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鲁北中小尺度强风暴过程研究及应用探讨

任钟冬  
【摘要】:中小尺度强风暴天气发生、演变过程既与天气尺度的环境场密切相关,也具有自身的发展机理和结构特征,同时与当地独特的地理环境和下垫面性质有关。鲁北地处华北平原的南部,位于太行山东侧,南部为鲁中山区,北部、东部紧临渤海。春夏季节当有偏西气流越过太行山进入华北平原时,因气流下沉增温,常在太行山东侧形成地形槽或中尺度地形低压。如果高空槽过境并有冷空气南下,常引导底层低压东移并发展,影响河北南部和鲁北地区,进而可能引发强对流天气。另外鲁北地貌独特,为黄泛区冲击平原,土壤分布复杂,洼地较多,常年没有积水,沿海地表植被覆盖少,晴天热力对比度大,以及沿海的增湿效应,也是有利于局地热对流发展为强对流的重要因素。所以这一带由中小尺度强风暴造成的风雹天气较多,是鲁北主要气象灾害。因此,深入地进行中小尺度强风暴的研究很有必要。 本文在对3年的天气过程的统计分析的基础上,重点对冷涡天气系统下的中小尺度强风暴天气过程进行研究。在利用地面观测、高空探测资料等常规资料分析此次过程的环流背景及不稳定能量变化的基础上,利用多普勒雷达丰富而密集的反射率因子、径向速度资料对2003年7月20日影响鲁北的中小尺度强风暴进行详细分析,分析了此风暴发展、演变的特征;还利用CINRAD气象应用软件包处理滨州CINRAD/SC型雷达的原始数据,从得到的产品来研究这一中小尺度强风暴发生、发展及消亡的过程;同时结合2003年6月28日的个例对垂直累积液态含水量(VIL)的作用进行深入分析。这是因为VIL是判别强降水及其降水潜力、强对流天气造成的暴雨、暴雪和冰雹等灾害性天气的有效工具之一,通过VIL的最大值能追踪到风暴的发展信息,特别是对发生大冰雹的强风暴能给出预警信息。根据美国对WSR-88D多普勒雷达产品应用情况调查,表明VIL是实际业务中应用次数最多的产品之一。 通过对强风暴雷达回波特别是对VIL等产品的演变特征的分析,表明:此次强对流天气是由一个多单体风暴发展演变来的,该多单体风暴发展过程及移动路径较复杂,在形成阶段,单体合并时不但单体的回波同时增强,而且与新单体的生成几乎同步;多单体风暴的前期由近十个单体不断合并、发展形成向东北移的左移多单体风暴,中期多单体风暴减弱、分裂,后又重新发展、演变成强单体风暴,最后导致湿的微下击暴流造 成大风降雹后才减弱、东移、消失;弓状回波常常演变成为线形回波波形(LEWP),它 与一个跑线的加速部分相联系,可能导致类似龙卷的大风灾害;VIL等产品对风暴的发 展及灾害性天气的出现具有很好的指示预警意义,与美国O威ahoma预报台得出的发生 大冰雹所需要的VIL估计值相比较,鲁北的VIL估计值6月份偏低,为57烤。m佗左右, 而7月份偏高,为7Q坛。m一2左右。这些结论对于认识鲁北中小尺度强对流风暴发展的 动力机制具有重要意义,不仅为发布大风、冰雹等灾害性天气的短时预报提供可行的依 据,而且可以为人工影响天气工作提供新的思路和方法,可以大大提高人们防灾减灾的 能力。


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