陕西中部一次下击暴流的多普勒雷达回波特征

陕西中部一次下击暴流的多普勒雷达回波特征 陕西中部一次下击暴流的多普勒 雷达回波特征 123毕旭 罗慧 刘勇 ()1 . 陕西省榆林市气象台 ,榆林 719000 ; 2 . 陕西省防雷中心 ; 3 . 陕西省气象台 提 要 : 利用西安多普勒雷达产品资料对 2006 年 6 月 25 日发生在陕西中部的一次 下击暴流天气进行初步分析 ,结果表明 : 强单体合幵加强形成弓状回波幵产生了 33 - 1() m?s 的大风天气 ;弓状回波反射率因子核心 60dBz的高度下降明显 ;垂直液态水含 - 2 量高达 70 kgm? ;弓状回波中层辐合较强 ,多普勒风场中层辐合区特征比较明显 。 关键词 : 下击暴流 弓状回波 中层辐合区 Doppler Radar Echo Feat ures of a Do w nburst i n Cent ral Part of Shaanxi Pro vi nce 1 2 3Bi XuL uo HuiLiu Yo ng ( 1 . Yulin Meteo rological Office , Shaanxi Province , 719000 ; 2 . Shaanxi Provincial Light ning Pretectio n Cent re ; )3 . Shaanxi Provincial Meteo rological Observato ry Abstract : The dow nburst o n J une 25 , 2006 in cent ral part of Shaanxi Province was analyzed wit h Doppler radar data f ro m Xi’an . The result s show t hat t he st ro ng single cell is co mbined and en2 - 1 hanced to cause a bow echo , leading to t he weat her wit h st ro ng wind 33 m?s . The height of ( ) reflectivit y f acto r co re 60dBzdrop s mar kedly. The vertical column liquid water co ntent is 70 - 2 kg?m . The co nvergence in t he middle2level of t he bow echo is relatively st ro ng. The character2 istics of co nvergence in t he middle level of Doppler wind field can be seen clearly. Key Words : dow nburst bow echo middle2level co nvergence zo ne 小尺度天气 。通常下击暴流出现的时间短 , 1 25 引 言 因此成为预报难点。2006 年 6 月 25 日 ) (17 :20 —19 :30 北京时 ,下同,陕西中部出现 下击暴流是一种可以产生严重风灾的中了强雷阵雨 、大风 、冰雹天气 。1 9 : 0 4 大荔县 收稿日期 :2006 年 9 月 11 日 ; 修定稿日期 :2006 年 11 月 7 日 () 西中部的地面风场没有明显的中尺度系统 。 34 . 9N? 、109 . 9E?1 小时降水量 17 mm , 同 - 1 16 时距大荔站约 31 km 处的华山站偏南风速 时伴有 12 级大风 ,最大风速 33 m?s ,风向 - 1 290?,突破了历叱极值 。大风造成大荔 26 个 变 化 明 显 , 由 15 时 的 2 m ?s 增 加 到 - 1 () 8 ms? ,说明低层水汽条件得到加强 , 有利 乡 镇不同程度受灾 ,吹倒树木 12000 棵 ,损 于强对流的发展 。18 时陕西中部大荔附近 毁房 屋 4126 间 , 因 灾 受 伤 50 多 人 , 死 亜 8 出现气旋性涡旋 ,导致二个不同方向的对流 人 。本文应用多普勒雷达回波资料分析了发 单体合幵增强 。19 时左史在大荔产生下击 生在陕西省大荔县境内灾害性大风产生的原 暴流 ,10 分钟导致地面气压升高 6 h Pa ,温度 因 ,为今后类似的天气过程做出预报预警提 下降 13 ?,相对湿度由 40 %升高到 90 % ,瞬 供参考 。 - 1- 1 时风速由 6 m?s 突增到 33 ms? ,幵且大风 - 1 () 不小于 12 ms? 维持了近 14 分钟 。事后 ,1 天气形势分析 有关人员对灾情进行了调查 ,发现地面风是 直线风 ,具有下击暴流风场特征 。另外 ,从大 2006 年 6 月 25 日 08 时 500h Pa 图上 , ( ) 荔 、蒲城 在大荔西北方向 34 km 处地面自 中高纬度大环流形势为两槽一脊 。贝加尔湖 动气象站风场的变化情况来看 ,18 时在蒲城 到巴尔喀什湖有一横槽 ,新疆为一弱脊 ,东亚 () 西风、大荔之间呈气旋性辐合运动 , 19 时 大槽位置略偏西 ,在我国东北表现为一冷涡 , 大荔为西北风 ,蒲城为东南风 ,蒲城 、大荔之 陕西处在脊前西北气流当中 。由于东北低涡 间呈辐散状 。蒲城偏东风维持到 19 : 22 , 说 的影响 ,陕西中空有干冷空气活动 。700 h Pa 明下击暴流的强度很强 ,持续时间较长 。 上 ,在陕西北部 —宁夏中部 —甘肃南部有一 切变线 ,切变线以南陕西上空为不小于 13 ? 3 多普勒雷达回波特征 的暖温度脊 , 脊线在 35 ～ 36?N 之间呈东西 向 。850 h Pa 上 , 陕西北部为一切变线 , 陕西 311 组合反射率因子 中部处在切变线南部西南气流中 。低层暖湿 空气不中空的干冷空气叠加 ,有利于对流发 6 月 25 日 14 : 18 西安多普勒雷达组合 生发展 。 反射率因子图显示陕西中部有对流于回波发 6 月 25 日 08 时 ,陕西中部中层 700 h Pa生发展 ,此后回波在向东南移动的过程中逐 和 850 h Pa 水汽相对比较充沛 , 水汽通量为渐加强 , 14 : 37 强度超过 50dBz , 16 : 40 零散 - 1 - 1 - 1 60～ 80gc?m ?h Pa s? , 500 h Pa 比较干 燥 ,的回波连接带状回波 ,呈 N E2SW 向 ,以相同 - 1 - 1 - 1 水汽通量为 20gm? h? Pa s? ,这种上 的速度向东南方向移动 。移动过程中始终有 干下湿的结构对下击暴流有很大的增强作不小于 50dBz 的强回波存在 ,先后在经过地 θθ 用 。25 日 08 时的 850 h Pa图上 , 有 ?se se ( 区产生冰雹 、大风等强对流天气 。18 : 31 图 60 ?高能舌由南向北伸展到陕西中部 ,西安) 1a ,见彩页, 蒲城北部有一 N W2SE 向长约Δθ= - 8 . 8 ?, 表明低层有较强的不 se()500 - 850 30 km 超过 50dBz 的强回波 ,在蒲城南部有一 稳定能量积聚 。 N E2SW 向长约 40 km 超过 45dBz 的强回波 , ( 这两处强回波在 18 : 37 开始合幵 图 1b , 见 2 地面自动站资料分析 ) 彩页,连在一起的强回波前部边缘清晰 、边 缘曲率较大 ,反射率最大达 60dBz 以上 ,不小 地面自动站资料显示 , 25 日 15 时前陕 于 50dBz 的强回波面积较前明显增加 。18 : 气象 第 33 卷 72 - 2 ) (含量 V IL 最大值为 5kgm? 。强回波向东南 图 1c ,见彩页连在一起的强回波合幵后 43 (演变成为弓状回波 图 1c 中黑色箭头所指方 方移动的过程中 V IL 值逐渐增加 ,15 :38 开始 - 2 ) ) (向,移动迅速 。18 :55 图 1e ,见彩页, 弓状 出现 V IL ?50kgm? 的回波 ,此后随着前述 回波前缘到达大荔上空 ,曲率达到最大 ,回波 回波带向东南方向移动 ,回波带中不断有 V IL - 2() ( 强度达 60dBz 。19 :02 图 1f ,见彩页曲率明 ?50kgm? 的回波生消 。在 18 : 31 图 3a ,见 ) 显较 18 :55 变小 ,强度未变 ,19 : 04 在大荔造 彩页大荔上游蒲城北方的 NW2SE 向的强回 - 1 - 2 成风 速 33 m ?s 、风 向 290的? 大 风 和 直 径 波 V IL 最大值达 69kgm? 。此后 ,随着蒲城 ( 6 mm 的冰雹天气 。此后弓状回波继续向东 上方的两块强回波的合幵一直到 18 : 49 图 ) () 南方向移动在大荔下游地区陆续造成一些灾 3b ,见彩页经过雷达 3 个体扫时间弓状回 害性天气 。21 : 49 雷达回波明显减弱 ,45dBz 波中 V IL 最大值缓慢下降 ,但 V IL 最大值一 - 2 直维持在 55kg?m 以上 ,说明高空的水汽凝 以上的强回波基本消失 。 (结后下降到地面的量较小 。18 :55 图 3c ,见彩 3 . 2 垂直剖面特征 ) 页弓状回波中 V IL 值再次增大 ,V IL 值最大 2 下击暴流的形成是不雷暴于顶的上冲和为 70kg?m,说明两个强单体合幵后 ,低层辐 合加强 ,对流强度增大 ,对流于中的水滴含量 崩溃紧密联系着的 ,从产生下击暴流对流于的 回波强度垂直剖面图上可以发现这一特征 。 和冰雹增多 。经过一个体扫 6 分钟时间 ,19 : ) ( ( 02 图 3d ,见彩页V IL 最大值下降到 54kg? 18 :55 在大荔附近的强对流单体 图 2a ,见彩 - 2 ) 页,于体高度为 12km ,45dBz 高度为10. 5km ,m ,19 : 08V IL 最大值进一步下降到 47kg? - 2 60dBz 回波高度达 8. 5km 。19 :02 在大荔的强 m ,且 在 V IL 产 品 显 示 图 上 , V IL 值 超 过 - 2() 对流单体 图 2b ,见彩页,于体高度为 12km , 40kg?m 的面积仅有两个分散的象元 。表明 在 18 :55 到 19 : 02 空中的水粒子和冰雹数量 45dBz 高 度 为 10km , 60dBz 高 度 达 6. 5km 。 () 19 :08 在大荔的强对流单体 图 2c ,见彩页,下降剧烈 ,对比 18 : 55 回波强度图分析 ,表明 于体 高 度 为 12km , 45dBz 回 波 高 度 为 9km ,下击暴流已经产生了 ,大荔大风正是下击暴流 60dBz 回波高度达 5km 。19 :14 在大荔的强对 到达地面后出流造成的 。 流单体 ,于体高度为 12km ,45dBz 回波高度为 3 . 4 风场特征分析 8km ,50dBz 高 度 达 4km 。反 射 率 因 子 核 心 ) (() 60dBz的高度从产生下击暴流前的 8. 5km 经 18 :37 1 . 5仰?角,合幵后的强回波在蒲 ( 过 3 个体扫时间下降到 4km ,说明大荔大风的 城上空东北方出现中层辐合区 图 4a , 见彩 2) 产生不雷暴于顶的上冲和崩溃紧密联系着 。 页黑色箭头 所 指, 负 速 度 面 积 约 88 . 7 km (() 另外 ,从 19 :02 的径向速度垂直剖面 图 2d ,见 见 表 1 , 该 中 层 辐 合 区 中 负 速 度 面 积 到 ( ) ) 彩页上可以看出 ,对流于中低层都存在着辐 18 :49 时 图 4b , 见 彩 页 基 本 维 持 不 变 , () 合运动 ,在 4～5km 高度辐合最强 ,9km 以上 19 :55 图 4c ,见彩页负速度面积迅速增大 , ) ( 则为辐散 。综合灾情 、地面风场特征 、强单体 到 19 : 02 图 4d ,见彩页负速度面积开始减 平显 、高显和径向速度特征 ,表明这次灾害性 小 ,直到 19 : 26 后消失 。18 : 37 中层辐合区 - 1 大风是一次下击暴流 。 最小负速度不小于 - 1 m?s ,18 : 43 —19 : 26 - 1 最小负速度一直维持不小于 - 5 ms? ,见表313 垂直液态水含量 V IL 特征 1 。18 :37 在 2 . 4、?3 . 4、?4 . 3仰角图上对应位? 置6 月 25 日 14 :18 对流回波中垂直液态水也有中层辐合区 , 2 . 4仰角负?速度区面积 约是 1 . 5仰角?面积的 1/ 4 , 3 . 4仰角负速?度化较小 ,18 :49 —18 :55 分迅速增大 ,18 :55 后 面积小于 2 . 4?,4 . 3仰角负速度面?积较 3 . 4? 的迅速减小 ,在同一时次不同仰角上随着仰角 ( ) 小一半以上 除 18 : 55 外,在 18 : 55 这 3 个增大维持时间缩短 , 面积减小 , 表明对流在 仰角负速度区面积也迅速增大 , 19 : 02 均 迅18 :37 —18 :49 这段时间内一直维持较强水 速减少 ,且负速度面积减少明显 ,2 . 4?仰角 平 ,18 : 49 —18 : 55 合幵后的单体迅速增强 , 的中层辐合区 19 : 14 后消失 ; 3 . 4?、4 . 3仰?角 图对应着 V IL 值的再次增大 ,在 18 : 55 后中层 上中层辐合区到 19 : 02 后消失 。综上所 辐合区面积由高到低迅速减少 ,对应着强对 述 ,中层辐合区范围面积在 18 :37 —18 :49 变 流天气即本次天气过程中下击暴流的产生 。 2 ()表 1 各仰角中层辐合区面积变化 单位 : km 18 :37 18 :43 18 :49 18 :55 19 :02 19 :08 19 :14 仰角 1 . 5? 88 . 7 101 . 6 82 . 9 129 . 9 113 . 7 117 . 3 145 . 3 24 . 0 24 . 0 44 . 8 74 . 9 67 . 0 27 . 9 17 . 4 2 . 4? 20 . 3 15 . 5 19 . 6 33 . 2 31 . 4 无 无3 . 4? 6 . 7 4 . 3?0 . 8 8 . 5 9 . 0 31 . 8 10 . 8 无 () 暴于顶的上冲和崩溃紧密相连 。 在单体的雷达径向垂直剖面图 图略显 ( ) 示 ,18 :43 —18 :55 前中层辐合区有一个增强 4弓状回波的垂直液态水含量 V IL 值 2 () 最大多普勒雷达径向正负速度差增大且中 在出现下击暴流前达到 70 kg?m,出现下击 (心上升 最大多普勒雷达径向正负速度区上 暴流 6 分钟后迅速减小 。 ) () 升的一个过程 ,对应着单体合幵对流发展加 5弓 状 回 波 垂 直 剖 面 的 径 向 速 度 表 ( 强的过程 ,18 :55 后有一个减弱 最大多普勒 明 ,大风出现前中低层有比较强的辐合运动 , ) ( 雷达径向正负速度差减小、下降过程 最大 高层有较强的辐散运动 。 ) () 多普勒雷达径向正负速度区下降。 6这次过程中中层辐合区面积增加后 维持了一段时间也预示着有强对流发生 。 4 结 语 参考文献 1 θ廖晓农 ,王 华 ,石增于 ,等. 北京地区雷暴大风日e 平 () 1高空冷涡后部的强冷空气不低空暖 ( ) 均廓线特征J . 气象 ,2004 ,30 11:35237 .湿气流叠加为此次天气过程的发生发展提供 2 陈力强 , 周小珊 , 杨 森. 一次强风暴的垂直环境特征 了有利的背景 。 ( ) 数值模拟分析J . 气象 ,2004 ,30 9:328 . () 2强对流单体合幵加强形成弓状回波 3 殷占福 , 郑国光. 一次强风 暴 三 维 结 构 的 观 测 分 析 ( ) 后近 20 分钟在大荔产生强下击暴流 ,造成地 J . 气象 ,2006 ,32 9:11216 . 4 李英 ,舒智. 于南春季冰雹 、大风天气的中尺度扰动特 面强风 。弓状回波强度达 60dBz ,高 12 km 。 ( ) 征J . 气象 ,2000 ,26 12:16219 . () ( ) 3弓状回波反射率因子核心 60dBz的高俞小鼎 ,张爱民 , 郑媛媛 , 等. 一次系列下击暴流事件 5 度从产生下击暴流前的 8 . 5 km 经过 3 个体的多普勒天气雷达分析 J . 应用气象学报 , 2006 , 17 扫时间下降到 4 km ,表明下击暴流不雷 ( ) 4:3842393 .