河南推广项目技术文档-强对流诊断分析预报系统模板

1、强对流天气诊断分析预报系统主要推广内容河南省强对流天气诊断分析预报系统 的研究基于河南省气象 科学研究所符长锋研究员经过多年研究开发的 46 个大气热力学和动 力学参数。检验 46 个大气对流参数对三种强对流天气预报能力，确 定具有指示意义的即预报能力强的物理参数； 应用诊断分析技术确定 各物理参数在三种强对流天气产生时应达到的量值，给出预报临界 值。并将所选物理参数与强对流天气落区作进一步的诊断， 根据诊断 结果给起作用大(小)的物理参数赋予较大(较小)的权重，建立起 河南省区域性强对流天气潜势预报方程，预报结果以 MICAPS图形方 式输出。同时还采用相似预报技术研究了三种强对流天气落区预

2、报方 法。一、 46 个大气动力、热力学诊断参数的计算结果 (一)强对流发生可能性诊断1 大气排熵指数 (REI)10-52 高低空最有利湿熵差动平流10-53 高低空热成平流最大不稳定能量变率10-24 沙氏指数 (SI ) 1005 条件-对流稳定度指数 (CCI )100(二)强对流属性及强度初步诊断6 大气液态水含量指数 (LWCI )1007SWEAT指数(SI )1008低层水平螺旋度( 1000-700hPa)1009风的垂直切变 (dW850-500/dP )10-5三)强对流大风的辨析101000hPa 高度梯度10-511850700hPa非地转风差值10012风暴风力热力

3、学估算100四)雹暴的辨析130 度层与 570hPa 气压差10014-20 度层与 370hPa气压差10015中下层水汽比 (QI )10016云中最大上升速度热力学估算100五)强对流暴雨的辨析17200-700hPa非地转风涡度差值10-518200-700hPa非地转风散度差值10-619700-300hPa差动涡度平流10-1020低空平均 10-221高空平均 10-222全层平均 10-223相对垂直螺旋度10-624边界层上部平均广义位温的高熵舌10025边界层上部广义位温的高熵平流10-526 低空平均水汽通量（1000-550）10-327 低空平均水汽通量散度（100

4、0-600） 10-9六）二十四小时变量场28 500hPa24小时变高10+129 700hPa24小时变高10+130 700hPa24小时变温10031 地面层 24 小时变压10032 地面层 24 小时变温10033 可降水 24 小时变量100（七）涡度散度场34 低空平均涡度10-635 高空平均涡度10-636 低空平均散度10-637 高空平均散度10-6（八）温湿度和净力稳定度场38 低空平均 se10039 K 指数（ KI）10040 最有利抬升指数 （BLI ）10041 对流稳定度指数（ CI）100（九）动力不稳定参量场42 850-500hPa V 分量垂直切变

5、10-543 700hPa V 分量10044 最有利差动位温平流10-545 湿 Q 矢量散度10-1946 700和 500hPa平均 Q 矢量湿锋生函数 10-19 通过诊断分析确定适用于强对流天气(冰雹、短时大风、强对 流暴雨)诊断分析的参数表 1 第一次检验分析留下的物理量暴雨冰雹大风1大气排熵指数1大气排熵指数1大气排熵指数2高低 空最有 利 湿熵 差动平流2高低空最有利湿熵 差动平流2高低空最有利湿熵 差动平流3高低 空热成 平 流最 大不稳定能量变率3高低空热成平流最 大不稳定能量变率3高低空热成平流最 大不稳定能量变率4条件 -对流稳定度指 数4条件 - 对流稳定度 指数4条

6、件 - 对流稳定度指 数5风的垂直切变(dW850-500/dP )5SWEAT5SWEAT6可降水 24 小时变量6风的垂直切变(dW850-500/dP )6风的垂直切变(dW850-500/dP )7水平螺旋度71000hPa 高度梯度71000hPa 高度 梯度8200-700hPa 非 地 转 风涡度差值8风暴风力热力学估 算8风暴风力热力学估 算9700-300hPa 差 动 涡 度平流90 度层与 570hPa气 压差9水平螺旋度10低层垂直速度10中下层水汽比10200-700hPa 非地转 风涡度差值11高层垂直速度11水平螺旋度11700-300hPa 差动涡 度平流12相

7、对垂直螺旋度12边界层上部平均广义位温的高熵舌13边界 层上部 平 均广 义位温的高熵舌13低层水汽通量14边界 层上部 广 义位 温的高熵平流14低空平均水汽通量散度15低层水汽通量15低空平均 se16低空 平均水 汽 通量16最有利抬升指数散度17850-500hPa V 分 量垂直切变三、强对流天气预报因子的临界值的确定区域性强对流天气通常是在适合其发展的大气环境中产生的， 某些物理量场上会有相应的反映。 通过对强对流天气落区及其周围物 理量场特征及变化的诊断分析， 可确定不同物理参数对强对流天气的 预报能力。诊断物理量的筛选与预报临界值的确定应用表 1 中的物理参数， 分别对大风、

8、冰雹和短时暴雨三种区域 性强对流天气样本的落区进行诊断分析， 确定可用于落区预报的物理 量。将每一个区域强对流样本， 与其出现前 36、24和 12小时的物理 量（表 1 提供）一一对应，根据各物理量的分布特征及其变化，保留 与强对流天气落区吻合较好的物理量， 即对强对流落区指示性较强的 物理量。经过这一步筛选后，余下 10个量用于大风的预报， 17 个量 用于冰雹的预报， 11 个量用于短时暴雨的预报（见表 3）。依据三种 强对流天气出现时表 3 中各物理量值， 确定出各诊断量的预报临界值 （表 4.1 表 4.2 表 4.3 ）。表 3 诊断分析后得出的预报量大风一级二级三级大气排熵指数0

9、-10-40高低空最有利湿熵差动平流-3-10-20高低空热成平流最大不稳定能量变率-20-50-90条件-对流稳定度指数-5-10-25SWEAT 指数100150220风的垂直切变 (dW850-500/dP )2025351000Hpa 高度梯度21010风暴风力热力学估算404550水平螺旋度134080700-300hPa差动涡度平流0-45-60冰雹一级二级三级大气排熵指数0-5-20高低空最有利湿熵差动平流-5-10-40高低空热成平流最大不稳定能量变率-35-80-135条件-对流稳定度指数-10-15-25SWEAT 指数100250300风的垂直切变 (dW850-500/

10、dP )2530351000Hpa 高度梯度336风暴风力热力学估算50550 度层与 570hPa 气压差203090中下层水汽比5510低层水平螺旋度305090边界层上部平均广义位温的高熵舌90195低层水汽通量24低空平均水汽通量散度0-5-20低空平均 se320340最有利抬升指数3850-500hPa V 分量垂直切变1025暴雨一级二级三级大气排熵指数0-10-40高低空最有利湿熵差动平流 -6-10-25高低空热成平流最大不稳定能量变率-10-20-40条件-对流稳定度指数-15-25-30风的垂直切变 (dW850-500/dP )202530可降水 24 小时变量15水平

11、螺旋度60200-700hPa非地转风涡度差值0-3700-300hPa差动涡度平流-10-20低层垂直速度-10-15-30高层垂直速度-5-10-30表 4.1 各诊断量临界值的取值标准冰雹前一天 20 时当天 08 时大气排熵指数 (REI)-5-10高低空最有利湿熵差动平流-6-9高低空热成平流最大不稳定能量变率-35-40条件-对流稳定度指数 (CCI )-10-9SWEA指T 数100129低层水平螺旋度( 1000-700hPa)5858风的垂直切变 (dW850-500/dP )18171000hPa 高度梯度66风暴风力热力学估算47470 度层与 570hPa气压差2020

12、中下层水汽比 (QI )55边界层上部平均广义位温的高熵舌9595低空平均水汽通量( 1000-550)33低空平均水汽通量散度( 1000-600)00低空平均 se320320最(大)有利抬升指数 (BLI )33850-500hPa V 分量垂直切变1212表 4.2 各诊断量临界值的取值标准大风前一天 20 时当天 08 时大气排熵指数 (REI)00高低空最有利湿熵差动平流-10-10高低空热成平流最大不稳定能量变率-60-50条件-对流稳定度指数 (CCI )-9-10SWEA指T 数200140低层水平螺旋度( 1000-700hPa)3030风的垂直切变 (dW850-500/

13、dP )20201000hPa 高度梯度66风暴风力热力学估算4040700-300hPa 差动涡度平流-20-20表 4.3 各诊断量临界值的取值标准暴雨前一天 20 时当天 08 时大气排熵指数 (REI)-10-10高低空最有利湿熵差动平流-10-10高低空热成平流最大不稳定能量变率-10-10条件-对流稳定度指数 (CCI )-8-8风的垂直切变 (dW850-500/dP )2020可降水 24 小时变量1515低层水平螺旋度( 1000-700hPa)5060700-300hPa 差动涡度平流-10-10200-700hPa非地转风涡度差值-3-3低空平均 -10-10高空平均 -

14、10-10四、用加权集成法和相似预报技术分别对三种强对流天气建立 的预报方程区域强对流天气的潜势预报， 采用了加权集成技术制作潜势预 报。经过分析发现， 表 3 中物理量的分布与强对流天气的落区有三种 配置关系，我们称之为三级落区。一级：强对流天气区包含在物理量 绝对值大值区，并且天气区远小于物理量区；二级：强对流天气区包 含在物理量绝对值大值区，并且天气区略小于物理量区；三级：强对 流天气区与物理量绝对值大值区正好吻合。显然 , 符合二级、三级落 区的物理量对强对流落区的指示性更强。 依据分析统计结果， 为使诊 断结果更符合实况，采用不同的权重系数将满足一级、二级、三级落 区物理量的作用予以

15、区分(表 5.1 表 5.2 表 5.3 )，备建潜势预报方表 5.1 各诊断量的权重系数冰雹前一天 20 时当天 08 时大气排熵指数 (REI)31高低空最有利湿熵差动平流13高低空热成平流最大不稳定能量变率12.5条件-对流稳定度指数 (CCI )2.52SWEA指T 数12.5低层水平螺旋度( 1000-700hPa)42.5风的垂直切变 (dW850-500/dP )2.52.51000hPa 高度梯度31风暴风力热力学估算220 度层与 570hPa气压差33.5中下层水汽比 (QI )32.5边界层上部平均广义位温的高熵舌21.5低空平均水汽通量( 1000-550)12低空平均

16、水汽通量散度( 1000-600)2.51.5低空平均 se22最(大)有利抬升指数 (BLI )21.5850-500hPa V 分量垂直切变21.55.2 各诊断量的权重系数大风前一天 20 时当天 08 时大气排熵指数 (REI)3.02.0高低空最有利湿熵差动平流1.5 或当 Y 20- 16A202=4.01.5 或 当 -15A082=4.0高低空热成平流最大 不稳定能量变率2.0 或当 -120A203= 4.02.0 或 当 -90A083=3.0条件 - 对流稳定 度指 数(CCI )2.5 或当-26 时A204= 4.03.0SWEA指T 数4.02.0 或 当 280A

17、085=4.0低层水平螺旋度(1000-700hPa)2.5 或当 65A206=4.02.0 或 当 65A086=4.0风的垂直切变(dW850-500/dP )2.5 或当 40A087=4.02.5 或 当 35A087=4.01000hPa 高度梯度1.52.0风暴风力热力学估算2.02.0700-300hPa 差 动涡度平流2.5 或当 -33A0810=4.02.5 或 当 -33A0810=4.05.3 各诊断量的权重系数暴雨前一天 20 时当天 08 时大气排熵指数 (REI)3.53.5高低空最有利湿熵差动平流2.5 或 当 -1520A 2=4.02.5 或 当 -200

18、8A 2=4.0高低空热成平流最大不稳定能量变率2.0 或 当 -4020A 3=4.02.5 或 当 -4008A 3=4.0条件-对流稳定度指数 (CCI )1.0 或 当 -1220A204=3.52.0 或 当 -1408A 4=3.0风的垂直切变 (dW850-500/dP )1.0 或 当 331.0 或 当 2420A 5=3.008A 5=4.0可降水 24 小时变量3.03.0低层水平螺旋度( 1000-700hPa)3.03.0700-300hPa 差动涡度平流4.04.0200-700hPa非地转风涡度差值3.03.0低空平均 3.03.0高空平均 3.03.0使用前面确定的预报因子，分别建立区域性冰雹、短时暴雨、雷雨大 风的预报方程。 Y=a1x1+ a2x2+ a3x3+ + anxn ，当每个参数的实况值达到其临界值时记为 1，否为 0。20 时和 08 时计算结果 Y 19 重叠的区域即为冰雹、大风的潜势预报落区。 其 中冰雹、 雷雨大风是两个时次预报结果重叠区。 短时暴雨预报是前一 天 08 时 20 时和当日