一次單體風(fēng)暴過程雷達(dá)特征分析

馬遠(yuǎn)飛， 雷崇典

(陜西省延安市氣象局，陜西延安 716000)

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一次單體風(fēng)暴過程雷達(dá)特征分析

馬遠(yuǎn)飛， 雷崇典

(陜西省延安市氣象局，陜西延安 716000)

利用位于陜西延安的C波段多普勒天氣雷達(dá)資料對(duì)2011年6月25日13:50～15:50陜西北部志丹縣的一次典型的超單體風(fēng)暴過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。結(jié)果表明，多單體風(fēng)暴6月25日12:36左右起源于陜北靖邊縣上空，13:56左右在志丹境內(nèi)發(fā)展為超級(jí)單體風(fēng)暴，其生命史為2 h;在風(fēng)暴中，觀測(cè)到了低層前側(cè)入流缺口、有界弱回波區(qū)(BWER)、中氣旋(M)等超級(jí)單體風(fēng)暴特征，中氣旋在風(fēng)暴中維持了50 min。通過各種氣象資料的分析表明，垂直積分液態(tài)含水量(VIL)、雷達(dá)回波中心強(qiáng)度(DBZM)、雷達(dá)回波中心高度(HT)、雷達(dá)回波頂高(TOP)、中氣旋(M)等產(chǎn)品對(duì)超級(jí)單體風(fēng)暴有較好的識(shí)別和預(yù)報(bào)能力。超級(jí)單體風(fēng)暴過程中持續(xù)增高的VIL值和保持一定高的反射因子最大中心強(qiáng)度(DBZM)對(duì)識(shí)別超級(jí)單體有重要的指示意義。超級(jí)單體VIL值、反射因子最大中心強(qiáng)度(DBZM)、回波頂高(TOP)在發(fā)展到成熟期均持續(xù)增長(zhǎng)過程中，其參數(shù)值保持在一定的高位；非超級(jí)單體出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水前，VIL、DBZM、TOP、HT達(dá)到相應(yīng)值后，成熟期VIL、TOP、HT值處于持續(xù)下降趨勢(shì)，回波頂高較超級(jí)單體低；超單體VIL值和反射因子強(qiáng)回波中心高度值在風(fēng)暴發(fā)展過程中起伏大，反映出超單體發(fā)展過程中風(fēng)暴內(nèi)部對(duì)流十分的旺盛。

超級(jí)單體；風(fēng)暴；雷達(dá)；特征

自我國(guó)新一代天氣雷達(dá)的布網(wǎng)以來，為強(qiáng)對(duì)流天氣的探測(cè)和預(yù)警能力的提高提供強(qiáng)有力的手段。超級(jí)單體風(fēng)暴是局地對(duì)流風(fēng)暴中最猛烈的一種形式[1]，一直吸引著眾多氣象學(xué)家的注意。20世紀(jì)60年代開始，Browning指出超單體風(fēng)暴作為一個(gè)強(qiáng)烈發(fā)展的對(duì)流單體，其重要特征就是雷達(dá)回波存在一個(gè)弱回波區(qū)(WER)或有界弱回波區(qū)(BWER)，它們相對(duì)其他對(duì)流單體來說，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)[2]。超單體風(fēng)暴的另一個(gè)雷達(dá)回波特征是低層的鉤狀回波。在20世紀(jì)60～80年代，當(dāng)時(shí)認(rèn)為穩(wěn)定性和持續(xù)性是超級(jí)單體與其他強(qiáng)風(fēng)暴的主要區(qū)別。隨著數(shù)值模擬和多普勒雷達(dá)探測(cè)表明深厚持久的中氣旋才是超級(jí)單體最明顯的特征。超單體風(fēng)暴呈現(xiàn)出各種各樣的雷達(dá)回波和視覺特征，依據(jù)對(duì)流性降水強(qiáng)度和空間分布特征，超單體風(fēng)暴可以劃分為弱降水(LP)超單體風(fēng)暴和強(qiáng)降水(HP)超單體風(fēng)暴。強(qiáng)降水(HP)超單體風(fēng)暴通常在低層具有豐富水汽、較低LFC(自由對(duì)流高度)和弱的對(duì)流前逆溫層頂蓋的環(huán)境中得以發(fā)展和維持。對(duì)于強(qiáng)降水(HP)超單體風(fēng)暴常并不象LP或經(jīng)典的超單體風(fēng)暴那樣與周圍風(fēng)暴隔絕，它傾向于沿著已有的熱力/濕邊界(如鋒和干線等)移動(dòng)，這些熱力/濕邊界常是低層風(fēng)切變的增強(qiáng)區(qū)。筆者通過對(duì)2011年6月25日發(fā)生在陜西北部志丹縣境內(nèi)的一次強(qiáng)對(duì)流天氣過程的分析，試圖揭示超級(jí)對(duì)流單體風(fēng)暴的雷達(dá)回波特征，為強(qiáng)對(duì)流天氣的臨近預(yù)報(bào)和人工防雹提供參考。

1 資料與方法

資料選取包括6月25日延安711 SDR-21型數(shù)字化天氣雷達(dá)資料，雷達(dá)地址在延安城區(qū)(109°29′17″E、36°36′34″N),海拔高度1 167 m；延安C波段多普勒雷達(dá)資料，雷達(dá)地址為延安城區(qū)(109°29′11″E、36°36′34″N)，海拔高度1 161 m，射頻頻率5 330 MHz。通過對(duì)2011年6月25日陜西北部志丹縣境內(nèi)的一次強(qiáng)對(duì)流天氣過程中延安711 SDR-21型數(shù)字化天氣雷達(dá)資料進(jìn)行深入研究，總結(jié)出發(fā)生強(qiáng)對(duì)流天氣時(shí)711雷達(dá)回波演變規(guī)律以及各種物理量參數(shù)的變化，試圖揭示超級(jí)對(duì)流單體風(fēng)暴的雷達(dá)回波特征。其中，物理量參數(shù)變化分析的資料選取延安地面加密觀測(cè)站觀測(cè)資料以及延安(53845)、銀川(53614)08:00探空觀測(cè)資料和延安711雷達(dá)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)資料(12:00～20:00)。

2 地面實(shí)況

2011年6月25日13:50～15:50陜西北部志丹縣、安塞縣遭受短時(shí)暴雨、冰雹襲擊。14:35～16:05志丹縣的保安降水量49.9 mm，其中14:00～15:00降水量達(dá)42.7 mm，永寧14:40～15:50降水量達(dá)23.7 mm。14:10保安鎮(zhèn)第一次出現(xiàn)雷暴，14:44～15:03保安鎮(zhèn)出現(xiàn)降雹，降雹持續(xù)19 min，冰雹最大直徑15 mm，降雹范圍5km，雙河鄉(xiāng)降雹持續(xù)10 min，冰雹最大直徑12 mm，降雹范圍10km。冰雹來勢(shì)猛、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、強(qiáng)度大、密度高、范圍廣，是有氣象記錄以來所罕見的。另外，13:50～14:20安塞縣鐮刀灣出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水，降水量24.7 mm。14:10～14:40王家灣出現(xiàn)19.2 mm的短時(shí)強(qiáng)降水。據(jù)初步調(diào)查，暴雨造成保安鎮(zhèn)街道辦事處所轄5個(gè)社區(qū)98戶404人受災(zāi)，有10商鋪43戶居民房屋進(jìn)水，中心街小石山出現(xiàn)一處坍塌，雙河鄉(xiāng)有3個(gè)行政村291.4 hm2農(nóng)田和112棚工棚受災(zāi)，共造成直接經(jīng)濟(jì)損失500余萬元。

3 單體風(fēng)暴及移動(dòng)路徑分析

6月25日08:00 500 hPa高空上，高原東部受高脊控制，陜西省處于偏北氣流中，高原南部有偏南氣流發(fā)展。對(duì)流發(fā)生前為晴空少云天氣。12:36在延安多普勒雷達(dá)組合反射率因子(CR)圖像上首次在榆林靖邊境內(nèi)發(fā)現(xiàn)2個(gè)對(duì)流單體回波，一個(gè)偏南(回波A)，另一個(gè)偏北(回波B)。711雷達(dá)14：00開始間隔10 min加密跟蹤觀測(cè)，從利用711雷達(dá)顯示的回波位置繪制的單體生消和移動(dòng)路徑示意圖(圖1)可看出， 風(fēng)暴單體A以5 m/s的平均速度向東南方向移動(dòng)，12:42風(fēng)暴單體A進(jìn)入成熟期，13:25風(fēng)暴單體A移動(dòng)方向的右前方有新生單體產(chǎn)生(單體A1)，原來風(fēng)暴單體A迅速減弱(14:00消散)。新生單體A1則快速發(fā)展，13:56已發(fā)展超級(jí)單體風(fēng)暴，以3～4 m/s的平均速度向南方向移動(dòng)，并不斷地發(fā)展增強(qiáng)，14:00超級(jí)單體風(fēng)暴進(jìn)入最強(qiáng)盛期，移速由14:30的5 m/s不斷增加至16:00的8 m/s。超級(jí)單體風(fēng)暴A1在15:50開始進(jìn)入消亡期。風(fēng)暴單體B在13：52裂成兩塊單體，其中B1向西移動(dòng)后轉(zhuǎn)向東南，在鐮刀灣附近出現(xiàn)短時(shí)暴雨，繼續(xù)向南，移動(dòng)至14:49消散；B2向東北側(cè)移動(dòng)，在王家灣出現(xiàn)雷雨天氣，接著向北側(cè)移動(dòng)，14:39消散。對(duì)于中尺度對(duì)流復(fù)合體(MCC)其回波發(fā)展消亡持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)4 h左右(12:35～16:03)，自北向南方向移動(dòng)了85～90 km。

4 物理量分析

4.1 對(duì)流參數(shù)及大氣層結(jié)選取了雷暴天氣發(fā)生區(qū)上游銀川和下游延安測(cè)站資料，25日08:00延安站上空大氣0 ℃層位勢(shì)高度4 590 m，根據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)陜北地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)雷暴天氣參數(shù)閾值0 ℃層高度為4 000～4 820 m[3]，-20 ℃層位勢(shì)高度為6 153 m，在700 hPa以下存在較強(qiáng)垂直風(fēng)向切變(850 hPa東南風(fēng)4 m/s，700 hPa西北風(fēng)4 m/s)，在700～500 hPa存在風(fēng)速切變，風(fēng)切變值為3.3 m/(s·km)。根據(jù)黃美元等對(duì)青陽地區(qū)42塊冰雹云的分析表明，比較強(qiáng)的冰雹云多出現(xiàn)在中等強(qiáng)度的環(huán)境風(fēng)切變條件下，風(fēng)切變值多在3.0～4.0 m/(s·km)[4]。

25日08:00整個(gè)河套上空500 hPa以上屬于較強(qiáng)的輻合區(qū)，輻合區(qū)一直持續(xù)到150 hPa高度以上，陜西北部地區(qū)維持一負(fù)散度中心，最小中心值在250 hPa層面上對(duì)流風(fēng)暴源地上空。 從表1可以看出，延安上空大氣層結(jié)是相對(duì)較弱的對(duì)流不穩(wěn)定，其上空的對(duì)流有效位能(CAPE)接近于0 J/kg，但自由對(duì)流高度(LCL)在1 500 m左右，近地面有海拔高度為2 205 m的逆溫層，中高層是輻合環(huán)境場(chǎng)，有利于后期近地面能量的聚集，一旦中層干冷空氣侵入，為局地強(qiáng)對(duì)流形成創(chuàng)造了良好的對(duì)流不穩(wěn)定條件。

表1 2011年6月25日08：00延安、銀川各對(duì)流參數(shù)

4.2 延安地區(qū)地面溫度的中小尺度特征通過對(duì)6月25日延安市高密度加密觀測(cè)站網(wǎng)地面溫度分布分析，08:00地面溫度分布基本上趨于平均，延安市區(qū)內(nèi)西北部局地較其他大部分地區(qū)升溫變化大得多。從圖2可以看出，13:00延安市區(qū)內(nèi)西北部有3個(gè)高值區(qū)，其一與志丹縣城相對(duì)應(yīng)，另一與鐮刀灣相對(duì)應(yīng)，還有1個(gè)在吳起縣區(qū)對(duì)應(yīng)有較大范圍的高值區(qū)，表現(xiàn)出中小尺度的高值區(qū)。

4.3 中尺度輻合從25日08:00 850 hPa水汽通量散度場(chǎng)圖上(圖3)可以看出，在陜西北西北部有一個(gè)-14.7 g/(cm2· hPa·s)的水汽通量散度中心，表現(xiàn)出一個(gè)中尺度的水汽通量輻合區(qū)和高假相當(dāng)位溫θse中心相對(duì)應(yīng)。許多觀測(cè)事實(shí)表明，強(qiáng)風(fēng)暴天氣的發(fā)生和暴雨產(chǎn)生往往出現(xiàn)在一定強(qiáng)度的中尺度輻合場(chǎng)天氣形勢(shì)下，美國(guó)Waldstreicher認(rèn)為濕度通量輻合(MFC)可以作為強(qiáng)對(duì)流的一個(gè)預(yù)報(bào)因子，有助于預(yù)報(bào)員識(shí)別強(qiáng)雷暴可能出現(xiàn)地區(qū)，有助于識(shí)別雷暴發(fā)生前的低層強(qiáng)迫地區(qū)[5]。

13：50～16：03多普勒雷達(dá)速度分布圖像(圖4)顯示，測(cè)站西北側(cè)存在一輻合的不連續(xù)區(qū)域，在14:14:25圖像可能畫出連續(xù)的東北—西南向的輻合線。根據(jù)美國(guó)WSR—88D雷達(dá)的探測(cè)實(shí)踐，在一定的天氣條件下，多普勒雷達(dá)探測(cè)到邊界層出現(xiàn)中尺度輻合線(區(qū))后，跟蹤這個(gè)中尺度輻合線(區(qū))，就可以預(yù)測(cè)幾十分鐘后可能出現(xiàn)的積云和它今后的發(fā)展和降水，這在對(duì)流天氣的臨近預(yù)報(bào)中是非常有用的。中尺度輻合線的形成可以改變?cè)瓉淼拇髿鈱咏Y(jié)，低層(850 hPa)水汽向上輸送，從而加速對(duì)流單體的垂直發(fā)展。

5 風(fēng)暴演變

2011年6月25日12:36左右在陜西靖邊縣境內(nèi)(相對(duì)于延安雷達(dá)位置270°～330°，315～320 km)開始有孤立的多單體風(fēng)暴生成，此后回波單體不斷發(fā)展加強(qiáng)并向南略偏東方向移動(dòng)；13:01該風(fēng)暴系統(tǒng)已發(fā)展成由多個(gè)對(duì)流風(fēng)暴連成一線(基本上西南-東北走向)，該中尺度對(duì)流系統(tǒng)有2個(gè)發(fā)展比較旺盛的對(duì)流風(fēng)暴(A、B)，其中北側(cè)的B發(fā)展較快，13:50其西北側(cè)存在一個(gè)后側(cè)入流，13:56 B呈現(xiàn)出小尺度的弓形回波特征，風(fēng)暴直徑20～30 km，中心強(qiáng)度達(dá)65 dBz；對(duì)流風(fēng)暴進(jìn)入發(fā)展旺盛期，13:50～14:20風(fēng)暴B產(chǎn)生24.7 mm的降水；14:14分裂成2個(gè)對(duì)流單體，偏南側(cè)單體向南移動(dòng)，偏北側(cè)單體向西北方向移動(dòng)，14:50衰減消亡。

13:31對(duì)流風(fēng)暴A其進(jìn)行方向一側(cè)30 km處開始出現(xiàn)新生單體(A1)，其發(fā)展速度非?？?，13:38已呈現(xiàn)出中氣旋特征，對(duì)流單體(A1)中VIL值和最大中心強(qiáng)度(DBZM)值持續(xù)穩(wěn)定地增長(zhǎng)，13:56組合反射率圖上，對(duì)流單體A1的南側(cè)出現(xiàn)明顯的入流缺口，風(fēng)暴主體向著低層入流方向伸出一個(gè)突出物，很明顯低層入流來自南方。同時(shí)位于該風(fēng)暴北側(cè)的對(duì)流單體(A)迅速消亡；其風(fēng)暴主體低層入流方向伸出的突出物14:30消失，持續(xù)30 min左右，它是超級(jí)對(duì)流單體低層回波的一個(gè)顯著特征。 在1.5°仰角的徑向速度圖上，13:38開始回波表現(xiàn)出較強(qiáng)的以輻合為主的氣旋式流場(chǎng)特征，正負(fù)速度差達(dá)27 m/s，入流氣流在此輻合上升，有利于風(fēng)暴對(duì)流的進(jìn)一步發(fā)展；13:56中氣旋特征也隨之失去其特征，中氣旋持續(xù)時(shí)間50 min左右。中氣旋出現(xiàn)在強(qiáng)降水或降雹前30～60 min。

結(jié)合延安711雷達(dá)回波RHI圖像資料(圖5)分析，14:09沿入流方向穿過最強(qiáng)中心位置的反射因子垂直剖面已開始顯現(xiàn)出有界弱回波區(qū)BWER的結(jié)構(gòu)，可以推斷對(duì)流單體(A1)為超級(jí)對(duì)流單體，14:40的超級(jí)對(duì)流單體反射因子垂直剖面呈現(xiàn)明顯的有界弱回波區(qū)，在其南側(cè)中低層是強(qiáng)烈的上升氣流區(qū)，回波頂位于有界弱回波區(qū)之上，超級(jí)單體頂高已達(dá)16 km，強(qiáng)中心高度高達(dá)6 km左右，超級(jí)對(duì)流單體進(jìn)入發(fā)展旺盛期。對(duì)應(yīng)14:40組合發(fā)射率因子圖上顯示了帶有典型鉤狀回波，最大反射率因子位于鉤狀回波上(西部)，其強(qiáng)度為69 dBz。在1.5°仰角的徑向速度圖像上，在超級(jí)單體的南側(cè)出現(xiàn)2條明顯的出流邊界，一條位于鉤狀回波的西南，一條位于鉤狀回波的東南，超級(jí)單體的左前方低層反射率因子呈現(xiàn)明顯的倒“V”字型結(jié)構(gòu)，這也是超級(jí)對(duì)流單體風(fēng)暴典型特征之一。14:44～15:02延安保安地面出現(xiàn)降雹，超級(jí)單體風(fēng)暴進(jìn)入最強(qiáng)盛期。在地面出現(xiàn)降雹期間，14:50～15:02組合發(fā)射率因子圖上出現(xiàn)三體散射長(zhǎng)釘(TBSS)。

三體散射長(zhǎng)釘是一個(gè)當(dāng)雷達(dá)波束遇到非常大的冰雹時(shí)發(fā)生的雷達(dá)微波散射現(xiàn)象，相當(dāng)一部分能量被散射到散射體積下面的地面，來自地面的后向散射能量返回包含水物質(zhì)的散射體積，再沿著初始傳輸?shù)穆窂奖簧⑸浠乩走_(dá)產(chǎn)生的結(jié)果。對(duì)于C波段(5 cm)的雷達(dá)比S波段的雷達(dá)更容易出現(xiàn)TBSS，TBSS出現(xiàn)不一定表明有大冰雹出現(xiàn)，在這一波段，小冰雹甚至大雨滴也可以造成TBSS。降雹后半段由于雨強(qiáng)突增出現(xiàn)較小的三體散射長(zhǎng)釘。Lemon指出，在觀測(cè)到三體散射長(zhǎng)釘后的10～30 min內(nèi)地面有可能出現(xiàn)直徑>25 mm的降雹，同時(shí)往往伴隨有地面災(zāi)害性大風(fēng)[6]。廖玉芳等對(duì)發(fā)生在我國(guó)的三體散射長(zhǎng)釘進(jìn)行了全面的分析，發(fā)現(xiàn)幾乎所有三體散射長(zhǎng)釘個(gè)例均伴隨有大冰雹[7-8]。在15:45組合反射率因子圖上出現(xiàn)比較明顯的三體散射長(zhǎng)釘，但地面并沒有出現(xiàn)降雹，也無明顯的強(qiáng)降水(但超級(jí)單體的左前方低層反射率因子呈現(xiàn)明顯的倒“V”字型結(jié)構(gòu))。出現(xiàn)這種情況的原因是否可以這樣解釋，15:45超級(jí)單體風(fēng)暴反射因子中心強(qiáng)度仍然保持一定的高度值(70 dBz)，VIL值保持在50 kg/m2以上,但回波頂高(TOP)和強(qiáng)中心高度(HT)突然下降了2～3 km，可以推斷超級(jí)單體(A1)在臨步入衰減期，0 ℃層以下中低層液態(tài)粒子的密度急劇加大，雷達(dá)回波可能是反射因子的超折射引起的虛假回波。超折射主要取決于當(dāng)時(shí)的大氣條件，一般發(fā)生在溫度隨高度升高而增加或(和)濕度隨高度升高而減小的大氣中[9]。這種解釋是否正確，還有待以后進(jìn)一步研究。總之，在超級(jí)單體風(fēng)暴發(fā)展到后期出現(xiàn)三體散射長(zhǎng)釘對(duì)冰雹預(yù)警沒有意義。

6 超級(jí)單體風(fēng)暴的參數(shù)特征

分析對(duì)這次超級(jí)單體風(fēng)暴VIL值、反射因子最大中心強(qiáng)度(DBZM)、反射因子最強(qiáng)中心高度(HT)、回波頂高(TOP)等在對(duì)流風(fēng)暴全過程中隨時(shí)間的變化(圖6)發(fā)現(xiàn)，持續(xù)增高的VIL值和保持一定高的反射因子最大中心強(qiáng)度(DBZM)對(duì)識(shí)別超級(jí)單體有重要的指示意義。對(duì)于這次過程分析得出，超單體(A1)出現(xiàn)在強(qiáng)對(duì)流天氣，VIL閾值為50 kg/m2。>40 kg/m2最初出現(xiàn)在強(qiáng)風(fēng)暴產(chǎn)生前30 min(13:56)，最大值出現(xiàn)在強(qiáng)風(fēng)暴時(shí)段(14:56)，為63 kg/m2，此時(shí)反射因子最大中心強(qiáng)度也保持在最高位60～70 dBz。對(duì)流風(fēng)暴過程中超級(jí)單體(A1)在降雹前反射因子在垂直方向上會(huì)出現(xiàn)突發(fā)性劇增。14:08和14:20反射因子回波頂高出現(xiàn)2次劇增現(xiàn)象，增長(zhǎng)幅度在3～4 km(在延安711雷達(dá)回波RHI圖像上增長(zhǎng)幅度在5～6 km左右)。14：00～14：30閃電頻數(shù)、強(qiáng)回波中心高度均出現(xiàn)急劇增長(zhǎng)，且反射因子回波頂高維持在10 km以上的高度。超級(jí)單體(A1)反射因子強(qiáng)回波區(qū)中心相對(duì)于0 ℃和-20 ℃等溫線高度的位置對(duì)判斷降雹的潛勢(shì)非常重要。強(qiáng)回波區(qū)必須在0 ℃等溫線高度以上才能對(duì)降雹的潛勢(shì)有所貢獻(xiàn)。當(dāng)強(qiáng)回波區(qū)位于-20 ℃等溫線高度以上對(duì)降雹的潛勢(shì)貢獻(xiàn)最大。降雹前反射因子強(qiáng)回波區(qū)中心高度值一直在0 ℃層高度附近上下浮動(dòng)，降雹前30 min保持在0 ℃層以上高度，14:26強(qiáng)回波區(qū)中心高度值突增至7.3 km，超越-20 ℃等溫線高度以上。

對(duì)于風(fēng)暴單體(A)、超級(jí)單體(A1)、非超級(jí)單體(B)三者比較分析，發(fā)現(xiàn)超級(jí)單體(A1)垂直累積液態(tài)含水量(VIL)、反射因子最大中心強(qiáng)度(DBZM)、回波頂高(TOP)在發(fā)展到成熟期均持續(xù)增長(zhǎng)過程中，其各參數(shù)值保持在一定的高位；非超級(jí)單體(B)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水前，VIL、DBZM、TOP、HT達(dá)到相應(yīng)值后，成熟期VIL、TOP、HT值處于持續(xù)下降趨勢(shì)，回波頂高(TOP)較超級(jí)單體低；超級(jí)單體(A1)VIL值和DBZM在風(fēng)暴發(fā)展過程中起伏大，反映出超單體(A1) 發(fā)展過程中風(fēng)暴內(nèi)部對(duì)流十分的旺盛。對(duì)流單體A在發(fā)展過程中沒有出現(xiàn)強(qiáng)的對(duì)流風(fēng)暴，較超級(jí)單體(A1)和非超級(jí)單體(B)的VIL并沒有超過50 kg/m2，反射率因子的最強(qiáng)中心高度一直維持在0 ℃層以下，且變化幅度不大。超級(jí)單體風(fēng)暴發(fā)展過程中另一顯著特點(diǎn)是超單體風(fēng)暴的傳播速度明顯高于非超單體風(fēng)暴，且由初始的3 m/s到消亡時(shí)的8 m/s的一個(gè)持續(xù)增長(zhǎng)過程。另外，此次超級(jí)單體(A1)不是孤立的，在其北側(cè)對(duì)流風(fēng)暴與其構(gòu)成一個(gè)中尺度的對(duì)流系統(tǒng)MCS。它們相互影響，相互依存，就超級(jí)單體本身的水平尺度而言(在衛(wèi)星云圖上)可以近似看成一個(gè)橢圓形。

7 結(jié)論

(1)利用位于陜西延安的C波段多普勒天氣雷達(dá)資料對(duì)2011年6月25日13:50～15:50陜西北部地區(qū)的一次典型的超級(jí)單體風(fēng)暴過程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。在預(yù)報(bào)發(fā)生對(duì)流風(fēng)暴潛勢(shì)時(shí)，往往使用T-lgP圖進(jìn)行熱力不穩(wěn)定分析是不夠的，超單體風(fēng)暴過程發(fā)生在不穩(wěn)定能量不太高的環(huán)境條件下，在風(fēng)暴發(fā)生地上空的對(duì)流層以上有一個(gè)中尺度的輻合中心，近地面有逆溫層，850 hPa層面上對(duì)應(yīng)一個(gè)中尺度水汽輻合區(qū)和假相當(dāng)位溫θse高值區(qū)。下墊面的局地升溫造成熱力不均勻具有的中小尺度特征，有助于預(yù)報(bào)員識(shí)別強(qiáng)雷暴可能出現(xiàn)地區(qū)，有助于識(shí)別雷暴發(fā)生前的低層強(qiáng)迫地區(qū)。

(2)超級(jí)單體風(fēng)暴與非超級(jí)單體風(fēng)暴的區(qū)別在于它有持久深厚的中氣旋，表現(xiàn)在反射率圖上就是它的旋轉(zhuǎn)特性。此次超級(jí)單體風(fēng)暴過程中尺度為10 km 的中氣旋持續(xù)時(shí)間50 min左右。中氣旋出現(xiàn)在強(qiáng)降水或降雹前30～60 min。超級(jí)單體風(fēng)暴的南側(cè)出現(xiàn)明顯的入流缺口，其風(fēng)暴主體低層入流方向伸出的突出物持續(xù)30 min左右，它是超級(jí)對(duì)流單體低層回波的一個(gè)顯著特征。

(3)超級(jí)單體風(fēng)暴過程中持續(xù)增高的VIL值和保持一定高的反射因子最大中心強(qiáng)度(DBZM)對(duì)識(shí)別超級(jí)單體有重要的指示意義。超級(jí)單體(A1)VIL值、DBZM、回波頂高(TOP)在發(fā)展到成熟期均持續(xù)增長(zhǎng)過程中，其各參數(shù)值保持在一定的高位。非超級(jí)單體(B)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水前，VIL、DBZM、TOP、強(qiáng)中心高度(HT)達(dá)到相應(yīng)值后，成熟期VIL、Top、HT值處于持續(xù)下降趨勢(shì)，TOP較超級(jí)單體低。超單體(A1)VIL值和反射因子強(qiáng)回波中心高度值在風(fēng)暴發(fā)展過程中起伏大，反映出超單體(A1) 發(fā)展過程中風(fēng)暴內(nèi)部對(duì)流十分的旺盛。

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馬遠(yuǎn)飛(1969- )，男，陜西武功人，工程師，從事通信工程和雷電防御研究。

2014-12-01

S 161.7

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0517-6611(2015)02-206-04