研 究 论 文 Desert nd OsisMeteorology 第 10 卷 第 2 期 崔 强, 王 春 明, 张 云. 干 侵 入 对 江 淮 流 域 一 次 强 飑 线 过 程 的 作 用 分 析 [J].,2016,10(2):18-24. doi:10.3969/j.issn.1002-0799.2016.02.003 干 侵 入 对 江 淮 流 域 一 次 强 飑 线 过 程 的 作 用 分 析 崔 强, 王 春 明 *, 张 云 ( 解 放 军 理 工 大 学 气 象 海 洋 学 院, 江 苏 南 京 211101) 摘 要 : 利 用 NCEP/NCAR 再 分 析 资 料 雷 达 资 料 FY-2E 卫 星 资 料 等, 对 2014 年 7 月 30 31 日 发 生 在 江 淮 流 域 的 一 次 强 飑 线 天 气 过 程 进 行 综 合 分 析, 并 着 重 分 析 了 干 侵 入 对 此 次 飑 线 过 程 的 作 用 结 果 表 明 : 中 层 阶 梯 槽 引 导 高 层 干 冷 空 气 向 下 入 侵 后 叠 加 在 低 层 暖 湿 气 流 之 上, 增 强 了 大 气 不 稳 定, 不 稳 定 能 量 累 积 ; 低 空 切 变 线 促 使 不 稳 定 能 量 释 放, 是 此 次 飑 线 的 重 要 触 发 机 制 对 干 侵 入 的 分 析 结 果 表 明 : 此 次 飑 线 过 程 中, 干 侵 入 来 源 于 高 空 槽 后 下 沉 气 流, 干 侵 入 底 部 风 场 调 整 使 得 飑 线 在 移 动 过 程 中 由 东 西 向 转 为 了 南 北 向 在 飑 线 发 展 过 程 中, 干 侵 入 范 围 扩 大 强 度 增 强 ; 干 侵 入 使 飑 线 发 生 区 域 中 高 层 大 气 相 对 湿 度 降 低 约 50%, 增 强 了 大 气 不 稳 定 干 侵 入 底 部 的 低 相 当 位 温 空 气 与 飑 线 内 部 高 相 当 位 温 空 气 混 合 是 飑 线 长 时 间 维 持 的 重 要 原 因 关 键 词 : 飑 线 ; 干 侵 入 ; 水 汽 图 像 ; 结 构 特 征 ; 作 用 机 制 中 图 分 类 号 :P458.2 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1002-0799(2016)02-0018-07 飑 线 是 呈 线 状 排 列 的 中 尺 度 雷 暴 群, 包 含 许 多 雷 暴 单 体, 处 于 不 同 生 命 期 的 单 体 各 自 发 展, 侧 向 排 [1-2] 列 后 形 成 飑 线 国 内 外 对 飑 线 的 触 发 机 制 结 构 [3-5] 特 征 生 命 史 演 变 等 已 做 过 大 量 工 作, 研 究 表 明, 冷 性 高 压 冷 涡 冷 锋 低 空 急 流 辐 合 线 地 形 重 力 波 等 都 可 作 为 飑 线 的 触 发 机 制, 而 低 层 大 气 环 境 风 切 变 不 稳 定 能 量 天 气 系 统 等 差 异 对 飑 线 的 发 展 [6-9] 演 变 有 重 要 影 响 干 侵 入 是 指 从 对 流 层 高 层 下 沉 到 低 层 的 干 空 气, 具 有 高 位 势 涡 度 和 低 湿 球 位 温 的 特 征 以 往 研 究 [10-13] 中, 国 内 学 者 多 关 注 干 侵 入 特 征 及 其 对 天 气 次 天 气 尺 度 系 统 和 降 水 的 影 响 关 于 干 侵 入 对 飑 线 发 [14] 展 演 变 的 作 用,Browning 等 最 早 指 出 干 冷 空 气 从 对 流 层 顶 附 近 快 速 侵 入 低 层 强 斜 压 区 并 凌 驾 于 具 有 高 湿 球 位 温 的 边 界 层 之 上 时, 有 利 于 飑 线 的 产 生 和 收 稿 日 期 :2014-07-15; 修 回 日 期 :2015-09-16 基 金 项 目 : 国 家 自 然 科 学 基 金 资 助 项 目 ( 41275128) 作 者 简 介 : 崔 强 (1990-), 男, 硕 士 研 究 生, 研 究 方 向 : 中 尺 度 数 值 模 拟 E-mil:18751909879@163.com 通 讯 作 者 : 王 春 明 (1970-), 男, 副 教 授, 研 究 方 向 : 中 尺 度 数 值 模 拟 天 气 学 与 天 气 预 报 E-mil:wchm1970@163.com [15-18] 发 展 于 玉 斌 等 指 出 当 高 位 势 涡 度 低 湿 球 位 温 气 流 从 高 空 侵 入 到 暖 输 送 带 时 可 产 生 飑 线 罗 [19] 建 英 等 对 一 次 华 南 飑 线 过 程 的 分 析 结 果 表 明, 飑 线 系 统 在 低 空 增 温 增 湿 与 对 流 层 中 层 干 侵 入 相 互 作 用 的 条 件 下 形 成 那 么, 干 侵 入 在 飑 线 过 程 中 具 有 怎 样 的 特 征? 干 侵 入 对 飑 线 发 展 的 作 用 如 何? 这 些 问 题 值 得 深 入 研 究 本 文 利 用 FY-2E 卫 星 资 料 NCEP/NCAR 再 分 析 资 料 常 规 观 测 资 料 雷 达 资 料 等, 综 合 分 析 了 2014 年 7 月 30 31 日 发 生 在 我 国 东 部 的 飑 线 过 程, 并 讨 论 了 干 侵 入 在 此 次 飑 线 过 程 中 的 演 变 特 征 和 作 用, 为 飑 线 灾 害 预 报 预 警 工 作 提 供 了 参 考 依 据 1 实 况 分 析 1.1 天 气 实 况 及 灾 情 2014 年 7 月 30 日 15 时, 一 条 东 西 向 的 飑 线 在 江 苏 安 徽 北 部 生 成 后 快 速 南 下 并 发 展, 于 20 时 前 后, 飑 线 在 安 徽 中 部 逐 渐 由 东 西 向 转 为 了 南 北 向 并 向 东 移 动,31 日 03 时 以 后, 飑 线 在 江 苏 中 部 消 失, 整 个 过 程 持 续 13 h 以 上 受 此 次 飑 线 过 程 影 响, 河 18
崔 强 等 : 干 侵 入 对 江 淮 流 域 一 次 强 飑 线 过 程 的 作 用 分 析 南 安 徽 江 苏 等 地 遭 受 了 雷 雨 大 风 等 强 对 流 天 气 袭 击, 受 灾 严 重 滁 州 市 气 象 台 于 30 日 18 时 40 分 发 布 雷 雨 大 风 黄 色 预 警, 明 光 潘 村 湖 出 现 7 级 以 上 大 风 ; 合 肥 市 气 象 台 于 30 日 21 时 发 布 暴 雨 橙 色 预 警, 局 部 地 区 出 现 暴 雨, 长 丰 庄 1h 降 雨 量 达 75 mm 大 风 导 致 河 南 省 5 人 死 亡, 大 量 房 屋 受 损 或 倒 塌 江 苏 省 部 分 地 区 出 现 雷 暴 大 风 暴 雨 天 气, 受 大 风 影 响, 多 地 蔬 菜 大 棚 广 告 牌 树 木 等 被 刮 倒, 暴 雨 造 成 局 地 严 重 内 涝 1.2 天 气 形 势 分 析 本 次 过 程 是 在 30 日 下 午 开 始 发 生 的, 因 此 主 要 分 析 30 日 08 时 的 高 空 形 势 场 30 日 08 时 200 hp 上, 高 空 槽 线 位 于 115 毅 E 附 近, 槽 前 有 一 支 西 南 风 急 流, 槽 后 有 一 支 西 北 风 急 流, 在 两 支 高 空 急 流 作 用 下, 槽 后 强 冷 空 气 快 速 向 华 北 上 空 输 送 500 hp( 图 1) 上, 中 纬 地 区 槽 线 在 华 北 平 原 上 空 断 裂 为 南 北 两 支, 呈 阶 梯 槽 形 势, 北 槽 位 于 漠 河 至 大 同 一 线, 南 槽 位 于 天 津 至 周 口 一 线, 北 槽 槽 后 风 速 较 大, 有 冷 平 流 输 送, 南 槽 附 近 等 温 线 稀 疏, 风 速 相 对 小, 槽 区 附 近 温 度 平 流 较 弱 ; 在 台 风 娜 基 莉 的 影 响 下, 西 太 副 高 向 北 突 起, 使 南 槽 移 速 减 慢, 有 利 于 北 槽 赶 上 南 槽, 当 两 槽 趋 于 合 并 时, 南 槽 将 发 展, 槽 线 附 近 易 产 生 强 对 流 天 气 700 hp 高 纬 地 区 槽 线 与 500 hp 上 位 置 相 差 不 大, 中 纬 地 区 在 石 家 庄 附 近 有 一 冷 涡, 冷 涡 后 部 西 北 风 风 速 较 小, 前 部 西 南 风 风 速 相 对 较 大, 受 海 上 台 风 影 响, 有 暖 湿 空 气 向 我 国 东 部 平 原 上 空 输 送, 气 流 在 山 东 半 岛 附 近 上 空 辐 合, 山 东 与 江 苏 交 界 处 有 强 的 水 汽 辐 合 中 心, 强 度 达 -3.5 伊 10-5 g/(s cm 2 hp) 850 hp( 图 1) 山 东 半 岛 中 部 有 一 暖 式 切 变 线, 切 变 线 南 侧 风 速 大, 北 侧 风 速 相 对 小, 切 变 线 附 近 水 汽 充 足, 空 气 湿 度 大 于 80%, 强 对 流 发 生 于 切 变 线 附 近 30 日 14 时,850 hp 上 的 暖 式 切 变 线 消 失, 其 它 层 次 环 流 形 势 与 08 时 相 差 不 大 30 日 20 时,500 hp 上 南 北 两 支 槽 已 经 合 并, 槽 线 位 于 哈 尔 滨 济 南 宜 昌 一 线, 与 08 时 相 比, 槽 线 东 移 约 5 个 经 度 并 有 所 加 强, 此 时 温 度 槽 仍 然 稍 落 后 于 高 度 槽, 槽 后 有 冷 平 流 输 送 ; 低 层 水 汽 条 件 仍 然 较 好, 强 对 流 天 气 得 以 继 续 维 持 1.3 卫 星 云 图 雷 达 回 波 特 征 相 当 黑 体 亮 度 温 度 (Blck Body Temperture, TBB) 是 研 究 对 流 云 团 发 展 演 变 的 常 用 资 料, 图 2 给 出 30 日 14 时 至 31 日 01 时 我 国 东 部 强 对 流 天 气 区 内 的 TBB 分 布 30 日 14 时 ( 图 2), 徐 州 淮 北 市 附 近 上 空 出 现 TBB<-32 益 的 对 流 云 团 15 时, 对 流 云 团 有 组 织 地 排 列 成 一 条 东 西 向 对 流 云 带, 云 团 中 心 位 于 宿 迁 附 近,TBB<-56 益, 飑 线 形 成 16 时 ( 图 2), 强 对 流 云 带 位 于 临 沂 宿 迁 周 口 一 线, 呈 弓 状 分 布, 宿 迁 上 空 云 团 中 心 TBB<-58 益, 东 西 向 的 飑 线 发 展 旺 盛 18 时 ( 图 2c), 强 对 流 云 团 在 南 移 过 程 中 逐 渐 向 两 端 发 展, 东 西 跨 度 达 500 km 以 上, 但 TBB<-52 益 的 区 域 逐 渐 变 小 到 20 时 ( 图 2d), 对 流 云 带 南 移 的 过 程 中, 在 扬 州 附 近 断 裂 为 东 西 两 支, 西 侧 的 对 流 云 带 在 移 动 过 程 中 发 展 并 加 强, 云 团 中 心 TBB<-58 益, 而 东 侧 的 对 流 云 带 在 移 动 过 程 中 逐 渐 减 弱 20 时 之 后, 飑 线 由 东 西 向 逐 渐 转 为 南 北 向 并 东 移 发 展 30 日 23 时 ( 图 2e), 强 对 流 云 带 TBB<-52 益 的 区 域 也 呈 弓 状 分 布, 南 北 向 的 飑 线 发 展 旺 盛 31 日 01 时 ( 图 2f), 对 流 云 带 前 沿 位 于 南 京 附 近 03 时 以 后, 飑 线 在 江 苏 境 内 逐 渐 消 失 为 了 加 深 对 此 次 飑 线 转 向 过 程 的 了 解, 图 3 给 出 了 飑 线 由 东 西 向 转 为 南 北 向 过 程 中 合 肥 站 多 普 勒 雷 达 图, 图 中 阵 风 锋 所 在 位 置 用 虚 框 标 注 30 日 18 图 1 2014 年 7 月 30 日 08 时 高 度 场 ( 细 实 线 ) 温 度 场 ( 虚 线 ) 及 风 场 ( 为 500 hp; 为 850 hp) 19
研 究 论 文 Desert nd OsisMeteorology 第 10 卷 第 2 期 c d e f 图 2 2014 年 7 月 30 日 14 时 () 16 时 () 18 时 (c) 20 时 (d) 23 时 (e) 31 日 01 时 (f)tbb 分 布 时 28 分 ( 图 3), 飑 线 主 体 位 于 连 云 港 蚌 埠 阜 阳 一 线, 中 心 回 波 强 度 大 于 55 dbz, 阵 风 锋 出 现 在 飑 线 移 动 方 向 前 部, 在 阵 风 锋 前 部, 位 于 合 肥 站 西 南 方 向 的 六 安 附 近 有 对 流 单 体 生 成, 单 体 中 心 回 波 强 度 大 于 50 dbz 19 时 02( 图 3), 六 安 附 近 的 对 流 单 体 发 展 成 多 单 体 雷 暴 群, 与 此 同 时, 东 西 向 飑 线 前 部 的 阵 风 锋 在 南 下 过 程 中 开 始 逐 渐 向 逆 时 针 偏 转 此 后, 雷 暴 群 与 阵 风 锋 联 结 后 触 发 了 新 的 对 流 运 动, 飑 线 逐 渐 由 东 西 向 转 为 了 南 北 向 并 继 续 东 移 发 展 1.4 能 量 指 数 特 征 分 析 大 气 中 不 稳 定 能 量 的 积 累 和 释 放 是 产 生 强 对 流 天 气 的 关 键, 对 流 有 效 势 能 (CAPE) 和 对 流 抑 制 能 量 (CIN) 能 很 好 地 表 征 大 气 中 潜 在 不 稳 定 能 量 的 分 [20-23] 布 研 究 表 明, 当 CAPE 值 在 1000 J/kg 以 内, 大 气 处 于 轻 微 不 稳 定 状 态,CAPE 值 约 为 1000 J/kg 时 就 有 可 能 形 成 一 般 的 飑 线 系 统 ; 当 CAPE 处 于 1000~2 500 J/kg 之 间, 大 气 中 度 不 稳 定,CAPE 值 超 过 2200 J/kg 时 可 能 会 形 成 较 强 的 飑 线 系 统 ; 当 CAPE 大 于 2500 J/kg 时, 大 气 非 常 不 稳 定, 极 易 形 成 强 对 流 天 气, 会 造 成 严 重 的 自 然 灾 害 图 4 给 出 2014 年 7 月 30 日 08 时 我 国 东 部 地 区 CAPE CIN 分 布 ( 图 4) 和 南 京 站 探 空 曲 线 ( 图 4) 从 图 4 可 以 看 出, 此 次 飑 线 发 生 前, 我 国 东 部 大 部 分 地 区 CAPE 值 超 过 1000 J/kg, 安 徽 南 部 江 苏 西 南 部 地 区 CAPE 超 过 2500 J/kg, 说 明 这 些 地 区 极 易 发 生 强 对 流 天 气 图 4 是 08 时 南 京 站 T-log P 图 3 2014 年 7 月 30 日 18:28() 19:02() 合 肥 站 雷 达 组 合 反 射 率 因 子 /dbz ( 阵 风 锋 所 在 位 置 用 虚 框 标 注 ) 20
崔 强 等 : 干 侵 入 对 江 淮 流 域 一 次 强 飑 线 过 程 的 作 用 分 析 图 4 2014 年 7 月 30 日 08 时 我 国 东 部 地 区 CAPE CIN 分 布 (), 南 京 站 埃 玛 图 () ( 中 CAPE 用 阴 影 表 示,CIN 用 实 线 表 示, 单 位 :J/kg) 图, 从 图 中 可 以 看 出, 飑 线 发 生 前 南 京 站 600 hp 以 下 空 气 水 汽 湿 度 很 大 ( 温 度 露 点 差 小 于 5 益 ),600 hp 以 上 空 气 变 干, 这 种 上 干 下 湿 的 层 结 条 件 十 分 有 利 于 强 对 流 天 气 的 发 生 发 展 此 时 南 京 站 CAPE 达 到 3259.3 J/kg,CIN 为 -42.9 J/kg, 对 流 抑 制 能 量 较 小, 而 对 流 有 效 势 能 很 大, 大 气 处 于 真 潜 在 不 稳 定 状 态, 若 存 在 合 适 的 抬 升 条 件, 极 易 产 生 强 对 流 天 气 上 述 分 析 表 明, 此 次 强 飑 线 形 成 的 有 利 条 件 有 : 在 200 hp 高 空 影 响 槽 槽 后 西 北 风 急 流 和 槽 前 西 南 风 急 流 共 同 作 用 下, 槽 后 干 冷 空 气 快 速 向 华 北 平 原 上 空 输 送 ;500 hp 阶 梯 槽 受 台 风 影 响, 南 槽 移 速 减 慢, 有 利 于 北 槽 与 南 槽 合 并, 并 引 导 干 冷 空 气 继 续 南 下 ;700 hp, 海 上 暖 湿 气 流 在 台 风 和 副 高 外 围 西 南 气 流 引 导 下 向 我 国 东 部 平 原 输 送, 并 在 山 东 江 苏 二 省 交 界 处 附 近 形 成 强 的 水 汽 辐 合 中 心 ;850 hp 上 暖 式 切 变 线 促 使 低 层 空 气 辐 合 上 升, 是 此 次 飑 线 的 重 要 触 发 机 制 从 不 稳 定 能 量 角 度 分 析 来 看, 飑 线 发 生 前, 高 层 干 冷 空 气 叠 加 在 低 层 暖 湿 气 流 之 上, 增 强 了 对 流 发 生 区 域 大 气 不 稳 定, 不 稳 定 能 量 得 以 累 积 ; 850 hp 上 暖 式 切 变 线 促 使 不 稳 定 能 量 释 放, 引 发 强 对 流 天 气 ; 高 层 持 续 的 干 冷 空 气 输 送 和 低 层 充 足 的 水 汽 供 应, 使 飑 线 得 以 长 时 间 维 持 可 见, 高 层 干 冷 气 流 向 低 层 输 送 对 强 飑 线 的 发 生 和 维 持 有 重 要 作 用 下 面 分 析 干 侵 入 在 此 次 飑 线 过 程 中 的 特 征 及 其 对 此 次 飑 线 过 程 的 作 用 2 飑 线 发 生 前 后 干 侵 入 特 征 分 析 2.1 干 侵 入 在 水 汽 图 像 上 的 特 征 干 侵 入 的 空 气 来 源 于 对 流 层 高 层 上 部, 具 有 干 而 且 冷 的 性 质, 该 性 质 决 定 了 干 侵 入 在 水 汽 云 图 上 表 现 为 暗 区, 而 水 汽 云 图 色 调 浅 白 的 地 区 则 对 应 对 流 层 上 部 的 湿 区, 一 般 与 上 升 运 动 相 联 系, 这 为 初 步 识 别 干 侵 入 所 在 位 置 提 供 了 依 据 图 5 给 出 30 日 08 时 与 20 时 水 汽 图 像 与 500 hp 高 度 场 风 场 的 叠 加 08 时 ( 图 5) 水 汽 图 像 上, 暗 区 主 体 位 于 宁 夏 至 山 西 上 空, 干 侵 入 前 沿 位 于 河 南 省 西 北 部, 在 500 hp 上 阶 梯 槽 引 导 下, 高 空 干 冷 空 气 向 低 层 入 侵 ; 此 时, 干 侵 入 前 部 西 北 风 风 速 较 大, 这 有 利 于 干 冷 气 流 向 我 国 东 南 部 推 进 与 08 时 相 比,20 时 ( 图 5) 水 汽 图 像 上 暗 区 颜 色 明 显 加 深 且 范 围 有 所 扩 大, 说 明 干 侵 入 有 所 增 强, 干 侵 入 前 沿 位 于 安 徽 北 部 交 界 处, 暗 区 前 部 出 现 一 条 东 西 向 的 白 色 亮 带, 横 跨 豫 皖 苏 三 省, 白 色 亮 带 所 在 位 置 即 飑 线 所 在 位 置 从 图 中 风 场 调 整 来 看,08 时, 干 侵 入 底 部 以 偏 西 风 为 主, 飑 线 呈 东 西 走 向, 到 20 时, 干 侵 入 底 部 受 偏 北 气 流 控 制, 飑 线 由 东 西 向 逐 渐 转 为 南 北 向 2.2 干 侵 入 在 等 熵 面 上 的 特 征 位 涡 作 为 一 个 综 合 反 映 大 气 动 力 学 热 力 学 性 质 的 物 理 量, 在 绝 热 条 件 下 具 有 守 恒 性 质, 周 小 刚 [18] 等 指 出, 由 于 位 涡 的 变 化 主 要 与 非 绝 热 加 热 和 冷 却 有 关, 在 等 熵 坐 标 系 下 分 析 位 涡 更 加 直 接 在 等 位 温 ( 兹 ) 面 上 分 析 等 位 涡 线 称 为 等 熵 位 涡 分 析 方 法 (IPV 分 析 方 法 ),IPV 分 析 时, 一 般 应 选 取 与 极 锋 地 区 对 流 层 顶 相 重 合 的 等 位 温 面, 北 半 球 夏 季 可 选 兹 = 325 K 进 行 分 析 [19] 位 涡 PV 的 数 量 级 为 :PV 抑 10-6 m 2 K s -1 kg -1 以 1PVU,PVU 是 位 涡 的 单 位, 在 对 流 层 高 层, 中 纬 度 地 区 典 型 的 位 涡 为 1PVU 图 6 给 出 30 日 08 时 (6) 和 20 时 (6)325 K 等 熵 面 上 风 场 温 度 场 和 位 涡 的 分 布 从 图 中 风 场 来 看, 飑 线 发 生 前 ( 图 6),325 K 等 熵 面 上 商 丘 至 宿 迁 一 带 受 偏 西 风 控 制, 强 冷 空 气 底 部 呈 东 西 走 向 ; 飑 线 21
研究论文 Desert nd Osis Meteorology 第 10 卷 第 2 期 图 5 2014 年 7 月 30 日 08 时 20 时 水汽图像与 500 hp 位势高度 单位 dgpm 和风场的叠加 转向前 图 6 商丘附近风向由偏西风转为偏北 风 偏北风推动干侵入东移 预示着飑线会发生转 向 从等位涡线分布来看 飑线发生前 325 K 等熵 面上中纬度地区存在两个高位涡中心 影响飑线发 展的高位涡气团中心位于石家庄上空 到 20 时 高 前沿位于鲁 皖 苏 3 省交 位涡中心移至山东半岛 从位涡强度变化可以看出 从飑线发生前到 界附近 飑线转向前 高空位涡强度有所增强 也意味着高层 干侵入是增强的 以上分析结果表明 从飑线发生前到飑线发展 过程中 高层干侵入是加强的 干侵入前沿与 500 hp 槽线有很好的对应关系 干侵入底部风场调整 使得飑线在移动过程中发生转向 3 干侵入对此次飑线过程的作用机制分析 图 7 中以低相对湿度 60% 高位涡 1 PVU 空气代表干侵入活动 干侵入从飑线发生前 30 日 08 时 就已经开始向下发展 从图 7 中阴影区来 高 看 影响此次飑线过程的干空气前沿位于 36毅N 空 干舌 形成 相对湿度低于 60%的空气下沉至 700 hp 附近 高层相对湿度低于 40%的干空气仍 停留在对流层顶附近 高位涡空气前沿位于 600 hp 高度处 30 日 20 时 飑线主体位于 34毅N 附近 从图 7 来看 飑线发生区域上空 600 hp 至 400 hp 附近空气湿度垂直梯度非常大 相对湿度由 60%迅速减小到 10% 说明从 08 时到 20 时高空 干 舌 持续加强 增强了大气对流不稳定 高位涡气团 底部距地面高度与 08 时相比变化不大 也就是说飑 线发展过程中 干侵入下沉至对流层低层后不再向 这与陶祖钰等[24]的研究结果一致 对流层底层入侵 从图 7 中相当位温等值线的变化来看 干侵入 底部存在相当位温低值中心 并且该低值中心与干 侵入移动方向一致 从飑线发生前到飑线维持期间 干侵入底部相当位温中心值减小 且飑线主体下方 的高相当位温空气向上输送增强 使中低层相当位 温等值线密集 导致对流不稳定性增强 Rotunno [25] 指出 低相当位温空气和高相当位温空气团的混合 冷池 的发展 而在冷池的作用下 有利于飑线下方 图 6 2014 年 7 月 30 日 08 时 20 时 325K 等熵面上位涡 单位 PVU 与温度场 单位 dgpm 风场 单位 m/s 的叠加 22
崔 强 等 : 干 侵 入 对 江 淮 流 域 一 次 强 飑 线 过 程 的 作 用 分 析 图 7 飑 线 发 生 区 域 相 对 湿 度 (60%, 阴 影, 单 位 :%) 位 涡 ( 实 线, 单 位 :PVU) 和 相 当 位 温 ( 虚 线, 单 位 :K) 沿 117 毅 E 垂 直 剖 面 ()30 日 08 时,( )30 日 20 时 又 会 激 发 新 的 上 升 气 流, 这 是 延 长 飑 线 生 命 史 的 重 要 途 径 之 一 飑 线 发 展 期 间, 当 干 侵 入 下 方 低 相 当 位 温 空 气 侵 入 飑 线 主 体, 与 飑 线 内 部 低 层 大 气 的 高 相 当 位 温 空 气 混 合 后, 会 促 使 飑 线 下 方 冷 池 发 展, 对 延 长 飑 线 生 命 史 具 有 重 要 意 义 以 上 分 析 结 果 表 明 : 干 侵 入 下 沉 时 在 高 空 形 成 干 舌, 飑 线 发 生 前 至 飑 线 发 展 过 程 中, 干 舌 逐 步 加 强, 使 低 湿 高 位 涡 空 气 向 强 对 流 发 生 区 域 上 空 输 送, 形 成 上 干 下 湿 的 大 气 层 结, 增 强 了 对 流 不 稳 定 干 侵 入 底 部 低 相 当 位 温 空 气 与 飑 线 内 部 高 相 当 位 温 空 气 混 合 对 延 长 飑 线 生 命 史 也 有 重 要 作 用 4 结 论 对 2014 年 7 月 30 31 日 发 生 在 我 国 东 部 的 一 次 强 飑 线 过 程 进 行 天 气 学 分 析, 并 分 析 了 干 侵 入 在 此 次 飑 线 过 程 中 的 演 变 特 征 和 干 侵 入 对 此 次 飑 线 过 程 的 作 用, 得 到 的 主 要 结 论 有 : (1) 此 次 飑 线 是 在 高 空 槽 后 有 强 冷 空 气 输 送 中 层 阶 梯 槽 引 导 干 冷 空 气 南 下 并 叠 加 在 低 层 暖 湿 气 流 之 上 的 有 利 背 景 条 件 下 产 生 的 低 空 切 变 线 是 此 次 飑 线 过 程 的 重 要 触 发 机 制 (2) 此 次 飑 线 过 程 中, 干 侵 入 来 源 于 高 空 槽 后 下 沉 气 流, 干 侵 入 前 沿 与 500 hp 高 空 槽 线 位 置 相 当 从 飑 线 发 生 前 到 飑 线 发 展 过 程 中, 干 侵 入 范 围 扩 大 强 度 增 强 (3) 干 侵 入 下 沉 过 程 中 高 空 形 成 上 干 下 湿 的 大 气 层 结, 增 强 了 大 气 对 流 不 稳 定 干 侵 入 底 部 风 场 调 整 对 飑 线 在 移 动 过 程 中 发 生 转 向 具 有 重 要 作 用 干 侵 入 底 部 低 相 当 位 温 空 气 与 飑 线 内 部 高 相 当 位 温 空 气 混 合 是 此 次 飑 线 过 程 得 以 长 时 间 维 持 的 重 要 原 因 需 要 说 明 的 是, 本 文 是 中 纬 度 地 区 最 典 型 的 高 空 槽 前 型 飑 线 的 个 例 研 究, 干 侵 入 是 否 是 这 类 飑 线 的 一 般 特 征 还 有 待 于 大 量 的 个 例 来 验 证 水 汽 云 图 和 常 规 资 料 分 析 并 不 能 反 映 干 侵 入 在 飑 线 内 的 全 部 特 征, 需 要 通 过 数 值 模 式 进 一 步 研 究 参 考 文 献 : [1] 全 国 科 学 技 术 名 词 审 定 委 员 会. 大 气 科 学 名 词 [M]. 北 京 : 科 学 出 版 社,2009. [2] 大 气 科 学 辞 典 编 委 会. 大 气 科 学 词 典 [M]. 北 京 : 气 象 出 版 社,1994. [3] 阿 不 都 外 力 阿 不 力 克 木, 王 元, 王 亦 平, 等. 一 次 强 对 流 天 气 及 其 中 短 时 强 降 水 的 成 因 分 析 [J]. 气 象 科 学, 2014,34(8):945-954. [4] 陈 涛, 代 刊, 张 芳 华. 一 次 华 北 飑 线 天 气 过 程 中 环 境 条 件 与 对 流 发 展 机 制 研 究 [J]. 气 象,2013,39(8):945-954. [5] 寿 绍 文, 陈 学 溶, 林 锦 瑞.1974 年 6 月 17 日 强 飑 线 过 程 的 成 因 [J]. 南 京 气 象 学 院 学 报,1978,( 1):16-23. [6] Lfore JP, MWMoncrieff. Anumericl investigtion of the orgniztion nd interction of the convective nd strtiform regions of tropicl squll lines [J]. Atmos Sci, 1989,46:521-544. [7] 姚 建 群, 戴 建 华, 姚 祖 庆. 一 次 强 飑 线 的 成 因 及 维 持 和 加 强 机 制 分 析 [J]. 应 用 气 象 学 报,2005,16(6):746-752. [8] 王 宏, 马 凤 莲, 王 万 筠. 一 次 飑 线 过 程 的 多 普 勒 雷 达 资 料 分 析 [J].,2009,( 3):39-43. [9] 刘 鑫 华. 两 种 垂 直 风 切 变 条 件 下 飑 线 过 程 对 比 分 析 [J]. 沙 漠 与 绿 洲 气 象,2012,6(5):25-29. [10] 姚 秀 萍, 吴 国 雄, 赵 兵 科, 等. 与 梅 雨 锋 上 低 涡 降 水 相 伴 的 干 侵 入 研 究 [J]. 中 国 科 学 (D 辑 ): 地 球 科 学,2007,37 (3):417-428. [11] 汤 鹏 宇, 何 宏 让, 阳 向 荣, 等. 北 京 7 21 特 大 暴 雨 中 的 23
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