0:00),而对流活动多发生在下午和傍晚,08:00和下午的对流潜势有时相差很大,故在分析不稳定能量时,要注意运用探空图的订正技术。主要做法:假定气块具有估计的午后地面最高温度和露点温度,在大气平流过程不明显时,气块自地面绝热上升的CAPE值对午后和傍晚发生雷暴的可能性具有更好的指示意义。
1.7.1.3 中尺度数值预报分析
主要是对中尺度数值预报产品进行分析,包括其高低空形势场、物理量场、 图以及风场、温度场、降水等预报产品。分析方法和要点与前面介绍的分析常规资料一致。
以上内容分析并不是一成不变的,不同地理条件、不同影响系统、不同天气类型所分析的重点以及具体内容都会有所不同。最后预报员要综合分析以上分析结果,结合本地预报经验,进行灾害性天气落区潜势预报。
隐藏1.7.2
中尺度系统分析 中尺度系统在卫星云图、雷达回波以及地面图上的表现形式各有不同。
地面图上中尺度系统主要有中尺度辐合线、干线、中低压、中高压(雷暴高压)等。
卫星云图上主要表现为中尺度对流云团、中尺度对流系统(MCS)、中尺度对流复合体(MCC)等。不同种类的卫星云图,其分析的重点有所不同。可见光云图注重分析云的类型、积云初生以及上冲云顶的位置;红外云图注重云顶亮温以及亮温最大梯度区;水汽云图注重干湿分界线以及与高空急流对应的干区。
雷达回波上主要表现为雷暴单体、超级风暴、飑线、阵风锋等。这些系统在雷达反射率因子图以及速度图上的主要特征参见1.4节内容。
闪电资料分析主要是分析单位时间内闪电的频数变化和正、负地闪密集区。
隐藏1.7.3
实例分析 2009年8月27日下午,河北省自西北向东南先后有80个县市出现了雷阵雨,16:30—19:30,河北省中部偏南地区的石家庄、衡水、邢台东部等地出现了冰雹、大风、短历时强降水等强对流天气。6个县市出现冰雹,测站最大冰雹直径7~40mm;17个县市出现大风,风力7~8级,阵风9~10级;6个县市出现短历时强降水。 1.7.3.1 强对流天气潜势预报
⑴ 实况天气图中尺度分析分析8月27日08:00 500hPa形势图(图1.24a),可见亚洲中高纬度为两槽一脊,不断有冷空气从贝加尔湖北部沿高压脊南下影响我国华北地区。
图1.24 2009年8月27日08:00 500hPa形势图(a)和中尺度综合分析图(b) 、(c)
中尺度分析综合图 图1.24b和图1.24c为中尺度分析综合图,图1.24b反映了200hPa急流、500、700、850hPa三层槽线以及地面冷锋的高低空配置情况,700、850hPa、地面冷锋南端为前倾结构,河北省位于高空急流入口区的南侧和地面冷锋前,以上垂直结构表明河北境内具有发生强对流的较好的动力条件。
图1.24 2009年8月27日08:00 (b)箭头为200hPa急流,细实线为200hPa等风速线粗实线为500hPa槽线,双实线为850hPa槽线,方点细线为700hPa槽线中空的长条和点线为700hPa切变线三角细线为地面冷锋
图1.24 2009年8月27日08:00 (c)双实线为500hPa槽线,有圆点的细线为500hPa温度槽线,圆点线为850hPa温度脊线阴影为T850-T500大于27℃区域
双实线为500hPa槽线 由图1.24c可见,500hPa有弱冷空气东移,850hPa为暖脊控制,河北省大部温度直减率(T850-T500)>27℃,且平原大部分地区地面Td≥20℃,最大Td>21℃,这种明显上干冷下暖湿的层结结构,具有较好的热力和动力条件,有利于强对流的发生。
⑵ 探空图分析
图1.25 09-7-28 08:00探空资料(a)北京
北京站 北京站“下湿上干”、有逆温,为典型的喇叭口型结构,且有明显的不稳定能量,有利于对流发展;
图1.25 09-7-28 08:00探空资料(b)大港
天津大港站 天津的大港站也为“下湿上干”结构,但不稳定能量相对较小;
图1.25 09-7-28 08:00探空资料(c)邢台
河北邢台 河北的邢台虽也有逆温,但低层湿度层太薄,不稳定能量CAPE值较小,运用探空订正技术,三站的CAPE值均有明显增加,其中邢台站增加最明显(图1.25d)。
配合27日08:00京津冀复位内自北向南的四个太空站张家口、北京、大港、邢台四站的SI分别为2.2、0.7、-1.5、4.1,综合分析北京以南到大港、邢台以北之间的河北省中部区域有对流的发展条件。 ⑶ 数值预报产品及本地工具指标分析应用
在这次河北强对流天气预报中,当日上午T639预报:17:00河北中部为K值大值区,且850hPa有明显的上升区,但降水预报没有明显的征兆。MM5中尺度数值模式降水和风场的预报也没有显示。
河北省强对流天气潜势预报工具(该工具是应用NCEP预报场资料,结合预报指标、以叠套法制作的河北省冰雹、雷雨大风等强对流天气潜势预报)用当日08:00资料起报的结果显示,河北省中北部午后到傍晚发生强对流的可能性较大。 综合分析可见,当日午后到傍晚河北省大部有发生雷雨,局部有短时大风、冰雹等强对流天气的潜势。但具体的落点还需根据卫星、雷达、加密自动站等资料进行跟踪预报。
1.7.3.2 中尺度系统的识别和分析
⑴ 卫星云图
分析27日的红外云图,上午河北省北部有逗点云系,与地面弱冷锋相对应的云系位于40°N附近,南部为晴空区。13:00—15:00,弱冷锋云系略有南压,且云系上不断有小对流云团发展,对流云团影响的区域有明显的雷阵雨天气;16:00,小对流云团逐渐连成线状,位于保定东部、石家庄北部;17:00,小对流云团合并发展成一边缘光滑的雷暴云团(图1.26),其前部TBB梯度最大处的石家庄地区16:38—18:02出现了雷雨大风、冰雹强对流天气;18:00,云团继
续发展东移,其前部TBB梯度最大处也略向东南方向移动,对应的冰雹、雷雨大风强对流天气也略向东南移动。
图1.26 2009年8月27日15:00-17:00红外云图 ⑵ 雷达图像的分析
分析逐6min一次的多普勒雷达图像,该过程先后有两个阵风锋,第一个阵风锋(14:54出现)离强回波较远,强度较弱,所经之处风速明显加大,但没有产生阵风达7级及以上的致灾大风,后随着强回波的减弱,阵风锋亦南移减弱,16:06与新出现的第二个阵风锋合并;而第二个阵风锋,距强回波近,强度强,与趋于减弱的第一个阵风锋合并后,继续加强,并随强回波向东南方向移动,造成河北中部偏西地区的7~8级致灾大风。
与此同时,产生第二个阵风锋的强回波,由15:30新生到16:00(图1.27)迅速发展加强,反射率因子达55dBZ以上,其移速快(25km/30min)、强度大;由于该回波正好处于地面高温高湿和高不稳定能量区域,回波将继续发展加强,随后回波出现了钩状回波、三体散射、有界弱回波等强回波特征(图1.27),对应速度图(图1.28)有两个明显的中气旋生成,表明多个对流单体风暴中两个单体已发展成为超级单体,该超级单体风暴产生了区域性冰雹、大风、短历时强降水等强对流天气。 ⑶ 加密自动站分析
由地面加密自动站资料(图1.29)分析可见:15:00(图1.29a),
图1.29 2009年8月27日地面中尺度分析(a)15:00
在石家庄地区有一明显的中尺度低压,其中有明显的气旋式风向切变线,对应雷达有强回波;在保定东北部有一中尺度高压,从温度分析,此时高压的冷性性质并不明显,还不能确定其是否可发展为雷暴高压;16:00(图1.29b),
图1.29 2009年8月27日地面中尺度分析(b)16:00
中尺度高压中心略向西南移动,从温度场分析得到,中尺度高压附近正好与冷中心相叠置,且中尺度低压的北侧气压梯度明显增大,从逐h瞬时最大风速和雷达回波可以确定此高压已演变成雷暴高压,其前部的下沉气流正好与雷达回波的阵风锋对应;17:00(图1.29c),
图1.29 2009年8月27日地面中尺度分析(c)17:00
雷暴高压继续向西南方向移动,其后部还出现了尾流低压,表明雷暴高压很强,高压和中尺度气旋间的梯度明显加大,此时石家庄东南部出现7~8级大风,阵风达9~10级;到18:00(图1.29d),