宝鸡一次阵风锋天气过程分析

2013-06-18李建芳孟妙志

陕西气象 2013年2期

关键词：扶风阵风宝鸡

庞翻,李建芳,蔡英,孟妙志

(宝鸡市气象局,陕西宝鸡 721006)

宝鸡一次阵风锋天气过程分析

庞翻,李建芳,蔡英,孟妙志

(宝鸡市气象局,陕西宝鸡 721006)

利用常规气象资料和宝鸡多普勒雷达资料对 2012年 7月 13日发生在宝鸡的一次阵风锋天气过程进行分析。结果表明:阵风锋的移动方向与对流风暴的移动方向有约 90°夹角,接近于垂直;阵风锋从生成到结束移动速度呈现先增大后减小的趋势;阵风锋过境时气象要素出现较大变化,表现为温度降低、湿度增大、风速增大;阵风锋的强度与对流风暴的强度呈正相关关系。

阵风锋;对流风暴;趋势

对流风暴中的冷性下沉气流到达低空,并向外扩散,与低层暖湿空气交汇而引发的地面强风,其前缘就是阵风锋[1]。阵风锋的发生时间很短,阵风锋后经常在地面或者近地层产生极具危害性的大风天气,造成严重的灾害,因此很多学者致力于对阵风锋的研究和预报[2]。随着国内多普勒雷达的增多,观测到的阵风锋回波逐渐增多,但是对阵风锋的中尺度分析仍然不够,有必要加强这方面的研究[3]。

2012年 7月 13日,宝鸡部分地方出现了高温,局部出现了冰雹、雷暴、大风、短时强降水等强对流天气,灾害损失严重。在 12— 20时强对流天气多发时段,多个站点出现短时强降水,其中麟游站 18时 1 h雨量为 9.6 mm,多个乡镇区域站点降雨量达到 10 mm以上,最大为太白王家楞,14时 1 h雨量达 13.9 mm。利用宝鸡多普勒雷达资料、常规气象资料对这次过程进行分析,以助于今后对此类天气的识别和预报。

1 天气形势

13日 08时 500hPa高空形势图 (图 1)上,河西有下滑短波槽,低槽携带冷空气往东南方向入侵,重庆有南支槽;在宁夏—陇东—四川一带有明显冷温槽,700 hPa(图略)河西走廊和青海交界处有切变线,陕西受偏北风影响,风速在 2～ 6 m/s。 13日 20时 500 hPa图上 (图略),中高纬度形势变化不大,中纬度河西短波槽东移和南支槽合并为大槽,位于山西—河南—川南一线,冷温槽位于陕西省上空;700 hPa图上 (图略),偏北风加强,风速达 6～8 m/s。

图 1 2012-07-13T08 500 hPa位势高度场(实线,单位为 gpm)、温度场(虚线,单位为oC)及风场

地面图上 (图略),13日 05— 14时,陕西省受暖低压控制,随后冷空气沿东北路倒灌影响关中陕南地区,触发了强对流天气的出现。

综上所述,前期地面增温明显,整个气层上冷下暖,不稳定能量的聚集较大,随着高空槽的东移合并加强,低槽携带冷空气东南向入侵宝鸡,使得不稳定能量增强,因而从动力和热力条件来看,都有利于宝鸡地区强对流天气的生成。

2 热力及动力条件

从 13日 08时开始,宝鸡地区低层受偏西风影响,气温回升明显,14时宝鸡地区渭滨区、陈仓、扶风、眉县、岐山、凤翔 6县区气温上升至36oC左右,15时个别站点更是达到 37oC的高温,为强对流天气提供了一定的热力条件。从 13日08时宝鸡周围 3个探空站资料得出 (见 13页图2,汉中探空图略):西安、汉中沙氏指数均为负值,分别为-1.1和-2.1oC,K指数分别为 35oC、34oC,存在较强不稳定能量;平凉 08时 K指数为25oC,沙氏指数为 0.26oC,20时平凉 K指数达 36oC,沙氏指数转为-1.08oC。K指数值的增大,表明 500～850 hPa温度递减率增加,低层700 hPa和 850 hPa的湿度增大,说明高空槽的东移合并加强,使得不稳定能量增强,强对流指标指示有强对流天气发生。低层风速随高度顺转有暖平流,高层风速随高度逆转有冷平流,并且均有较强的垂直风切变,上层干冷、下层暖湿的高低空配置有利于不稳定能量的积累,在有不稳定能量的区域有利于局地强对流天气的产生。中层干冷空气的侵入和强的垂直风切变是对流风暴发生发展最重要的条件。

3 雷达资料

3.1 反射率因子

7月 13日,宝鸡大部分地方发生强对流天气。从 15:44雷达回波组合反射率因子图上可以看到 (图 3a),在麟游北部长武、灵台、彬县一带出现多个强对流单体,有两条呈东北—西南向排列的带状回波,回波强度最大达 65 dBz左右。随着强对流单体的发展、合并及东南向移动,形成对流风暴 S和 X。 16:15,对流风暴 S和 X产生的下沉气流与地面暖空气形成西北—东南向阵风锋 (图 3b),呈线状,阵风锋长度约 30 km,回波强度在 5～ 10 dBz。

多单体对流风暴 S和 X继续东南向移动、发展及合并,合并后的对流风暴中生成了一个尺度约 10 km,强度达 60 dBz的单体,对流风暴的增强,使阵风锋增强。16:58阵风锋已经越过麟游,移动到距离雷达站约 25 km处,形态呈弧状,长度约 100 km,强度在 35 dBz左右 (图 3c)。阵风锋后产生强度达 60 dBz对流单体 c,对流单体 c在发展中与对流风暴合并,阵风锋继续加强。

随后,阵风锋后先后产生了 3个对流单体,并依次与对流风暴合并,而对流风暴本身却在不断减弱消亡。17:41阵风锋南部越过岐山、扶风、眉县,西南向移动到距离雷达站 10 km处,长度约150 km,强度在 30 dBz,宽度约 3～ 5 km(图3d)。阵风锋继续向西南移动,后部再没有产生对流单体,对流风暴强度减弱,阵风锋强度也随之减弱。在 18:12时阵风锋南段 (雷达站以南)消失,19:14阵风锋北段 (雷达站以北 )消失,至此,阵风锋生命史结束。

综上所述,阵风锋出现在对流风暴移动方向的侧面,阵风锋移动方向与对流风暴移动方向有约 90°夹角,接近于垂直,这与很多学者指出的“阵风锋在对流风暴前方,其移动方向与对流风暴移动方向一致”[3-5]存在偏差,其水平尺度可达150 km,宽度 3～ 5 km,回波强度 10～ 30 dBz,生命史 3 h,开始呈直线状,后呈弧状;阵风锋的强度与对流风暴的强度密切相关,对流风暴增强,阵风锋增强,反之亦然。

3.2 径向速度

在 0.5°仰角径向速度图上,16:15(反射率因子图上阵风锋出现的起始时间)还没有阵风锋特征的出现,直到 16:27出现阵风锋特征,阵风锋移动速度≥10 m/s,移动方向为西南,出现时间比反射率因子图晚了两个体扫。16:34最大移动速度达到 15 m/s(图 5a),对流风暴前沿出现大片 15 m/s的速度区,17:17阵风锋形态最为清晰,移动速度维持在 10 m/s(图 5b),移向西南,对流风暴速度同样下降至 10 m/s左右。之后阵风锋继续向西南移动并逐渐减弱,至 17: 35消失。由此可见,阵风锋在向西南的移动过程中移动速度呈先增大后减小的特征,生命史为 1 h左右。在1.5°仰角径向速度图上 (图略),阵风锋出现比0.5°仰角径向速度图提前了两个体扫,速度一直比较稳定,维持≥10 m/s西南气流,至 18:12阵风锋特征消失,生命史为 2 h左右,这是因为对流风暴的下沉气流自上而下逐渐开始,并逐渐结束,所以在高仰角的径向速度图上生命史长一些。

图 2 2012-07-13平凉站 (a)和西安站 (b)08时 T-lnp图

图 3 2012-07-13宝鸡多普勒雷达不同时间组合反射率图 (白色箭头指示阵风锋)

从速度图上发现,阵风锋在移动过程中速度先增加后减小,与在反射率因子图上的特征相比,生命史比较短,出现晚,结束早。

4 自动站气象资料

图 4 2012-07-13宝鸡多普勒雷达不同时间 0.5°仰角径向速度图 (白色箭头指示阵风锋)

图 5 2012-07-13宝鸡地区凤翔、岐山、扶风三县站气象要素随时间变化图

图 5是宝鸡地区岐山、凤翔、扶风三个自动气象站记录的阵风锋过境前后温度、湿度、风向及风速随时间的演变情况。可以看出在 17:00,岐山、凤翔、扶风的温度分别为 34.5、33.8、33.4oC,18:00三站温度分别为 30.3、29.2、28.6oC,3个自动站温度 (图 5a)均明显下降,下降幅度达4oC以上;除扶风站外 (14— 15时扶风站出现小阵雨,湿度较大),岐山、凤翔两站湿度明显增加(图 5b),岐山、凤翔两站湿度分别从 29%、27%增加到 39%、41%,分别增加 10%以上;三站风向表现凌乱 (图 5c),三站风速 (图 5d)跃增,岐山、凤翔、扶风的风速从 4.1、 5.4、 2.9 m/s跃增为 10.9、14.7、12.7 m/s,风速均在 10 m/s以上,扶风最大,达 14.7 m/s。可见阵风锋过境时,多个气象要素呈现出明显的变化。除风向随时间演变表现凌乱外,各气象要素变化与张建宏[4]指出的阵风锋过境时,风速激增,温度下降和相对湿度上升特征基本一致。