强对流天气预报思路.ppt

强对流天气预报思路 伍志方广州市气象台2010 03 12于增城 1 强对流天气分类及气候特征 珠三角 2 强对流 风暴 形成的要素3 强对流预报总体思路4 强对流天气环流类型5 前汛期强对流的有利配置6 单站探空和单站要素7 多普勒雷达分析8 典型个例 1 1 强对流天气分类 雷雨大风 阵风大于17 2m s 冰雹龙卷强雷电 雷电 短时强降水 1小时降水量超过20mm 或暴洪 1 2珠三角强对流天气气候特征 日频数珠三角的强对流天气日频数 平均每年34日 极端最多年份51日 最少22日 强对流天气日最早出现在2月 最迟11月 其中4月和8月的日数最多 月平均值分别为5 5和6 2日 在强对流天气日频数中 占比例最大的是雷雨大风 占总数的57 强对流天气的月分布 强对流天气日变化 2 强对流 风暴 形成的要素 层结不稳定 或热力不稳定 水汽条件抬升机制垂直风切变 2 1层结不稳定 常用的表征层结不稳定的物理量 K指数及其变量Si指数对流有效位能 MCAPE和CAPE850 se或 se 对流有效位能CAPE和对流抑制CIN 气块在特定环境中绝热上升的最大垂直速度Wmax理论上取决于CAPE向动能的转换程度 CAPE和Wmax的关系表达式如下 Wmax 2CAPE 1 2 CAPE与最大垂直速度的关系 2 2水汽条件 雷暴的发展要求低层有足够的水汽供应 雷暴常形成于低层有湿舌或强水汽辐合的地区 常用的表征水汽的要素或物理量 T Td 5 湿区 2 水汽饱和区相对湿度 RH 水汽通量水汽通量散度 2 3抬升机制 雷暴多数由中尺度系统的上升运动触发 边界层辐合线 锋面 干线 阵风锋等 中尺度地形环流重力波 锋面 主要根据850hpa锋区位置和地面要素的分布及变化 在地面图上标出 还可参考雷达反射率图 锋面未过雷达站 干线 露点锋 水平方向上的湿度不连续线 其一侧是暖而干的空气 另一侧是冷而湿的空气 穿过干线 水平露点温度变化剧烈 干线两侧的露点温度可相差10 垂直伸展高度达地面1 3km 干线可导致强烈的对流风暴 是对流的触发机制之一 地面图 925 850 700hpa图分析露点温度Td 雷达反射率 弱细线 边界层辐合线在雷达回波图上的表现 阵风锋 垂直风切变是指水平风速 包括大小和方向 随高度的变化 环境水平风向风速的垂直切变的大小往往和形成风暴的强弱密切相关 一般来说 在一定的热力不稳定条件下 垂直风切变的增强将导致风暴进一步加强和发展 主要作用 上升与下沉气流分开 形成垂直环流 从而进一步增强对流不稳定 2 垂直风切变 垂直风廓线及其对对流风暴的作用 加拿大阿尔伯塔地区三种不同类型风暴的典型速度切变矢图 引自Chisolm和Renick 1972 a 普通单体风暴 b 多单体风暴 c 超级单体风暴 风矢端图分析 2006年广佛强对流 3 强对流预报总体思路 4 强对流天气环流特征 4 1500hPa的环流特征低槽型东风型副高边缘高压型西风型 4 1 1低槽型 中低纬地区出现低压槽系统南北向槽横槽在其南面常有一些快速东移小槽 南北向槽 横槽 4 1 2东风型 副高脊线位于28 N以北 华南上空受脊南的东风控制 或副高东退到太平洋上 在25 N以南有明显的热带气旋 赤道辐合带或其它低值系统 广东上空以东风为主 包括 东风波热带辐合带热带气旋其它低压类 如中层气旋 南海低压等 4 1 3副高边缘 副高脊线在20 N以南 西脊点位于115 E以西 广东 广西地区为副高边缘的西南气流或西南西气流所控制 4 1 4高压型 副热带高压脊线位于南岭 25 N 附近 广东处于弱高压区内 风场零乱且风速较小4 1 5西风型 西风槽位于统计区之外 华南上空全为平直西风 常出现风速 20m s的西风急流 4 2强对流天气与500hpa环流型的关系 前汛期以低槽为主 其次是副高边缘 4 3低层环流与天气系统 4 3 1850hpa或700hpa的环流特征强对流天气时 700hPa和850hPa多有辐合气流或切变 当700hPa和850hPa的形势呈前倾配置时 更易出现灾害性强对流天气 广东强对流天气与低空急流的相关性远不及暴雨过程那样清晰 多数强对流天气发生在低空强偏南风区内 包括急流轴上 或大风区内的右方一侧 占60 以上 约25 的强对流天气与低空强偏南风无关 无强南风区 4 3 2地面图上 广东或是处于锋面附近 或是处于弱高压脊的后部 其中 前者约占总数的64 后者约占36 5 前汛期强对流的有利配置 第一种 500hpa有槽 地面低槽主要特点 1 在中低纬 500hPa或700hpa有高度或温度槽发展东移 2 地面明显无冷空气活动 但有热低槽或闭合低压等 3 850hpa有切变线东移或南压 雷达 2007年4月17日强对流天气分析 广东1 ppt 第二种 500hpa有槽 锋面主要特点 1 地面有冷锋南移 边界层和中低层相应锋区明显 2 500hpa有槽对应 各层特点基本与第一种类似 在冷锋系统的启动下 不稳定能强烈爆发 在边界层中尺度系统附近产生强对流天气 6 单站探空和单站要素 6 1 单站要素气压 持续降压气温 持续升温湿度 持续增湿温压湿的连续变化呈喇叭口型 6 2 单站探空 关注要点 1 层结不稳定结构上干冷下暖湿 对流不稳定指数 K Si CAPE等 中高层不稳定 彭博士 T400hpa T150hpa H150hpa H400hpa 7 8 km 2 水汽垂直分布T Td西南低空急流 3 垂直切变风向的垂直切变风速的垂直切变 关注要点 续 7 多普勒雷达分析 7 1强度回波特征7 2径向速度特征7 3导出产品 7 1典型的强度回波特征 弓形回波飑线钩状回波 指状回波 三体散射 7 2中小尺度天气多普勒速度特征 大风区型近地层辐散型逆风区型中尺度辐合型中气旋型 大风区型 定义 指50km范围内 1 3km高度以下 径向风速大于13m s的区域 近地层辐散型 定义 指100km范围内 1000米高度以下 沿径向排列的 正负速度中心相距不远 10km 的速度偶 指向雷达的负速度位于靠近雷达一侧 而离开雷达的正速度位于远离雷达的一侧 逆风区型 定义 在大片正 负 速度区中 出现了一片负 正 速度区 并有明显的零速度圆环或半圆环将二者隔开 中尺度辐合型 定义 指尺度在20 2000km的辐合 或零速度线向内气旋式弯曲 正速度区在内凹处 负速度在外凸出处 中气旋型 Meso cyclone 定义 中气旋型是满足一定判据的纯气旋或气旋式辐合 7 3重点关注的雷达