风廓线雷达资料在20110614暴雨过程分析中的应用.docVIP

风廓线雷达资料在暴雨过程分析中的应用 周志敏 万蓉 崔春光 王斌 徐桂荣 付志康 中国气象局武汉暴雨研究所， 武汉 430074 摘要：本文对2011年6月14日暴雨发生过程中武汉站和咸宁站风廓线雷达资料进行了分析，结果发现：本次降水过程发生期间，1）3000 m高度以上环流相对稳定，而3000 m高度以下，武汉和咸宁观测站不同高度区间的风羽图均随时间出现了顺时针分布；并且，通过降水资料分析发现低涡中心东侧的降水强度较大。2）本次过程存在动量下传现象；低层风的垂直切变量级较大，为1.0×10-2/s，而高层垂直切变相对较小。3）咸宁站温度平流强度明显大于武汉站，可能是前者降水强度大于武汉站的原因之一。最大小时降水时段结束后，武汉站上空静力稳定度有所增强，降水强度进一步减弱，而咸宁站上空静力稳定度有所减小，依旧保持了较大的降水强度。 关键词：风廓线资料, 风羽图, 垂直切变，温度平流 1 引言 风廓线雷达诞生于20世纪80年代，其利用多普勒效应，可连续获得测站上空高时空分辨率的水平风廓线、垂直风速，湍流、大气折射率结构常数等信息。该观测资料在气象上有着重要应用价值，并已得到广泛应用。研究者利用风廓线雷达资料在暴雨与低空急流关系方面展开了大量工作[1,2]。杨引民和陶祖钰[3]利用上海的LAP_3000边界层风廓线雷达资料在强对流天气预报中的应用进行了有意义的探索。此外，有很多研究者利用风廓线雷达资料对强降水的预报进行大量有意义的分析[4-7]。 在暴雨发生过程中，暴雨系统的风场变化是一个值得探讨的方向。本文利用风廓线雷达资料分析了2011年6月14日暴雨发生过程中的风场变化，以期增进对暴雨系统中风场变化规律的认识。 2 资料说明及分析方法 2.1 资料说明 本文采用的风廓线雷达数据来源于湖北省咸宁市黑山观测站和武汉观象台。前者的观测周期为4 min或5 min左右，后者观测周期为3 min左右。垂直分辨率均有30 m（低模式和中模式）、60 m和120 m（不同高模式）三种类型。风廓线雷达数据的可靠性用置信度来表示，0表示最差，100表示最好。对垂直速度进行分析时，剔除置信度小于90的资料。 2.1 资料分析方法 风羽图的分析中，根据李妙英[8]给出的高压系统识别方法，给出低压系统的识别方式。图1即为低压中心与测站上空相对位置示意图。 图1 风场时间—高度分布图：a)低压中心从测站上空北侧经过 b）正压中心从测站上空南侧经过 假设低压系统自西向东运动，当中心轴线垂直无倾斜时，低压系统向测站移动的路径有三种不同的情形：1）中心从测站上空经过；2）中心从测站北侧经过；3）中心从测站南侧经过。 由于低压中心风向不易辨别，因此本文不考虑此情况。 当低压中心从测站北侧经过时，风场的时-高分布图（THD）如图1a所示，低压前沿为西南风，后沿为西北风，低压中心均压区为东风。 当低压中心从测站南侧经过时，THD如图1b所示，前沿为东南风，后沿为东北风，中心为东风。如果低压系统中心不垂直，而是倾斜向上发展，当向测站东向倾斜时，图1中均压区从地面到高空向右倾斜，当中心到高空向测站西侧倾斜，则图1中的均压区向左倾斜。 对风速和风向随时间变化的分析方法：对相隔一个探测周期的两组相邻数据中的风向和风速相减（后一时刻减去前一时刻），绘制等值线图进行分析。当任一时刻（或者两个时刻）任一高度上，数据因质量较差而需剔除，则放弃该处风切变的求解。绘制等值线图时，对该处数据不予考虑。 对风速垂直切变的求解采用矢量分解方法：将水平风速分解成经向分量（即u分量）和纬向分量（即v分量），然后分别在垂直高度上求解。 对温度平流的分析方法：利用顾映欣和陶祖钰提出的方法[9]分析温度平流随高度分布的详细结构，从而判断本站上空大气静力稳定度的变化倾向。 3 天气实况 受高空低槽东移及中低层切变线共同影响，6月1314日省出现明显降水过程强降水中心出现在鄂东南、江汉平原南部地区，有32县市出现暴雨、16县市出现大暴雨、1县市出现特大暴雨，最大日降水量出现在咸宁（202mm）。 图1 2011年6月14日850hPa上的流场图 a)00时 b）06时 Fig.1 Streamline on 850 hPa on 14th,June, 2011 a)00:00 b)06:00 从图1a可知，2011年6月14日00时，武汉和咸宁处于低涡控制之下，06时，低涡进一步加强（见图1b）。与之对应，地面降水也继续维持。 图2表示武汉站和咸宁站的逐小时降水资料。 图2逐小时降水图：a)武汉站 b)咸宁站 Fig.2 Hourly precipitation: a)Wuhan observation station b) Xianning observation st