陕西关中地区阵风锋天气特征分析及个例研究

论文摘要

对流风暴中的冷性下沉气流到达低空,并向外扩散,与低层环境中暖湿空气交汇而引发强风,其前沿就是阵风锋,或称飑锋。它是边界辐合线的一种,又是雷暴的出流边界或外流边界。阵风锋的发生依赖于其后部稳定的对流雷暴,与中尺度对流系统相互作用、相互影响,并且常给地面带来灾害性大风,所以对阵风锋系统的研究具有重要的意义。陕西关中地区夏季阵风锋多发,本人利用陕西省西安市新一代多普勒雷达CB波段资料,加密自动气象站的站点资料、MICAPS常规地面和高空观测资料、探空资料,预探究阵风锋的环境条件、触发机制、雷达回波结构形态、阵风锋随时间演变特征、后部雷暴的类型和阵风锋的联系以及带来的大风天气的原因。选取2016年和2017年夏季发生在陕西省关中地区的14个阵风锋个例过程,先进行统计分析,再选取典型个例进行更细致的分析,得出以下主要特征:（1）作者根据阵风锋强对流天气的500hPa环流形势总结为三种类型:冷涡槽后、槽前、副高边缘型。850hPa存在干线和中尺度辐合线是对流发生的有利触发机制。500-850hPa的冷平流与地面变压风大值区有良好的对应关系,高空槽越深、槽后冷平流越强,越有利于在冷平流最强区域出现大风。并总结了阵风锋与雷暴母体的层结曲线有两种类型,第一种“漏斗型”,主要特征为低层较湿,中高层有干层入侵,形成干暖盖,中高层干冷的环境配置为不稳定层结的建立和不稳定能量的释放提供有利条件;第二种为倒“V”型,主要特征低层干燥,层结干绝热不稳定,中高层有湿层,层结不稳定呈倒“V”型。对流风暴在中等到强的垂直风切变的环境条件下,组织性较好,有利于产生多单体风暴、飑线和超级单体风暴。在弱的垂直风切变下,对流风暴的组织性较差,形成的强风暴只有脉冲风暴一种。而阵风锋的环境条件处于比较弱的垂直风切变的情况更常见。（2）阵风锋过境时地面气象要素变化类似,只是强度有所不同。锋后等温线、等压线、相对湿度线密集,风速骤增、风向突变。雷暴区近地面水汽条件充足温度较低,存在冷中心。雷暴内部下沉气流到达近地面的空气和环境中暖空气的温差越大,流出气流的强度也越大,阵风锋前后温度中心差值至少达8℃。随着雷暴的成熟,地面冷池发展并合并,范围扩大,冷池对阵风锋后部的大风作用逐渐增大,大风总是在强的正变压和负变温周围,正变压和负变温对大风有很好的指示作用。（3）当阵风锋过境时由于流出气流具有中层较大的水平动量,会造成低空或地面的强风,一般风速达5级以上,最大可以达到10级。地面最大风速不一定完全出现在阵风锋在刚好过境的地方,而是出现在阵风锋过境后一段时间。并且发现阵风锋过境总能带来阵性大风,但不一定能带来阵性降水。其后的对流雷暴在有利的环境条件下,比阵风锋更有可能产生短时强降水。（4）阵风锋在雷达反射率图上,一般在0.5°和1.5°仰角上可以观察到,且1.5°仰角显示的更清晰。表现为弱的窄带回波,一般在5-25dBz;水平尺度在20-100km;宽度较窄约2-5km;高度一般在0.7-2.1km之间。在径向速度产品阵风锋主要表现为窄带回波和正负速度交界带（辐合线）这两种形式,有时会出现速度模糊,并且与反射率图上的窄带回波对应的比较吻合。无论是脉冲风暴、多单体雷暴、飑线,阵风锋往往位于雷暴运动方向的前沿,阵风锋的移动方向一般与雷暴同向。在径向速度产品阵风锋主要表现为窄带回波和正负速度交界带（辐合线）这两种形式,有时会出现速度模糊,并且与反射率图上的窄带回波对应的较吻合。反射率垂直剖面图上,可以发现强回波中心下降的越快,达到地面的出流越强;径向速度垂直剖面上,中层存在明显的径向辐合,低层和高层辐散。（5）2016年和2017年出现的雷暴母体运动型阵风锋一共有四例,主要发生在垂直风切变较强的中尺度环境,生命史较长,达1-2小时。发展成熟的雷暴和前部的阵风锋移动速度相当,距离保持15-18km。阵风锋触发新生雷暴,新生雷暴发展成熟之后,冷性出流补充阵风锋后部的冷空气来源和推动力,二者互为正反馈关系。2016年和2017年出现的雷暴母体静止型阵风锋一共有十例,主要发生在垂直风切变较弱的环境。当阵风锋快速运动发展,雷暴被看成类似静止的情况。随着阵风锋远离,缺少新生气流的补充,二者逐渐消亡,互为负反馈关系。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 选题的背景和意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 阵风锋窄带回波的形成原因
•     1.2.2 阵风锋的类型和结构特征研究
•     1.2.3 阵风锋与雷暴的关系
•     1.2.4 阵风锋的多普勒天气雷达的探测
•   1.3 论文主要关注的科学问题
•   1.4 本人研究内容及章节安排
• 第二章 资料与方法
•   2.1 多普勒雷达资料
•   2.2 地面自动站资料
•   2.3 MICAPS资料
•   2.4 分析方法
• 第三章 阵风锋的天气背景和环境条件分析
•   3.1 阵风锋的大尺度环流特征
•   3.2 阵风锋的地面区域特征
•   3.3 阵风锋的中尺度环境特征
•     3.3.1 大气的层结不稳定与触发机制
•     3.3.2 水汽条件
•     3.3.3 垂直风切变
•   3.4 本章小结
• 第四章 阵风锋的特征分析
•   4.1 阵风锋过境时的天气实况
•   4.2 阵风锋的雷达回波水平结构特征
•     4.2.1 反射率回波因子特征
•     4.2.2 径向速度场回波特征
•   4.3 阵风锋的雷达回波垂直结构特征
•     4.3.1 脉冲风暴产生的阵风锋雷达回波垂直结构特征
•     4.3.2 多单体风暴的阵风锋雷达回波垂直结构特征
•     4.3.3 飑线环境中的阵风锋雷达回波垂直结构特征
•   4.4 阵风锋后部雷暴母体的雷达产品回波特征
•   4.5 本章小结
• 第五章 阵风锋的演变过程分析
•   5.1 阵风锋的分类
•   5.2 雷暴母体运动型阵风锋
•     5.2.1 雷达回波演变分析
•     5.2.2 阵风锋的气象要素演变分析
•   5.3 雷暴母体静止型阵风锋
•     5.3.1 雷达回波演变分析
•     5.3.2 气象要素演变分析
•   5.4 两种类型的对比
•     5.4.1 雷达回波演变和特征的差异
•     5.4.2 气象要素演变差异
•   5.5 本章总结
• 第六章 总结与讨论
•   6.1 本文的主要结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 作者在读期间科研成果简介
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李嘉琪

导师: 白爱娟

关键词: 阵风锋,雷暴高压,强对流天气,多普勒天气雷达

来源: 成都信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学,气象学

单位: 成都信息工程大学

分类号: P441;P458.3

DOI: 10.27716/d.cnki.gcdxx.2019.000043

总页数: 62

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