宝鸡市两次阵风锋天气过程对比分析

宝鸡市两次阵风锋天气过程对比分析

通过交流风暴的冷沉，气流达到低速，向外扩散，与低温湿空气交汇，导致地面风暴。它们的前方呈窄带和圆拱，这就是风的终结。2012年7月13日和2013年7月31日从多普勒雷达观测到发生在宝鸡地区的2次阵风锋天气过程,这2次雷暴的剧烈程度差异明显,且观测到的阵风锋移动方向与雷暴方向也有所差别。笔者利用宝鸡多普勒雷达资料、常规气象资料及自动站资料分析了这2次阵风锋天气过程,较好地了解阵风锋天气产生的环流背景、阵风锋的风场特征以及阵风锋与雷暴的对应关系,以助于今后的识别和预报。1降水特征及天气特点2012年7月13日,宝鸡部分地方出现了高温,局部出现了冰雹、雷暴、大风、短时强降水等强对流天气,灾害损失严重。在整个强对流天气多发时段,多个站点出现短时强降水,其中北部山区麟游站18:00雨量为9.6mm/h,多个乡镇级自动站点降雨量达到中雨以上,最大为太白王家楞,14:00雨量达13.9mm/h,接近短时暴雨。2013年7月31日夜间,宝鸡市自西向东出现了一次雷阵雨天气过程,出现短时暴雨、冰雹、6级大风,瞬时风速达到8级,降水量级以小—中雨为主,降水具有突发性强、历时短、强度大的特点。市区文理学院降水量最大,为36.5mm,最大雨强为27.1mm/h,全区共有4个乡镇出现大于25mm的降水。2中高纬度天气形势分析2012年7月13日08:00500hPa(图1a),河西甘肃西部和兰州附近有下滑短波槽,重庆有南支槽,在中卫—天水—四川一带有明显冷温槽,700hPa青海湖背部青海和甘肃交界处有横向切变线。13日20:00500hPa中高纬度形势较为稳定,变化较小,中纬度河西短波槽东移和南支槽合并为大槽,位于陕西省东部113°E,冷温槽位于陕西省上空;700hPa,偏北风加强。地面图上,13日05:00~14:00陕西省受暖低压控制,14:00后,冷空气沿东北路倒灌影响关中西部宝鸡地区,触发了强对流天气的出现。2013年7月31日20:00500hPa西风槽已移至陇东(图1b),与之相对应的700hPa切变移至宝鸡西部,850hPa有低涡发展,形成“人字型切变”;地面图上,20:00前受暖低压控制,后冷空气沿华北南下入侵关中地区,触发了强对流天气的出现。可见,2次阵风锋天气过程环流背景基本相同,均是在高空西风槽东移,携带冷空气入侵宝鸡,地面前期受暖低压控制,后冷空气倒灌影响,使得不稳定能量加强,触发强对流天气。3:2000si指数2012年7月13日08:00开始,宝鸡地区低层受偏西风影响,气温回升明显,14:00宝鸡地区川塬区6县区气温全部上升至36℃左右,15:00个别站点更是达37℃的高温。从13日08:00西安探空站资料得出西安沙氏指数为-1.1℃,K指数为35℃,存在较强不稳定能量,而平凉08:00K指数为25℃、SI指数为0.26℃,层结较为稳定(图2a),而到20:00平凉K指数达36℃,SI指数转为-1.08℃,层结变为不稳定,且不稳定能量增加。2013年7月31日宝鸡地区处于地面暖低压底部,低层同样受偏西风影响,气温出现跃升,14:00宝鸡川塬地区7县区(渭滨区、陈仓、扶风、眉县、岐山、凤翔、千阳)气温上升至34℃以上,16:00部分站点达36℃,宝鸡站点更是达37.6℃的高温。从31日20:00西安、平凉探空站资料(图2b)得出,西安、平凉SI指数均为负值,分别为-1.3和-0.6℃,K指数分别为37和39℃。以上分析可见,2次过程均是在低层吹偏西风的影响下,气温升温明显,达到高温,为强对流天气提供了一定的热力条件,层结的不稳定存在较强的不稳定能量。低层风速随高度顺转有暖平流,高层风速随高度逆转有冷平流,且均有较强的垂直风切变,上层干冷、下层暖湿的高低空配置有利于不稳定能量的积累,在有不稳定能量的区域有利于局地强对流天气的产生。4阵风锋和对流风暴4.1反射率因子2012年7月13日下午,宝鸡大部分地方发生强对流天气。从15:44雷达回波组合反射率因子图上可以看到,在宝鸡地区东北部咸阳长武、灵台、彬县一带出现多个雷暴单体,回波强度最大达65dBz左右。随着雷暴单体的发展、合并及东南向移动,形成2个对流风暴s、x。16:15(图3a),对流风暴s和x产生的下沉气流与地面暖空气形成西北—东南向阵风锋,呈线状,阵风锋位于对流风暴的西南部,长度约30km,回波强度在5~10dBz。多单体对流风暴s和x继续东南向移动、发展及合并,合并后的对流风暴中生成了一个尺度约10km,强度达60dBz的单体,合并后对流风暴的增强,促使阵风锋增强。16:58阵风锋已经越过麟游,移动到距离雷达站约25km处,形态呈弧状,长度约100km,强度在35dBz左右。阵风锋后产生强度达60dBz对流单体,该对流单体在发展中与对流风暴合并,阵风锋得到继续加强。17:04~17:35,对流风暴与阵风锋之间先后产生了多个对流单体,并依次与对流风暴合并,形成脐带连接,而对流风暴本身却在不断减弱;17:41阵风锋西南向越过岐山、扶风、眉县,移动到距离雷达站10km处,长度约150km,强度在30dBz,宽度约3~5km(图3b)。阵风锋继续向西南移动,后部再没有产生对流单体,对流风暴强度减弱,阵风锋强度也随之减弱。在18:12和19:14阵风锋南段、北段相继消失,至此,该阵风锋生命史结束。2013年7月31日20:05雷达回波组合反射率因子图上(图4a),固原—平凉—泾阳—庄浪有一带状回波,呈东北—西南走向,弓状结构,为飑线,最大回波强度为55dBz,阵风锋出现在飑线东北部,呈圆弧状,长度约25km,回波强度在5~10dBz。随着阵风锋及飑线的东移,飑线整体逐渐减弱,尤其是北段弓状结构形态缓慢消失,有减弱为单体的态势,南部最大回波强度仍为55dBz,阵风锋呈圆弧状,长度约50km,回波强度达10~15dBz。随后,飑线形态继续减弱,但陇县、千阳境内发展为多个强对流风暴单体,形成对流风暴群,强度增大至60dBz,阵风锋强度仍为10~15dBz,长度约70km,宽度约3~5km(图4b)。之后对流风暴群东南向移动,有所减弱,阵风锋逐渐减弱,至22:15阵风锋消失,生命史结束。综上所述,2次阵风锋的位置出现在对流风暴移动方向的不同面,阵风锋的移动方向和出现方向一致,与对流风暴的移动方向不一致。2012年7月13日的阵风锋移动方向与对流风暴移动方向相垂直,这与很多学者指出的“阵风锋在对流风暴前方,其移动方向与对流风暴移动方向一致”4.2径向速度在2012年7月13日0.5°仰角径向速度图上,16:15还没有阵风锋特征的出现,直到16:27出现阵风锋特征,阵风锋移动速度≥10m/s,移动方向为西南,出现时间相比反射率因子图晚了2个体扫;16:34最大移动速度达15m/s(图5a),对流风暴前沿出现大片15m/s的速度区,17:17阵风锋形态最为清晰,移动速度维持在10m/s(图5b),移向西南,对流风暴速度同样下降至10m/s左右。之后阵风锋继续向西南移动并逐渐减弱,至17:35消失。在2013年7月31日0.5°仰角径向速度图上,20:05已出现阵风锋特征,与反射率因子出现时间同步,阵风锋移动速度≥10m/s,移动方向为东南;20:55最大移动速度达15m/s,此后几分钟内阵风锋迅速减弱,并与21:01消失。但在1.5°仰角径向速度图(图6a),阵风锋特征出现的时间为20:24,晚于0.5°仰角径向速度图3个体扫,随着东南向移动,对流风暴移动初速增大,出现整体15m/s的移动速度区,到21:50该仰角阵风锋形态逐渐减弱,阵风锋移动速度为5m/s(图6b),但后部对流风暴移动速度维持,对流风暴区存在大面积辐合区,至21:56阵风锋形态消失,对流风暴继续发生发展。由此可见,2次阵风锋在移动过程中移动速度呈先增大后减小的特征,在不同的仰角生命史各不相同,1.5°仰角径向速度图上阵风锋生命史比0.5°仰角径向速度图生命史长。这主要是因为对流风暴的下沉气流自上而下逐渐开始,并逐渐结束,所以在高仰角的径向速度图上生命史长一些。但与组合反射率因子图上的生命史相比,均要短。5站温度、风向变化利用2次阵风锋天气过程中阵风锋所影响的宝鸡地区自动气象站分析来看阵风锋过境前后温度、湿度、风向及风速随时间的演变情况。结果发现(表1),在2012年7月13日17:00~18:00,自动站温度均明显下降,下降幅度达4℃以上;除扶风站外(14:00~15:00扶风站出现小阵雨,湿度较大),岐山、凤翔两站湿度明显增加;3站风向突变,但不一致,表现凌乱;风速跃增,均在10m/s以上,凤翔最大。在2013年7月31日21:00~22:00(表2),自动站温度同样下降明显,下降幅度达5.6℃;湿度均增加明显(有雷阵雨出现的关系);风向上变化不明显;风速上出现增大,达6级。可见阵风锋过境时,气温、湿度、风向、风速均呈现出明显的变化,主要表现为气温下降、湿度增加(不论测站是否出现降水)、风速激增、风向上变化不一致,可能与局地地形密切相关。6阵风锋触发强对流天气的探测信号分析(1)2次阵风锋天气过程环流背景基本相同,均是在高空西风槽东移,携带冷空气入侵宝鸡,地面前期受暖低压控制,偏西风影响,