王秀明_龙卷基本知识

1、 1 1、龙卷的基本知识、龙卷的基本知识 2 2、龙卷的探测、龙卷的探测 3 3、龙卷预警、龙卷预警 4 4、个例介绍、个例介绍引至魏秀文(气象1993)Comparison of Tornado Events Supercell (rotating updraft)tornado龙卷和龙卷气旋 龙卷或称为龙卷风是一种和强烈对流云相伴出现的具有垂直轴的小范围小范围强烈涡旋强烈涡旋。当有龙卷时，总有一个如同“象鼻子”一样的漏斗云柱漏斗云柱（呈圆锥形或绳索形）挂自对流云低，盘旋而下，有的能伸到地面或水面，有的却时隐时现或悬挂在空中。 龙卷的水平尺度 地面上地面上，龙卷直径几米到几百米之间，最大可达

2、最大可达1km左右左右 150 m 8 km 在在2-3km高度处高度处，大多数龙卷的直径的直径为1km左右，再往上，直径更大，可达3-4km，最大可达10km。龙卷生命史 龙卷持续的时间很短，一般为几分钟到几十分钟，空中漏斗生命史更短，陆龙卷持续时间多在15-30分钟分钟左右，空中漏斗平均持续时间是12分钟分钟。Fujita龙卷等级F等级最大风速(m/s)最大风速km/h预期损害F018-3365-120轻微F133-50120-180中等F250-70180-252相当大相当大F370-92252-331严重严重F492-117331-420巨大F5117-143420-514难以想象龙卷

3、风等级龙卷风是对流云产生的破坏力极大的小尺度小尺度灾害性天气，它的直径一般从几十米到几百米几十米到几百米，一般用FPP等级来确定龙卷风的强度，图表6-1所示。 表6-1 FPP等级 等 级 F（最大风速km/h） P（路径长度km） p（路径宽度km） 大于60 小于0.6 小于5 0 60116 0.6-1.5 5-15 1 117181 1.6-5.0 16-50 2 182253 5.1-16.0 51-160 3 254332 16.1-50 0.2-0.5 4 333419 51-160 0.6-1.5 5 420512 161-207 1.6-5.0 6 5.1-16.0引至htt

4、p://noaastory/book.html龙卷按强度分类龙卷按强度分类From Tornado Project websiteWeak Tornadoes 69%Strong Tornadoes 29%Violent Tornadoes 2%40%14% for 2001-2005110/10 2006超级单体概念模型(Lemon Doswell)龙卷气旋的形成jzvizuSkWSyvxudtdH)(水平涡度方程水平涡度方程水平风垂直切变水平风垂直切变SRH storm relative Helicity龙卷的形成龙卷的形成 环境垂直涡度的环境垂直涡度的集

5、中集中 中气旋的中气旋的加强加强 中气旋的中气旋的集中集中 中气旋的中气旋的下降下降RFD Rear flank downdraftFFD Forward flank downdraft对中气旋的向下拖曳作用辐合：focus mesosyclones base形成云墙强上升气流使得地面低压形成 中气旋加速紧缩下降pulls the focused mesocyclone downCondensation visible funnel龙卷基本知识 1、我国龙卷的分布及频数 2、龙卷的形态及尺度 3、龙卷生命史 4、龙卷的等级 5、龙卷分类 6、龙卷气旋的形成龙卷探测0.540m/秒秒风速测量范围

6、：070m/s 风速测量范围TOTO (the TOtable Tornado Observatory),anemometers, pressure sensors and humidity sensors1980年设计 1987年后不再使用 重心高，被一个弱龙卷侧撞就翻了 超过150km两个人在30s内抬至龙卷可能移过的地方Tornado MeasurementsFrom Lee et al. (2004 SLS Conf.) Hardened In-situ Tornado Pressure Recorder (HITPR)Data from an F4 tornadoVortex Fie

7、ld ExperimentTornado MeasurementsFrom V2 SOD中气旋WSR-88D 观测:空间分辨率不够大，能观测到钩状回波和中气旋，但是还不能探测龙卷From Alexander and Wurman, 2005 - MWR雷达观测龙卷雷达观测龙卷(车载雷达 x波段)From Alexander and Wurman 2005 - MWR 这可能是雷这可能是雷达观测的有达观测的有多个吸管涡多个吸管涡旋结构的龙旋结构的龙卷卷From Wurman 2002 - WAFScales of RotationWithin a tornadic storm, especial

8、ly supercells, there can be many scales of rotation present:Mesocyclone 2-7 km in scale most often detectable by Doppler radarTornado - 100 1000 m in scale very often not detectable by Doppler radar will show up as a TVS more on this later.Suction vortices 1 50 m in scale only recently observed in h

9、igh-resolution Doppler radar有利龙卷的地面环流 CAPE Shear Moisture Trigger 一般强对流风暴需要的条件1/32volumevelocity中气旋离开雷达距离km 弱 中等 强1012.44 18.19 22.84 2012.32 17.98 22.61 3012.21 17.77 22.38 404012.09 12.09 17.56 17.56 22.15 22.15 5011.97 17.34 21.92 6011.86 17.13 21.69 7011.74 16.92 21.45 8011.62 16.70 21.22 909011

10、.51 11.51 16.49 16.49 20.99 20.99 10011.39 16.28 20.76 11011.27 16.06 20.53 12011.15 15.85 20.30 13011.04 15.64 20.06 14010.92 15.43 19.83 15010.80 15.21 19.60 表一 识别中气旋的判据TVS定义定义 旋转速度旋转速度 35m/s 60-100km35m/s 60-100km 45m/s 45m/s 小于小于60km60km 维持时间维持时间 伸展高度伸展高度 2 2个仰角个仰角只有强大的龙卷和靠近雷达的龙卷才能探测到相应的TVS P137

11、 P137 TVS产品 61 不先识别中气旋不先识别中气旋 切变段切变段 二维涡旋二维涡旋( (3 3个个 1 1度度 500m 500m ) ) 三维涡旋三维涡旋( (2 2个个 相隔相隔1 1个仰角个仰角 涡旋质心涡旋质心2.5km2.5km) ) 纵横比纵横比 多个阈值多个阈值 TVSTVS与与ETVS(0.5ETVS(0.5度仰角度仰角 600m)600m)p213p213TVS Tornado/tornadic vortex signatureGate to gate shearside by side inbound and outbound velocities 空中的强中气旋，

12、不是真正的龙卷TVS结合DCS(debris cloud signature)F1级一下的龙卷常常不具有TVS的特征，因为它常常不是中气旋内产生的龙卷，而是gustnadoTVS与龙卷警报与龙卷警报 1、一旦探测到、一旦探测到TVS立即发布龙卷警报立即发布龙卷警报 2、中气旋伴有、中气旋伴有明显的相邻方位角切变明显的相邻方位角切变，即，即使没有满足使没有满足TVS的所有指标，也应发布龙的所有指标，也应发布龙卷警报卷警报T2T3Radial VelocityReflectivityT2T3T3T2 Short-lived weak tornadoes along the leading edge

13、 of strong squall lines. Sometimes associated with intersecting boundaries.Boundary Short-lived weak tornadoes along the leading edge of strong squall lines. Sometimes associated with intersecting boundaries.was seen or is forming nearbyconditions have created a significant risk for tornado.Role of

14、Building Chairs & Floor Captains Building Chairs & Floor Captains “direct traffic” Guide visitors, students and others who may not be familiar with building to shelter area Monitor security of buildingHow will you be Notified? Buildings with fire alarm panel or other public address systems w

15、ill receive a verbal announcement. Buildings with no PA systems will be notified by manual alarms (whistles) on each floor of the buildingNOAA MapRadar Preparation WarningU.S. tornado deaths per million of people since 1875. From Brooks and Doswell 200116kmRoanoke, IL Tornado 19:41Roanoke, IL Parson

16、s PlantStorm shelterRoanoke, IL Tornado Path 19:36 19:43 UTC Roanoke, IL Tornado Path 19:38 19:44 UTC 500hPa 20040713_18 Trough Surface 20040713 1519明显的逆温层 950hPa明显的变干 1000hPa S 2m/s 900hPa W 12m/s 10m/s的切变Thompson1993等研究表明，切变0-1km 5.5-9.5m/s 0-6km 3-4m/s this case 0-1km 10m/s 0-6km 4m/sCIN 20040713_191901 vis17271740KILX 13 July 2004 1941 UTC 0.5 degree reflectivityJuly 13, 2004 Roanoke