最大接近 10 ℃, 地面温度越高的地区 , 降温幅度越
图 1 2002 年 8 月 24 日安徽飑线过程大风实况 细线为等时线
Fig. 1 The gale of squall line case o n 24 August 2002. Thin lines are squall line passage isochrone
体 (图 5 中 14 :01 圆圈内) , 这个雷暴单体位于阵风 锋的前面 , 此后又有新的雷暴单体在阵风锋前面形 成 (图 5 中 14 :50) , 由于有雷暴在阵风锋的前面新 生加上原弓形回波明显断裂 , 使得维持了几个小时 的一条完整的雷暴阵风锋出现暂时断裂 。随后 , 新 的雷暴单体成熟 , 其下沉气流与其它雷暴的下沉气 流汇合再次形成完整的阵风锋 (图 5 中 16 :09) 。随 后回波继续向东南方向移动 , 雷暴群在形态上没有 上午那样呈现典型的弓形 , 但回波强度没有减弱 , 直到 21 :00 以后才移出安徽 。
产生大风 时间
回波主体 到达时间
阵风锋 到达时间
回波主体 产生大风
阵风锋 产生大风
备注
降水开始 时间
12 :16 09 :56 11 :42 13 :15 14 :05 11 :23 12 :20 12 :21 12 :42 12 :55 13 :32 15 :53 14 :38 15 :10 14 :37
图 3 2002 年 8 月 24 日 16 :30～18 :30 宣城气象站的风向 (a) 、风速 (b) 、气压 (c) 和温度 (d) 的自动记录 Fig. 3 Autograp hic records of wind direction (a) , wind speed (b) , p ressure (c) and temperat ure (d) at Xuancheng station f rom 16 :30 to 18 :30 on 24 August 2002
2 天气实况与背景场分析
2002 年 8 月 24 日安徽省自西北向东南出现了 一次飑线过程 。安徽省 79 个测站先后有 30 个站出 现 17 m ·s - 1 以上的瞬时大风 , 09 : 56 (北京时 , 下 同) 亳州最先出现大风 , 最迟是绩溪 , 为 19 :26 , 其 中最大风速达到 26 m ·s - 1 (图 1) , 与大风相伴的 还有强降水或冰雹 。 飑线影响时地面温度迅速下降 , 1 h 降温幅度
大 。如霍山 15 :00 温度为 37. 3 ℃, 16 :00 温度下降 到 27. 9 ℃, 1 h 下降了 9. 4 ℃。飑线中的雷暴云后 部的强下沉气流将相对干环境空气夹卷进去 , 导致 水滴蒸发使得下沉气流降温 , 下沉气流快速下冲到 地面 , 在地面形成以很快速度推进的冷堆 , 形成阵 风锋 。该快速推进的阵风锋除了导致地面的急剧降 温和大风外 , 还在其后部形成了明显的雷暴高压 (图 2) 。 对比图 1 中 11 : 00 , 14 : 00 和 17 : 00 大风到达
基本在 2. 5 km 以下 。此弧形弱回波带也叫做阵风 锋 (图 5 中 12 :24) , 即构成飑线的雷暴群中强烈下 沉气流的出流汇合在一起的冷池的前沿 。13 :00 左 右排列整齐的弓形回波出现断裂迹象 , 其东侧和西 侧的雷暴强度继续维持 , 而中间的雷暴强度减弱 , 虽然此时回波带的排列没有以前整齐 , 但其前面的阵 风锋仍为完好的弧形 , 并未出现断裂(图 5 中 13 :07) 。 14 :01 在雷达测站的西南方向另有一条边界层 辐合线 (窄带回波) , 强度也在 20 dBz 左右 , 在这条 辐合线与上述阵风锋交点附近还新生了一个雷暴单
KI 指数和抬升指数均在 24 日 08 :00 表现出大气最 不稳定 , 20 :00 飑线经过后这些对流参数都一致反 映大气趋于稳定 。
国内外研究认为 , 垂直风切变对风暴的维持和 发展起着非常重要的作用 。而这次飑线在其发生前 后垂直风切变却不是很大 , 只在飑线即将影响安徽 时 (24 日 08 :00) 阜阳上空的垂直风切变达到中等强 度 , 925 h Pa 到 500 h Pa 的垂直风切变近似为 3. 0 × 10 - 3 s - 1 , 而 850 h Pa 到 500 h Pa 的垂直风切变要 略大一些 , 近似为 3. 2 ×10 - 3 s - 1 。
图 4 2002 年 8 月 24 日 08 :00 对流有效位能 (a) 、KI 指数 (b) 和抬升指数 (c) Fig. 4 CA PE(a) 、KI (b) and L I(c) at 08 :00 o n 24 August 2002
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高 原 气 象 27 卷
Fig. 2 3 h p ressure variatio ns at 11 :00 (a) , 14 :00 (b) and 17 :00 (c) on 24 August 2002. U nit : 0. 1 h Pa.
Solid lines indicate po sitive p ressure variatio n and dashed lines indicate negative one
姚叶青1 - 3 , 俞小鼎4 , 张义军1 , 程 华3 , 魏 鸣2 , 李 劲3
(1. 中国气象局 中国气象科学研究院 , 北京 100081 ; 2. 南京信息工程大学 , 江苏 南京 210044 ; 3. 安徽省气象台 , 安徽 合肥 230031 ; 4. 中国气象局培训中心 北京 100081)
1 引言
飑线是我国主要产生强对流天气的系统 。我国 气象科技人员对飑线等强对流天气已有过不少研 究[1 - 15 ] 。2002 年 8 月 24 日华东地区出现了一次大 范围的飑线过程 , 影响到安徽 、江苏和上海 ; 伴随 的对流天气主要为大风 、冰雹和强降水 。漆梁波 等[3] 对此次飑线移到江苏和上海时的演变情况和特 征进行了分析 。本文主要利用位于合肥的多普勒天 气雷达资料 , 对安徽境内飑线的演变和结构特征进 行了分析 。
收稿日期 : 2006206205 ; 改回日期 : 2007207231 基金项目 : 国家自然科学基金项目 ( 40575014)“基于多普勒天气雷达观测中的中国超级单体风暴研究”; 国家自然科学基金 项目
(40675001)“江淮夏季对流云合并的观测和机理研究”; 安徽省十一五科技攻关项目 (06013140B) 共同资助 作者简介 : 姚叶青 (1970 —) , 女 , 安徽枞阳人 , 硕士 , 高工 , 主要从事短期和强对流天气预报分析和研究. E2mail :zmhht @163. co m
的位置和同一时间的 3 h 变压 (见图 2) , 可以看出 飑线后部一直存在明显的雷暴高压 。同时从风 、气 压 、温度等气象要素的时间序列图上清楚地显示出 在飑线经过时气象要素出现了突变 , 风向突变 , 风 速突然加大 , 温度下降 , 气压陡升 (图 3) 。 系统影响后气象要素的急剧变化 , 存在雷暴高 压 , 以及出现大范围的大风降温 , 说明这是一次影 响范围大 , 持续时间长 , 且非常典型的飑线过程 。 飑线发生前的环境背景场如下 : 24 日 08 :00 山
摘 要 : 对 2002 年 8 月 24 日发生在安徽的一次大范围飑线过程进行了分析 。该飑线影响范围大 、持 续时间长 , 产生于对流层中高层槽后干冷空气向南大范围扩散 , 低层辐合 , 大气层结非常不稳定 , 深层 大气垂直风切变中等的背景下 , 在其影响的广大区域产生大风和部分地区的冰雹和暴雨 。雷达回波呈 现弓形 , 伴有明显的雷暴出流边界 (阵风锋) , 与弓形回波相对应的多普勒径向速度明显地预示地面大 风的中层径向辐合 (MARC) 。而中气旋的存在 , 通过加速干冷空气向雷暴内的夹卷 , 加强了下沉气流 。 另外 , 弓形回波前沿中低层存在弱回波区 , 中高层存在回波悬垂 , 强回波区延伸到 - 20 ℃等温线之上 , 表明雷暴内上升气流很强 , 有利于大冰雹和强降水形成 。分析还表明雷暴出流边界与雷暴之间距离的 变化在一定程度上可以预示未来雷暴强弱的变化 。 关键词 : 飑线 ; 弓形回波 ; 中层径向辐合 (MA RC) ; 阵风锋 ; 中气旋 中图分类号 : P426. 5 + 1 文献标识码 : A
高 原 气 象 第
27 卷 第 2 2008 年 4 月
期
PL
A
T
EA U
Vol. 27 No .
M E T EO ROL O GY
Ap ril , 2008
2
文章编号 : 100020534 (2008) 0220373209
一次典型飑线过程多普勒天气雷达资料分析
站名
淮北 毫州 宿县 灵壁 泗县 阜阳 固镇 怀远 蚌埠 凤阳 定远 来安 滁县 合肥 肥西
舒城
六安 巢湖 和县 桐城 枞阳 芜湖 繁昌 南陵 宣城 郎汐 宁国 泾县
表 1 飑线回波和 17 m ·s - 1 以上大风的关系 Table 1 Relation bet ween squall line echo and the start time of gale with 17 m ·s - 1 and precipitation
2 期
姚叶青等 : 一次典型飑线过程多普勒天气雷达资料分析 3 75
东南部到河南北部有一横槽 , 对比前一个时次 500 h Pa 探空 , 河南南阳 、安徽阜阳 、江苏徐州温度下 降了 3～4 ℃, 说明中高层有明显干冷空气南下 , 同 时在 925 h Pa 江苏中部 、安徽中北部到河南南部有 一辐合线 , 低层辐合线的存在有利于触发对流的产 生 。中高层干冷空气扩散南下和低层的辐合为这次 飑线过程提供了非常有利的环境背景场 。 飑线作为强对流天气之一 , 作一些对流参数的 分析 是 非 常 有 必 要 的 。首 先 看 对 流 有 效 位 能 CA PE , 飑线发生前对流有效位能非常大 , 安徽西 北部阜阳 23 日 20 : 00 和 24 日 08 : 00 达到或接近 4000 J ·kg - 1 左右 (图 4a) , 而河南南阳 、江苏徐州 的对流有效位能 24 日 08 :00 已开始明显减小 , 此 时地面飑线系统刚刚接近南阳 、徐州等地 。 而反映大气温度 、湿度及其配置的对流参数如 KI 指数和抬升指数也同样表明大气层结非常不稳 定 , 阜阳上空 24 日 08 : 00 : KI 指数达到 44 ℃, 抬 升指数为 - 10 ℃(见图 4) 。这些值是非常极端的 , 即便在强对流天气中也是不多见的 。但与 CA PE 不同的是 , 24 日 08 :00 在飑线还未影响安徽时 , 安 徽的探空资料已显示 CA P E 值在下降 (如阜阳) , 而