华东沿海地区强对流及台风天气系统的三维流场结构分析

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华东沿海地区最常出现飑线、冰雹、台风暴雨等灾害性强对流天气。多普勒天气雷达在监测这几类天气系统上发挥着非常重要的作用。然而在预报业务中,人们大多注重反射率因子回波进行分析与应用,对于雷达径向速度资料的分析应用相对较少。本文针对上述这三类强灾害天气典型个例,通过分析雷达径向速度资料及风场反演产品,研究天气系统的三维流场精细结构。具体内容和结论如下:1)结合雷达、卫星及探空资料,重点分析了 2014年7月27日浙江宁波地区飑线过程的天气背景和不稳定能量垂直结构特征,揭示了产生飑线天气的先兆信息。为进一步研究飑线的回波结构与环境风垂直切变的关系,利用雷达回波的垂直剖面图,对比分析了 20140727宁波飑线与20140319台州飑线个例的垂直结构,发现在浙江地区,春季飑线强回波主体有向环境风方向倾斜的趋势,而夏季个例强回波主体无倾斜。暖空气入流上升后的出流方向因受高空环境风的影响而不同。春季高空风强,风速垂直切变大,入流上升后在风暴高层向前部出流,类似于中纬度引导型飑线的结构;夏季高空风弱,风速垂直切变小,入流气流上升后向风暴高层的后部出流,类似于热带传播型飑线的结构。通过分析飑线径向散度场的辐合中心,可以更准确地预测强对流的位置,同时也有助于揭示回波的生消演变规律。2)利用厦门、龙岩、梅州三部新一代天气雷达(CINRAD/SA)基数据,采用基于动态地球坐标系的双雷达和三雷达三维风场反演技术,分析了 2016年4月8日傍晚福建省南部漳州地区出现的一次冰雹过程的回波强度、三维风场及相关物理量分布和变化。主要结果为:冰雹云初生、发展阶段,低层水平流场出现气旋性辐合,云体内部形成较强的上升运动。冰雹云强盛阶段,回波顶高度达16km,其中大于60dBZ的回波高度由5.3km发展至9km,最强回波达74.5dBZ。伴随出现最长达25km的三体散射长钉回波和32.7km的旁瓣回波。低层水平维持气旋性流场的同时,高层出现反气旋性流场。4~8km高度内,大于20m/s的强上升气流持续近37min。最大垂直速度达51.06m/s,出现在超级单体悬垂部(约7.5km高度处)。降雹时段,出现明显的下沉气流。降雹超级单体的三维流场结构表现为:风暴移向前沿低层气旋性气流进入风暴后逐渐倾斜上升,到达风暴顶形成反气旋性气流,并逐渐向下形成下沉气流。系统减弱阶段,出现系统性下沉气流,强回波底及地。双雷达和三雷达能较好地反演降雹超级单体的三维风场精细结构,有助于加深对冰雹云结构的认识进而提高冰雹预报能力。3)基于动态地球坐标系,利用四组双雷达反演了 2016年第14号台风“莫兰蒂”的风场,并尝试进行组网拼图,得到了“莫兰蒂”较为完整的风场。拼图组网时,综合考虑反演网格点与双雷达基线的距离d、反演网格点与双雷达形成的夹角a这两个因素,来确定重叠区网格点采用哪一组双雷达反演值。分析完整的风场拼图:台风在海峡洋面上时水平风最大达70.65m/s,垂直速度最大值为15.7m/s。接近登陆时刻,水平风最大值减弱为50.15m/s,垂直速度最大值为14.13m/s,减弱不明显。登陆时刻,水平风最大为50.5m/s,垂直速度最大为14.6m/s。反演风场经过其他探测数据的验证是可信的,具有参考意义。
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