襄樊市气温日变化分析及预报.doc

S22011年盛夏鄂西北一次强对流天气过程成因分析 程新田，苏彦入（湖北省襄阳市气象台，襄阳 441021）摘要：利用常规观测资料、武汉区域雷达拼图和NCEP分析资料，对2011年7月24日下午发生在湖北省西北部的一次强对流天气过程进行了成因分析。结果表明：这次强对流天气过程是在有利天气背景条件下发生的；500hpa冷槽东移时使高空冷平流加强，加之处于副高边缘，中低层暖湿气流活跃和近地面晴空辐射增温，形成了上部干冷、中低层暖湿的层结结构，积累的大量对流不稳定能量为强对流天气发生提供了足够的能量条件。水汽螺旋度分析表明，水汽螺旋度随时间的变化与强对流天气的强度和位置存在相关关系,在850hpa水汽螺旋度的正值中心北侧出现强对流天气的可能性较大。过程发生前涡度空间分布为：400hpa以上负涡度，以下为正涡度，说明已具备较为有利的动力条件。雷达回波演变特征显示：此次强对流天气过程中，多个强回波单体生成后随高空冷槽东移而缓慢东移南压，其间由单体合并形成更大的、具有多个中心的超级单体，最强中心直接导致这次罕见的强风、冰雹和局地暴雨。关健词：强对流天气 水汽螺旋度 涡度 雷达回波引言强对流天气是鄂西北盛夏较为少见的灾害性天气之一，它具有空间尺度小、生命史短、突发性和破坏性强的特点；近年来，不少研究分析表明1-3：强对流天气空间结构表现为：低层暖湿，中高层有干冷空气，风垂直切变和温度直减率较大等。目前，在短期预报中要准确预报出强对流天气的出现时间、强度和落区难度较大，因此，利用卫星云图、雷达探测资料和数值预告产品，结合前期天气系统演变和物理量场特征，对出现的强对流天气个例进行分析总结，加深对本地灾害性天气出现特点和规律的认识，为今后提高此类天气的短时、临近预测预警能力是有益的。1 过程概况2011年7月24日下午，受高空冷槽东移和副高边缘西南气流共同影响，湖北省西北部（主要在襄阳市）出现了大范围的雷暴、大风和降水天气，局部地区出现冰雹和暴雨，降水分布不均，谷城县茨河镇最大降水达97.0毫米，襄阳市区（51.2毫米）5个自动站出现暴雨。强雷暴区域伴随大风，枣阳、谷城、樊城、襄城、襄州等部分地区阵风达9级以上，其中枣阳市16时30分至20时之间，风力11级，极大风速29.7米/秒，是该市有气象记录的最大值，其间18时至19时两小时降水量也达45.3毫米，并伴有直径约8毫米左右的冰雹出现。据统计：这次强对流天气使全市3万多人受灾，因灾死亡2人，紧急转移安置37人；农作物受灾面积7.47万亩，绝收1.8万亩；倒塌房屋76间，损坏房屋276间；造成直接经济损失5000多万元。2 天气背景分析从7月下旬开始，西太平洋副热带高压不断增强；24日08时500hPa 高空图上（图1）：在福建北部出现592位势什米的高压中心，副高控制长江中下游和华南地区，同时，在青藏高原也出现588位势什米的大陆高压，两高之间的河套至川东地区有一明显冷槽，襄阳处于槽前副高边缘较强西南气流中。从高低空系统配置看，700hPa槽线、850hPa切变线位置与500hPa槽线接近重合，由于500hPa低槽东移相对较快，易导致出现前倾槽结构，同时，高空冷槽使影响区域高层干冷平流加强，对流层中低层则是西南暖湿气流，其中700hPa西南风达12-16 ms-1，这种上部干冷，中低层暖湿的层结结构是诱发强对流天气发生的重要原因。在24日14时襄阳区域地面图上（图2）可以看出，由于上午天气晴朗，气温上升较快，14时气温大部超过35，加之风小，感觉异常闷热；这时风向也已发生变化，襄阳西部三站转为偏北风，而东部仍为偏南风，从而形成一条弱的中尺度辐合带，在辐合带西北侧开始出现雷雨云，说明强对流天气正在酝酿并逐渐加强。图1 2011年7月24日08时500hpa 图2 2011年7月24日14时襄阳区域地面图3 物理量场分析3.1 层结稳定度高空环流背景为强对流天气发生发展提供了环境条件，层结稳定度则是造成强对流天气的主要因子之一。假相当位温()是能够同时表征大气能量和潜在不稳定的有效参数，7月24日图3a 2011年7月24日08时700hpa假相当位温 图3b 2011年7月24日14时500hpa假相当位温早晨开始，鄂西北处于高空槽前西南气流控制中，能量逐步积累，从500hpa-850hpa 值迅速增大，其中700hpa表现最为明显（图3a），在图中出现两个高值中心，分别位于十堰北部和湘西北地区，鄂西北处于 324K的高能区，中心 330K。到14时，随着高空冷槽东移，各层高能区相应东移，14时在500hpa（图3b）,高能区呈东北-西南分布， 334K区域正是襄阳强对流天气发生发展区。图4 2011年7月24日08时南阳站T-logP分析当天南阳站探空资料（图4）可见，08时，SI指数为-5.3，K指数已达35，对流不稳定能量层从700hpa沿伸到200hpa之上，不稳定能量区域面积较大，说明襄阳北部上空已经聚集了大量的不稳定能量，这也为强对流的发生提供了很好的能量条件。3.2 水汽螺旋度螺旋度是一个描述大气运动特征的物理量，它反映了大气垂直运动分布和旋转状态。近年来，诸多研究表明【4-6】：螺旋度的变化对天气系统的移动、发展及暴雨的落区和强度有较好的指示性,也可以对强对流天气（雷暴、龙卷、大风）的发生起到一定的侦测作用。 王颖等【7】设计了新的诊断量水汽螺旋度，并指出水汽螺旋度随时间的变化与暴雨的强度和位置具有明显的相关关系。本文利用NCEP的分析资料，得到7月24日08时各高度层水汽螺旋度分布(图5a、5b)，图5a是当日08时850hpa水汽螺旋度，最大值中心位于襄阳市西南的宜昌，中心值超过15.010 - 8 gm- 1 s- 3 hPa- 1 ，而在襄阳东北地区出现弱的负值区；到500hpa,在低层正值中心区上空转为负值中心，中心最大值为-2.510 - 8 gm- 1 s- 3 hPa- 1 ，可见：水汽螺旋度垂直结构为，大值区出现在对流层低层，值随高度递减，到500hpa已转为负值区。另外，在08时850hpa，从湘西北到鄂东南有一支12-14ms-1 的低空急流，水汽螺旋度大值区就位于急流西北部；从时间演变看，由于高空低槽东移，水汽螺旋度中心随之东移，襄阳这次强对流天气恰好出现在850hpa水汽螺旋度中心区北侧。图5a 7月24日08时850hpa水汽螺旋度 图5b 7月24日08时500hpa水汽螺旋度3.3 涡度分析7月24日08时各层涡度（图略）：500hpa上有两个正涡度中心，分别位于108E 、35 N ，和110E 、23 N ，700hpa和850hpa正涡度中心均位于111E 、31 N 附近。图6a 是7月24日08时沿112E 涡度剖面图，在31-33N 、400hpa以下均为正涡度区，中心位于31N ，、950hpa高度，最大值达810-5s-1；在29-32N 、400hpa以上为负涡度区，中心区最大值为-410-5s-1 。由纬向剖面（图6 b 、32N）可见 ，在110-114E 、400hpa以下也为正涡度区，最大值810-5s-1出现110E 、600hpa附近；说明在襄阳强对流天气发生前就已具备较为有利的动力条件。 图6a 7月24日08时沿112E 涡度剖面图 图6 b 7月24日08时沿32N 涡度剖面图4 雷达回波特征分析7月24日下午13时前后，鄂西北地区开始有积云对流发展，14时，襄阳境内的老河口市、保康县观测到干雷暴；分析武汉区域雷达反射率因子拼图（图7）可看出：15时（图7a）,在谷城县西南和北部，襄阳市区西北部已出现3个较强的回波单体，其中最大的回波单体强度达65dBz，顶高17-18km；15时30分（图7b），位于谷城附近的两个合并东移，形成似“弓形”回波，另一单体向东偏北移动；16时12分（图7c），“弓形”回波范围明显增大并形成至少7个大小不等的单体中心，位于襄阳市区西部的单体中心最强，为60dBz ，正是这一单体造成襄阳市区暴雨和9级大图7 2011年7月24日15：00（a）、15：30（b）、16：12 （c）、17：00（d）武汉区域雷达基本反射率因子拼图风；之后，大范围回波缓慢东移南压，至17时（图7d），影响襄阳市区的回波单体在枣阳市西部加强，强度65 dBz ，使该市出现有气象记录以来的最强风，同时伴有短时强降雨和冰雹。由上述雷达回波演变特征可看出：此次鄂西北强对流天气过程中，多个强回波单体生成后随高空冷槽东移而缓慢东移南压，其间由单体合并形成更大的、具有多个中心的超级单体，最强中心直接导致这次罕见的强风、冰雹和局地暴雨。5 结论 1，这次鄂西北强对流天气过程是在有利天气背景条件下发生的；500hpa冷槽东移时使高空冷平流加强，加之处于副高边缘，中低层暖湿气流活跃和晴空近地面辐射增温，形成了上部干冷、中低层暖湿的层结结构，积累的大量对流不稳定能量为强对流天气发生提供了足够的能量条件。2，水汽螺旋度分析表明：水汽螺旋度随时间的变化与强对流天气的强度和位置存在相关关系,在850hpa水汽螺旋度的正值中心北侧出现强对流天气的可能性较大。3，强对流天气发生前，涡度空间分布为：400hpa以上负涡度，以下为正涡度，说明已具备较为有利的动力条件。4，分析雷达回波演变特征可看出：在襄阳强对流天气过程中，多个强回波单体生成后随高空冷槽东移而缓慢东移南压，其间由单体合并形成更大的、具有多个中心的超级单体，最强中心直接导致这次罕见的强风、冰雹和局地暴雨。参考文献【1】 秦丽，张庆红，申红喜，北京地区雷暴大风预报研究J,气象，2006，3211：73-80【2】 廖晓农，于波，卢丽华，北京雷暴大风气候特征及临近预报方法J,气象，2009，359 ：18-28【3】 寿绍文，励申申，姚秀萍. 中尺度气象学M ， 北京:气象出版社, 2003: 2852291【4】