新一代天氣雷達超級單體風暴中氣旋特征分析

馮晉勤,湯達章,王新強,馬釧

(1.南京信息工程大學,江蘇南京 210044;2.龍巖市氣象局,福建龍巖 364000)

新一代天氣雷達超級單體風暴中氣旋特征分析

馮晉勤1,2,湯達章1,王新強2,馬釧2

(1.南京信息工程大學,江蘇南京 210044;2.龍巖市氣象局,福建龍巖 364000)

超級單體風暴常伴隨著冰雹、雷雨大風等強對流天氣,最本質(zhì)的特征是有一持久深厚的幾千米尺度的渦旋——中氣旋。利用2003—2009年福建龍巖新一代天氣雷達觀測到的32次超級單體風暴,分析了超級單體風暴中氣旋的時空分布、結構特征以及旋轉(zhuǎn)速度大小、中氣旋頂和底的高度、伸長厚度以及切變值等特征量。結果表明:90%以上的超級單體中尺度氣旋是與冰雹、雷雨大風、短時強降水等強對流天氣相聯(lián)系的。統(tǒng)計8次有詳細災情的雷雨大風或冰雹天氣過程發(fā)現(xiàn),中氣旋強度不斷加強,中氣旋厚度加大,最強切變中心突降時將產(chǎn)生大風或冰雹等強對流天氣。

新一代天氣雷達;中氣旋;超級單體風暴;強對流

0 引言

超級單體是Browning于1962年首次提出,它是對流風暴中發(fā)展最為強烈的一種,常伴隨著冰雹、雷雨大風等強對流天氣產(chǎn)生。超級單體風暴與其他強風暴的本質(zhì)區(qū)別在于超級單體風暴含有一個持久深厚的中氣旋,中氣旋是與強對流風暴的上升氣流和后側(cè)下沉氣流緊密相聯(lián)的小尺度渦旋,該渦旋已滿足或超過一定的切變、垂直伸展和持續(xù)性判據(jù)[1]。在20世紀70年代多普勒雷達的研究中,超級單體風暴的旋轉(zhuǎn)特性被充分揭露出來,1970年Donaldson首次利用多普勒天氣雷達觀測到超級單體的“龍卷氣旋”[2],也就是最早由Fujita提出,現(xiàn)在廣泛使用的所謂“中氣旋”。隨后在超級單體三維模式中,表明了上升氣流從右前方進入風暴,到高層作氣旋式扭轉(zhuǎn)進入云砧區(qū),下沉氣流在對流層中層從風暴右邊進入,在左后方低層離開風暴。國外在對超級單體風暴的研究中也建立了超級單體風暴的回波結構及徑向速度特征的模型和相應中氣旋的判別指標,如美國Oklahoma州建立了中氣旋核的判據(jù)[1]。

近年來,國內(nèi)的廣大氣象工作者對一些超級單體風暴個例進行了中氣旋特征分析[3-7],并對新一代天氣雷達的中氣旋產(chǎn)品進行研究。邵玲玲等[8]研究了多普勒天氣雷達中氣旋產(chǎn)品在強風預報中的應用。朱君鑒等[9]進行了中氣旋產(chǎn)品與強對流天氣關系的初步研究。方翀和鄭媛媛[10]利用5 a安徽雷達資料統(tǒng)計中氣旋產(chǎn)品的特征與強對流天氣相互關系進行了分析總結。

本文利用福建龍巖新一代天氣雷達資料對2003—2009年觀測到的32個超級單體風暴的中氣旋特征進行統(tǒng)計分析。通過分析超級單體風暴的中氣旋結構特征、強弱及變化規(guī)律,出現(xiàn)強對流天氣時中氣旋的特征及其判別指標等,為預報員進行雷雨大風、冰雹等強對流天氣的短臨預報提供參考依據(jù)。

1 資料選取及超級單體中氣旋識別

1.1 資料選取

選取2003—2009年福建龍巖新一代天氣雷達觀測到32次超級單體風暴,判斷超級單體風暴的中氣旋標準分為兩種:一是利用美國Oklahoma州中氣旋核統(tǒng)計為標準,即:1)核區(qū)直徑(最大入流速度和最大出流速度間的距離)小于等于10 km;轉(zhuǎn)動速度(即最大入流速度和最大出流速度絕對值之和的二分之一)超過圖1[11]中弱中氣旋的數(shù)值;2)垂直延伸厚度大于等于3 km;3)上面兩類指標都滿足的持續(xù)時間至少為兩個體積掃。另一個是以新一代天氣雷達的中氣旋產(chǎn)品為參考,對持續(xù)兩個體掃以上中氣旋特征的風暴,根據(jù)風暴的結構、反射率因子等特征進行綜合判斷。統(tǒng)計中氣旋產(chǎn)品個數(shù)時,對判定屬于同一風暴,但在不同時間出現(xiàn)的中氣旋以一個中氣旋計。

圖1 中氣旋識別判據(jù)(1 kn=1 n mile/h=1.852 km/h)Fig.1 Identification criterion of mesocyclone(1kn=1 n mile/h=1.852 km/h)

1.2 超級單體風暴中氣旋特征的識別

經(jīng)統(tǒng)計32個超級單體風暴出現(xiàn)在13個天氣過程中,12次出現(xiàn)冰雹天氣,14次出現(xiàn)雷雨大風天氣,6次出現(xiàn)短時強降水天氣,2次天氣實況未知。以第一種判別指標共識別出個31中氣旋,一個超級單體風暴未能識別出中氣旋主要是伸長高度達不到3 km的指標;以第二種判別指標識別出31個中氣旋,一個超級單體中氣旋產(chǎn)品未能識別出主要是因為新一代天氣雷達RPG軟件速度退模糊失敗。

1.3 雷達產(chǎn)品對中氣旋識別的影響

應用第一種判別指標統(tǒng)計中氣旋過程時,發(fā)現(xiàn)雷達產(chǎn)品對中氣旋識別有影響有以下幾種情況:1)風暴運動速度影響,中氣旋識別需通過風暴相對速度產(chǎn)品進行判斷,因為所謂中氣旋是相對風暴而言的,即把風暴看作相對靜止時的徑向速度圖,風暴相對平均徑向速度產(chǎn)品是對每個0.25 km距離庫上的平均徑向速度矢量減去一個估計的風暴移動矢量[1],并取四個0.25 km距離庫中的最大值,生成0.25 km×1°空間分辨的產(chǎn)品。這個估計的風暴移動矢量來自于風暴單體識別(SCIT)識別的所有風暴的平均運動速度。當SCIT算法在230 km范圍內(nèi)沒有探測到風暴單體,則使用UCP上用戶輸入的風暴單體移向移速缺省值(225°,13 m/s)。因此,假如減去的風暴移動矢量不代表被監(jiān)測的風暴移動信息,該產(chǎn)品描述的風暴相對氣流將有較大誤差。2)速度模糊影響,超級單體風暴是發(fā)展強烈的穩(wěn)定對流單體,入流和出流速度大,在速度圖上經(jīng)常出現(xiàn)模糊現(xiàn)象,在32個超級單體風暴中,其中27個超級單體風暴出現(xiàn)速度模糊現(xiàn)象,經(jīng)退模糊后,仍有7個超級單體風暴在某些時次出現(xiàn)退模糊不成功現(xiàn)象,影響中氣旋特征的判斷;通過退模糊與不退模糊速度相比較發(fā)現(xiàn),當退模糊后速度大于27 m/s只用一種色標表示(在RPG軟件處理過程中大于27 m/s只用一種色標表示),無法得知其確切的速度大小,影響了中氣旋強度的判斷。3)距離折疊的影響,在處理距離模糊時,當R處的回波和(R-150km)處的回波功率相當時,在R和(R-150km)處用紫色色標表示,無法得知風暴的相對速度,即無法判別中氣旋,其中有6個超級單體風暴在個別時次出現(xiàn)該現(xiàn)象。4)中氣旋伸長高度的影響,第一個判別指標需垂直延伸厚度大于等于3km,由于本站雷達高度近1 500m,在0.5°仰角大于100km處高度即大于3 km,即無法得到3km以下的風暴相對徑向速度圖進行中氣旋特征的判斷,一定程度影響了中氣旋的識別。

中氣旋產(chǎn)品是用來顯示與非相關切變、三維相關切變及中氣旋三種切變識別的有關信息。只有在兩個仰角探測到切變并且是對稱性的稱為中氣旋。在應用中氣旋產(chǎn)品進行超級單體風暴中氣旋特征判斷時發(fā)現(xiàn)中氣旋產(chǎn)品的誤判率比較高,占中氣旋總數(shù)的44%。分析原因主要有以下幾種:一是在146 km處低仰角(0.5°或1.5°仰角)有一速度區(qū)相反小塊,共有125個錯誤,占所有中氣旋總數(shù)的35.8%,這可能是由于150km為CINRAD/SA在低仰角探測時的最大不模糊距離,在該處處理速度數(shù)據(jù)距離折疊問題時引起中氣旋識別的誤判[1];二是地物雜波未去除干凈引起的誤判,共有9個錯誤;三是由于未經(jīng)速度退模糊,正負速度最大值對誤判為中氣旋而引起的錯誤,共有16錯誤。因此,在應用中氣旋產(chǎn)品進行短臨預報時,首先應結合速度圖、反射率等資料進行人為判定該中氣旋正確與否。

從中氣旋產(chǎn)品算法分析,對超級單體風暴中氣旋的判斷也有以下幾種影響:一是進行中氣旋產(chǎn)品判斷時要求中氣旋的中心高度不超過8km(1.5°仰角215km外超過8km),因此,215km以外中氣旋產(chǎn)品就不能識別;二是時間連續(xù)性差,算法沒有同時使用兩個體掃描的資料;三是垂直伸展僅需在任意兩個仰角上,并沒有要求超過3km;四是只探測氣旋式旋轉(zhuǎn),不包括反氣旋式旋轉(zhuǎn);五是不適當?shù)乃俣韧四：熬嚯x折疊也影響到中氣旋的識別。

1.4 兩種判別方法的比較

綜合以上分析,在進行超級單體中氣旋特征判斷時,不能單純依靠速度產(chǎn)品或中氣旋產(chǎn)品進行判斷,而應結合風暴徑向速度圖、反射率等資料對風暴的結構及發(fā)展階段進行綜合分析,在應用中氣旋產(chǎn)品時首先要進行產(chǎn)品正確與否的判斷,中氣旋產(chǎn)品中有中氣旋的頂、底的高度,伸長厚度以及切變值等特征量的描述可以對中氣旋發(fā)展強度進行判斷。

2 超級單體風暴的中氣旋特征

2.1 超級單體風暴中氣旋特征的時空分布

經(jīng)統(tǒng)計,32個超級單體分別出現(xiàn)在2—5月和11月,27個超級單體中氣旋出現(xiàn)在4月、5月,28個超級單體中氣旋出現(xiàn)在12:00—00:00(北京時間,下同),4個出現(xiàn)在00:00—08:00(表1),午后易出現(xiàn)強對流,這主要是白天低層大氣的輻射增熱對于強對流的產(chǎn)生起了重要作用[12]。90.6%的超級單體風暴中氣旋出現(xiàn)在30～110km處,這主要是因為本站雷達海拔高度高,在遠距離處低仰角掃描的高度已離地面較高,以及雷達探測遠距離處波束寬度增大,對于直徑較小的中低層中氣旋無法探測到。而在近距離處,由于雷達靜錐區(qū)的影響,有可能探測不到中氣旋的頂和底,從而影響中氣旋的識別。同時,經(jīng)統(tǒng)計形成超級單體的風暴中有96.9%的風暴持續(xù)時間超過1h,最長達5.5h;超級單體風暴在風暴形成后20～120m in時間發(fā)展起來,中氣旋特征在超級單體風暴成熟階段出現(xiàn),中氣旋特征持續(xù)最長時間達60m in,最短為18m in。

表1 超級單體風暴中氣旋出現(xiàn)的月份和時段分布Table1 The appearance month and time period of supercell mesocyclone

2.2 超級單體風暴中氣旋的結構特征

32個超級單體風暴中,以對流單體形式出現(xiàn)的有3個,以多單體風暴形式發(fā)展的有19個,以中尺度對流系統(tǒng)中發(fā)展起來的單體共10個。超級單體風暴在回波形態(tài)上表現(xiàn)為鉤狀、弓狀、人字形和塊狀回波為主,3個超級單體出現(xiàn)三體散射現(xiàn)象,垂直結構上呈現(xiàn)有界弱回波區(qū)或是弱回波區(qū)。超級單體最大反射率因子平均達59dB Z,與本站統(tǒng)計的強對流強回波中心平均值一致[11],最強達72dBZ,最小為40dBZ?；陲L暴的垂直累積液態(tài)含水量平均值達30kg·m-2,最強達70kg·m-2,垂直累積液態(tài)含水量平均密度值達3.2kg·m-3,最強達7.3 kg·m-3。若以冰雹、雷雨大風及強降水分類統(tǒng)計,最大反射率因子平均達67.4、63和55dBZ,垂直累積液態(tài)含水量平均密度值分別達4.0、3.1和1.8kg·m-3。

中氣旋的生命史分為生成階段、成熟階段及消亡階段。其一般表現(xiàn)為:中氣旋從中層(5km)發(fā)展起來,后分別向上向下發(fā)展,隨著中氣旋進一步發(fā)展進入成熟階段時,低層表現(xiàn)為輻合旋轉(zhuǎn),中層為旋轉(zhuǎn),中上層為輻散旋轉(zhuǎn),高層為輻散,消亡階段則中氣旋高度下降,旋轉(zhuǎn)速度減小,最終消亡[1]。從資料統(tǒng)計來看,中氣旋從4～5km的高度上發(fā)展起來,僅有兩例在2.7到3.0km高度上(中氣旋頂高度6 km左右)發(fā)展起來。從中層發(fā)展起來后中氣旋分別向上向下發(fā)展,進入成熟階段,旋轉(zhuǎn)半徑縮小,旋轉(zhuǎn)速度加大,中氣旋產(chǎn)品識別基本上出現(xiàn)在這個階段。中氣旋減弱的表現(xiàn)方式也不盡相同,有從低層或高層先減弱,后中層強度再減弱(8個),有從高層開始向低層減弱(16個),也有低層或高層減弱,中層強度維持后又再次加強形成第二次中氣旋,最后再由高層向低層減弱(8個),此類中氣旋第一次發(fā)展成中氣旋的高度較高,第二次高度較低。

以不同形態(tài)出現(xiàn)的超級單體其中氣旋的位置也不同,以鉤狀回波出現(xiàn)的超級單體,中氣旋大部分出現(xiàn)在超級單體的入流區(qū),即鉤狀回波的上方,并且隨高度向入流一側(cè)傾斜。弓狀回波或颮線中突出的位置(移動最快的部位或是頭部)出現(xiàn)中氣旋的可能性最大。

2.3 超級單體風暴中氣旋的特征量

中氣旋特征量包括旋轉(zhuǎn)速度大小、中氣旋的頂、底的高度,伸長厚度以及切變值等。經(jīng)統(tǒng)計,32個超級單體中中層以氣旋性旋轉(zhuǎn)為主占28例,氣旋與反氣旋共存有4例,說明中層存在雙渦式結構,即在風暴右前側(cè)存在氣旋性旋轉(zhuǎn),右后側(cè)存在反氣旋性旋轉(zhuǎn),風暴能維持較長時間[4]。根據(jù)中氣旋識別的轉(zhuǎn)動速度判據(jù)(圖1)計算32個中氣旋成熟階段164次的中氣旋強度,共有24次達強中氣旋、81次中等強度中氣旋、59次弱中氣旋標準,可以看出達中等以上強度的中氣旋只占64%。若以最大轉(zhuǎn)動速度來判斷,有6個達強中氣旋、15個達中等強度中氣旋、11個達弱中氣旋,中等以上強度的中氣旋達65.6%。91.6%以上的冰雹天氣的中氣旋達中等強度以上,64.2%以上的雷雨大風天氣的中氣旋達中等強度以上,而強降水天氣達中等以上強度僅為23.8%。81%的中氣旋底在4km以下,頂在3km以上、10km以下。伸長厚度平均達4.1km,出現(xiàn)冰雹天氣中氣旋厚度達4.5km,雷雨大風天氣中氣旋厚度為4km,強降水天氣為3.9km。超級單體中氣旋切變?yōu)闉閮蓚€速度最大值之間的距離),切變平均值達1.4×10-2s-1,41.4%的超級單體中氣旋切變大于1.0×10-2s-1,最大值達3.9×10-2s-1。將超級單體出現(xiàn)的強對流天氣按冰雹、雷雨大風及強降水分類統(tǒng)計計算,冰雹過程平均切變達11.4×10-3s-1,雷雨大風的平均切變?yōu)?.9×10-3s-1,而強降水的平均切變?yōu)?.5×10-3s-1。

2.4 超級單體風暴中氣旋與強對流天氣的對應關系

經(jīng)統(tǒng)計,32個超級單體中出現(xiàn)雷雨大風或冰雹強對流天氣共有26個,其中冰雹12次,雷雨大風14次,6次短時強降水,2個收集不到實況以未知定,出現(xiàn)雷雨大風或冰雹強對流天氣占81.3%,若將短時強降水加入則強天氣占93.8%。與美國的90%的中尺度氣旋總是與某種形式的強天氣(如冰雹、暴雨、災害性大風等)聯(lián)系在一起的判據(jù)基本一致。

統(tǒng)計8次有詳細災情的雷雨大風或冰雹天氣過程中發(fā)現(xiàn),中氣旋強度不斷加強,中氣旋厚度加大,最強切變中心突降時將產(chǎn)生大風或冰雹等強對流天氣。下文以2004年11月10日冰雹及2005年3月22日颮線大風為例進行分析。

2004年11月10日受西南暖濕氣流和低空切變共同影響,上杭縣先后有十幾個村莊出現(xiàn)冰雹,冰雹直徑為3～4cm,降雹最大直徑達4.5cm,新羅區(qū)蘇坂鄉(xiāng)出現(xiàn)了10級以上的大風和冰雹,冰雹直徑達1.5～3cm,漳平最大冰雹直徑達2cm。該風暴經(jīng)歷兩次加強過程。在第一次過程中,13時46分在風暴的入流區(qū)即鉤狀回波處,中氣旋首先從1.5°仰角(中層5km)處發(fā)展起來,由于僅有一個仰角出現(xiàn)旋轉(zhuǎn),中氣旋產(chǎn)品未能識別,14時23分2.4°仰角(約5.6km)風暴相對徑向速度圖上出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)并出現(xiàn)速度模糊現(xiàn)象,說明中氣旋向高處發(fā)展起來,但由于速度退模糊失敗,中氣旋仍未識別出來。到14時36分0.5°仰角也出現(xiàn)旋轉(zhuǎn),中氣旋進一步向低層發(fā)展,此時超級單體進入強盛階段,此后中氣旋持續(xù)了42m in特征,中氣旋發(fā)展的高度不斷上升,最強切變中心隨之上升,15時06分中氣旋發(fā)展到6.2km處(圖2),中氣旋厚度達4km,最強切變中心有一突降過程,切變的頂高也隨之下降(圖3),實況于15時10分開始地面出現(xiàn)密集的降雹,冰雹直徑也達3～4cm。15時06分后,高層和低層的中氣旋旋轉(zhuǎn)減弱,中層旋轉(zhuǎn)維持,旋轉(zhuǎn)速度為15.5m/s。在第1次過程,平均強回波中心達69dBZ,最強達72 dB Z,過程平均切變達12.7×10-3s-1。從轉(zhuǎn)動速度計算達強中氣旋標準。垂直累積液態(tài)含水量平均密度值分別達5.0kg·m,符合垂直累積液態(tài)含水量平均密度超過4.0kg·m產(chǎn)生大雹的判據(jù)。

圖2 2004年11月10日15時06分風暴相對徑向速度圖(a-d分別為0.5°、1.5°、2.4°和4.3°仰角的速度未退模糊,e為4.3°仰角的速度退模糊失敗)Fig.2 Relative radial velocity im ages of storm at15:06BST10N ovem ber2004(a-d are the velocity un-dealiasing at0.5°,1.5°,2.4°and4.3°elevation angles,respectively,and e is the failure of velocity dealiasing at4.3°elevation angle)

圖3 2004年11月10日中氣旋頂、底及最強切變高度的變化Fig.3 The base and top of mesocyclone,and the height variation of strongest shear of mesocyclone on10 November2004

15時49分4.3°和6.0°仰角上(3.9km和4.8 km高度)再次出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)特征,中氣旋產(chǎn)品識別出三維切變,后低層出現(xiàn)輻合,5.5km以上出現(xiàn)輻散,說明中氣旋再次加強發(fā)展,但高度(5km左右)明顯低于第一次發(fā)展過程,16時14分旋轉(zhuǎn)已伸至0.5°仰角(1.8km高度)上,中氣旋進入成熟階段,到16時32分(圖4),氣旋式旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為反氣旋性旋轉(zhuǎn),實況于16時20分到17時出現(xiàn)降雹,并出現(xiàn)了明顯的大風天氣,在風暴最強時期,風力10級以上,大面積的屋頂被掀掉,樹木折斷,冰雹的直徑達1.5～3cm,受損異常嚴重。后反氣旋旋轉(zhuǎn)的高度迅速降低,強度減弱,風暴進入消亡階段。在第二次加強發(fā)展過程中,中氣旋產(chǎn)品僅在15時49分出現(xiàn)三維切變,主要是因為旋轉(zhuǎn)速度小,屬弱切變;低層以反氣旋為主中氣旋產(chǎn)品無法識別。但從分析中仍可以看出,氣旋旋轉(zhuǎn)向低層發(fā)展,頂高迅速降低,預示著強天氣的產(chǎn)生。

2005年3月22日受高空槽東移、低層切變南壓及地面鋒區(qū)南壓影響,一南北向的颮線經(jīng)過上杭、永定、龍巖、漳平,出現(xiàn)了8級以上大風。颮帶頭部超級單體在強盛階段中氣旋持續(xù)30m in的特征主要為:14時38分中氣旋生成時頂高高度已發(fā)展到8.4km處(圖5),最強切變區(qū)也在此高度,旋轉(zhuǎn)速度達22m/s,屬強中氣旋,中高層(3.4°仰角)氣旋與反氣旋共存,說明中高層出現(xiàn)雙渦式結構,后中氣旋頂高開始下降,最強切變中心也隨之下降。上杭14時51分出現(xiàn)了19.1m·s-1大風,旋轉(zhuǎn)速度仍有23m·s-1,屬強中氣旋,雙渦式結構也仍存在,但風暴旋轉(zhuǎn)半徑變大,中氣旋頂已降至6.7km(圖6),最強切變高度降至5.4km。后隨著颮線頭部減弱,中部加強,頭部中氣旋旋轉(zhuǎn)半徑進一步加大,旋轉(zhuǎn)速度減小,中層雙渦式結構消失,中氣旋特征消失(圖7)。中氣旋過程平均強回波中心達57dBZ,最強達61dB Z,過程平均切變達12.7×10-3s-1。由轉(zhuǎn)動速度計算表明,達中等強度中氣旋標準。

圖4 16時32分風暴相對徑向速度圖Fig.4 The relative radial velocity im ages of storm at16:32BST

圖5 14時38分風暴相對徑向速度圖Fig.5 The relative radial velocity im ages of storm at14:38BST

圖6 14時51分風暴相對徑向速度圖Fig.6 The relative radial velocity im ages of storm at14:51BST

圖7 2005年3月22日中氣旋頂、底及最強切變高度的變化Fig.7 The base and top of mesocyclone,and the height variation of strongest shear of mesocyclone on22 M arch2005

3 結論

1)在進行超級單體中氣旋特征判斷時,應結合風暴徑向速度圖、反射率等資料對風暴的結構及發(fā)展階段進行綜合分析,在應用中氣旋產(chǎn)品時要進行產(chǎn)品正確與否的判斷,中氣旋的頂、底的高度,伸長厚度以及切變值等特征量可以對中氣旋發(fā)展強度進行判斷。

2)大部分超級單體風暴的中氣旋出現(xiàn)在4—5月,生成時段出現(xiàn)在12:00—20:00及30～110km處,維持時間大于3個體掃。中氣旋一般從中層發(fā)展起來,后向上向下發(fā)展,當高層或低層的中氣旋強度減弱,而中層強度維持時,中氣旋有再次加強的可能。中氣旋產(chǎn)品出現(xiàn)在中氣旋發(fā)展的成熟階段,中氣旋一般出現(xiàn)在超級單體風暴的入流區(qū)或在弓狀回波的頭部或中部(即移動較快的部位)。

3)超級單體風暴的中氣旋特征表現(xiàn)在:中氣旋底一般在4km以下,頂在3km以上、10km以下;將強對流天氣分類統(tǒng)計,從過程平均切變及轉(zhuǎn)動速度計算,冰雹最大,雷雨大風次之,而強降水最小。根據(jù)中氣旋識別的轉(zhuǎn)動速度統(tǒng)計,中等以上強度的中氣旋達64%。91.6%以上的冰雹天氣的中氣旋達中等強度以上,64.2%以上的雷雨大風天氣的中氣旋達中等強度以上,而強降水天氣達中等以上強度僅為23.8%。

4)93.8%的超級單體中尺度氣旋總是與冰雹、雷雨大風、短時強降水等強天氣相聯(lián)系,個例分析表明,冰雹、大風此類強對流天氣出現(xiàn)時在中氣旋特征上表現(xiàn)為:中氣旋強度不斷加強,中氣旋厚度加大,最強切變中心突降,因此,在預報中應對中氣旋的初生和發(fā)展階段進行跟蹤,并結合風暴的移向及時做出預報。

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Mesocyclone Features of Supercell Storms from CINRAD/SA

FENG Jin-qin1,2,TANGDa-zhang1,WANG Xin-qiang2,MA Chuan2

(1.Nanjing University of Information Science&Technology,Nanjing 210044,China;2.Longyan Meteorological Bureau,Longyan 364000,China)

The super cell storm often accompanies with the hails,thunderstorm s and other severe convective weather,and its most essential feature is a mesocyclone,which is a lasting and deep vortex on several kilometers scale.Based on the 32 supercell storm data observed by Longyan C INRAD/SA radar from 2003 to 2009,the mesocyclone products are statistically analyzed.Results show that more than 90%of the supercell storm’s mesocyclone is well related with severe convective weather such as hail,thunderstorm,short-time strong rainfall and so on.The paper analyses the spatial and temporal distributions,structure features,rotational velocity,heights of base and top,thickness of elongation and shear value of the supercell storm's mesocyclone.Based on the eight weather processes with hails or thunderstorm s,it shows that the hail,thunderstorm s and other severe convective weather will occur when the mesocyclone constantly strengthens,the thickness of mesocyclone increases and the center of strongest shear suddenly drops.

C INRAD/SA;mesocyclone;supercell stor m;strong convection

P421.25

A

1674-7097(2010)06-0738-07

2009-09-18;改回日期:2010-03-20

福建省科技廳區(qū)域重大項目(2009Y3005)

馮晉勤(1977—),女,福建龍巖人,高級工程師,研究方向為短時短期預報技術研究,lyfjq@hotmail.com.

馮晉勤,湯達章,王新強,等.新一代天氣雷達超級單體風暴中氣旋特征分析[J].大氣科學學報,2010,33(6):738-744.Feng Jin-qin,TangDa-zhang,Wang Xin-qiang,et al.Mesocyclone features of supercell storms from C INRAD/SA[J].TransAtmos Sci,2010,33(6):738-744.

(責任編輯:倪東鴻)