課件雷暴大風(fēng)

強對流天氣分析與預(yù)報

--雷暴大風(fēng)戴建華上海中心氣象臺

(,)2014-03-27/28南京目 錄基本概念形成機制主要類型臨近預(yù)報與預(yù)警1.基本概念雷暴大風(fēng)：17.2m/s2004-2009中國雷暴大風(fēng)（大于等于25m/s)事件空間分布--俞小鼎目 錄基本概念形成機制主要類型臨近預(yù)報與預(yù)警2.形成機制來源：強下沉運動蒸發(fā)冷卻動力下拽動量下傳適合下沉運動的層結(jié)條件濕=拖曳加速干=蒸發(fā)冷卻-密度增加-加速ThelifecycleofanordinarycellAdaptedfromByersandBrahambyMarkowskiandRiichardson(2010)垂直運動方程--俞小鼎融化潛熱蒸發(fā)潛熱升華潛熱融化潛熱（凍結(jié)潛熱）3.3×105J/kg蒸發(fā)潛熱（凝結(jié)潛熱）2.5×106J/kgL=（2500-2.4t)×103)(J/kg),取t=0°C升華潛熱（凝華潛熱）2.8×106J/kg--俞小鼎SchematicofadevelopingoutflowboundaryCottonandAnthes(1989)Radardepictionofmovingoutflowboundaries:notethatindividualcells’outflowsmergeintoamesoscale“coldpool”MarkowskiandRichardson(2010)Analysisofamesoscalecoldpoolandoutflowboundary目 錄基本概念形成機制主要類型臨近預(yù)報與預(yù)警3.主要類型局地雷暴和下?lián)舯┝黠R線超級單體雷暴的多樣性和復(fù)雜性–水平方向單體組織化超級單體脈沖雷暴pulsestorm超級單體supercell颮線-squallline下?lián)舯┝鞲蓪樱ㄖ?、低）溫度垂直遞減率中低空急流12ZSoundingJenniferRitterling,AnInvestigationofthe26July2006DownburstnearSpearville,KansasLargePositiveAreaLittleCappingInversionDryAdiabaticLayerMoistLayerElevatedDryLayerIntermediate/”Hybrid”12Zsoundingmodifiedfor22ZsurfaceconditionsJenniferRitterling,AnInvestigationofthe26July2006DownburstnearSpearville,KansasWetmicroburstsoundingWetmicroburstconceptualmodelSoutheastofNorman,Ok(BillBunting)SoutheastofNorman,Ok(BillBunting)SoutheastofNorman,Ok(BillBunting)RadarLoopJenniferRitterling,AnInvestigationofthe26July2006DownburstnearSpearville,Kansas0.5Velocityat2352ZJenniferRitterling,AnInvestigationofthe26July2006DownburstnearSpearville,Kansas12:2927颮 線12:292812:2929LEWP12:293012:2931雷達(dá)反射率08/24/2002(0.5°)12:2932RearInflowJet(RIJ)位于弓狀回波后地面強風(fēng)的來源預(yù)報地面風(fēng)RIJ

12:2933中層徑向輻合（MARC）位于颮鋒處強輻合MARCMCS中相對于風(fēng)暴的流場截面RIJMARC風(fēng)暴移動方向颮線反射率16:14-20C0C颮線主體分析徑向速度16:14颮線主體分析反射率18:33大風(fēng)型和強降水型MCS的對比06050730強線性對流系統(tǒng)的概念模型相對較高的RIJMARC,DCZ前側(cè)懸掛非強線形對流單體的概念模型下降RIJNoMARC,DCZ前側(cè)上升氣流弱兩類颮線的對比上海20090605上海20130713天氣背景與雷達(dá)觀測-20090605自西北向東南影響了上海地區(qū)，造成全市范圍的強雷電、雷雨大風(fēng)和短時強降水天氣，大部分地區(qū)出現(xiàn)了8級以上大風(fēng)，局部達(dá)10級。在颮線系統(tǒng)移動方向的前側(cè)，一個雷暴單體在上海嘉定區(qū)不斷發(fā)展并具有典型超級單體特征(黃色圓圈所指處)，該超級單體影響了嘉定和中心城區(qū)的西部和南部，降下了大冰雹，其中徐家匯冰雹直徑達(dá)25-30mm(15時35分前后)

天氣背景與雷達(dá)觀測-20120713上海的西部和中北部地區(qū)出現(xiàn)了15-28mm/h不等（7個自動站）的短時強降水和7-9級雷雨大風(fēng)（17個自動站）天氣，吳淞口站還出現(xiàn)了26m/s的10級陣風(fēng)。探空對比-上海寶山20090605-140020120713-2000干冷環(huán)境暖濕環(huán)境模式WRF及模擬方案模擬方案20090605-理想試驗20120713-實際模擬50hPa，36層50sNCEP-GFS-初值+高空、地面資料后形成模式初始場和側(cè)邊界條件,顯式積云參數(shù)化方案，WSM6微物理方案,RRTM,Dudhia.unifiedNoahland-surface,YSU1km，51層，400m微物理方案-Morrisondouble-momentscheme（MP10）20090605理想試驗方案編號方案名稱探空修改方案1控制試驗無2低溫度遞減率降低850hPa的溫度、提高500-300hPa的溫度3中層加濕增加400-600hPa間的露點溫度，提高該層的相對濕度4過濕邊界層加大地面-925hPa的露點溫度（+8℃和+6℃），較明顯提高了該層的相對濕度5濕邊界層加大地面-925hPa的露點溫度（+5℃和+3℃），適當(dāng)提高了該層的相對濕度6高層風(fēng)減弱適當(dāng)降低300-400hPa的風(fēng)速f)e)模擬結(jié)果-20090605-14時寶山探空WRF模式對寶山探空資料進(jìn)行理想模擬的反射率場和地面矢量

實際探空低溫度垂直遞減率中層加濕濕邊界層高空風(fēng)減弱過濕邊界層模擬結(jié)果-20090605沿前圖紅線的垂直截面上反射率，與溫度垂直分布和截面上的投影風(fēng)矢量

c)c)d)

控制實驗中層加濕濕邊界層弱高空風(fēng)控制實驗中層加濕濕邊界層弱高空風(fēng)沿前圖紅線的垂直截面上相對濕度，與溫度垂直分布和截面上的投影風(fēng)矢量上海南匯WSR-88D多普勒雷達(dá)觀測到7月14日a）01:06BJT和b）01:24仰角0.5°反射率（dBZ），和WRF-3km數(shù)值模擬的c）02:50和d）03:50在850hPa上的反射率（dBZ）、地面10m風(fēng)（m/s）和地面溫度（℃，紅線）c模擬結(jié)果-20120713c模擬結(jié)果-20120713

干暖空氣的卷入及其對下沉運動的貢獻(xiàn)模擬結(jié)果-20120713WRF模擬的風(fēng)暴中心500hPa和700hPa的最強上升運動（m/s）和最大LPI指數(shù)（J/kg）時間序列圖颮線的垂直結(jié)構(gòu)，RKW理論C/?u>1C/?u=1C/?u<1RKWTheoryRotunnoetal.(1988)Atkinsetal.(2004)LineRelativeInflowProfilesc=cloud-relativecoldpoolspeedAcoldpoolatthespeedof,orslightlyfasterthan,thesteeringlevelwind/(thepropagationspeedofacloud)-anoptimalconditionforintense,long-lastingsqualllines.Theroleofthelow-levelsystemrelativeinflowistopreventthecoldpoolfrompropagatingawayfromtheoverheadcloud.Thesurfacesystem-relativewindspeed,ratherthantheshear,ismostimportant.Theoptimalconditionbasedonfrontpropagationspeedandsurfaceandsteeringlevelwindsmakesfewassumptionsandismoregenerallyvalid.Xue’sTheoryonlong-livedsqualllineXue(1991)DescendingRIJDescendingRIJ20090605-16:3720120714-01:08ElevatedRIJElevatedRIJ超級單體a17:19反射率0.5°c

17:37反射率1.5°b17:19徑向速度0.5°d

17:37徑向速度0.5°弱回波線后側(cè)入流缺口速度模糊速度模糊弱回波線020kmRIJRIJ目 錄基本概念形成機制主要類型臨近預(yù)報與預(yù)警4.臨近預(yù)報預(yù)警分析與識別臨近預(yù)報下?lián)舯┝魉俣绕拭嫠俣容椛⒎瓷渎室蜃雍诵南陆迪聯(lián)舯┝鞯淖R別2003-6-616時57分，17時03分，09分，0.5度反射率和徑向速度圖疊加自動識別的下?lián)舯┝骶鋮^(qū)（白色橢圓區(qū)域）和警報區(qū)（白色矩形區(qū)域），合肥def移動型下?lián)舯┝鳒y試-2007年7月25日江蘇興化雷雨大風(fēng)與下?lián)舯┝魈鞖膺^程自動識別的警戒區(qū)(白色橢圓區(qū)域)和警報區(qū)（白色矩形區(qū)域）abcdef Roberts和Wilson（1989）在研究了31個發(fā)生在美國Colorado州的微下?lián)舯┝骷捌湎鄳?yīng)的風(fēng)暴后，發(fā)現(xiàn)下降的反射率因子核同時伴隨雷暴云中某一高度處（3-7公里）或云底附近不斷增加的徑向輻合是重要的下?lián)舯┝黝A(yù)報線索；若同時伴有雷暴云的旋轉(zhuǎn)和側(cè)向入流槽口，則可以更加肯定地預(yù)報下?lián)舯┝?，預(yù)報提前時間為0-10分鐘。下?lián)舯┝黝A(yù)警 Roberts和Wilson（1989）在研究了31個發(fā)生在美國Colorado州的微下?lián)舯┝骷捌湎鄳?yīng)的風(fēng)暴后，發(fā)現(xiàn)下降的反射率因子核同時伴隨雷暴云中某一高度處（3-7公里）或云底附近不斷增加的徑向輻合是重要的下?lián)舯┝黝A(yù)報線索；若同時伴有雷暴云的旋轉(zhuǎn)和側(cè)向入流槽口，則可以更加肯定地預(yù)報下?lián)舯┝鳎A(yù)報提前時間為0-10分鐘。

受到Roberts和Wilson（1989）的啟發(fā)，Eiltsetal.(1996)

作了類似的工作。他們研究了發(fā)生在美國Florida，Oklahoma，Arizona，和Colorado州的下?lián)舯┝?。得到的下?lián)舯┝黝A(yù)兆與Roberts和Wilson發(fā)現(xiàn)的類似。這些預(yù)兆是：1）一個迅速下降的反射率因子核；2）強并且深厚的中層輻合（2-6kmAGL）；3）產(chǎn)生下?lián)舯┝鞯姆瓷渎室蜃雍送_始出現(xiàn)在比其他雷暴單體核更高的高度。上面三點是最重要的。其次還有兩點：4）中層旋轉(zhuǎn)；5）強烈的風(fēng)暴頂輻散。個例研討2007年8月3日上海下?lián)舯┝?007年8月3日16時07分（北京時，以下同）左右，一個脈沖風(fēng)暴在前期雷暴的強冷出流與原邊界層輻合線的碰撞觸發(fā)下新生，并強烈發(fā)展，16時40分左右致使上海國際賽車場6號彎D2、D3、D4、D5號4個臨時看臺與上萬個座椅被連根拔起后吹到20米外的F1賽道上，D區(qū)沒有被吹倒的看臺D1也有一定損壞，出現(xiàn)10厘米左右的整體位移（根據(jù)事后災(zāi)情調(diào)查報道）。設(shè)置在F1賽場的自動氣象站觀測顯示：16時37分和38分的風(fēng)速分別達(dá)到了20m/s和22.2m/s，16時37分出現(xiàn)了40.6m/s的強陣風(fēng)。20070803強脈沖雷暴下?lián)舯┝?/p>

07/08/0308時58362探空2005年3月22日華南

颮線大風(fēng)冰雹個例--來自俞小鼎培訓(xùn)材料廣東災(zāi)情時間：

2005年3月22日10:00～15:00,地點：廣東中部和北部實況：11個地市出現(xiàn)8級以上大風(fēng)、冰雹和強降水，梅州市陰那山站測得過程全省最大陣風(fēng)45.5米/秒，4個市縣測得最大風(fēng)速達(dá)30米/秒以上，多個測站觀測到冰雹，高要測得的冰雹直徑為24mm，廣州測得的冰雹直徑為8mm。災(zāi)害：死亡6人，傷47人，倒塌房屋1300多間，直接經(jīng)濟(jì)損失8000萬元。福建災(zāi)情從下午14時至17時一南北向的颮線襲擊了龍巖、漳州、泉州的部分縣市，颮線經(jīng)過的地方都出現(xiàn)了6級以上大風(fēng)，多個縣市出現(xiàn)10-12級的雷雨大風(fēng)，其中永春縣風(fēng)力達(dá)40米/秒。此次災(zāi)害持續(xù)時間雖短，但風(fēng)力大，突發(fā)性強，造成的破壞性極大，特別是農(nóng)村房屋損壞特別嚴(yán)重。據(jù)福建省民政廳統(tǒng)計，截至3月25日，此次受災(zāi)人口達(dá)211萬人，因災(zāi)死亡6人，因災(zāi)受傷5032人，造成直接經(jīng)濟(jì)損失11.6億元，其中農(nóng)業(yè)損失5.13億元。50020050322080050020050322200022日08時850hPa高空形勢（紅色虛線：等溫線；綠色實線：等露點線；黑色單箭頭：急流）2005年3月22日08時梧州TlogP圖天氣背景小結(jié)南嶺附近的橫切變和500hpa的高原東側(cè)南支槽為颮線過程的形成提供了大尺度天氣背景,中高層降溫與低層增溫造成了大氣層