牡丹江大風(fēng)天氣相對(duì)螺旋度特征分析

任愛臣,朱廣帥

（牡丹江市氣象局,黑龍江 牡丹江 157000）

牡丹江大風(fēng)天氣相對(duì)螺旋度特征分析

任愛臣,朱廣帥

（牡丹江市氣象局,黑龍江 牡丹江 157000）

本文利用多普勒雷達(dá)資料垂直風(fēng)廓線(VWP)產(chǎn)品提供發(fā)生在牡丹江一次大風(fēng)天氣過程資料及暴雨天氣過程，計(jì)算并分析這次大風(fēng)天氣的風(fēng)暴相對(duì)螺旋度(SRH)特征，利用垂直風(fēng)廓線產(chǎn)品計(jì)算風(fēng)暴相對(duì)螺旋度(SRH),并分析牡丹江這次大風(fēng)天氣過程的SRH特征。結(jié)果表明:風(fēng)暴相對(duì)螺旋度(SRH)對(duì)尺度非常小的強(qiáng)對(duì)流大風(fēng)和暴雨天氣有提前10-20 min的預(yù)報(bào)作用。應(yīng)用VWP產(chǎn)品計(jì)算出的SRH,可以作為實(shí)際業(yè)務(wù)工作中預(yù)報(bào)大風(fēng)和暴雨等天氣的因子。

多普勒雷達(dá);垂直風(fēng)廓線;相對(duì)螺旋度;大風(fēng)

1 引言

牡丹江市位于黑龍江省的東南部，地處中、俄、朝合圍的“金三角”腹地，市區(qū)中部是牡丹江河谷盆地，整個(gè)地區(qū)凸現(xiàn)山勢并且連綿起伏，亦縱橫河流，被稱為“九分山水一分田”。地形則是以山地，丘陵為主，呈現(xiàn)出中山、低山、丘陵、河谷盆地四種地質(zhì)形態(tài)。牡丹江市東南瀕臨日本海，相距1000 km。受海陸巨大熱力差異的影響，形成海洋（半濕潤型）中溫帶季風(fēng)氣候特征。雷暴、大風(fēng)、冰雹、短時(shí)強(qiáng)降水等中小尺度強(qiáng)對(duì)流天氣是牡丹江地區(qū)主要?dú)庀鬄?zāi)害。本文采用牡丹江新一代多普勒天氣雷達(dá)產(chǎn)品計(jì)算風(fēng)暴相對(duì)螺旋度，研究其在暴雨、冰雹、大風(fēng)中的(SRH)值變化，作為實(shí)際業(yè)務(wù)工作中預(yù)報(bào)大風(fēng)和暴雨等天氣的因子。

2 實(shí)例分析

選取牡丹江市2006年7月13日的大風(fēng)過程,VWP產(chǎn)品選取牡丹江市多普勒天氣雷達(dá)站探測的資料。

2.1 大風(fēng)過程

2006年7月13日下午牡丹江地區(qū)的海林，牡丹江城區(qū)遭受風(fēng)災(zāi)，一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)的蔬菜大棚、麥田、樹木、輸電線路受損、房屋倒塌，麥田小麥成片被擊倒。根據(jù)牡丹江自動(dòng)觀測站網(wǎng)資料，本地區(qū)大部分觀測點(diǎn)出現(xiàn)了5-7級(jí)風(fēng)，8級(jí)以上大風(fēng)有5站，其中牡丹江本站風(fēng)力最大為10級(jí)，海林本站出現(xiàn)9級(jí)大風(fēng)。

2.2 雷達(dá)資料產(chǎn)品分析

中午前地面冷鋒緩慢進(jìn)入倒槽，冷空氣到達(dá)吉林北部與黑龍江東南部地區(qū)之間，不斷有對(duì)流回波產(chǎn)生。在基本反射率0.5PPI圖上，11時(shí)06分先有小對(duì)流單體生成，向東北方向一帶發(fā)展，12時(shí)27分已集結(jié)成帶狀；在12時(shí)43分吉林北部的汪清，及牡丹江地區(qū)寧安，海林一代有對(duì)流回波發(fā)展為帶狀回波，以后兩條帶狀回波逐漸靠近，13時(shí)07分合并為100*50 km的回波帶,其上有幾個(gè)對(duì)流風(fēng)暴發(fā)展旺盛，其強(qiáng)度達(dá)到55 dBz，回波頂高8-11 km（回波頂41號(hào)產(chǎn)品），13時(shí)26分影響到牡丹江本市時(shí)回波呈現(xiàn)出超級(jí)單體風(fēng)暴反射率特征即低層弱回波區(qū)和中高層回波懸垂；13時(shí)41分本站出現(xiàn)10級(jí)27.9 m/s大風(fēng)，以后磨刀石、亮子河，代馬溝也出現(xiàn)強(qiáng)降水，大風(fēng)天氣。

2.3 雷達(dá)VWP產(chǎn)品的相對(duì)螺旋度分析

由VWP產(chǎn)品得到風(fēng)的分布,可以看出計(jì)算S R H的最大高度取在6.7 km。大風(fēng)天氣主要是由低層輻合引起的,因此將S R H分為上、下兩層來計(jì)算,2.4 km以下,上層取2.4 km以上,中層間或有“ND”層，計(jì)算風(fēng)向風(fēng)速均取0。計(jì)算結(jié)果見表1。

大風(fēng)出現(xiàn)前十幾分鐘左右,低層的S R H迅速由負(fù)值(-35.7 m．s)轉(zhuǎn)為較大正值 112.3 m．s，大風(fēng)持續(xù)期間S R H均為正值,但大風(fēng)過后有逐漸減弱趨勢,高層的S R H則在大風(fēng)出現(xiàn)前以及持續(xù)的幾分鐘之內(nèi)一直為負(fù)值，最大值為(-101.7 m．s),大風(fēng)出現(xiàn)十幾分鐘后,S R H轉(zhuǎn)為正值。

表1 2006年7月13日13時(shí)02—44分的S R H分布(單位:m．s)

災(zāi)害性天氣出現(xiàn)前低層S R H迅速由負(fù)值轉(zhuǎn)為較大正值,災(zāi)害性天氣出現(xiàn)后S R H迅速下降。高層的S R H的強(qiáng)度與下層相反:在災(zāi)害性天氣出現(xiàn)前呈減小趨勢,災(zāi)害性天氣發(fā)生后呈增大趨勢。這種上、下層配置與對(duì)流的發(fā)展是一致的。由風(fēng)暴相對(duì)螺旋度的物理意義,S R H的增長主要由于存在強(qiáng)的風(fēng)垂直切變,而強(qiáng)的風(fēng)垂直切變又引起水平渦度的增大,因此S R H的大小也反映風(fēng)垂直切變的強(qiáng)弱,其數(shù)值越大,越有利于風(fēng)暴的發(fā)展。災(zāi)害性天氣發(fā)生前,低層有正的渦度輸送,垂直切變加強(qiáng),有利于風(fēng)暴發(fā)展,引發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)。災(zāi)害性天氣發(fā)生后,低層正渦度輸送減弱,垂直切變減弱，風(fēng)暴發(fā)展受到抑制。

3 總結(jié)

(1)根據(jù)多普勒雷達(dá)的垂直風(fēng)廓線(VWP)產(chǎn)品可以計(jì)算得到時(shí)間密度非常高的風(fēng)暴相對(duì)螺旋度,對(duì)尺度非常小的強(qiáng)對(duì)流大風(fēng)和暴雨天氣有提前10-20 min的預(yù)報(bào)作用，在實(shí)際業(yè)務(wù)運(yùn)行中,有一定的預(yù)報(bào)價(jià)值。

(2)7.13大風(fēng)天氣發(fā)生前后，高、低層的S R H值變化不同，這種高、低層配置與對(duì)流的發(fā)展相一致。災(zāi)害性天氣發(fā)生前,低層有正的渦度輸送,垂直切變加強(qiáng),有利于風(fēng)暴發(fā)展,引發(fā)強(qiáng)對(duì)流天氣出現(xiàn)。災(zāi)害性天氣發(fā)生后,低層正渦度輸送減弱,垂直切變減弱，風(fēng)暴發(fā)展受到抑制。

[1]Woodall G R.Qualitative forecasting of tornadicactivity using storm relative environmentalhelicity.Preprint s,16t h Conf.on Severe Local Storms,Boston,MA,A2mer.Meteor.Soc.,1990.311—315.

[2]劉惠敏,鄭蘭芝.螺旋度診斷分析與短時(shí)強(qiáng)降水面雨量預(yù)報(bào).[J]氣象,2002,28(10):37-40.

[3]朱乾根,林錦瑞,壽紹文等.天氣學(xué)原理和方法.[M]北京:氣象出版社,1992:855.

[4]胡明寶,高太長,湯達(dá)章.多普勒天氣雷達(dá)資料分析與應(yīng)用.[M]北京:解放軍出版社,2000:168-169.

[5]孫偉,應(yīng)沖雄.用螺旋度對(duì)一次暴雨過程的分析.[J]陜西氣象,2001,04:14-16.

P412.25

A

1002－252X(2017)03－0010－01

2017－6－1

任愛臣（1979-），男，黑龍江省牡丹江市人，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，本科生，工程師.