彩页) 是强风暴最强盛时的卫星云图, 14 时已经发展成椭圆形的中尺度对流 云团, 云团尺度大, 边缘清晰, 说明亮温梯度很大。3 强风暴雷达回波系统的整体演变从回波整体的演变来看, 强风暴回波系统是从涡旋状演变成南北向回波区, 在回波 区的前沿发展成一条由多单体组成的飑线回波带, 带的前沿是高回波反射率因子梯度区。回波系统自西向东影响了淮北和沿淮地区。阜阳雷达站对此过程进行了跟踪观测和短 时、 临近预报服务, 获取了完整的雷达资料。分析这次过程的整体回波演变
16、( 图 3, 见彩页) 可见, 7 月 16 日 04: 08 在河南省的汝 南附近开始有弱的层积混合回波新生, 最强的对流回波强度中心有 40dBz, 向东偏北方向移动, 06: 08 在汝南的东部形成带状回波,强度有所增强。06: 51 回波迅速发展, 范围 扩大, 同时在其西南方的桐柏山区东部又有大量层积混合回波新生, 并快速移动, 06: 57与前面的回波连成一片, 强度达到 60dBz 左 右。08 时回波的主体还都在河南省境内, 其前沿刚刚进入安徽省。直到 11 时, 本站西部一直存在大片降水回波, 呈涡旋状分布, 演变趋势是发展加强的, 向东东北移动。11 时前 后回波区东部、 南部靠前沿处新生出许多强回波单体, 达到 55dBz 以上, 云顶13 14km,这些强单体嵌在大片的回波区中, 有些排列 成短带。回波系统在移动过程中继续发展加强。1 小时后, 呈现出南北向的回波区, 南北向长约 300km, 东西宽约 200km。至
