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一次超级单体龙卷双偏振多普勒天气雷达分析

2021-08-25项阳吴林林

气象科技 2021年4期
关键词:径向速度气旋反射率

项阳 吴林林

(1 安徽省阜阳市气象局,阜阳 236000; 2 安徽省人工影响天气办公室,合肥 230031)

引言

龙卷是风速迅猛、破坏力极大的小尺度灾害天气,由于目前探测和预报手段的限制,观测这类小尺度对流系统的瞬变信息及预报、预警难度都很大,往往造成人员伤亡和惨重财产损失[1]。

国内外气象学者对产生龙卷的天气成因及对流风暴结构已进行了卓有成效的研究[2-3]。随着我国多普勒天气雷达和高密度自动气象站的快速建设,为监测预警龙卷提供了强有力的支持,俞小鼎等[4-5]使用这些高分辨率观测资料分析了龙卷的环境背景和多普勒雷达反射率因子、速度场等特征。虽然雷达探测到的中气旋和龙卷涡旋(TVS)特征在识别龙卷时虚警率较高,但依然是目前预警龙卷的最有效手段。一些研究个例证明[6-8],中气旋产品一般超前于龙卷,如果中等以上强度的中气旋其底部到地面的距离小于1 km时,产生龙卷的概率可达40%以上。当中气旋和TVS同时被探测到时,龙卷的发生概率可提高到50%以上。龙卷发生时反射率因子的主要特征是低层的钩状回波,有时由风暴主体向低层入流方向伸出的一个突出物[9]。龙卷出现之前,强风暴回波顶高度、最大反射率因子所在高度都激增,而它们的快速下降和龙卷风几乎同时发生[10]。龙卷发生时中气旋的底和顶高都降低,最大反射率因子高度也降到和底高一样高度[11]。龙卷涡旋参数最强的时间与龙卷实际出现的时间基本吻合[12]。

龙卷碎片(TDS)[13]对确认龙卷的发生和位置非常有用,张建云[14]利用CINRAD/ SA双偏振雷达[15]资料,观测到强龙卷超级单体钩状回波末端处高达65 dBz的反射率因子,还在X波段双偏振雷达上探测到了低的差分反射率和零滞后相关系数[16]。

安徽省宿州市地处皖北平原东部,是我国龙卷天气发生较为频繁的地区之一[17]。雷达探测发现,梅雨期龙卷[18]或由梅雨带南侧的孤立对流单体强烈发展所致,或由镶嵌于梅雨雨带中的对流单体发展引发,其尺度小、天气及其猛烈。据不完全统计,这类龙卷约占安徽龙卷的21%[19]。

蚌埠新升级双偏振雷达(SA)自业务运行以来,2020年7月22日首次探测到宿州出现的EF1级龙卷天气过程,观测到维持时间长并伴随中气旋和龙卷涡旋特征的超级单体风暴,TVS持续102 min,为近年来少见,还观测到龙卷涡旋碎片特征。因此,有必要对此次龙卷发生的环境场条件、雷达产品资料进行梳理,找到与过去研究的一致性和差异,发现更多可以在业务中直接应用的信息指标和可能提前预警的线索。

1 龙卷概况

2020年7月22日受梅雨锋雨带影响,安徽省宿州市埇桥区的祁县镇、芦岭镇、大泽乡、大店镇和灵璧县的禅堂乡遭受过境龙卷风和暴雨袭击,造成房屋倒塌、玉米倒伏、林木受损,死亡1人,受伤1人,直接经济损失1261.5万元。

根据实地勘察、雷达、地面自动气象站资料分析,此次龙卷是由伴有中气旋和龙卷涡旋特征的超级单体风暴造成的,低层0.5°基本反射率因子图上风暴右后侧伴有沟状回波,据反映18:00左右漏斗云旋转,大量黑色物块、砖瓦被卷起来,龙卷呈西西南向东东北路径过境,影响时间近1 h,全程约70 km,影响宽度0.1~1 km,是安徽省近年来遭受龙卷影响时间和距离最长的一次。

龙卷发生地的周边地区地面气象要素观测空间分辨率在7 km左右,分析气象站点数据资料可知,影响路径上无气象站点,在22日18:00—19:00时段内,周边气象站点观测到了6~9级风,最大的有芦岭9级、娄庄8级、灵璧8级(图1a),并伴有短时强降水,周边站点小时雨强在20~40 mm/h,整个过程(22日08:00至23日08:00)累计降水量(周边站点):大店69.7 mm、灵璧48.4 mm、禅堂60.6 mm(图1b)。超级单体风暴呈现钩状回波(反射率因子过滤掉20 dBz以下的回波)和伴有中气旋、TVS期间的移动路径与龙卷的破坏移动路径基本一致(图2),并与图1a中最强风速出现的区域相匹配。

图1 2020年7月22日18:00—19:00安徽宿州地区极大风风场(a)及22日08:00至23日08:00累计降水量(b) (图中红色箭头为龙卷影响路径)

安徽省气象局对祁县镇的陈桥村(图2中A,33.483°N, 117.012°E)和沈寨村(图2中D,33.461°N, 117.25°E)、大泽乡的洪庙村(图2中B,33.498°N, 117.015°E)和刘村(图2中C,33.499°N, 117.015°E)、灵璧县禅堂乡的刘杨村(图2中F,33.614°N, 117.598°E)和206国道烟汕线(图2中E,33.463°N, 117.267°E)共6地进行了现场调查,依据树木扭断、房屋损坏等受损程度和周边气象资料综合分析,判定为强度等级达到EF1龙卷。

图2 2020年7月22日17:52—18:49蚌埠S波段双偏振雷达0.5°仰角龙卷风暴单体移动路径上反射率因子 (图中倒三角形为龙卷涡旋TVS,圆圈为中气旋,红色连线为TVS的移动路线,A、B、C、D、E、F为勘察地)

2 资料和方法

选用距离灾害发生地最近(约63~78 km)的蚌埠S波段双偏振多普勒雷达对此次龙卷进行分析。本文依据实况天气图、探空资料和5 min间隔的高密度地面自动站及双偏振雷达资料分析了产生龙卷的环境场条件,探讨了龙卷超级单体风暴的反射率因子特征,研究了产生龙卷的单体风暴结构、中气旋和龙卷涡旋特征(TVS)参数的演变情况。

风暴参数主要包括:底高、顶高、最大反射率因子/高度(DBZM/HT)、垂直累积液态水(VIL)。中气旋参数有:底高、顶高、伸展厚度、最大切变量/高度(SHR/HT)。TVS参数有:底高、顶高、三维环流特征的厚度(Tdpt)、三维环流特征中最大切变量/高度(Tmxshr/HT)、径向速度差平均值(Vad)、最低仰角径向速度差(Vlld)、最大径向速度差/高度(Vmxd/HT)。

3 环境场分析

3.1 大气环流特征

7月22日08:00,500 hPa图上安徽省东北部的宿州市受西太副高北侧的槽前西南气流影响,位于850 hPa暖切变南侧西南急流中;地面图上,气旋中心在河南驻马店附近,冷锋(东北西南向)从驻马店伸向湖北襄樊、恩施一线,宿州市处在气旋的右侧。随着500 hPa低槽东移,安徽北部地区转为弱西北气流,有弱冷空气侵入,中低层配合有低涡沿稳定少动的暖切东移,18:00左右地面气旋到达江苏沛县附近,同时冷锋自西向东移过安徽宿州市埇桥区的祁县镇、芦岭镇、大泽乡、大店镇和灵璧县禅堂乡一带,出现龙卷和暴雨天气。

3.2 不稳定条件

研究表明[19],龙卷易发生在底层暖湿、抬升凝结高度较低,有较强的中低层垂直风切变、中层有冷空气、大气不稳定的条件下;另外,有些龙卷超级单体发生在小的对流有效位能(CAPE)和强的垂直风切变下[20]。表1为宿州灾害点周边的3个探空站(阜阳、徐州、南京)22日08:00和20:00的数据资料。南京站(距离灾害点220 km)CAPE值较大,而徐州(距离灾害点70 km)和阜阳(距离灾害点130 km)的CAPE值都较小,这是由于7月21、22日安徽和江苏的淮河以北地区有雷暴发展造成的。3个探空站的K指数都较大在33~38 ℃,表明周围大气层结都极为不稳定;同时,中层700 hPa相对于低层比湿有一个减弱,即有冷空气入侵[19]。850 hPa比湿在13~16 g·kg-1,近地面层在14~27 g·kg-1, 大气低层都较为暖湿;抬升凝结高度较低都在950 hPa以下[12],低于500 m。实况还显示, 在龙卷发生前几小时龙卷发生地都出现过降水,低层环境较湿。

表1 2020年7月22日探空参数

利用距离宿州龙卷发生地70 km左右的蚌埠雷达VWP风廓线产品分析环境风切变情况,龙卷发生(18:00)前蚌埠雷达0~2 km风(图3)随高度顺时针旋转有暖平流存在,表明近地面大气层结较不稳定。龙卷发生期间中低空一直存在西南急流,风速在20 m·s-1以上。从高密度地面气象要素实况(图略)可看出,17:40前后蚌埠地面风向为偏南风,风速2 m·s-1,计算得0~1 km垂直风速差为12 m·s-1(表2),0~6 km垂直风速差约为20 m·s-1,大于周厚福[12]统计的江淮地区龙卷风暴的垂直风速差值(0~1 km,≥8.5 m·s-1;0~6 km,≥16.5 m·s-1),可见在龙卷发生前0~1 km和0~6 km风矢量差都较大;另外,在1.8~3.7 km高度上,17:58前后的风速较17:40增大2~4 m·s-1,表明中低空西南急流加强。低层垂直风切变的增强,导致气旋性涡度强烈发展,为龙卷的发生提供极为有利的动力条件[18]。

图3 2020年7月22日17:29—18:26蚌埠风廓线

表2 7月22日17:40基于蚌埠雷达的垂直风速差

4 龙卷的多普勒雷达特征

4.1 超级单体风暴特征

受锋面雨带东移影响,7月22日17:35雷达反射率因子图上显示大片层积混合降水回波的前沿已经移到安徽和江苏的淮河以北地区(图4),夹杂着有组织的中β对流回波带,呈东北—西南向位于枣庄、徐州到宿州南部一线,并且雨带南端的对流回波在东移过程中不断加强、面积扩大,回波强度55~60 dBz(图4,红色箭头所指),回波顶高15~18 km,回波前沿梯度较大,强风暴单体向东北方向移动,18:00—19:00造成了安徽宿州部分乡镇龙卷。

图4 2020年7月22日17:35蚌埠雷达0.5°仰角基本反射率

17:35在其低层0.5°仰角基本反射率因子图上,风暴的右后侧开始出现入流缺口(图5a),17:52风暴单体靠近祁县镇附近,钩状回波(图5b)逐渐清晰起来,从18:00左右龙卷爆发到19:00结束,又出现5个体扫较为清晰的底层钩状回波(≥50 dBz),分别在17:58、18:03(图5c)、18:09、18:20、18:32。

17:35单体风暴右后侧入流缺口处,从低到高仰角反射率因子向入流一侧倾斜(图略),相应的雷达散射截面(RCS)垂直剖面(图5e)上,反映出低层的弱回波区和中高层回波悬垂,风暴顶位于低层反射率因子高梯度区之上的多单体强风暴的结构特征,18 dBz的反射率因子扩展到13 km以上,45 dBz以上的强反射率因子区达7.5 km,55 dBz的在6 km 以上,该超级单体风暴是一个高质心的系统[21],对流发展较为深厚,从自动气象站实况数据知,周围已经出现雷雨大风、短时强降水天气;对应风暴径向速度图上,有中气旋存在(图5i),此时风暴距离雷达81 km,0.5°仰角旋转速度为17.5 m/s,根据中气旋判据[20]判断为中等强度中气旋。17:52低层出现钩状回波(图5b),RCS垂直剖面(图5f)上,已经可辩出清晰的有界弱回波区和中高层回波悬垂的超级单体风暴结构特征,对应风暴径向速度(图5j),0.5°仰角旋转速度为16.5 m/s, 风暴距离雷达74 km,仍为中等强度中气旋。18:03—18:09强回波距离雷达70 km,旋转速度增强为24~28 m/s,发展为强中气旋(图5k),在18:00前后埇桥区祁县镇陈桥村和沈寨首先出现龙卷天气,并且45 dBz以上的强反射率因子区较17:35下降到6 km(图5c),55 dBz的强中心高度下降到5 km左右。18:49(图5d)虽然底层钩状回波已经不清晰了,但TVS像素到像素的风切变较大[20](图5l),此时距离雷达72 km,速度差值为54 m/s,而且垂直剖面超级单体风暴特征仍然保持(图5h),这种超级单体风暴垂直剖面特征从17:52—18:49持续11个体扫。

4.2 风暴参数

由风暴追踪信息和风暴结构产品分析单体风暴的演变发现,此次龙卷灾害主要是由锋面雨带南端的超级单体风暴造成的。在雨带南端,雷达在整个过程中先后识别出2个对流单体。首先,雷达在15:18识别出标号为p1的风暴,此风暴在18:00前后发展为龙卷风暴,18:00—18:09呈西西南向东东北路径先后袭击了祁县镇陈桥村和大泽乡镇洪庙村、刘村等地(图2中A、B、C),p1在18:09后停报。雷达在18:03再次识别出风暴b0,b0在18:15前后发展为龙卷风暴,18:15—18:49也呈西西南向东东北路径先后袭击了祁县镇沈寨村、206国道烟汕线及灵璧县的禅堂乡刘杨村等(图2中D、E、F)。

由p1风暴参数(图6a)变化知,最大反射率因子和垂直累积液态水在16:09明显增强到58 dBz和35 kg·m-2,在龙卷发生(18:00)前最大反射率因子又增强到61 dBz(17:58),垂直累积液态水也增加到51 kg·m-2(17:52),他们在龙卷爆发后都有所下降。在16:15风暴顶高增强到10 km发展为强风暴,之后变化有起伏;在龙卷发生前4个体扫(17:40),从8.1 km(17:35)跃增到12 km(17:40),爆发后略有下降,基本维持在12 km左右,最强达12.3 km。风暴底高在17:35降到1.3 km, 龙卷发生时降到1.0 km(雷达可测的最低高度)。17:46最大反射率因子高度由3.8 km增到17:58的5.6 km,爆发时急降到风暴底部为1.0 km(18:03、18:09)。

由b0风暴的变化(图6b)知,龙卷爆发(18:15)前底高就较低,18:03为1.2 km,爆发期间(18:15—18:49)除18:43为2.5 km外,基本维持在1.0~1.1 km。顶高从6.5 km(18:03)跃增到11.7 km(18:15),期间除18:43降为4.9 km,一般维持在11 km以上。最大反射率因子由53 dBz(18:03)增加到59 dBz(18:15),爆发后略有下降;VIL由19 kg·m-2(18:03)急增到49 kg·m-2(18:15),爆发后略有下降;最大反射率因子高度也由3.9 km(18:03)急降到1.0 km(18:09),以后在1.1~4.5 km,与文献[11]的研究结果一致,即龙卷发生时最大反射率因子高度一般在6 km以下。18:55底高上升到2.2 km,顶高降到8 km以下,最大反射率因子降到55 dBz以下,VIL明显减弱到17 kg·m-2以下,风暴减弱逐渐消失。与刘娟[10]分析的龙卷风暴爆发时的特征比较,此次龙卷风暴顶高和VIL一直维持高值,没有明显下降,可能与此次龙卷维持时间较长和伴随暴雨有关。

图6 2020年7月22日雷达风暴追踪信息底高、顶高、垂直累积液态水(VIL)、 最大反射率因子(DBZM)及其高度(HT)变化:(a)风暴p1,(b)风暴b0 (底部横线为龙卷爆发时间段,下同)

由上分析知,本次龙卷超级单体风暴参数平均值如下:顶高为11.6 km,底高为1.0 km,最大反射率因子高度为3.0 km,占风暴高度为25.8%(约在风暴下部1/4处),最大反射率因子为58.6 dBz,VIL为45.0 kg·m-2。与周后福[12]统计的江淮地区龙卷风暴参数均值(顶高为9.1 km,底高为1.7 km,最大反射率因子高度占风暴高度为27.2%,最大反射率因子为54.8 dBz,VIL为25.3 kg·m-2)比较,各项参数都偏强。

可见,当强风暴底高下降到较低,顶高跃增到较高时,就要引起预报员的高度重视,当最大反射率因子高度也骤降到风暴底部时,龙卷可能已经发生。

4.3 中气旋相关参数

超级单体龙卷与持续深厚的中气旋密切相关,超级单体龙卷的出现和低层中气旋(1 km以下)的发展密切相关,中气旋延伸到最低层(1 km以下),龙卷爆发[22]。

雷达在龙卷发生(18:00)前约24 min(4个体扫)探测到中气旋。17:18雷达在锋面雨带末端首先识别出三维相关切变,下一个体扫(17:23)识别出中气旋,17:29有中断,然后在17:35—18:09连续7个体扫识别出中气旋,之后又在18:20识别出1次中气旋和18:38识别出1次三维相关切变。

分析中气旋参数(图7)变化知,中气旋底高在龙卷发生前就较低为1.1 km(17:35),龙卷发生时(18:00)降到0.9 km(雷达可测的最低高度)。顶高在17:40—17:46有个急剧升降过程,同时最大风切变量高度也急剧下降,但由于对应的最大风切变量较小(17:46),没有龙卷发生。顶高在17:46—17:58有急剧升降,提前龙卷2个体扫由3.6 km(17:46)跃增到8 km(17:52),爆发时骤降到2.2 km(17:58、18:03)。延伸厚度由2.6 km(17:46)拉伸到7 km(17:52),爆发时再快速压缩到1.2 km(17:58、18:03)。在顶高跃增的同时,最大切变量也提前2个体扫先由12×10-3s-1(17:46)增到15×10-3s-1(17:52),爆发时又跃增到32×10-3s-1(18:03),最强到43×10-3s-1(18:09)。最大切变量高度在龙卷爆发前变化剧烈,从6.2 km(17:40)急剧降到1 km(17:52),17:58略有上升,18:03又降到0.9 km(同中气旋底部高度一致)。

图7 2020年7月22日雷达探测中气旋参数底高、 顶高、最大切变量(SHR)及其高度(HT)变化

龙卷过程中气旋各参数平均值(17:58—18:09):底高0.9 km,顶高2.2 km,延伸厚度1.3 km,最大风切变高度1.3 km,最大风切变29.3×10-3s-1。与周后福[12]统计的江淮地区超级单体龙卷中气旋参数(底高1.2 km,顶高3.9 km,延伸厚度为2.7 km,最大风切变为14.4×10-3s-1)比较,中气旋延伸厚度较浅薄,切变较强烈。

4.4 TVS相关参数

一个可能伴随龙卷的比中气旋尺度更小的速度场特征,称为龙卷涡旋特征(TVS),在速度图上表现为像素到像素的很大的风切变[20]。雷达在锋面雨带末端从17:18—18:49连续17个体扫约102 min识别出龙卷涡旋特征(TVS),较龙卷爆发(18:00)提前了7个体扫约42 min。

由图8分析,TVS在17:18底部高度为1.5 km,随时间逐渐下降,17:46降为1.2 km,龙卷爆发时又降到1.1 km(18:03),龙卷持续期间(18:03—18:49)维持在较低值为1.0~1.2 km(雷达可测的最低高度)。顶高变化波动较大,提前龙卷2个体扫从5.1 km(17:46)向上扩展到6.2 km(17:52),爆发时骤降到3.5 km(18:03);同时,对应最大切变量跃增,径向速度差(平均值、最大、最低仰角)也相应提前1~2个体扫增大,爆发时径向速度差(平均值、最低仰角)略有降低,最大切变量和最大径向速度差仍在增加。最大切变量高度提前3个体扫由6.5 km(17:40)急剧下降到3.9 km(17:46),爆发时继续下降到2.4 km(18:03),18:09又降到1.1 km(和底高一致),龙卷持续期间维持在1.0~1.2 km。三维环流特征的厚度变化也对应顶高的变化,在17:46先由3.8 km拉伸到5.0 km(17:52),然后压缩到2.1 km(18:03)。龙卷爆发前顶高虽然有2次跃增,对应最大切变量、径向速度差(平均值、最低仰角、最大)也增大,但由于最大切变量高度较高,所以没有出现龙卷。17:35虽然最大切变量高度降到1.3 km,但其对应的最大切变量、径向速度差(平均值、最低仰角、最大)值较小,也没有出现龙卷。在18:09—18:49期间,顶高又有2次快速升降过程,对应最大切变量、径向速度差(平均值、最低仰角、最大)也随之变动,同时最大切变量高度一直处在TVS底部的较低值,所以龙卷过程维持。18:49后TVS消失,过程基本结束。

图8 2020年7月22日雷达探测龙卷涡旋( TVS)特征参数 顶高、底高、最大切变量(Tmxshr)及其高度(HT)、径向速度差 平均值(V ad)、最低仰角径向速度差 (Vlld)、 最大径向速度差(Vmxd)变化

此次龙次卷过程TVS的底高为1.1 km、顶高为4.1 km、三维环流特征的厚度(Tdpt)为3.0 km、最大切变量(Tmxshr)为59.4×10-3s-1、Tmxshr高度为1.6 km、径向速度差的平均值(Vad)为18.6 m/s、最低仰角径向速度差(Vlld)为35.8 m/s、最大径向速度差(Vmxd)为36.7 m/s,与周后福[12]统计的江淮地区龙卷风暴TVS最强参数(底高为1.0 km,顶高为4.6 km,Tdpt为4.0 km,Tmxshr为30.8×10-3s-1,Tmxshr高度为2.3 km,Vad为23.9 m/s、Vlld为37.9 m/s、Vmxd为40.0 m/s)比较,此次TVS的延伸厚度较薄,最大切变量较大,最强达88.2×10-3s-1。

4.5 中气旋、TVS和龙卷发生地的位置关系

刘娟[10]分析一次过程发现,龙卷风位置与TVS位置对应,位于TVS的南侧,或在中气旋最大风速圈的南缘。此次过程中实地考察的6个灾害点,18:00前后龙卷袭击的3个点(祁县陈村、大泽乡的洪庙村和刘村相距较近,图2中A、B、C处),位于中气旋外圈西北部1~3 km处,TVS西北部1~4 km附近。18:15左右袭击的祁县的沈寨、206国道烟汕线两地(相距较近,图2中D、E处 ),位于中气旋外圈或TVS南部4 km范围内。18:49左右袭击的灵璧县的禅堂乡刘杨村(图2中F处 ),位于TVS东北部5 km附近。可见,中气旋和TVS的影响不仅在南侧,在西北和东北方向也有出现。

4.6 龙卷碎片特征

当龙卷发生在双偏振雷达附近(大约75 km范围内)并对建筑形成严重破坏时,龙卷碎片(TDS)特征表现为在龙卷钩状回波末端处具有非常小的零滞后相关系数和差分反射率[16],反射率因子测值很高[14]。

此次龙卷超级单体回波距离雷达站约68~78 km,在18:03、18:09这2个时次的TDS特征略明显。TVS在18:03、18:09距离雷达约70 km左右,此时龙卷风暴最强,中气旋、TVS各项参数基本都达到最强,最大反射率因子高度和风暴底都降到过程最低,维持在1.0 km(雷达可测的最低高度)。观测到这2个时次的钩状回波末端处(TVS附近)的强度(图9a、e,图黑色箭头所指)分别为52 dBz、50 dBz,没有达到如张建云[14]所述为60 dBz(尺度约1 km)以上的强回波;径向速度上有显著的速度切变特征(图9b、f)。0.5°零滞后相关系数、差分反射率图上在钩状回波末端处(TVS附近)出现一个1 km范围(1个像素)的低值区(图9c、g、d、h,箭头所指处),零滞后相关系数的值分别为0.83、0.78,差分反射率值为-0.11 dB、-0.77 dB。抬高仰角和其他时次都没有在钩状回波的末端观测到明显的零滞后相关系数、差分反射率低值区特征。可能与距离雷达较远、雷达的分辨率还不够高,以及龙卷的强度不够大,或当龙卷被雨区包裹时,雨滴可能与龙卷卷起的杂物混杂等有关。

图9 2020年7月22日18:03、18:09蚌埠雷达0.5°仰角反射率因子、径向速度、零滞后相关系数、差分反射率 (图中白色圆圈为中气旋,倒三角为TVS)

5 结论与讨论

(1)在梅雨期暴雨天气形势下,低空急流、暖切、低涡、锋面以及较低的抬升凝结高度、较强的中低层垂直风切变为龙卷提供了有利的环境背景。

(2)龙卷发生在梅雨锋南端的超级单体风暴中,低层的右后方出现钩状回波。

(3)风暴结构参数、中气旋、TVS参数在龙卷过程中的强烈变化,对提前预警和判断是否发生有较好的指示意义。

(4)产生龙卷的单体风暴顶高达11 km以上,最大反射率因子58 dBz、垂直累积液态水45 kg·m2,龙卷发生在最大反射率因子高度急降到风暴底部之时,最大反射率因子高度在龙卷维持期间基本处在风暴底部的1/4处。

(5)雷达在龙卷发生前24 min探测到中气旋。中气旋延伸厚度较浅薄,切变强烈。龙卷爆发时中气旋底高和最大切变量高度最低为0.9 km,最大切变量最强时达43×10-3s-1。当中气旋顶高跃增、最大切变量高度骤降,底部高度降低时,预报员就要提高警觉,因为当顶高骤降、最大切变量激增,底高降到1 km以下时,龙卷可能已经发生。

(6)TVS超前龙卷42 min被探测到,TVS延伸厚度浅薄,最大切变量较大。当TVS底高降低,顶高、最大切变量跃增,预示TVS增强,龙卷发生时TVS顶高骤降,最大切变量高度也随之降到TVS底部。

(7)在底层钩状回波末端处观测到零滞后相关系数、差分反射率低值区的龙卷碎片特征。

(8)此次过程中,龙卷灾害点不仅出现在位于TVS的南侧或在中气旋最大风速圈的南缘,还在西北部和东北部出现。

由于中气旋、TVS在监测龙卷时虚警较高,使用时要综合考虑龙卷发生前的各种征兆参数。此次龙卷的风暴结构参数、中气旋和TVS参数多数较周厚福[12]统计的江淮龙卷的高,但灾害等级为什么只达到EF1级。且蚌埠雷达在梅雨锋南端识别出2个风暴单体,先后发展为龙卷风暴造成灾害,而为什么从距离灾害点90 km左右的徐州双偏振雷达观测到是同一风暴造成的。这次为什么是雷达先识别出TVS后再识别出中气旋,这些问题还有待于继续探讨,只有对有关龙卷机理问题进行深入细致的研究和雷达算法的不断完善,才能发掘、提炼出更有意义的龙卷监测指标。

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