三峡—葛洲坝区域雷雨大风的卫星云图识别模式

何明琼,祁东平,汪应琼,高 亮,陈 晨

(湖北省宜昌市气象局,湖北 宜昌 443000)

三峡—葛洲坝区域雷雨大风的卫星云图识别模式

何明琼,祁东平,汪应琼,高 亮,陈 晨

(湖北省宜昌市气象局,湖北 宜昌 443000)

该文利用三峡站 1992年以来三峡—葛洲坝区域平均风速和瞬时风速资料,对其进行分析研究,根据研究区内雷雨大风的气候特征、卫星云图特征等得出研究区雷雨大风的辨别标准,对三峡—葛洲坝区域的雷雨大风及风灾短时预报具有很好的指导意义。

雷雨大风;卫星云图;识别模式

1 雷雨大风的统计特征

1.1 三峡—葛洲坝区域雷雨大风的气候特征

自三峡气象站 1992年建站以来,三峡—葛洲坝区域 (简称研究区,下同)观测 10min平均风速达10m/s或瞬时风速 17.2m/s以上的大风共 79次,平均每年出现 5次,其中,受雷暴云团影响而产生的有53次,占 67.1%;因动量下传造成的为 26次,占32.9%,约占 1/3。

图 1 1992—2006年研究区瞬时大风风力频次

瞬时风速 17.2m/s以上的雷雨大风易造成严重风灾,1992—2006年研究区出现 8级以上 (17.2m/s)的大风 46次,平均每年出现 3次,2001年出现的次数最多,达 8次。2004年 7月 9日 17时在三峡坝区乐天溪气象站测得研究区最大瞬时大风 29.8m/s,达 11级,可见研究区雷雨大风之频繁,其造成的灾害十分严重。各等级雷雨大风出现频次见图 1。分别统计三峡坝区乐天溪、坛子岭、枫箱沟气象站出现的雷雨大风个例,其风向频率分布如图 2。

图 2 1992—2006年研究区瞬时大风风向分布

从图 2可知,研究区雷雨大风风向以偏北风为主,其中,北风和东北偏北风次数最多,表明冷空气路径以北路和偏东路为主。分析表明,动量下传大风除一次为东南风外,其它均为偏北风。

1.2 研究区雷雨大风的稳定度特征

据研究[1],k指数、SI指数具有如下特征：

普查研究区Micaps资料完整的雷雨大风个例发生前 T-lnP图各参数特点得知,非动量下传造成瞬时大风在 17.2m/s(8级)以上的过程,k指数、SI指数具有较明显的特征,见表 1。

表 1 2000—2005年研究区非动量下传雷雨大风稳定特征

2000—2006年研究区非动量下传雷雨大风共出现 24次,其中 21次具有较统一的稳定度特征,即k指数 ＞25;SI指数 ＜0;Qse850-Qse500＞3;前三项绝对值的和 ＞36。另外 3次出现在春季 3-4月及初夏 5月,此时天气回暖明显,当有较强冷空气南下时,冷暖空气交绥容易出现雷雨大风天气,对气层稳定度条件要求弱。

2 研究区雷雨大风的卫星云图特征

分析研究区Micaps资料完整的 2000—2006年瞬时风在 8级以上 (≥17.2m/s)雷雨大风卫星云图特征,除高空动量下传、云图上反映为晴空外,其它过程云图上均有较明显的云系,主要为带状云系、雷暴单体、涡旋云系外围的入流云带。带状云系及雷暴单体造成的雷雨大风为偏北风,涡旋云系外围的入流云带造成的雷雨大风为偏南风。

2.1 带状云系

造成研究区雷雨大风的云系以带状云系次数最多,占 42.3%。其南部边界光滑,一般在研究区北部有密实的对流单体,受高空引导气流影响,带状云系缓慢南压,云带中研究区附近的对流单体随之南压影响三峡坝区,造成雷雨大风、短时强降水等强雷暴天气。有时带状云系中的对流单体很强,而有时较弱。

图 3 2001年 8月 7日 17时红外云图

2.2 雷暴单体

在三峡坝区的西北、西南、东北有雷暴单体生成,并向坝区一带移动,受其影响,产生 8级以上的瞬时雷雨大风天气。此种类型占 30.8%。

2.3 涡旋云系外围的入流云带

在四川盆地以南或以北有涡旋云系东移,云系外围有一支入流云带向三峡坝区伸展,云带中产生小雷暴单体,受其影响,三峡坝区出现雷雨大风天气。此类型占 19.2%。

图 4 2004年 7月 5日 16时红外云图

2.4 逗点云系

三峡坝区 2000-2006年出现的雷雨大风过程,仅一次为逗点云系,但其造成的天气剧烈。2001年7月 23日下午,受逗点尾云系影响,三峡坝区出现短时强降水及雷雨大风,其中,乐天溪气象站测得6h降水 51.2mm,坛子岭风景区气象站测得瞬时雷雨大风 25.4m/s,达 10级。

图 5 2004年 5月 18日 19时红外云图

3 研究区雷雨大风的云图识别模式

3.1 研究区雷雨大风环流条件

雷雨大风等强对流天气,由中小尺度系统造成。中小尺度对流性天气系统一般都出现在相应的天气尺度系统中。普查研究区雷雨大风过程发生前的天气学环流特征,高空环流形势概括为：

3.1.1 “西北气流型” 主要特征：从低层到高层坝区在一致的西北气流控制中。500hPa等压面上,河套西部、陕南、川东至鄂西为强劲的西北气流,并有一支≥13m/s的西北风风速轴,且伸展至偏南纬度。西风槽线约位于 114°E附近,槽后冷平流显著,大气斜压性强。通常预报员称这种天气形势下的大风为“动量下传”。

图 6 2004年 6月 28日 19时红外云图

3.1.2 “西南气流型” 主要特征：从 700～500hPa,坝区处在一致强西南气流控制中。

500hPa在 105°E以东 ,35°N以南 ,受一致西南气流控制。春季西南急流位于：贵阳、怀化、长沙、南昌一线以北,恩施、宜昌、汉口一线以南。夏季,急流位置相应北移。

700hPa春季,切变线位于汉口、成都一线以北,西安、成都一线以南。西南急流位于贵阳、怀化、长沙一线以北,重庆、恩施、宜昌一线以南。夏季,急流位置相应北移。

3.1.3 “东风波型” 主要特征：500hPa副热带高压较强盛,位置偏北。副高控制长江流域,脊线在 30°N以北,脊线在 30°N以北,588线达 35°N或以北地区。30°N以南为一台风倒槽或东风波动。地面图上一般受暖低压或暖倒槽控制,弱冷锋入暖倒槽或暖低压,大风天气产生。或者,地面无冷锋南下,大风天气发生在暖低压内。

研究区雷雨大风的地面环流形势为：

一是华北变性高压底部或后部,即东高西低型明显;或暖倒槽中的大风、雷雨大风天气过程。此类从 850～500hPa为一致的西南气流,暖平流明显且很强;地面为暖低压控制,东高西低形势明显。大风或是雷雨大风天气发生在暖区内的回暖过程中。这类大风多发生在与热力原因相联系的午后至傍晚,具有明显的时间分布特征。

二是冷锋入暖倒槽的大风、雷雨大风天气过程。由于天气过程发生前回暖明显,三峡坝区地面暖倒槽发展。此时,如有冷空气南下,大风天气发生在冷空气影响的升压过程中。表现为：地面ΔP3和ΔP24都呈现降后升。其触发系统是冷锋,有的过程叠加了中尺度辐合线或气旋性环流。这类大风天气过程因与冷锋触发相联系,因而可发展在 1d内的任何时刻,没有明显的时间分布特征。

3.2 研究区雷雨大风稳定度条件

由 1.2的分析可知,在 6-9月出现的非动量下传类瞬时雷雨大风,具有较明显且一致的稳定度特征 ,即 ：k指数 ＞25;SI指数 ＜0;Qse850-Qse500＞3;上述三项绝对值的和 ＞36。

3.3 研究区雷雨大风云图特征

模式 1：在以下阴影区中有带状云系：即在河套以南至 28°N以北有带状云系,云带中在研究区附近有对流单体,见图 11。

图 11 带状云系模式关键区

模式 2：在图 12阴影区中有涡旋云系,其外围入流云带向三峡坝区一带伸展或者汇合。

模式 3：在图 13阴影区中有雷暴单体：即在研究区西南有雷暴单体北抬并向东北方向移动、西北有雷暴单体南压并向东南移动、东北有雷暴单体南压并向西南移动。

3.4 研究区雷雨大风识别标准

图 12 涡旋云系模式关键区

图 13 雷暴单体模式关键区

3.4.1 非动量下传类 ①08时高空、地面天气形势满足雷雨大风环流条件;②6-9月 08时 T-lnP图上：k指数 ＞25;SI指数 ＜0;Qse850-Qse500＞3;上述3项绝对值的和 ＞36。③关键区出现带状云系、雷暴单体或涡旋云系外围入流云带向研究区汇合。

满足以上 3条,则预报研究区午后到傍晚有 8级以上瞬时雷雨大风出现。

3.4.2 动量下传类 从低层到高层坝区在一致的西北气流控制中。500hPa等压面上,河套西部、陕南、川东至鄂西为强劲的西北气流,并有一支≥13m/s的西北风风速轴,且伸展至偏南纬度。西风槽线约位于 114°E附近,槽后冷平流显著,大气斜压性强。

出现以上情况,则预报研究区有 10min平均风在 10m/s以上或瞬时风在 8级以上的大风出现。

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1003-6598(2010)增刊-0007-05

2010-09-10

何明琼 (1966-),女,高工,主要从事天气预报技术与方法研究。