太原地区短时强降水分析及预报指标研究

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短时强降水具有持续时间短、强度大、突发性、可预测性小的特点,因此对其进行准确的预报和预警成为预报业务工作的重点和难点。利用山西省信息中心提供的太原地区1970-2016年汛期(6-9月份)自动站观测资料中的逐小时降水量资料,6小时一次的NCEP再分析资料(1.0??1.0?)、常规地面和高空观测资料、以及卫星云图资料,采用天气学诊断分析,结合统计学方法,分析了近47年太原地区短时强降水个例,在天气分型的基础上,研究了不同类型的短时强降水的高低空有利配置及气象环境条件,找出各过程的不同点,并对所得到的各分类个例过程进行动力诊断和中尺度分析,总结归纳出太原短时强降水个例特征以及发生发展的动力、热力和不稳定条件,归纳出了太原短时强降水的形成机制以及预报指标。主要结果如下:(1)太原短时强降水的高、低空形势可划分分四种类型:I类冷涡东移型、II类横槽切变型、III类副高北进分裂型、IV类短波槽型。归纳总结了各天气型的天气学演变特征。(2)太原短时强降水的水汽条件:太原短时强降水发生时,比湿随高度增大,从地面到500-550hPa,比湿均不小于4 g·kg-1,湿区深厚,I类和IV类的地面平均比湿均达到20 g·kg-1左右,但是IV类比I类略小,II类的地面平均比湿达到15 g·kg-1左右,III类的地面平均比湿达到18 g·kg-1左右。而露点和温度露点差分布与比湿场特征相似,水汽条件表现出一致性。(3)太原短时强降水的能量特征:不同类型的短时强降水所具有的对流有效位能不一样,但CAPE平均值的范围在200-800 J·kg-1;K指数场分布上,除了III类短时强降水外,其他三类的K指数分布高能舌均在山西区域,大值区从高能舌向南向北递减,说明山西省能量聚集的中心,太原的K指数在36-39℃之间,这也为短时强降水的发生提供了能量;假相当位温分布是I类和IV类的能量条件优于II类和III类。(4)太原短时强降水的动力条件:涡度场分布上I和III类的正涡度大值区范围更广,太原处于正涡度区内,暴雨区发生在两个正涡度中心连线的东侧2个纬距内;II类和IV类的涡度分布为正负涡度交替,太原地区处于涡度梯度的大值区,暴雨区发生在正涡度中心东侧1-2个纬距内。(5)太原短时强降水的预报预警特征值:III类短时强降水对大气整层的湿度要求相对较高,各能量特征值也是最高;其他三类对湿度要求的不同在高层,II类短时强降水的湿度要求相对较低;从能量特征值来看,I类要求最高,其次是IV类。这与不同的影响系统密切相关。
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