c强对流暴雨多普勒天气雷达个例分析1IT计算机

1/1c强对流暴雨多普勒天气雷达个例分析[1]-IT计算机

气象科技第卷第期年月∏∞∞≤≥≤∞≤∞∞≤≠

局地强对流暴雨的多普勒天气雷达个例分析

丁青兰秦勇陈明轩谭晓光

北京中国气象局大气探测技术中心北京北京城市气象讨论所北京北京市气象台

这次局地暴雨的主要特征是≠范围小!局地性

很强超过的降水区域主要位于石景山!丰

台!门头沟东部和中心城区图降水强度很

大丰台气象站最大降水量为最

大降水≈突发性强从对流云团开头形成

到强对流暴雨消失的时间只有

图年月日北京地区雨量分布

单位

这次局地暴雨造成城区严峻积水东城!西城!

崇文!宣武个内城区的大多数道路在急降雨期间

积水超过造成大量平房和楼房地下室进水

另外市区西!南环路立交桥下积水造成交通阻断

环路其余部分也有不同程度积水引起交通拥堵造

成很大的社会影响

天气背景

.天气形势分析

年月日图略和

天气图上河套消失低涡!低槽槽前为西南

或偏南气流而北京还是西北气流日图

略低涡位置几乎没有变化槽线缓慢移至河套东

侧本站已转为东南风

天气图上从日图略开头河

套的东北侧已消失低涡和切变线北京位于切变线

前为偏南气流日图略低涡和切变线位

置几乎没有变化北京为西南风日图

略切变线移至北京四周北京仍为西南气流这次

暴雨过程从天气图上看虽然有明显的天气系统但日北京的低层并没有系统性上升运动大尺度环流主要为局地暴雨的发生供应了水汽条件.气象条件分析月日本站的对流层中!低层Η随高度减小由地面的ε减小到的最小值ε气层是对流性不稳定的另外Κ指数为ε沙氏指数≥为ε表明气层很不稳定月日北京单站Τ2π图图略显示本站气层有较大的不稳定能量且不稳定层次达到以上层结曲线与露点曲线之间呈向上开口喇叭状这种下湿上干的配置有利于产生强对流天气多普勒雷达回波分析年月日北京西南部的房山和河北境内开头有对流单体群生成这些对流单体不断进展加强并向西北方向缓慢移动形成两条首尾相连的弧形回波带其中位于雷达站西侧的弧形回波带中单体呈弥散状态对北京地区基本没有产生影响图为年月日雷达图见图版位于雷达站西南部从河北易县一带进展起来的弧形回波带结构较紧密带上强对流单体的最大回波强度为高度为强对流单体的速度场中有多个中Χ尺度的辐合其中位于房山的为气旋性辐合方位β!距离以辐合为主位于辐合区的两块强回波单体合并后快速增加强度达到高度为图合并后回波的速度场由气旋性辐合进展成核直径为!旋转速度为#的弱中气旋方位β!距离图而在紧邻雷达站的海淀!石景山和丰台等地新生的对流回波此时已进展成一条长!宽西南)东北向的强回波短带图最大回波强度为由于回波离雷达太近雷达探测不到对流云顶回波高度应在以上其速度场中消失逆风区这条回波带在门头沟产生了的强降水强回波短带的东北端开头减弱消散其西南端在向西北方向移动的过程中不断有对流单体并入回波向雷达站西侧的门头沟进展这时上述在房山合并的强回波开头分裂一部分向东北偏北方向进展增加渐渐脱离回波带向门头沟回波靠近另一部分向西北方向移动雷达站东南四周的天安

门!天坛一带开头有一些回波单体新生这些单体在

向西北方向缓慢移动的过程中快速进展后

回波的速度场消失中Χ尺度辐合回波向辐合区发

展回波的最大强度为强回波的速

度场中消失弱中气旋方位β!距离图

图气旋核直径为最大入流为

#最大出流为#旋转速度为

#最大出流最大入流这个强对流

风暴给中心城区造成很大的降水其中天安门

降水天坛降水1此时上述

向东北偏北方向进展的强回波与门头沟回波合并后

快速增加进展成一条准南北向长!宽

的强回波短带图强度为其速度场中

消失两个尺度和强度相当的气旋性辐合方位

β!距离方位β!距离图

以旋转为主两个气旋性辐合的正!负速度中心距离

均为左右北侧气旋性辐合的正速度极值为

#负速度极值为#南侧气旋性

辐合的正速度极值为#负速度极值为

#两个气旋性辐合外侧的速度极值远大于其

相邻的速度极值是由于相邻部分速度方向相反相互

抵消了一部分≈强回波基本掩盖了中心城

区图并向北缓慢移动上述相邻的两个气旋

性辐合此时合并形成一个尺度更大!强度更强的气

旋性辐散方位β!距离图合并后

的回波开头减弱从图中还可以看出雷达站和

天坛一带有逆风区和气旋性辐合方位β!距离

以辐合为主负速度极值为#正速

度极值为#辐合仍旧维持速度图中

消失两个大风中心图正速度极值为

#方位β!距离!高度负速

度极值为#方位β!距离!高度

表明低层水汽输送明显增加丰

台有对流回波新生进展图向东偏北方向移

动渐渐靠近中心城区的回波并入城区回波

后形成一条南北向的长!宽的强回波

带图最大回波强度为城区回波的速

度场很简单正速度区向负速度区伸展而伸展的正

速度区中又包含有封闭的负速度区逆风区图

表明对流仍旧很强这条回波带向偏北方向移

动给丰台!紫竹院等地带来强降水其中丰台

降水降水此后回波带的北端渐渐减弱但雷达站西南之间有对流回波生成渐渐进展并入回波带的南端形成一条西南南)东北北向的回波带带长为左右带宽为左右主要为积层混合性降水回波这时回波的速度场也开头变得越来越有规章这条回波带持续移过市区给市区带来较大的降水回波开头减弱回波带变宽北京城区仍旧为回波所掩盖强度较弱为基本为层状云降水回波此时回波速度场中的零速度线经过测站并且比较整齐低层为西南风垂直风廓线分析垂直风廓线是比较常用的多普勒天气雷达二次产品图是利用雷达的速度立体扫描资料依据∏方法制作的不同时次垂直风廓线

图年月日强降水时段的垂直风廓线从图可以看出在整个强降水时段对流层中!低层均有南风重量为北京源源不断地输送了水汽中层由偏西风转为偏东风低层风速明显加大增加了水汽的输送另外从北京南郊观象台的风廓线图图略和图中可以看出当天对流层中!低层风速都不大风速垂直变化小只有风向有一些变化本站垂直风切变较弱不利于强对流风暴如超级单体风暴的进展!组织和维持风暴单体的进展主要靠地面辐合和老单体的下沉气流向外集中促使环境空气抬升的作用≈

ΑΠ风场分析

陶祖钰≈提出用单多普勒雷达的速度资料反

演二维风场的方法∏2

这种方法原理比较简洁但有较好的反演效

果图是利用β仰角多普勒速度资料依据

方法反演的这次强对流暴雨的风场

图年月日!

和的风场距离圈间隔

月日存在一条经过雷达站的弧形

中尺度辐合线图降水开头后这条辐合线仍

然存在图位置几乎没有变化地面强降水带

和回波分布与辐合线位置是全都的图!图从

图中还可以看出位于辐合线上的丰台!石景山

方位β!距离和天安门!天坛方位β!

距离一带消失两个辐合中心最强的降水就

消失在这四周又消失一条经过雷达站的弧

形辐合线强回波带与辐合线的位置基本全都图

!图另外北京城区有比较稠密的地面自动

站网地面自动站资料也证明了这些辐合线的存在

月日强降水开头前北京低层吹东南风与北京

西南部和西部山脉的走向西南)东北向几乎垂

直地形的作用和城市的热力作用可能是产生地面

辐合线的缘由≈回波的移动包括平流和传播当

风暴承载层平均风的风向与辐合线方向不同时因

为风速较小回波的移动以传播为主在辐合线上不

断有对流单体生成导致回波沿辐合线分布当风暴

承载层平均风的风向与辐合线方向相同时回波在

辐合线上得到加强结论与争论这次局地强对流暴雨是大!中尺度系统共同作用的结果大尺度环流为暴雨供应了充足的水汽本站层结有很大的不稳定度为强对流的产生供应了必要条件低层中尺度辐合线起到了触发对流和加强对流的作用速度图不仅可以用来分析大尺度环境流场还可以用来分析与风暴相联系的中小尺度流场这次暴雨的速度场消失了多个辐合!中气旋和逆风区结构方法对对流性降水反演的风场虽然没有对层状云降水反演的效果好但仍有肯定的参考价值这次局地暴雨的二维风场中有明显的中尺度辐合线定量测量降水始终是雷达应用中的一个重点也是一个难点尤其是对强对流降水的估测这次降水过程我们对降水量的估测不足通过对北京市气象局≤波段多普勒雷达增加双偏振功能将来有望提高降水估测的力量

≈≤Μ中国气象局北京城市气象讨论所中美强对流天气接近

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