c強(qiáng)對(duì)流暴雨多普勒天氣雷達(dá)個(gè)例分析1IT計(jì)算機(jī)

1/1c強(qiáng)對(duì)流暴雨多普勒天氣雷達(dá)個(gè)例分析[1]-IT計(jì)算機(jī)

氣象科技第卷第期年月∏∞∞≤≥≤∞≤∞∞≤≠

局地強(qiáng)對(duì)流暴雨的多普勒天氣雷達(dá)個(gè)例分析

丁青蘭秦勇陳明軒譚曉光

北京中國(guó)氣象局大氣探測(cè)技術(shù)中心北京北京城市氣象討論所北京北京市氣象臺(tái)

這次局地暴雨的主要特征是≠范圍小!局地性

很強(qiáng)超過的降水區(qū)域主要位于石景山!豐

臺(tái)!門頭溝東部和中心城區(qū)圖降水強(qiáng)度很

大豐臺(tái)氣象站最大降水量為最

大降水≈突發(fā)性強(qiáng)從對(duì)流云團(tuán)開頭形成

到強(qiáng)對(duì)流暴雨消失的時(shí)間只有

圖年月日北京地區(qū)雨量分布

單位

這次局地暴雨造成城區(qū)嚴(yán)峻積水東城!西城!

崇文!宣武個(gè)內(nèi)城區(qū)的大多數(shù)道路在急降雨期間

積水超過造成大量平房和樓房地下室進(jìn)水

另外市區(qū)西!南環(huán)路立交橋下積水造成交通阻斷

環(huán)路其余部分也有不同程度積水引起交通擁堵造

成很大的社會(huì)影響

天氣背景

.天氣形勢(shì)分析

年月日?qǐng)D略和

天氣圖上河套消失低渦!低槽槽前為西南

或偏南氣流而北京還是西北氣流日?qǐng)D

略低渦位置幾乎沒有變化槽線緩慢移至河套東

側(cè)本站已轉(zhuǎn)為東南風(fēng)

天氣圖上從日?qǐng)D略開頭河

套的東北側(cè)已消失低渦和切變線北京位于切變線

前為偏南氣流日?qǐng)D略低渦和切變線位

置幾乎沒有變化北京為西南風(fēng)日?qǐng)D

略切變線移至北京四周北京仍為西南氣流這次

暴雨過程從天氣圖上看雖然有明顯的天氣系統(tǒng)但日北京的低層并沒有系統(tǒng)性上升運(yùn)動(dòng)大尺度環(huán)流主要為局地暴雨的發(fā)生供應(yīng)了水汽條件.氣象條件分析月日本站的對(duì)流層中!低層Η隨高度減小由地面的ε減小到的最小值ε氣層是對(duì)流性不穩(wěn)定的另外Κ指數(shù)為ε沙氏指數(shù)≥為ε表明氣層很不穩(wěn)定月日北京單站Τ2π圖圖略顯示本站氣層有較大的不穩(wěn)定能量且不穩(wěn)定層次達(dá)到以上層結(jié)曲線與露點(diǎn)曲線之間呈向上開口喇叭狀這種下濕上干的配置有利于產(chǎn)生強(qiáng)對(duì)流天氣多普勒雷達(dá)回波分析年月日北京西南部的房山和河北境內(nèi)開頭有對(duì)流單體群生成這些對(duì)流單體不斷進(jìn)展加強(qiáng)并向西北方向緩慢移動(dòng)形成兩條首尾相連的弧形回波帶其中位于雷達(dá)站西側(cè)的弧形回波帶中單體呈彌散狀態(tài)對(duì)北京地區(qū)基本沒有產(chǎn)生影響圖為年月日雷達(dá)圖見圖版位于雷達(dá)站西南部從河北易縣一帶進(jìn)展起來的弧形回波帶結(jié)構(gòu)較緊密帶上強(qiáng)對(duì)流單體的最大回波強(qiáng)度為高度為強(qiáng)對(duì)流單體的速度場(chǎng)中有多個(gè)中Χ尺度的輻合其中位于房山的為氣旋性輻合方位β!距離以輻合為主位于輻合區(qū)的兩塊強(qiáng)回波單體合并后快速增加強(qiáng)度達(dá)到高度為圖合并后回波的速度場(chǎng)由氣旋性輻合進(jìn)展成核直徑為!旋轉(zhuǎn)速度為#的弱中氣旋方位β!距離圖而在緊鄰雷達(dá)站的海淀!石景山和豐臺(tái)等地新生的對(duì)流回波此時(shí)已進(jìn)展成一條長(zhǎng)!寬西南)東北向的強(qiáng)回波短帶圖最大回波強(qiáng)度為由于回波離雷達(dá)太近雷達(dá)探測(cè)不到對(duì)流云頂回波高度應(yīng)在以上其速度場(chǎng)中消失逆風(fēng)區(qū)這條回波帶在門頭溝產(chǎn)生了的強(qiáng)降水強(qiáng)回波短帶的東北端開頭減弱消散其西南端在向西北方向移動(dòng)的過程中不斷有對(duì)流單體并入回波向雷達(dá)站西側(cè)的門頭溝進(jìn)展這時(shí)上述在房山合并的強(qiáng)回波開頭分裂一部分向東北偏北方向進(jìn)展增加漸漸脫離回波帶向門頭溝回波靠近另一部分向西北方向移動(dòng)雷達(dá)站東南四周的天安

門!天壇一帶開頭有一些回波單體新生這些單體在

向西北方向緩慢移動(dòng)的過程中快速進(jìn)展后

回波的速度場(chǎng)消失中Χ尺度輻合回波向輻合區(qū)發(fā)

展回波的最大強(qiáng)度為強(qiáng)回波的速

度場(chǎng)中消失弱中氣旋方位β!距離圖

圖氣旋核直徑為最大入流為

#最大出流為#旋轉(zhuǎn)速度為

#最大出流最大入流這個(gè)強(qiáng)對(duì)流

風(fēng)暴給中心城區(qū)造成很大的降水其中天安門

降水天壇降水1此時(shí)上述

向東北偏北方向進(jìn)展的強(qiáng)回波與門頭溝回波合并后

快速增加進(jìn)展成一條準(zhǔn)南北向長(zhǎng)!寬

的強(qiáng)回波短帶圖強(qiáng)度為其速度場(chǎng)中

消失兩個(gè)尺度和強(qiáng)度相當(dāng)?shù)臍庑暂椇戏轿?/p>

β!距離方位β!距離圖

以旋轉(zhuǎn)為主兩個(gè)氣旋性輻合的正!負(fù)速度中心距離

均為左右北側(cè)氣旋性輻合的正速度極值為

#負(fù)速度極值為#南側(cè)氣旋性

輻合的正速度極值為#負(fù)速度極值為

#兩個(gè)氣旋性輻合外側(cè)的速度極值遠(yuǎn)大于其

相鄰的速度極值是由于相鄰部分速度方向相反相互

抵消了一部分≈強(qiáng)回波基本掩蓋了中心城

區(qū)圖并向北緩慢移動(dòng)上述相鄰的兩個(gè)氣旋

性輻合此時(shí)合并形成一個(gè)尺度更大!強(qiáng)度更強(qiáng)的氣

旋性輻散方位β!距離圖合并后

的回波開頭減弱從圖中還可以看出雷達(dá)站和

天壇一帶有逆風(fēng)區(qū)和氣旋性輻合方位β!距離

以輻合為主負(fù)速度極值為#正速

度極值為#輻合仍舊維持速度圖中

消失兩個(gè)大風(fēng)中心圖正速度極值為

#方位β!距離!高度負(fù)速

度極值為#方位β!距離!高度

表明低層水汽輸送明顯增加豐

臺(tái)有對(duì)流回波新生進(jìn)展圖向東偏北方向移

動(dòng)漸漸靠近中心城區(qū)的回波并入城區(qū)回波

后形成一條南北向的長(zhǎng)!寬的強(qiáng)回波

帶圖最大回波強(qiáng)度為城區(qū)回波的速

度場(chǎng)很簡(jiǎn)單正速度區(qū)向負(fù)速度區(qū)伸展而伸展的正

速度區(qū)中又包含有封閉的負(fù)速度區(qū)逆風(fēng)區(qū)圖

表明對(duì)流仍舊很強(qiáng)這條回波帶向偏北方向移

動(dòng)給豐臺(tái)!紫竹院等地帶來強(qiáng)降水其中豐臺(tái)

降水降水此后回波帶的北端漸漸減弱但雷達(dá)站西南之間有對(duì)流回波生成漸漸進(jìn)展并入回波帶的南端形成一條西南南)東北北向的回波帶帶長(zhǎng)為左右?guī)挒樽笥抑饕獮榉e層混合性降水回波這時(shí)回波的速度場(chǎng)也開頭變得越來越有規(guī)章這條回波帶持續(xù)移過市區(qū)給市區(qū)帶來較大的降水回波開頭減弱回波帶變寬北京城區(qū)仍舊為回波所掩蓋強(qiáng)度較弱為基本為層狀云降水回波此時(shí)回波速度場(chǎng)中的零速度線經(jīng)過測(cè)站并且比較整齊低層為西南風(fēng)垂直風(fēng)廓線分析垂直風(fēng)廓線是比較常用的多普勒天氣雷達(dá)二次產(chǎn)品圖是利用雷達(dá)的速度立體掃描資料依據(jù)∏方法制作的不同時(shí)次垂直風(fēng)廓線

圖年月日強(qiáng)降水時(shí)段的垂直風(fēng)廓線從圖可以看出在整個(gè)強(qiáng)降水時(shí)段對(duì)流層中!低層均有南風(fēng)重量為北京源源不斷地輸送了水汽中層由偏西風(fēng)轉(zhuǎn)為偏東風(fēng)低層風(fēng)速明顯加大增加了水汽的輸送另外從北京南郊觀象臺(tái)的風(fēng)廓線圖圖略和圖中可以看出當(dāng)天對(duì)流層中!低層風(fēng)速都不大風(fēng)速垂直變化小只有風(fēng)向有一些變化本站垂直風(fēng)切變較弱不利于強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴如超級(jí)單體風(fēng)暴的進(jìn)展!組織和維持風(fēng)暴單體的進(jìn)展主要靠地面輻合和老單體的下沉氣流向外集中促使環(huán)境空氣抬升的作用≈

ΑΠ風(fēng)場(chǎng)分析

陶祖鈺≈提出用單多普勒雷達(dá)的速度資料反

演二維風(fēng)場(chǎng)的方法∏2

這種方法原理比較簡(jiǎn)潔但有較好的反演效

果圖是利用β仰角多普勒速度資料依據(jù)

方法反演的這次強(qiáng)對(duì)流暴雨的風(fēng)場(chǎng)

圖年月日!

和的風(fēng)場(chǎng)距離圈間隔

月日存在一條經(jīng)過雷達(dá)站的弧形

中尺度輻合線圖降水開頭后這條輻合線仍

然存在圖位置幾乎沒有變化地面強(qiáng)降水帶

和回波分布與輻合線位置是全都的圖!圖從

圖中還可以看出位于輻合線上的豐臺(tái)!石景山

方位β!距離和天安門!天壇方位β!

距離一帶消失兩個(gè)輻合中心最強(qiáng)的降水就

消失在這四周又消失一條經(jīng)過雷達(dá)站的弧

形輻合線強(qiáng)回波帶與輻合線的位置基本全都圖

!圖另外北京城區(qū)有比較稠密的地面自動(dòng)

站網(wǎng)地面自動(dòng)站資料也證明了這些輻合線的存在

月日強(qiáng)降水開頭前北京低層吹東南風(fēng)與北京

西南部和西部山脈的走向西南)東北向幾乎垂

直地形的作用和城市的熱力作用可能是產(chǎn)生地面

輻合線的緣由≈回波的移動(dòng)包括平流和傳播當(dāng)

風(fēng)暴承載層平均風(fēng)的風(fēng)向與輻合線方向不同時(shí)因

為風(fēng)速較小回波的移動(dòng)以傳播為主在輻合線上不

斷有對(duì)流單體生成導(dǎo)致回波沿輻合線分布當(dāng)風(fēng)暴

承載層平均風(fēng)的風(fēng)向與輻合線方向相同時(shí)回波在

輻合線上得到加強(qiáng)結(jié)論與爭(zhēng)論這次局地強(qiáng)對(duì)流暴雨是大!中尺度系統(tǒng)共同作用的結(jié)果大尺度環(huán)流為暴雨供應(yīng)了充足的水汽本站層結(jié)有很大的不穩(wěn)定度為強(qiáng)對(duì)流的產(chǎn)生供應(yīng)了必要條件低層中尺度輻合線起到了觸發(fā)對(duì)流和加強(qiáng)對(duì)流的作用速度圖不僅可以用來分析大尺度環(huán)境流場(chǎng)還可以用來分析與風(fēng)暴相聯(lián)系的中小尺度流場(chǎng)這次暴雨的速度場(chǎng)消失了多個(gè)輻合!中氣旋和逆風(fēng)區(qū)結(jié)構(gòu)方法對(duì)對(duì)流性降水反演的風(fēng)場(chǎng)雖然沒有對(duì)層狀云降水反演的效果好但仍有肯定的參考價(jià)值這次局地暴雨的二維風(fēng)場(chǎng)中有明顯的中尺度輻合線定量測(cè)量降水始終是雷達(dá)應(yīng)用中的一個(gè)重點(diǎn)也是一個(gè)難點(diǎn)尤其是對(duì)強(qiáng)對(duì)流降水的估測(cè)這次降水過程我們對(duì)降水量的估測(cè)不足通過對(duì)北京市氣象局≤波段多普勒雷達(dá)增加雙偏振功能將來有望提高降水估測(cè)的力量

≈≤Μ中國(guó)氣象局北京城市氣象討論所中美強(qiáng)對(duì)流天氣接近

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