砀山2010717龙卷风暴灾害天气过程分析

1、毕业设计（论文）题 目：砀山“2010.”龙卷风暴灾害天气过程分析单 位： 继 续 教 育 学 院 专 业： 大气科学 班 级： 08级大气科学专升本 姓 名： 汪观正 指导教师： 朱红芳 二O 一O年 十 月 三十 日目录提要（1）关键词（1）引 言（1）1 龙卷风暴发生前天气形势分析 （1）2 龙卷风暴发生前的物理条件分析（2）2.1位势不稳定分析 （2）2.2低层水汽辐合分析 （3）（3）2.4低空急流分析 （4）（4）3 卫星云图分析 （4）4雷达资料分析（5）雷达基本反射率 （5）（7）径向速度（8）（8）5小结（9）砀山“2010.”龙卷风暴灾害天气过程分析提要本文对2010年7月

2、17日砀山龙卷风暴灾害天气过程的环流特征、热力动力条件进行分析，认为在高空低槽东移，两高之间辐合带加强的有利环流背景下；高层强幅散，低空强急流，强的风垂直切变，中低层低涡切变线，为地面中尺度气旋发展为龙卷气旋提供了较好的动力和水汽条件。充分利用雷达图、卫星云图、自动站等实时监测资料，是开展灾害天气短时临近预报服务的有力手段。关键词：龙卷气旋 诊断分析 卫星云图雷达图地面风场演变引言2010年7月17日00时-17日24时我县普降大到暴雨，关帝庙镇、李庄镇、良梨镇等部分村遭受雷雨大风袭击，其中良梨镇于黄楼村突遭龙卷风袭击，最大风力达到十三至十四级。此次暴雨龙卷造成1人死亡，34人受伤，全县36万

3、余人受灾；损毁房屋3546间，倒塌房屋1809间；各类树木被刮倒、折断11万余株；农作物大面积倒伏，水果40%被刮落，受灾面积33万余亩；多处电力、通讯设施中断；310国道被阻断；。1 龙卷风暴发生前天气形势分析在7月17日08时200hpa全风速流线图上，我县处高空急流出口辐散场中且位于最大风速急流轴线上(见图1 a)。500hpa图上，副热带高压和青藏高压加强，黄淮东部处在两高之间辐合加强，东北冷涡有低槽分裂东移，我县正处在副高边缘加强的SW气流中（见图1b）。700hpa图上川东到豫西有NESW向倒槽向河南东北部伸展，郑州偏N风速4米/秒，徐州SW风速6米/秒、阜阳站SW风速12米/秒，

4、三站间有中尺度NESW向切变线生成，且与东北冷涡低槽有首尾相接之势（系统间相互作用，增强发展）。郑州、徐州温度差均为1，我县处高湿区风速和风向的辐合带内（见图1c）。850hpa图上郑州、徐州、阜阳之间有低涡生成，低涡中心位于河南东部，我县处低压中心曲率最大处SW气流中，阜阳站SW低空急流风速14米/秒，徐州站16日8时T-TD为11，17日8时T-TD为1，增湿显著（图略）。地面图上鲁南、苏北、豫中、皖北为中尺度辐合中心，苏皖北部有一地面静止锋维持，从川东到黄淮南部是东西向宽广雨带（见图1d）。 以上高低空、地面形势配合，提供了我县产生暴雨、强对流天气有利的大尺度环流背景，同时又有中尺度系统

5、在此背景下关键区生成、发展、加强，为龙卷风暴在我县生成发展提供了有利的的热力和动力条件。(a) 200百帕图 (b) 500百帕图(c)700百帕图（d）地面图图1 2010年 7月17日08时高空、地面分析图 2 龙卷风暴发生前的物理条件分析位势不稳定分析2010年 7月17日08时徐州站探空层结曲线呈漏斗型，低空较湿，500hpa附近有逆温层存在，逆温厚度60米左右，顶底温差1，450-550hpa>m，强的暖平流输送，带来丰沛水汽的同时，也积聚了不稳定能量（见图2a）。郑州站探空层结曲线显示，整层大气潮湿，400hpa以下T-TD小于2，湿层深厚。700-500hpa>m，有

6、不稳定能量积聚，大气处于条件不稳定状态。（见图2b）。阜阳站探空层结曲线呈漏斗型， 850hpa以下T-TD小于2，中层430hpa T-TD达26，低空较湿，中空有干层。960hpa附近有逆温层存在，逆温厚度100米左右，顶底温差1，750hpa-350hpa>m。对流层上干下湿，大气层结极不稳定（见图2c）。(a) 徐州站 (b) 郑州站 (c) 阜阳站图2 2010年 7月17日08时TLOGP图 层结稳定度指数显示（见表1），郑州、徐州、阜阳三站K指数均达到成片雷暴指标。徐州、阜阳两站的se850-se500达到强天气指标。站名 物理量指数 K指数 SI指数CAPE（对流有效位能

7、）se850-se500徐州375阜阳36 243郑州37 0 表1徐州站探空曲线显示，500hpa以下T-TD等于2，700-1000hpa比湿12-20，湿层深厚。郑州站400hpa以下T-TD小于2，700-1000hpa比湿11-20，湿层深厚。阜阳站820hpa以下T-TD小于2， 700-1000hpa比湿13-21，低层大气接近饱和。2.3强的风垂直切变分析徐州站整层大气风向随高度顺转，700-500hpa SW风速由6米/秒增至14米/秒，500-400hpa风速减小至4米/秒，400-300hpa风速由4米/秒增至14米/秒，风向转为W，风向顺转超过45°（见图2a

8、）。 郑州站700hpa以下风向逆转，700-500hpa风向由NE顺转为SW， 风向顺转达180°，风速由4米/秒增至6米/秒，500-400hpa风速由6米/秒增至20米/秒（见图2b）。阜阳站地面-850hpa风向由E转为SW，风向顺转135°，风速2米/秒增至14米/秒，700-500hpa风向逆转，风速12米/秒减小至6米/秒，400-300hpa风向由S转为NW，风向顺转120°，风速8米/秒增至12米/秒，300-200hpa风速12米/秒增至34米/秒（见图2c）。阜阳站探空曲线显示，700-850hpa风向SW，风速12-14米/秒，低空急流建立

9、（见图2c）。阜阳站探空曲线显示，700-400hpa风向SW-SE逆转，风速12米/秒减小至6米/秒，中空有冷平流， 430hpa附近形成干区T-TD达26，对流层上干下湿，大气层结极不稳定（见图2c）。3卫星云图分析图32010年 7月17日08时、10时水汽云图 图4 2010年 7月17日08时、14时、20时6小时雨量图2010年7月17日8时水汽云图显示，强对流雨团雨量中心和850hpa的低压中心位置相对应。10时云图显示西侧低槽云系和东侧副高边缘对流云系结合成“人”字形云系后，低槽云系卷入对流云系向NE方向增强发展，对应14时6小时雨量中心向NE方争强扩展。（见图3、图4）增强发

10、展历时4小时后，12时后对流云系减弱。16时云图在河南东部距我县70公里SW方向，有增强发展，图中黑点即为对流发展最强处。随即历时短短3个小时发展成为超级单体龙卷风暴（见图5），给我县造成强风、暴雨、龙卷等灾害天气。19时30分后减弱，向NE方向移出我县。 图5 2010年 7月17日16时、17时、18时水汽云图4雷达资料分析 雷达基本反射率2010年 7月17日15时雷达基本反射率显示，河南东部有中尺度低涡生成，类似台风的螺旋云系特征显著。涡旋中心为弱回波区，大于30DBZ回波强度的面积约200*200KM2，最大回波强度62DBZ。16时低涡的二、四象限各有大于45DBZ的强回波窄带发展

11、、加强，17时回波面积、强度进一步加大增强，第四象限有超级单体风暴强回波形成，最大回波强度65DBZ，回波顶高超过14KM，并以50KM/小时的时速向东北方向移动（见图6）。图62010年 7月17日15时、16时、17时雷达基本反射率拼图18时阜阳雷达基本反射率图上，低涡一、四象限回波强度显著加强，大于50DBZ的强回波带长度超过50KM，呈“弓形”回波，最大强度68DBZ。在“弓形”回波带左侧是弱回波区BWER，此时超级单体风暴已经发展成龙卷风暴，在龙卷母云中不断有中气旋生消发展（见图7a）。此时给亳州西部乡镇，造成短时强降水。18时31分“弓形”回波分裂成3个20*40KM的椭圆形超级单

12、体，左侧穹窿呈现为圆锥形的弱回波区BWER，指示在强上升气流中有围绕垂直轴的强烈旋转存在，这是和地面中尺度气旋相对应的强烈环流（见图7b）。19时东南侧的超级单体风暴移至我县境内，形状由椭圆形演变成近似圆形，尺度15*15KM，内部结构类似台风，是一个小型低压，中心区回波较弱，四壁回波强烈。此时电话联防，夏邑短时强降水已超过70毫米。其后它给我县良梨等乡镇造成龙卷大风、暴雨等灾害影响（见图7c）。19时30分雷达基本反射率图上呈现一大一小两个“弓形”回波带（见图7d）。这是影响我县的龙卷风暴移速加快，涡旋结构前部加强分离，呈现较小尺度“弓形”回波，其后部与另外两个超级单体风暴强回波带相接相连，

13、呈现较大尺度“弓形”回波，在这两个“弓形”回波带上，发生了数十个中小气旋生消彼长（见图8）。 （a） (b)（c）（d）图7 2010年 7月17日18时、18时31分、19时、19时35分阜阳雷达基本反射率图图82010年 7月17日19时-20时徐州雷达中尺度气旋追踪图2010年 7月17日19时30分徐州雷达风廓线图显示，18时30分地面到1KM低空风向顺转达到90°，-4KM高空有14-20米/秒SW急流，直到对流层顶10KM处维持16-24米/秒SW风。随后对流层整层强烈的SW急流不断加强，强风暴强烈发展，动量下传，低空急流进一步加强-4KM高空SW急流增强到20-24米/

14、秒，低层风速增强到10-16米/秒（见图9）。强的垂直风切变有利加强风暴尺度的旋转和动力抬升力。一方面促使强风暴维持数小时生命史，一方面是强风暴分裂，产生旋转，发生龙卷的原因。图92010年 7月17日19时30分徐州雷达风廓线图径向速度2010年 7月17日徐州雷达径向速度图显示，19时速度图上有一对正负闭合等值线圈沿着雷达距离圈排列，这是中尺度气旋特征，正负速度中心最大值分别是/秒、35米/秒。19时30分速度图上中尺度气旋加强，正负速度中心最大值分别是/秒、/秒，且正速度区出现两个大值中心，且各有负速度中心相伴，说明在中气旋中又产生了两个较小尺度中气旋。19时48分速度图上，正负速度中心

15、最大值分别是/秒、/秒，较小尺度中气旋基本移出我县（见图10）。图10 2010年 7月17日19时、19时30分、20时徐州雷达径向速度图2010年 7月17日自动站风场显示，16时河南东部风场产生切变辐合，17时加强发展成中尺度气旋，SW风速由2-4米/秒增强到4-6米/秒，18时中尺度气旋继续加强东北方向移动，19时SW风速增强到6-8米/秒。我县处中尺度气旋前锋SE气流中。 地面中尺度气旋在关键区的发展加强，成为龙卷风暴发展的增强机制，提供了强烈的旋转、上升运动（见图11）。 图11 2010年 7月17日16-19时自动站风场5小结5.1 对流层高层辐散，中层低槽东移，低层低涡切变，是产生这次龙卷风暴的有利大尺度环流背景。同时SW低空急流加强，地面锋线活动，触发中尺度气旋发生发展，是产生龙卷风暴的中尺度环境条件。对流性不稳定层结的存在，为强对流发展提供了积累了大量不稳定能量。关键站点的K指数、SI指数、se850-se500指数反映了强对流发展的物理量特征。整层大气强的风垂