寶雞市兩次陣風(fēng)鋒天氣過程對比分析

寶雞市兩次陣風(fēng)鋒天氣過程對比分析

通過交流風(fēng)暴的冷沉，氣流達(dá)到低速，向外擴(kuò)散，與低溫濕空氣交匯，導(dǎo)致地面風(fēng)暴。它們的前方呈窄帶和圓拱，這就是風(fēng)的終結(jié)。2012年7月13日和2013年7月31日從多普勒雷達(dá)觀測到發(fā)生在寶雞地區(qū)的2次陣風(fēng)鋒天氣過程,這2次雷暴的劇烈程度差異明顯,且觀測到的陣風(fēng)鋒移動方向與雷暴方向也有所差別。筆者利用寶雞多普勒雷達(dá)資料、常規(guī)氣象資料及自動站資料分析了這2次陣風(fēng)鋒天氣過程,較好地了解陣風(fēng)鋒天氣產(chǎn)生的環(huán)流背景、陣風(fēng)鋒的風(fēng)場特征以及陣風(fēng)鋒與雷暴的對應(yīng)關(guān)系,以助于今后的識別和預(yù)報(bào)。1降水特征及天氣特點(diǎn)2012年7月13日,寶雞部分地方出現(xiàn)了高溫,局部出現(xiàn)了冰雹、雷暴、大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水等強(qiáng)對流天氣,災(zāi)害損失嚴(yán)重。在整個(gè)強(qiáng)對流天氣多發(fā)時(shí)段,多個(gè)站點(diǎn)出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水,其中北部山區(qū)麟游站18:00雨量為9.6mm/h,多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)級自動站點(diǎn)降雨量達(dá)到中雨以上,最大為太白王家楞,14:00雨量達(dá)13.9mm/h,接近短時(shí)暴雨。2013年7月31日夜間,寶雞市自西向東出現(xiàn)了一次雷陣雨天氣過程,出現(xiàn)短時(shí)暴雨、冰雹、6級大風(fēng),瞬時(shí)風(fēng)速達(dá)到8級,降水量級以小—中雨為主,降水具有突發(fā)性強(qiáng)、歷時(shí)短、強(qiáng)度大的特點(diǎn)。市區(qū)文理學(xué)院降水量最大,為36.5mm,最大雨強(qiáng)為27.1mm/h,全區(qū)共有4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)出現(xiàn)大于25mm的降水。2中高緯度天氣形勢分析2012年7月13日08:00500hPa(圖1a),河西甘肅西部和蘭州附近有下滑短波槽,重慶有南支槽,在中衛(wèi)—天水—四川一帶有明顯冷溫槽,700hPa青海湖背部青海和甘肅交界處有橫向切變線。13日20:00500hPa中高緯度形勢較為穩(wěn)定,變化較小,中緯度河西短波槽東移和南支槽合并為大槽,位于陜西省東部113°E,冷溫槽位于陜西省上空;700hPa,偏北風(fēng)加強(qiáng)。地面圖上,13日05:00~14:00陜西省受暖低壓控制,14:00后,冷空氣沿東北路倒灌影響關(guān)中西部寶雞地區(qū),觸發(fā)了強(qiáng)對流天氣的出現(xiàn)。2013年7月31日20:00500hPa西風(fēng)槽已移至隴東(圖1b),與之相對應(yīng)的700hPa切變移至寶雞西部,850hPa有低渦發(fā)展,形成“人字型切變”;地面圖上,20:00前受暖低壓控制,后冷空氣沿華北南下入侵關(guān)中地區(qū),觸發(fā)了強(qiáng)對流天氣的出現(xiàn)?？梢?2次陣風(fēng)鋒天氣過程環(huán)流背景基本相同,均是在高空西風(fēng)槽東移,攜帶冷空氣入侵寶雞,地面前期受暖低壓控制,后冷空氣倒灌影響,使得不穩(wěn)定能量加強(qiáng),觸發(fā)強(qiáng)對流天氣。3:2000si指數(shù)2012年7月13日08:00開始,寶雞地區(qū)低層受偏西風(fēng)影響,氣溫回升明顯,14:00寶雞地區(qū)川塬區(qū)6縣區(qū)氣溫全部上升至36℃左右,15:00個(gè)別站點(diǎn)更是達(dá)37℃的高溫。從13日08:00西安探空站資料得出西安沙氏指數(shù)為-1.1℃,K指數(shù)為35℃,存在較強(qiáng)不穩(wěn)定能量,而平?jīng)?8:00K指數(shù)為25℃、SI指數(shù)為0.26℃,層結(jié)較為穩(wěn)定(圖2a),而到20:00平?jīng)鯧指數(shù)達(dá)36℃,SI指數(shù)轉(zhuǎn)為-1.08℃,層結(jié)變?yōu)椴环€(wěn)定,且不穩(wěn)定能量增加。2013年7月31日寶雞地區(qū)處于地面暖低壓底部,低層同樣受偏西風(fēng)影響,氣溫出現(xiàn)躍升,14:00寶雞川塬地區(qū)7縣區(qū)(渭濱區(qū)、陳倉、扶風(fēng)、眉縣、岐山、鳳翔、千陽)氣溫上升至34℃以上,16:00部分站點(diǎn)達(dá)36℃,寶雞站點(diǎn)更是達(dá)37.6℃的高溫。從31日20:00西安、平?jīng)鎏娇照举Y料(圖2b)得出,西安、平?jīng)鯯I指數(shù)均為負(fù)值,分別為-1.3和-0.6℃,K指數(shù)分別為37和39℃。以上分析可見,2次過程均是在低層吹偏西風(fēng)的影響下,氣溫升溫明顯,達(dá)到高溫,為強(qiáng)對流天氣提供了一定的熱力條件,層結(jié)的不穩(wěn)定存在較強(qiáng)的不穩(wěn)定能量。低層風(fēng)速隨高度順轉(zhuǎn)有暖平流,高層風(fēng)速隨高度逆轉(zhuǎn)有冷平流,且均有較強(qiáng)的垂直風(fēng)切變,上層干冷、下層暖濕的高低空配置有利于不穩(wěn)定能量的積累,在有不穩(wěn)定能量的區(qū)域有利于局地強(qiáng)對流天氣的產(chǎn)生。4陣風(fēng)鋒和對流風(fēng)暴4.1反射率因子2012年7月13日下午,寶雞大部分地方發(fā)生強(qiáng)對流天氣。從15:44雷達(dá)回波組合反射率因子圖上可以看到,在寶雞地區(qū)東北部咸陽長武、靈臺、彬縣一帶出現(xiàn)多個(gè)雷暴單體,回波強(qiáng)度最大達(dá)65dBz左右。隨著雷暴單體的發(fā)展、合并及東南向移動,形成2個(gè)對流風(fēng)暴s、x。16:15(圖3a),對流風(fēng)暴s和x產(chǎn)生的下沉氣流與地面暖空氣形成西北—東南向陣風(fēng)鋒,呈線狀,陣風(fēng)鋒位于對流風(fēng)暴的西南部,長度約30km,回波強(qiáng)度在5~10dBz。多單體對流風(fēng)暴s和x繼續(xù)東南向移動、發(fā)展及合并,合并后的對流風(fēng)暴中生成了一個(gè)尺度約10km,強(qiáng)度達(dá)60dBz的單體,合并后對流風(fēng)暴的增強(qiáng),促使陣風(fēng)鋒增強(qiáng)。16:58陣風(fēng)鋒已經(jīng)越過麟游,移動到距離雷達(dá)站約25km處,形態(tài)呈弧狀,長度約100km,強(qiáng)度在35dBz左右。陣風(fēng)鋒后產(chǎn)生強(qiáng)度達(dá)60dBz對流單體,該對流單體在發(fā)展中與對流風(fēng)暴合并,陣風(fēng)鋒得到繼續(xù)加強(qiáng)。17:04~17:35,對流風(fēng)暴與陣風(fēng)鋒之間先后產(chǎn)生了多個(gè)對流單體,并依次與對流風(fēng)暴合并,形成臍帶連接,而對流風(fēng)暴本身卻在不斷減弱;17:41陣風(fēng)鋒西南向越過岐山、扶風(fēng)、眉縣,移動到距離雷達(dá)站10km處,長度約150km,強(qiáng)度在30dBz,寬度約3~5km(圖3b)。陣風(fēng)鋒繼續(xù)向西南移動,后部再沒有產(chǎn)生對流單體,對流風(fēng)暴強(qiáng)度減弱,陣風(fēng)鋒強(qiáng)度也隨之減弱。在18:12和19:14陣風(fēng)鋒南段、北段相繼消失,至此,該陣風(fēng)鋒生命史結(jié)束。2013年7月31日20:05雷達(dá)回波組合反射率因子圖上(圖4a),固原—平?jīng)觥獩荜枴f浪有一帶狀回波,呈東北—西南走向,弓狀結(jié)構(gòu),為颮線,最大回波強(qiáng)度為55dBz,陣風(fēng)鋒出現(xiàn)在颮線東北部,呈圓弧狀,長度約25km,回波強(qiáng)度在5~10dBz。隨著陣風(fēng)鋒及颮線的東移,颮線整體逐漸減弱,尤其是北段弓狀結(jié)構(gòu)形態(tài)緩慢消失,有減弱為單體的態(tài)勢,南部最大回波強(qiáng)度仍為55dBz,陣風(fēng)鋒呈圓弧狀,長度約50km,回波強(qiáng)度達(dá)10~15dBz。隨后,颮線形態(tài)繼續(xù)減弱,但隴縣、千陽境內(nèi)發(fā)展為多個(gè)強(qiáng)對流風(fēng)暴單體,形成對流風(fēng)暴群,強(qiáng)度增大至60dBz,陣風(fēng)鋒強(qiáng)度仍為10~15dBz,長度約70km,寬度約3~5km(圖4b)。之后對流風(fēng)暴群東南向移動,有所減弱,陣風(fēng)鋒逐漸減弱,至22:15陣風(fēng)鋒消失,生命史結(jié)束。綜上所述,2次陣風(fēng)鋒的位置出現(xiàn)在對流風(fēng)暴移動方向的不同面,陣風(fēng)鋒的移動方向和出現(xiàn)方向一致,與對流風(fēng)暴的移動方向不一致。2012年7月13日的陣風(fēng)鋒移動方向與對流風(fēng)暴移動方向相垂直,這與很多學(xué)者指出的“陣風(fēng)鋒在對流風(fēng)暴前方,其移動方向與對流風(fēng)暴移動方向一致”4.2徑向速度在2012年7月13日0.5°仰角徑向速度圖上,16:15還沒有陣風(fēng)鋒特征的出現(xiàn),直到16:27出現(xiàn)陣風(fēng)鋒特征,陣風(fēng)鋒移動速度≥10m/s,移動方向?yàn)槲髂?出現(xiàn)時(shí)間相比反射率因子圖晚了2個(gè)體掃;16:34最大移動速度達(dá)15m/s(圖5a),對流風(fēng)暴前沿出現(xiàn)大片15m/s的速度區(qū),17:17陣風(fēng)鋒形態(tài)最為清晰,移動速度維持在10m/s(圖5b),移向西南,對流風(fēng)暴速度同樣下降至10m/s左右。之后陣風(fēng)鋒繼續(xù)向西南移動并逐漸減弱,至17:35消失。在2013年7月31日0.5°仰角徑向速度圖上,20:05已出現(xiàn)陣風(fēng)鋒特征,與反射率因子出現(xiàn)時(shí)間同步,陣風(fēng)鋒移動速度≥10m/s,移動方向?yàn)闁|南;20:55最大移動速度達(dá)15m/s,此后幾分鐘內(nèi)陣風(fēng)鋒迅速減弱,并與21:01消失。但在1.5°仰角徑向速度圖(圖6a),陣風(fēng)鋒特征出現(xiàn)的時(shí)間為20:24,晚于0.5°仰角徑向速度圖3個(gè)體掃,隨著東南向移動,對流風(fēng)暴移動初速增大,出現(xiàn)整體15m/s的移動速度區(qū),到21:50該仰角陣風(fēng)鋒形態(tài)逐漸減弱,陣風(fēng)鋒移動速度為5m/s(圖6b),但后部對流風(fēng)暴移動速度維持,對流風(fēng)暴區(qū)存在大面積輻合區(qū),至21:56陣風(fēng)鋒形態(tài)消失,對流風(fēng)暴繼續(xù)發(fā)生發(fā)展。由此可見,2次陣風(fēng)鋒在移動過程中移動速度呈先增大后減小的特征,在不同的仰角生命史各不相同,1.5°仰角徑向速度圖上陣風(fēng)鋒生命史比0.5°仰角徑向速度圖生命史長。這主要是因?yàn)閷α黠L(fēng)暴的下沉氣流自上而下逐漸開始,并逐漸結(jié)束,所以在高仰角的徑向速度圖上生命史長一些。但與組合反射率因子圖上的生命史相比,均要短。5站溫度、風(fēng)向變化利用2次陣風(fēng)鋒天氣過程中陣風(fēng)鋒所影響的寶雞地區(qū)自動氣象站分析來看陣風(fēng)鋒過境前后溫度、濕度、風(fēng)向及風(fēng)速隨時(shí)間的演變情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表1),在2012年7月13日17:00~18:00,自動站溫度均明顯下降,下降幅度達(dá)4℃以上;除扶風(fēng)站外(14:00~15:00扶風(fēng)站出現(xiàn)小陣雨,濕度較大),岐山、鳳翔兩站濕度明顯增加;3站風(fēng)向突變,但不一致,表現(xiàn)凌亂;風(fēng)速躍增,均在10m/s以上,鳳翔最大。在2013年7月31日21:00~22:00(表2),自動站溫度同樣下降明顯,下降幅度達(dá)5.6℃;濕度均增加明顯(有雷陣雨出現(xiàn)的關(guān)系);風(fēng)向上變化不明顯;風(fēng)速上出現(xiàn)增大,達(dá)6級?？梢婈囷L(fēng)鋒過境時(shí),氣溫、濕度、風(fēng)向、風(fēng)速均呈現(xiàn)出明顯的變化,主要表現(xiàn)為氣溫下降、濕度增加(不論測站是否出現(xiàn)降水)、風(fēng)速激增、風(fēng)向上變化不一致,可能與局地地形密切相關(guān)。6陣風(fēng)鋒觸發(fā)強(qiáng)對流天氣的探測信號分析(1)2次陣風(fēng)鋒天氣過程環(huán)流背景基本相同,均是在高空西風(fēng)槽東移,攜帶冷空氣入侵寶雞,地面前期受暖低壓控制,偏西風(fēng)影響,