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一次阵风锋天气过程的分析

2019-02-12缪颖绮

科学与技术 2019年2期

缪颖绮

摘要:本文通过常规气象观测资料,区域自动站观测资料和雷达探测等资料对2016年5月12日发生的一次阵风锋过程进行分析,分析可以清楚的看出这个阵风锋的结构。当阵风锋经过时,地面自动站观测到明显的气压骤升,风向突变,风速突增和温度陡降等特点,这些都符合阵风锋的结构特征。从雷达反射率因子上能看到阵风锋在多普勒速度场中表现出明显的线状合成切变,存在一弧线状回波细带。本次过程中利用阵风锋在多普勒速度场和强度场以及气象要素变化等特征进行强风天气的预报和预警取得了很好的效果,也为今后在灾害性天气的预报服务积累了一定的经验。

关键词:区域自动站;阵风锋;雷达回波

1、引 言

阵风锋是边界层辐合线的一种类型,又称雷暴的出流边界,是指对流风暴中的冷性下称气流到达低空,并且向水平方向扩散,与低层暖湿空气交匯引发的地面强风。阵风锋后的水平速度有时会大于25m/s,偶而风速可以达到它的一倍左右,具有极大的危害性。阵风锋过境先后伴有伴有气压骤升,风向突变,风速突增和温度陡降。多普勒天气雷达是观测阵风锋的有效工具,如阵风锋的长度和宽度、反射率大小、速度谱宽、径向切变等等。王彦等(2011)等通过统计发生在当地的多次阵风锋,总结出其回波强度仅为15-25dBz,宽度为3-10km;张涛等(2013)通过对三次雷暴导致的阵风锋过程分析,得出阵风锋产生的瞬时大风与窄波回带的强度值不一定成正比,但中层径向辐合对阵风锋产生有提前预示作用,因此阵风锋的多普勒特征对识别和预报来说非常重要。由于伴随阵风锋出现的天气现象以及雷达特征都比较明显,因此可以利用这些特点对阵风锋进行识别和预报,但是阵风锋趋向于弯曲,它的部分长度可能会变成沿着径向排列成线,在这种情况下,气流横穿过雷达波束,雷达测到的多普勒速度接近零速,在雷达速度场中,要识别沿着径向方向取向的阵风锋部分是困难的。

阵风锋由于强度强,持续时间短,常常带来突发性灾害天气。2016年5月12日下午16时30分左右,响水县境内形成一条阵风锋,全县普遍出现阵风7-8级以上的大风天气,县城瞬时最大风速17.3m/s(8级),加密站探测得瞬时最大风速出现在瑞泰盐场22.6m/s(9级),据统计,灾害造成直接经济损失63.2万元。本文利用常规气象观测资料,加密自动站观测资料和雷达探测等资料,对此次阵风锋过程进行分析,寻找其产生机制,为今后此类天气预测提供参考依据。

2、区域自动站观测资料分析

阵风锋是雷暴中的下沉气流达到地面并向外扩散所造成的,因此它对地面及近地层的影响很大。从图1可以看出,2016年5月12日16时40分的自动站资料显示响水整个区域盛行偏西风,风速都小于4m/s;最低温度为黄海农场28.1℃;图2是响水受到阵风锋影响前后的地面加密自动站的观测实况,可看到:16时40分响水本站的气压为1007.5hPa、温度29.5℃、风向西南、风速1.2m/s;16时50分响水本站的气压为1009.0hPa,比10分钟前上升了1.5 hPa;温度24.5℃,比10分钟前下降了5.0度;风向转为偏北向,且出现17.3 m/s的风速,表明响水本站已经受到阵风锋的影响,观测得阵风锋影响时并未伴有降水,同时位于锋前的几个站如小尖、运河、七套等区域自动站的温度都在28.4度以上,风向风速也基本未变;10分钟后响水本站的气压值又上升了0.9hPa,气温继续下降到20.9度,风速12.7m/s,风向为东北风;从17时和17时10分的区域自动站资料也能同样的分析出在受阵风锋影响前后气温下降、风向风速突变的现象。此次阵风锋自北向南影响我县,受其影响,响水县六套中心社区五套村2户群众房屋受损,张集中心社区何圩村、南河镇兴南村、双港镇沿326省道沿线多个蔬菜大棚受损,棚内西瓜等经济作物受灾减产,无人员伤亡。据统计,灾害造成直接经济损失63.2万元。

3、雷达资料分析

从图3上可以看出16时16分0.5度仰角的强度图上已经可以观察到有弱回波生成,随后弱回波逐渐发展,16时33分(图4)开始已发展为一条弧线状回波细带,阵风锋在反射率因子图上的特征非常清晰,长度大约75公里,阵风锋的强度比两侧大在5-10dBZ左右强度,回波细带迅速发展并向南移动,16时45分(图5)到达响水附近,阵风锋反射率因子长度大约达100公里,此时开始出现大风现象,阵风锋为一片宽大并且强度较弱的回波区。17时02分(图6)阵风锋进一步发展,弧线状回波细带长度大约达200公里,此图可判别出正在影响我县南部地区,县城及北部地区影响基本结束。

图3a是16时33分(0.5度)的速度图,没有明显的零速度线,一只偏北气流从北面接近雷达,在出流中风的取向是垂直于阵风锋的,因此在阵风锋与雷达波束相垂直的区域内出现了很强的径向入流分量。16时45分的多普勒雷达速度图上可以看到对应于强度图上的阵风锋在速度特征上表现为明显的风切变辐合线,同一时刻的谱宽产品上相应位置有谱宽增强的现象。

4、预报服务

这次天气过程就大尺度天气背景分析,从12日08时、14时、20时可以看出,地面高压中心一开始处于宁夏,后向偏东方向移动,而后向偏南方向移动,到达陕西中部,而我县一直都处于地面高压的底前部,气压逐渐升高,增幅在6hPa左右。08时500hpa上我县为一致的偏西风,14时北槽南甩,我县转为槽后西北气流,且伴随冷平流,到20时,槽已大致过境,天气转好;700和850hPa为一致的槽后西北气流,通过对天气背景的分析,各种条件并不有利于强天气的产生,且探空资料显示本地处在大片稳定区域内,加强短时临近天气监测就显得非常重要。

5、结论

通过对2016年5月12日这次由中尺度对流系统引发的阵风锋进行分析,综合利用多普勒天气雷达资料及区域加密自动站观测实况数据,得到以下结论:

5.1 区域加密自动站观测到受阵风锋影响前后,出现了气压骤升,风向突变,风速突增和温度陡降的现象。

5.2 从雷达上观测到明显的径向速度切变和强度场上的弧线状回波细带,也有谱宽增强现象。

5.3 这次过程的预报服务非常成功,通过对回波的跟踪监测,利用各种雷达产品做出了准确及时的预报预警,为灾害性天气的短时临近预报积累了一定的经验。