寶雞一次陣風(fēng)鋒天氣過程分析

龐 翻,李建芳,蔡 英,孟妙志

(寶雞市氣象局,陜西寶雞 721006)

寶雞一次陣風(fēng)鋒天氣過程分析

龐 翻,李建芳,蔡 英,孟妙志

(寶雞市氣象局,陜西寶雞 721006)

利用常規(guī)氣象資料和寶雞多普勒雷達(dá)資料對(duì) 2012年 7月 13日發(fā)生在寶雞的一次陣風(fēng)鋒天氣過程進(jìn)行分析。結(jié)果表明:陣風(fēng)鋒的移動(dòng)方向與對(duì)流風(fēng)暴的移動(dòng)方向有約 90°夾角,接近于垂直;陣風(fēng)鋒從生成到結(jié)束移動(dòng)速度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì);陣風(fēng)鋒過境時(shí)氣象要素出現(xiàn)較大變化,表現(xiàn)為溫度降低、濕度增大、風(fēng)速增大;陣風(fēng)鋒的強(qiáng)度與對(duì)流風(fēng)暴的強(qiáng)度呈正相關(guān)關(guān)系。

陣風(fēng)鋒;對(duì)流風(fēng)暴;趨勢(shì)

對(duì)流風(fēng)暴中的冷性下沉氣流到達(dá)低空,并向外擴(kuò)散,與低層暖濕空氣交匯而引發(fā)的地面強(qiáng)風(fēng),其前緣就是陣風(fēng)鋒[1]。陣風(fēng)鋒的發(fā)生時(shí)間很短,陣風(fēng)鋒后經(jīng)常在地面或者近地層產(chǎn)生極具危害性的大風(fēng)天氣,造成嚴(yán)重的災(zāi)害,因此很多學(xué)者致力于對(duì)陣風(fēng)鋒的研究和預(yù)報(bào)[2]。隨著國(guó)內(nèi)多普勒雷達(dá)的增多,觀測(cè)到的陣風(fēng)鋒回波逐漸增多,但是對(duì)陣風(fēng)鋒的中尺度分析仍然不夠,有必要加強(qiáng)這方面的研究[3]。

2012年 7月 13日,寶雞部分地方出現(xiàn)了高溫,局部出現(xiàn)了冰雹、雷暴、大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對(duì)流天氣,災(zāi)害損失嚴(yán)重。在 12— 20時(shí)強(qiáng)對(duì)流天氣多發(fā)時(shí)段,多個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水,其中麟游站 18時(shí) 1 h雨量為 9.6 mm,多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域站點(diǎn)降雨量達(dá)到 10 mm以上,最大為太白王家楞,14時(shí) 1 h雨量達(dá) 13.9 mm。利用寶雞多普勒雷達(dá)資料、常規(guī)氣象資料對(duì)這次過程進(jìn)行分析,以助于今后對(duì)此類天氣的識(shí)別和預(yù)報(bào)。

1 天氣形勢(shì)

13日 08時(shí) 500hPa高空形勢(shì)圖 (圖 1)上,河西有下滑短波槽,低槽攜帶冷空氣往東南方向入侵,重慶有南支槽;在寧夏—隴東—四川一帶有明顯冷溫槽,700 hPa(圖略)河西走廊和青海交界處有切變線,陜西受偏北風(fēng)影響,風(fēng)速在 2～ 6 m/s。 13日 20時(shí) 500 hPa圖上 (圖略),中高緯度形勢(shì)變化不大,中緯度河西短波槽東移和南支槽合并為大槽,位于山西—河南—川南一線,冷溫槽位于陜西省上空;700 hPa圖上 (圖略),偏北風(fēng)加強(qiáng),風(fēng)速達(dá) 6～8 m/s。

圖 1 2012-07-13T08 500 hPa位勢(shì)高度場(chǎng)(實(shí)線,單位為 gpm)、溫度場(chǎng)(虛線,單位為oC)及風(fēng)場(chǎng)

地面圖上 (圖略),13日 05— 14時(shí),陜西省受暖低壓控制,隨后冷空氣沿東北路倒灌影響關(guān)中陜南地區(qū),觸發(fā)了強(qiáng)對(duì)流天氣的出現(xiàn)。

綜上所述,前期地面增溫明顯,整個(gè)氣層上冷下暖,不穩(wěn)定能量的聚集較大,隨著高空槽的東移合并加強(qiáng),低槽攜帶冷空氣東南向入侵寶雞,使得不穩(wěn)定能量增強(qiáng),因而從動(dòng)力和熱力條件來看,都有利于寶雞地區(qū)強(qiáng)對(duì)流天氣的生成。

2 熱力及動(dòng)力條件

從 13日 08時(shí)開始,寶雞地區(qū)低層受偏西風(fēng)影響,氣溫回升明顯,14時(shí)寶雞地區(qū)渭濱區(qū)、陳倉、扶風(fēng)、眉縣、岐山、鳳翔 6縣區(qū)氣溫上升至36oC左右,15時(shí)個(gè)別站點(diǎn)更是達(dá)到 37oC的高溫,為強(qiáng)對(duì)流天氣提供了一定的熱力條件。從 13日08時(shí)寶雞周圍 3個(gè)探空站資料得出 (見 13頁圖2,漢中探空?qǐng)D略):西安、漢中沙氏指數(shù)均為負(fù)值,分別為-1.1和-2.1oC,K指數(shù)分別為 35oC、34oC,存在較強(qiáng)不穩(wěn)定能量;平?jīng)?08時(shí) K指數(shù)為25oC,沙氏指數(shù)為 0.26oC,20時(shí)平?jīng)?K指數(shù)達(dá) 36oC,沙氏指數(shù)轉(zhuǎn)為-1.08oC。K指數(shù)值的增大,表明 500～850 hPa溫度遞減率增加,低層700 hPa和 850 hPa的濕度增大,說明高空槽的東移合并加強(qiáng),使得不穩(wěn)定能量增強(qiáng),強(qiáng)對(duì)流指標(biāo)指示有強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生。低層風(fēng)速隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流,高層風(fēng)速隨高度逆轉(zhuǎn)有冷平流,并且均有較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變,上層干冷、下層暖濕的高低空配置有利于不穩(wěn)定能量的積累,在有不穩(wěn)定能量的區(qū)域有利于局地強(qiáng)對(duì)流天氣的產(chǎn)生。中層干冷空氣的侵入和強(qiáng)的垂直風(fēng)切變是對(duì)流風(fēng)暴發(fā)生發(fā)展最重要的條件。

3 雷達(dá)資料

3.1 反射率因子

7月 13日,寶雞大部分地方發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣。從 15:44雷達(dá)回波組合反射率因子圖上可以看到 (圖 3a),在麟游北部長(zhǎng)武、靈臺(tái)、彬縣一帶出現(xiàn)多個(gè)強(qiáng)對(duì)流單體,有兩條呈東北—西南向排列的帶狀回波,回波強(qiáng)度最大達(dá) 65 dBz左右。隨著強(qiáng)對(duì)流單體的發(fā)展、合并及東南向移動(dòng),形成對(duì)流風(fēng)暴 S和 X。 16:15,對(duì)流風(fēng)暴 S和 X產(chǎn)生的下沉氣流與地面暖空氣形成西北—東南向陣風(fēng)鋒 (圖 3b),呈線狀,陣風(fēng)鋒長(zhǎng)度約 30 km,回波強(qiáng)度在 5～ 10 dBz。

多單體對(duì)流風(fēng)暴 S和 X繼續(xù)東南向移動(dòng)、發(fā)展及合并,合并后的對(duì)流風(fēng)暴中生成了一個(gè)尺度約 10 km,強(qiáng)度達(dá) 60 dBz的單體,對(duì)流風(fēng)暴的增強(qiáng),使陣風(fēng)鋒增強(qiáng)。16:58陣風(fēng)鋒已經(jīng)越過麟游,移動(dòng)到距離雷達(dá)站約 25 km處,形態(tài)呈弧狀,長(zhǎng)度約 100 km,強(qiáng)度在 35 dBz左右 (圖 3c)。陣風(fēng)鋒后產(chǎn)生強(qiáng)度達(dá) 60 dBz對(duì)流單體 c,對(duì)流單體 c在發(fā)展中與對(duì)流風(fēng)暴合并,陣風(fēng)鋒繼續(xù)加強(qiáng)。

隨后,陣風(fēng)鋒后先后產(chǎn)生了 3個(gè)對(duì)流單體,并依次與對(duì)流風(fēng)暴合并,而對(duì)流風(fēng)暴本身卻在不斷減弱消亡。17:41陣風(fēng)鋒南部越過岐山、扶風(fēng)、眉縣,西南向移動(dòng)到距離雷達(dá)站 10 km處,長(zhǎng)度約150 km,強(qiáng)度在 30 dBz,寬度約 3～ 5 km(圖3d)。陣風(fēng)鋒繼續(xù)向西南移動(dòng),后部再?zèng)]有產(chǎn)生對(duì)流單體,對(duì)流風(fēng)暴強(qiáng)度減弱,陣風(fēng)鋒強(qiáng)度也隨之減弱。在 18:12時(shí)陣風(fēng)鋒南段 (雷達(dá)站以南)消失,19:14陣風(fēng)鋒北段 (雷達(dá)站以北 )消失,至此,陣風(fēng)鋒生命史結(jié)束。

綜上所述,陣風(fēng)鋒出現(xiàn)在對(duì)流風(fēng)暴移動(dòng)方向的側(cè)面,陣風(fēng)鋒移動(dòng)方向與對(duì)流風(fēng)暴移動(dòng)方向有約 90°夾角,接近于垂直,這與很多學(xué)者指出的“陣風(fēng)鋒在對(duì)流風(fēng)暴前方,其移動(dòng)方向與對(duì)流風(fēng)暴移動(dòng)方向一致”[3-5]存在偏差,其水平尺度可達(dá)150 km,寬度 3～ 5 km,回波強(qiáng)度 10～ 30 dBz,生命史 3 h,開始呈直線狀,后呈弧狀;陣風(fēng)鋒的強(qiáng)度與對(duì)流風(fēng)暴的強(qiáng)度密切相關(guān),對(duì)流風(fēng)暴增強(qiáng),陣風(fēng)鋒增強(qiáng),反之亦然。

3.2 徑向速度

在 0.5°仰角徑向速度圖上,16:15(反射率因子圖上陣風(fēng)鋒出現(xiàn)的起始時(shí)間)還沒有陣風(fēng)鋒特征的出現(xiàn),直到 16:27出現(xiàn)陣風(fēng)鋒特征,陣風(fēng)鋒移動(dòng)速度≥10 m/s,移動(dòng)方向?yàn)槲髂?出現(xiàn)時(shí)間比反射率因子圖晚了兩個(gè)體掃。16:34最大移動(dòng)速度達(dá)到 15 m/s(圖 5a),對(duì)流風(fēng)暴前沿出現(xiàn)大片 15 m/s的速度區(qū),17:17陣風(fēng)鋒形態(tài)最為清晰,移動(dòng)速度維持在 10 m/s(圖 5b),移向西南,對(duì)流風(fēng)暴速度同樣下降至 10 m/s左右。之后陣風(fēng)鋒繼續(xù)向西南移動(dòng)并逐漸減弱,至 17: 35消失。由此可見,陣風(fēng)鋒在向西南的移動(dòng)過程中移動(dòng)速度呈先增大后減小的特征,生命史為 1 h左右。在1.5°仰角徑向速度圖上 (圖略),陣風(fēng)鋒出現(xiàn)比0.5°仰角徑向速度圖提前了兩個(gè)體掃,速度一直比較穩(wěn)定,維持≥10 m/s西南氣流,至 18:12陣風(fēng)鋒特征消失,生命史為 2 h左右,這是因?yàn)閷?duì)流風(fēng)暴的下沉氣流自上而下逐漸開始,并逐漸結(jié)束,所以在高仰角的徑向速度圖上生命史長(zhǎng)一些。

圖 2 2012-07-13平?jīng)稣?(a)和西安站 (b)08時(shí) T-lnp圖

圖 3 2012-07-13寶雞多普勒雷達(dá)不同時(shí)間組合反射率圖 (白色箭頭指示陣風(fēng)鋒)

從速度圖上發(fā)現(xiàn),陣風(fēng)鋒在移動(dòng)過程中速度先增加后減小,與在反射率因子圖上的特征相比,生命史比較短,出現(xiàn)晚,結(jié)束早。

4 自動(dòng)站氣象資料

圖 4 2012-07-13寶雞多普勒雷達(dá)不同時(shí)間 0.5°仰角徑向速度圖 (白色箭頭指示陣風(fēng)鋒)

圖 5 2012-07-13寶雞地區(qū)鳳翔、岐山、扶風(fēng)三縣站氣象要素隨時(shí)間變化圖

圖 5是寶雞地區(qū)岐山、鳳翔、扶風(fēng)三個(gè)自動(dòng)氣象站記錄的陣風(fēng)鋒過境前后溫度、濕度、風(fēng)向及風(fēng)速隨時(shí)間的演變情況。可以看出在 17:00,岐山、鳳翔、扶風(fēng)的溫度分別為 34.5、33.8、33.4oC,18:00三站溫度分別為 30.3、29.2、28.6oC,3個(gè)自動(dòng)站溫度 (圖 5a)均明顯下降,下降幅度達(dá)4oC以上;除扶風(fēng)站外 (14— 15時(shí)扶風(fēng)站出現(xiàn)小陣雨,濕度較大),岐山、鳳翔兩站濕度明顯增加(圖 5b),岐山、鳳翔兩站濕度分別從 29%、27%增加到 39%、41%,分別增加 10%以上;三站風(fēng)向表現(xiàn)凌亂 (圖 5c),三站風(fēng)速 (圖 5d)躍增,岐山、 鳳翔、 扶風(fēng)的風(fēng)速從 4.1、 5.4、 2.9 m/s躍增為 10.9、14.7、12.7 m/s,風(fēng)速均在 10 m/s以上,扶風(fēng)最大,達(dá) 14.7 m/s?？梢婈囷L(fēng)鋒過境時(shí),多個(gè)氣象要素呈現(xiàn)出明顯的變化。除風(fēng)向隨時(shí)間演變表現(xiàn)凌亂外,各氣象要素變化與張建宏[4]指出的陣風(fēng)鋒過境時(shí),風(fēng)速激增,溫度下降和相對(duì)濕度上升特征基本一致。

5 結(jié)論

5.1 陣風(fēng)鋒出現(xiàn)在對(duì)流風(fēng)暴移動(dòng)方向的側(cè)面,兩者移動(dòng)方向有約 90°夾角,接近于垂直;陣風(fēng)鋒水平尺度可達(dá) 150 km,寬度 3～5 km,回波強(qiáng)度 10～ 30dBz,生命史 3 h,開始呈直線狀,后呈弧狀。

5.2 陣風(fēng)鋒后容易觸發(fā)強(qiáng)對(duì)流單體的產(chǎn)生,陣風(fēng)鋒的強(qiáng)度與對(duì)流風(fēng)暴的強(qiáng)度密切相關(guān),對(duì)流風(fēng)暴增強(qiáng),陣風(fēng)鋒增強(qiáng),反之亦然。

5.3 陣風(fēng)鋒在速度圖上表現(xiàn)為移動(dòng)速度先增加后減小,與在反射率因子圖上的特征相比,出現(xiàn)晚,結(jié)束早。

5.4 陣風(fēng)鋒過境時(shí)氣象要素出現(xiàn)較大變化,表現(xiàn)為溫度降低、濕度增大、風(fēng)速增大。

[1]張培昌 ,杜秉玉,戴鐵丕 .雷達(dá)氣象學(xué) [M].北京:氣象出版社,2001:305-348.

[2]夏文梅,慕熙昱 .南京地區(qū)初夏一次陣風(fēng)鋒過程的分析與識(shí)別 [J].高原氣象,2009,28(4): 836-845.

[3]劉勇,王楠,劉黎平 .陜西兩次陣風(fēng)鋒的多普勒雷達(dá)和自動(dòng)氣象站資料分析 [J].高原氣象,2007,26(2): 380-387.

[4]張建宏 .一次陣風(fēng)鋒的觀測(cè)實(shí)例和分析溫對(duì)比分析 [J].陜西氣象,2009(2): 4-8.

[5]畢旭,劉勇 .一次陣風(fēng)鋒觸發(fā)的局地強(qiáng)冰雹天氣過程分析 [J].陜西氣象,2011(1): 11-14.

P441

A

1006-4354(2013)02-0011-05

2012-10-26

龐翻 (1982— ),男 ,漢 ,陜西周至人 ,工程師 ,從事短期天氣預(yù)報(bào)。