利用探空资料对首都机场下击暴流最大阵风的初步研究.ppt

1、a,1,利用探空资料对首都机场下击暴流最大阵风的初步研究,报告人：何志强 2012-9-18,民 航 气 象 交 流 会 议 报 告,a,2,大纲,1.提出问题 2.研究方法 3.WI指数的运用 4.方法的改进与讨论 5.困难与解决策略 6.结论,a,3,下击暴流:地面上水平风速大于 17.9 米秒、中空气流向下、地面气流为辐散或直线型的灾害性风,下击暴流尺度分类： 下击暴流和微下击暴流 灾害性风的范围小于4km称为微下击暴流，尽管水平尺度小， 但灾害性风速可高达 75m/s,a,4,下击暴流带来的问题,1.微下击暴流引发的地面强阵风尺度范围小，对民航飞行器起飞与降落影响巨大。 - 民航安全

2、2.气象预报员对其定点、定时和定量预报阵风都是一项重大的挑战。目前在实际工作中缺少预报下击暴流手段。 -预报员棘手问题 3.目前探测下击暴流的手段：多普勒气象雷达、风廓线雷达。 -设备手段实时性较好,但时效性不够,a,5,原理,WINDEX（WI）:下击暴流经验性指数 McCan (1994) 探空资料,a,6,WINDEX(WI) 指数基于以下三点,1. Proctor（1988）研究大气科学发表的一个孤立的微下击暴流的数值模拟Partll：敏感性试验，指出： 由于固体水融化过程吸收大量的潜能使气块变冷，产生负浮力，当冻结物降落穿过融化层时使气块下沉速度加速。 -McCann把下沉运动的起始

3、高度取为融化层高度Hm，推断微下击暴流是由融化层附近开始产生,Hm,T环境,T,a,7,2. Wolfson (1990)在美国气象学会的会议上发表的：认识和预测微下击暴流中研究显示： 下沉气流所受的力与环境温度递减率的平方成正比。如果5.50 Ckm，则出现微下击暴流的概率为零，因此=5.50 Ckm称为“微下击暴流的临界递减率,a,8,3. WI对大气层结状态敏感。 McCann提出WI公式选用： 低层大气的混合比Ql 融化层处的混合比Qm,Hm,T环境,T,Ql,Qm,下沉速度层结,a,9,WINDEX(WI)程序如下： WI=2.5HmRq(2-30+Ql-2Qm)0.5 其中： HM

4、：为零度层高度。 R0：经验订正系数R0= Ql12，规定R0 1。 ：地面与融化层之间空气的温度递减率。 Ql：近地面1km层内的水汽平均混合比 Qm：融化层Hm高度上的水汽混合比,a,10,运用WI指数预报下击暴流,资料来源： 1.利用2006-2010年54511探空站的探空资料 2.首都机场观测数据 资料的筛选： 找出2006年到2010年出现的雷暴大风过程 (大于17.9m/s)，并确定其出现时间和最大风值。 初步符合条件：19个,a,11,资料计算：根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次（00 12UTC）计算WI,动量下传：Geerts (2001)等,a,12,GU =a1WI

5、 +a2Umax 或 GU/WI= a2(Umax/WI)+ a1 GU/WI=1.45(Umax/WI)+0.37 其中a1为0.37，a2为1.45,a,13,a,14,方法的改进与讨论,1.WI 2.MDPI指数： MDPI=(Qemax-Qemin)/CT 根据湿微下击暴流日潜势指数进行判断 有无湿微下击暴流。 它基于探空测站的Qe廓线，其表达式： Qemax是低层到850HPA上下中最大的相当位温。 Qemin是650-500HPA之间最小的相当位温。 CT为临界值，取为20,a,15,MDPI干湿下击暴流判断,MDPI指数： MDPI=(Qemax-Qemin)/CT 判断该日有无

6、湿微下击暴流 ： 利用湿微下击暴流日潜势指数进行判断有无湿微下击暴流，基于探空测站的Qe廓线。 Qemax是低层到850HPA上下中最大的相当位温。 Qemin是650-500HPA之间最小的相当位温 如果MDPI1，判断有湿下击暴流的可能。 对以上满足有降水伴有大风的19个个例进行判断： 湿下击暴流：13次，发生时间6月15日-9月15日左右 其余6次发生时间为4月1日-6月14和9月16日-10月15日左右,a,16,湿下击暴流； 时间6.15到9.16,降水量中雨量,5、6月份干湿混合 下击暴流,a,17,目前困难,1.我国地区，尤其我们关心的地区大气干湿指数的确定。 （ R0：经验订正

7、系数R0= Ql12； 其为干湿微下击暴流临界值。该临界值是由Wakimoto(1985)和Atkins等人(1991)分别在干湿微下击暴流环境得到。） 2.低层大气混合比对WI计算有直接关系，然而观测资料与探空资料有一定的距离，下垫面不同低层湿度有差别，根据探空资料计算的WI不能完全代表观测站最大风速,a,18,解决策略,大量观测数据反算R0指数。 由于观测数据与探空资料的距离问题，利用首都机场地面观测的湿度数据代替探空低层Ql数据。 各地的长期观测资料中获取大量个例验证过程,a,19,预报方法的初步制定,对天气形势进行分析，预报是否有雷雨发生,通过探空资料获得天气指数，判断是否有下击暴流

8、例如：抬升指数LI K指数 IC对流指数 MDPI 或者 WI为虚数,湿微下击暴流：WINDEX 干湿下击暴流：GUSTEX,a,20,结论,1.利用WI经验方程可以定性定量的预报微湿下击暴流。 2.通过WINDEX指数经验方程预报湿微下击暴流，预报员可以提前2-12小时预知发生潜在下击暴流的可能性。提前预警。 3.需对下击暴流进行系统性质的分类。根据类别提出不同的经验方程。 4.WI指数存在一定的局限性，需要大量个例验证研究,a,21,请各位领导专家 批评指正 谢谢,a,22,大气不稳定指数判断： 1.K指数=T850-T500+TD850(T-TD)700大于 28 2.Qe高低层差大于 18 3.抬升指数LI0,不会发生雷雨。 4.IC对流指数=500假相当位温-850假相当位温，它表示是整层抬升状况, IC0稳定；IC0表示不稳定。 或者计算WI为虚数的时候,判定夏季微下击暴流,a,23,4.Rq为经验订正系数，是对于较干环境中WI偏