滇西北高原强对流天气客观物理量特征分析.pdf

第 4 2卷第 1 期 2 0 1 4年 2月 气 象科技 M ETEOROLOGI CAL SCI ENCE A ND TECH NOI OGY Vo 1 42 No 1 Fe b 2O1 4 引 言 滇西北高原强对流天气客观物理量特征分析 和卫东 赖云华 苏晓力 1云南省丽汀市气象局 丽江 6 7 4 1 0 0 2云南省气象 局 昆 明 6 5 0 0 3 4 摘要应用 MI C AP S客观物理量资料 对丽江市 2 0 0 6 2 0 1 1 年 8 2次强 对流天气 进行诊 断分析 结果 表 明 强对 流天气发生前 水汽大多处于高湿或中等湿度 状态 一般暴雨 时 7 0 0 h P a比湿大于等 于 9 g k g 冰雹时大 于等于 6 g k g 或 7 0 0 h P a 相对湿度暴雨时大于等于 8 O 冰雹时大干等于 6 O 热力状况大多处于高温 高热 高能和对流 不稳定状态 部分在川滇间有 明显的能量锋存在 特别是暴雨 一般沙 氏指数 s I 小 于等于 0 K 指数大 于等于 3 5 丽江假相当位温 大于等于 6 8 丽江与两昌或成都间的 差大于等于 1 O 动力条件则大多表现为低层 正 涡度 高层负涡度的有利配置 部分中高层有 明显的冷平流 特别是冰雹时 一般 7 0 0 h P a 涡度 大于等于 0 1 0 S 3 0 0 h P a以上任一层涡度小于等于 一3 0 1 0 S 或 7 0 0 h P a 层以上任一层温度平流小于等于1 l O s 关键词 强对流 过程前 客观物理量 滇西北 高原 据研究 1 J 物 理 量 诊 断 分 析 对 暴 雨 和 冰雹 的 落区预报有很好的参考价值 暴雨出现前 暴雨 区 5 0 0 h P a以下 各层 均表现 为正 涡度 区 7 0 0 h P a的 正涡度 中心 可 达 1 2 1 0 j S 暴 雨 区 四 周 多 为 负 涡度 区 暴 雨 区 5 0 0 h P a以下各 层 均 表 现 为 负 散 度 区 7 0 0 h P a的负 散 度 中心 常 达 1 0 1 0 S 在高层 3 0 0 2 0 0 h P a 总有 一 层表 现 为 大 于 或 等 于 一4 1 O j S 的散 度 区 明 显表 现 出低 层 辐 合 高 层 辐散 的 抽气 效应 降水 区上 空 大部 为 上 升运 动 区 7 0 0 8 5 0 h P a图上 升 速 度 有 时达 一 1 6 1 0 h P a S 暴 雨 最 强 时 上 升 速 度 值 也 最 大 暴 雨 发 生前水 汽 通 量 的大 值 中心 多 维 持 在 降 水 区 附 近 8 5 0 h P a图上最 大值可 大于 1 5 1 0 k g c m h P a s A指数大于 1 0 等值线所包围的区域一般 与大雨暴雨相对应 A指数值越大降水量越大 A指 数最大值可达 1 6 1 8 冰雹发生前 降雹区处于 高 能和强 的位势 不稳定 区 8 5 0 h P a 0 高能 区北侧有 强 的 锋 区存 在 J h I 在 一 1 O 一 1 6 K 之 间 8 5 0 h P a 水汽通量大于等于 1 1 1 0 k g c m h P a s 5 0 0 h P a 小 于等于 2 1 0 h P a S 8 5 0 h P a 涡度小 于等于 2 l 0 S 8 5 0 h P a 散度 小于 0 近 年来 云 南 气 象 丁 作 者 对 低 纬 高 原 地 区 形 成 的暴雨及 冰雹 天气 也作 了大量 的诊 断分 析 和研 究 并得 出 了一 些 重 要 的 预报 参 考 结论 如 云南 暴 雨 的水 汽 主要集 中在低 层 而 且在 过 程 前 1 2 4 8 h内有 明显 的特征 云南 大暴雨 过程 前 云南上 空 5 0 0 h P a比湿可 达 4 5 g k g以上 7 0 0 h P a出 现 大 于等 于 9 5 g k g的高 比湿 中心 云南 区域性 大 雨暴 雨前 中低 层 相 对 湿 度 云南 省 大 部在 8 O 以上 7 0 0 h P a 水汽通量大于等于 7 1 0 k g c m h P a s 的高值 区与 云南 区域性 暴 雨 落 区有 着 较 好 的对 应 关 系 云南暴雨过程前 中低层大气具有高温 高湿和强位 势不 稳 定 暴 雨 通 常 发 生 在 0 大 于 等 于 6 8 o 小 于等 于 2 6 K 指数 大 于 等 于 3 6 S I 指 数小 于 0 o C的 区域 云南 区域性 暴 雨 过程 前 3 0 0 h P a散度 暴雨 区处 于 1 0 1 O S 的高 辐散 区 中心值 可达 2 0 1 0 S 7 0 0 h P a涡度 暴雨 区 处于 1 0 1 0 S 以 上 的 高 辐合 区 其 中 心强 度 可 达 2 0 1 0 S 垂直 速 度 场 上 表 现 为 暴 雨 区 上 空 从 低 层 到 高 层 均 为 上 升 运 动 即 有 明显 的 垂 直 环 流 圈 而 且 5 0 0 h P a垂 直 速 度 暴 雨 区 大 部 地 区 在 一 1 5 1 0 h P a S 以下 中 心值 可 达 一 2 5 1 O h t t p www q x k j n e t C r l 气象科技 中嗣气象局气象关键技术集成与应用项 目 C AMGJ 2 0 1 2 M4 0 资助 作 者简介 和卫东 男 1 9 6 4年生 高级 工程师 主要从事天气 预报与分析研究 E ma i l h wd l 1 2 6 1 2 6 c o rn 收稿 日期 2 0 1 3年 4月 7 E l 定稿 日期 2 0 1 3年 9月 1 6日 l 2 6 气 象 科 技 第 4 2 卷 h P a S 冰 雹 易 在 MP V2负 值 区南 侧 或 MP V2 正值区北侧发生 高层辐散流场和低层辐合流场的 配 置形 成大气强烈不 稳定 在有利 的大尺度 背景条 件 下可产生 中 9 系统并直接导致 强对 流冰雹天气过 程 上 述省 内外对 强对 流天气 的研 究成 果对本 地强 天气的预报及研究有一定的指导意义 但欲 当作本 地化的预报指标还需应用本地区资料进行系统化的 分析 和研究 本 文应用 2 0 0 6 2 0 1 1 年 丽江 8 2次强 对流天气的客观物理量资料 系统地分析丽江市强 对流 天气过 程前 的水 汽 热 力和动 力特 征 最 终得 出 具有滇西北高原特征的强对流客观物理量特征预报 指标 为强对流天气的预报预警提供客观预报依据 1 资料及 方法 1 1 资料 为加强针对性和方便起见 本文分析的强对流 是指伴有雷暴 1 2 h降水量大于等于 5 0 mm 的短时 强降水和冰雹灾害天气 所用资料包括 2 0 0 6年丽 江 多普勒 雷达投 入 业务 应 用 以 来 丽 江市 4个 气 象 站记录的短时强降水资料和民政局提供 的相关冰雹 灾情资料 2 0 0 6 2 0 1 1年 丽江市 4个站点共 出现 强对 流暴 雨 2 5次 市 域 内发 生 冰雹 灾 害 5 7次 本 文主要利用 MI c AP s客观物理量资料分析强对流 天气 发生 前 的相 关物 理量 特征 1 2 方 法 产生强对流必须具备 3 个基本条件 充沛的 水汽条件 不稳定层结 热力条件 和强烈 的上升运 动 水汽是成云致雨的首要条件 要在 1 2 h内产生 大 于 5 0 mm 以上 的强降水 或冰雹 天 气 必 须要 有充 沛 水 汽 或 水 汽 输 送 分 析 时 一 般 可 以 参 考 MI C AP S客观 物理 量 中的 比湿 相 对 湿 度 水 汽 通 量 水 汽通 量散 度 水 汽平 流等 本文用 比湿 及相 对湿度 表征强对流天气的水汽条件 水汽和层结不稳定这 两个条 件可 以认 为 是发 生 对 流 性 天气 的 内因 而 抬 升条件则是外 因 外 因是变化的条件 内因是变化 的根据 外因通过 内因起作用 因此 这 3个条件是 有机地联系在一起 的 对流性天气 的预报也就是以 这 3 个条件为根据所作的分析和预报 对层结条件 的判断可用单站探空资料进行定性 和定量的判 断 本文用 MI C A P S客观物理量 中的 K 指数 s I 指数 和 表征 强 对 流 天气 的能 量 及 不 稳 定 条 件 低 层 的水汽必须上升到空中 才能凝结致雨 因此 强降 水 的产生 必须要 具备 大尺 度 的强 烈上 升运 动 对上 升运 动 的分析一 般可 分析 锋面抬 升 引起 的大范 围斜 压性 上升 运动及 低 层 辐合 高层 辐 散 引 起 的 大范 围 动力 性上 升运 动 比如 5 0 0 h P a及 以下 的槽 线 切 变线 低涡以及地面图上的锋面气旋 气旋性低压环 流等 都会引起低层气 流辐合 最终导致 高层 3 0 0 h P a以 上 辐 散 的 垂 直 环 流 结 构 5 0 0 h P a和 7 0 0 h P a图上较强的西南低 空急流 不仅 能为降水 区提 供充沛水汽 还为降水 区的辐合上升提供能量 另外 从 中低层 流场及 卫 星 云 图上 还 可 分 析 判 断 出直 径 1 0 0 2 O 0 k m 的 中小 尺度 系统 引起 的上升 运 动 本 文用 MI C A P S客观物理量 中的涡度及温度平流 表征强 对流天气动力条件 当然 也可也用垂 直速度 散度 涡 度平流等表征动力条件 但表征的意义基本相同 2 丽江 市强对 流天气 客观 物理 量特 征分 析 2 1 水 汽条件 分析 要形 成强 盛 的中尺度 对流 云 过 程前 在降雹 暴 雨 区应 有水汽 累积 或处 于较好 的湿 度状 态 特 别是 低层 通 过对 2 6 2 0 1 1年丽 江市 8 2个 强对 流天 气个例的比湿及相对湿度的分析 可得出 过程前强 对流 暴 雨 中 低 层 处 于 较 好 的水 汽 条 件 低 层 7 0 0 h P a 相对湿度平均大于等于 8 1 比湿平均大于等 于 1 0 g k g的高 湿 区控 制 中层 5 0 0 h P a相 对湿 度 平均 大于 等于 7 4 比湿平 均大 于等 于 4 g k g的 中 等湿 度 区控 制 而冰雹 相对 较低 低层 7 0 0 h P a 相 对 湿度平均大于等于 7 5 比湿平均大于等于 9 g k g 的中等湿 度 区控制 中层 5 0 0 h P a相 对 湿 度 平 均 大 于等 于 5 5 比湿平 均大于 等 于 3 g k g的中偏低 湿 度 区控制 并 且 仅 当 7 0 0 h P a相 对 湿 度 大 于 等 于 8 1 或 比湿 大 于等于 9 g k g时满足强 对 流暴 雨 水 汽条 件 的历 史概 括率 为 9 6 F o 当 7 0 0 h P a 相 对 湿 度 大于 等于 6 0 或 比湿 大于 等于 6 g k g时满 足强 对 流冰雹水汽条件 的历史概括率为 9 8 图 1是强 对流 天气 过 程 前 的水 汽条 件 示例 f 冈 1 a为 2 0 0 7年 9月 1日华坪暴 雨前 一天 0 8 0的比湿分 布 图 图 1 b N 2 0 0 7年 4月 2 9日 1 7 3 0古城区降雹 当天 的 0 8 O的 比湿 分布 由图可 见 过程 前暴 雨 区为 7 0 0 h P a比湿大于等于 1 1 g k g的高湿区控制 对应 7 0 0 h P a相 对 湿度 为 大 于 等 于 8 5 而 降 雹 区 7 0 0 h P a 比湿则为大于等于 4 g k g的中偏低湿区控 制 对 应 7 0 0 h P a 相对 湿 度为大 于等 于 7 O 1 3 O 气 象 科 技 第 4 2卷 wa t e r v a p o r i s m o s t l y i n t he h i gh o r mo de r a t e hu mi di t y s t a t e wi t h t h e r ma l c o nd i t i on s mos t l y i n a s t a t e o f hi gh t e mpe r a t u r e h i g h e ne r gy a nd c on ve c t i v e i ns t a b i l i t y Th e d yn a mi c c o nd i t i o ns a r e f a v o r a bl e t o c on v e c t i v e a c t i v i t i e s s uc h a s n e g a t i v e vo r t i c i t y a t l owe r l e v e l s a nd po s i t i v e v o r t i c i t y a t u pp e r l e v e l s a n d t h e r e wa s o b v i o u s c o l d a d v e c t i o n e s p e c i a l l y h a i l s a t t h e mi d d l e a n d u p p e r l e v e l s Ke y wo r d s s t r o n g c o n v e c t i o n o b j e c t i v e p h y s i c a l q u a n t i t y No r t h we s t e r n Yu n n a n P l a t e a u 气象测报中地面温度短时突变的分析判断 张启美 云南省宁蒗县气象局 宁蒗 6 7 4 3 0 0 自从 中国气象局综合气象观测系统运行监控平台试运行以来 宁蒗县气象站出现数据错误最多的是地 面温度 这与地面温度在短时问内发生突升或突降有关 如果不认真分析原因 很容易把正确数据当成野值 根据宁蒗县气象站监测资料分析 有时气象资料的异常变化与当地当时天气现象变化有很大的关系 地面温 度有 时 出现短 时突变 属于 正常现 象 宁蒗县气象站 海拔高度 2 2 4 2 5 m 地处滇西北高原横断山脉中段东侧 受西南季风的影响 属暖温带 季风气候 干湿季分明 立体气候 明显 全年 中绝大部分降水集中在 6 9月 且多雷阵雨天气 宁蒗站地面 温度出现短时突变的现象与其地理气候特点有关 2 0 1 1 年 5月 1 2日 宁蒗县气象站 1 4 O 0 地面温度和小时内地面最低温度与 1 3 0 0正点资料 比较 分别 下降了 2 1 3 和 1 7 9 使用中国气象局综合气象观测系统运行监控平 台 序列图提示 1 4 地面温度 和小 时 内地 面最 低温度 错误 数据 质量评 估 中两要 素 的可用性 为 9 5 8 3 仔 细查 看 分钟 数据 后 发 现地 面 温度是一个逐渐下降的过程 且伴有天气现象的变化 当 日1 1 0前天气一直以多云为主 1 1 0 0后对流开 始发展 1 2 4 O左右变为阴天 1 3 1 1 飘起零星小阵雨 1 3 4 0雨开始变强 1 3 4 3闻雷 1 3 5 7 雨势变小 转为 零星小阵雨 1 4 1 5雨停 1 4 4 0雷暴终止 1 1 0 0 1 4 4 0的天气过程持续时间不长 降水量仅为 0 1 mm 人工定 时观测降水量 但期间有雷有降雨 再看气象要素的分钟数据变化 1 3 1 4 气温下降了 4 6 相对 湿度上 升 了 1 9 2 mi n和极大风 速