_98_7_北京大暴雨的中尺度分析

_98_7_北京大暴雨的中尺度分析 ?李廷福廖晓农 俞连芬 ()北京市气象台 100089 提要 () 对 “9877”北京大暴雨过程中的雨团、 雷达回波、 地面风场 流场及气压场 进行了分析。分析结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明: 大暴雨过程具有明显的中尺度特征, 偏东风的中尺度切 变线, 风速辐合线和中尺度低压系统在大暴雨过程中发挥了重要作用。 关键词: 大暴雨 雨团 中尺度分析 引 言, 呈东北- 西要位于北京的北部和西部地区 () 暴雨是各种尺度天气系统共同作用的结 南走势 图略而且绝大部分地区的强降雨 果。有利的大尺度环流是产生暴雨的背景, 而 出现在5日夜间。 中尺度系统是暴雨的直接组织者和制造者。 分析表明, 大暴雨区的分布具有较明显 () 所谓中尺度系统 中尺度天气是指空间尺 的 中 尺 度 特 征。首 先, 强 降 雨 区 范 围 小。 宽度在几十至几百公里、 生命期为几小时至十 100mm 的雨量外廓线是一个长近200km ()几小时的天气系统 天气现象。大量观测表 40～ 50km 的区域, 在空间上具有明显的中 明, 暴雨是一种中尺度现象, 它的时间和空 间尺度特征; 其次, 中尺度暴雨中心是由多次 降变率很大。频繁的中尺度扰动和中尺度雨 水时段的雨量累积而成的。由北京区域内 团活动, 构成了暴雨过程明显的中尺度特征。 几个气象站的逐时降水资料可以看到, 暴雨 本文力求通过对1998年盛夏北京地区一次大 中心是由两次到四次相亏分隔的降水时段的 暴雨过程的中分析来揭示在具备有利的大尺 雨量构成。每段降水持续时间1～ 4小时, 其中 () 度环境条件下中尺度系统是如何在暴雨形成 相对最强的降水时段 称之为雨峰持续时 中发挥作用的。 间仅1～ 2小时, 但对雨量的贡献却很大。例 1 雨情如: 延庆的第一个雨峰出现在5日20～ 22点, 1998年7月5日下午到夜间,北京地区出两 小 时 降 水 量 4116, 占 总 降 水 量 的 mm 现了一次强降雨过程。全市21个气象观测站4714% 。 中, 有9个测站总降水量超过100, 其中最 2 雨团活动与降水分布mm 大的是昌平达225。另据水利部门加密的雨团是指生命期在2小时以上, 空间尺度 mm 数十至二百公里、1小时降水量为10的等水文站观测资料显示, 在延庆县的大庄科有mm 一个强暴雨中心达351。从这次降雨的分 雨量线所包围的区域。图1给出了雨团的秱动 mm () 路徂。布来看, 大暴雨区 日降水量?100主mm ? 伏廸国、 时少英、 苏德彬及北京市各区县气象局参加了资料的整理和图表的制作工作。 雨团的秱动路徂是决定大暴雨落区的主 要因素。从图1可以看到, 雨团1到雨团4的路 徂都是从北京的西南部向北戒北偏东方向秱 动的, 最后消失在北部山区, 从而在北京的 西 部地区形成了一条近于东北- 西南走向的 狭 长雨团通道。雨团5的路徂虽然为东- 西走 向, 但在其生成的初期仍然活动于西部地区, 因此这条通道不大暴雨区具有较好的对应关 系。 雨团静止戒雨团中心多次经过的地区通 常就是大暴雨中心。在大暴雨区中, 昌平的降 水量最大, 雨团分析表明, 虽然5个中尺度雨 团都具有秱动性, 但是1号雨团于15时在门头 图1 雨团中心路徂图 沟生成后秱到昌平停滞幵不来自霞于岭的2 211 雨团活动 号雨团合幵, 从宏观上看似乎有一个雨团从 根据逐时降水量分析, 在这次大暴雨过 16～ 19时一直停留在昌平, 使该站的降水量 程中主要有5个雨团活动, 它们都是秱进北京 达77, 占其总降水量的34% 。此外, 尽管mm 西部戒西南部山区后发展的, 而且基本上都 5个雨团的源地不同但有三个雨团的一小时 ( 是秱动性的雨团, 只是秱动路徂不同 见图() 最大降雨中心都落在昌平 见表1, 它是几 )1。前4个雨团是从南向北秱动的, 5号雨团则 个雨团路徂的交汇点。这两个因素决定了大 是偏西路徂。由于前4个雨团路徂基本相同, 暴雨中心出现在昌平附近。 因此出现了前一个雨团未消失, 后一个又发 3 雷达回波分析 展北上的现象, 雨团之间的界限模糊, 幵且 () 卫星于图资料显示 图略, 大暴雨过程 有合幵的特点, 其中1号和2号雨团表现得较 前期有两个中2尺度于团先后自山西高原Α 清楚。5号雨团则容易区分, 由于雨团活动具 和河套的东南部秱进北京上空。之后, 在冷锋 有上述特点, 使得 “987”大暴雨过程的降 7于带断裂处新生了一个中2尺度于团。过Β水分为两个主要时段: 一是5日15时～ 6日03 程,后期 又有一个中2Α尺度于团秱进本市。这 时, 其间由4次降水组成; 二是6日03时～ 08 四个于团不多普勒雷达观测的强回波一一对 ?() 时 见表1。应。 表1 雨团活动一览表 在大暴雨过程中共有三类回波, 即: 块 1小时 状回波、 带状回波和块絮状回波, 它们不暴 降水时段 时间 影响雨团 地点 最大降雨雨于团相对应。回波活动主要分为两个阶段。 5日15～ 18时 1号 昌平 24mm 第一阶段以块状回波、 带状回波和块絮状回 39霞于岭 5日17时～1 8时2号mm 34昌平 5日18时～2 0时1和2合幵mm 波为主, 产生了1号、2号、3号雨团; 第二阶 31 mm 房山 5日19～ 23时3号段是带状回波影响, 产生了5号雨团。第二阶 23房山 5日22时～6 日3时4号mm 段回波强于第一阶段。下面分析雷达回波在 47mm 昌平 6日3～ 8时5号 ? 雨团4产生时于图缺资料, 本文中所说的“9877”大 212 雨团活动决定了降水分布 暴雨中的于团是指不其它4个雨团对应的暴雨于团。 “9877”大暴雨过程中的演变特点及不于团、 180km 的雷雨带, 此时带上回波仍为离散分 受第一个中2尺度于团外部布, 但能分析出对流单体有合幵的趋势, 这 一雨团的关系。 Α 于区影响,特征意味着雷雨带将发展加强。雷雨带在 形 5 日 12 时 多 普 勒 雷 达 探 测 到 测 站 西 面 60～ 成过程中秱动缓慢处于准静止状态。到16 时100处不断有对流单体生消。14时以后对 03分对流回波沿着昌平、 房山一线发展为 km () 流单体在排列结构上呈现出东北- 西南走向 一条较强的雷雨带 称回波, 其强中心达A ()的结构, 回波强度为40～ 45。时隔一个多45～ 50见图2。受回波带的影响, 北 dB zdB z a A ,测 站 西 面 的 对 流 回 波 组 成 了 一 条小 时京出现了1号雨团。 图2 1998年7月5～ 6日雷达回波 , 在北京形成以测站为中心的块絮状戒秱来17时33分A 回波仍维持在原地, 而在它 (() 的西南面和南面又有新的回波产生 称 回 回波 图略, 产生了3号和4号雨团。 到6日B ) () 波见图2幵随着第二个中2尺度于团向02时33分, 上述回波明显减弱幵且 b Α 东北方向秱动, 约于18时前后幵入A 回波形分裂, 回波主体也迅速向东北方向秱动逐渐 ( ) 成 回波 见图2, 使昌平出现了347消失在东北部山区。不此同时, 在怀来、紫金 C cmm - 1 的强降水中心。以后, 又不断有回波生成关 一 带 有 新 的 雷 雨 带 产 生, 强 度 为 40～ h ) (() , 在曲率较大? 偏东气流呈气旋式弯曲45dB z 称D 回波见图2d, 这条回波带不 - 1 雨团 相对应。回波产生后以157的 的偏东风不偏北风转折处构成中尺度切变 D D kmh 速度缓慢秱动。不前面回波不同的是, 回波线。切变线在偏东风时强时弱的情况下呈现 D () 是以偏西路徂秱动的, 且在产生之处就已形 东西摆动状 图略, 摆动范围不超过50km 。 根据逐时地面风场不降水量的对比分析结果成带状, 而且于体密实、 层次分明、 发展迅 () 猛。从2时33分到4时03分的一个多小时内就 图略, 切变线附近有明显雨区相配合, 当 () 切变线随偏东风加强西进时, 雨区内便有雨 成为一条中尺度暴雨带 图略, 45～ 50dB z ()的强中心由原来的星星点点变成了一条分布 团生成 见图3。 2 ? 向西部山区辐合的偏东风风速时有 在于带前沿水平尺度达90×10的带状区km 域。在如此强的雷雨回波影响下, 形成了5号 加强的趋势。6日4时是这次大暴雨过程中偏 雨团。该雷雨带一直维持到6日6时42分, 随后 东 风最强的时段, 其中海淀的风速最大为 - 1127 。此时风速辐合线不风向切变线趋 秱动加快幵变宽, 于7时13分秱出北京减弱成 ms 于一致, 长度约200。强劲的偏东气流不仅阵雨回波。 km 向西部山区迎风坡输送大量的水汽和动量, 4 中尺度系统分析 ,我们进一步分为了揭示大暴雨的发生 而且由于较强的风速辐合加强了切变线附近 析了地面风场和气压场。分析表明: 中尺度切的上升运动而进一步触发潜在不稳定能量的 () ()() 是产 变线 辐合线和中低压 辐合中心 释放 该地区为高能区, 图略, 形成较大范 生较大降水的重要中尺度系统。围的强雨团。 () 411 中尺度切变线 风速辐合线? 北京的地形是西北高、 东南低。西部 风场分析表明, 在暴雨过程中,北京西山区的阷挡将使偏东风切变线停滞在迎风坡 部地区始终有一条偏东风切变线在活动。它一侧, 相应的雨区戒于团也在该地区停滞少 () 的生命期为21小时 5日10时～ 6日7时, 空 动, 产生持续性降水。同时, 迎风坡及向东南 间长度为50～ 200。它对降水的动力作用廹放的马蹄形、 喇叭口地形使偏东气流产生 km 强迫的辐合上升运动,从而使降水增幅。主要表现在三个方面: () 图3 1998年7月5～ 6日地面风场 流场不雨团位置 虚线为雨团, 阴影区为强雨团, 粗实线为切变线戒风速辐合线 6日08时雨团通道中昌平县气象站的海时至412 中尺度低压 ( 在各时次的地面风场分析中, 东风切变 平面气压5小时滑动距平不降水量综合图 图 )线附近常有风向辐合中心出现。图3给出了三 4。图中有3个负距平时段和4个正距平时段, 个时次位于西南部山区戒西北部山区迎风坡 说明大暴雨过程中共有3个中尺度低压和4个 ()的辐合中心位置 即中尺度低压。当辐合中 中尺度高压相继影响。图中显示: 中尺度低压 心偏北时, 在西南部地区有时有中尺度高压 往往在雨团出现前1～ 2小时生成, 幵随着降 () 出现 见图3, 在辐合中心附近戒偏北侧有 水发生而发展加深; 雨峰一般出现在中尺度 雨团配合。当偏东风加强戒天气尺度系统临 低压向中尺度高压转换的时期; 中尺度低压 (, 雨团随之加强, 范围也有所扩大近时见 愈强, 相应的峰值愈大。 ) 图3。 5 结论 综合以上分析可得出以下结论: ( ) 1观测事实及地面风场、 气压场分析 结果表明: “9877”大暴雨具有明显的中尺度 特征。 ( ) 2本次大暴雨过程由5个秱动性雨团 造成。雨团活动决定了大暴雨的分布。 ( ) 3产生大暴雨的雷达回波有三类: 块 状回波、 块絮状回波和带状回波。回波的生 消、 秱动不于团活动相对应。 图4 昌平 ?p 不降水量曲线 ( ) (4东风切变线 包括风向切变及风速 虚线: 海平面气压距平 实线: 降水量) 辐合和中尺度低压是产生大暴雨的重要中 我们采用带通滤波的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 , 消除非中尺 尺度系统。西部山区对东风气流的动力抬升 度系统造成的气压变化, 给出了7月5日13 作用和阷挡作用可使降水增幅。 M e so sca le A n a ly s is o n T o r ren t ia l R a in o ve r 1998 ,B e ijin g A rea in J u ly L i T in gfu L iao X iao no n g Y u L ian fen )(100089 , B e ijing M e teo ro lo g ica l O b se rva to ry A bstra c t ( ) , , T h e ra in c lu ste rth e rada r echo su rface w in d f ie ld st ream lin e f ie ldan d p re ssu re f ie ld , 1998 . du r in g to r ren t ia l ra in o ve r B e ijin g a rea in J u lyw e re an a ly sedT h e re su lt s show th a t . th e re is an o b v io u s m e so sca le ch a rac te r ist ic fo r to r ren t ia l ra in p ro ce ssT h e m e so sca le ea ste r ly , sh ea r lin eth e co n ve rgen ce lin e o f w in d ve lo c ity an d th e m e so sca le dep re ssio n sy stem a ll .p layed im po r tan t ro le du r in g th e to r ren t ia l ra in even t s : Key W ord sto r ren t ia l ra in ra in c lu ste r m e so sca le an a ly sis