闽西南地区一次高架雷暴中尺度特征分析

张伟; 陈琳; 黄惠镕; 黄昕; 胡雅君; 陈德花

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2023.006

闽西南地区一次高架雷暴中尺度特征分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.006

张伟^{1, 2},
陈琳³,
黄惠镕^{1, 4},
黄昕^{1, 2},
胡雅君⁴,
陈德花^{1, 2, ,}

1.
厦门市海峡气象开放重点实验室，福建厦门 361012
2.
厦门市气象台，福建厦门 361012
3.
厦门市灾害防御技术中心，福建厦门 361012
4.
翔安区气象局，福建厦门 361103

基金项目:

福建省灾害天气重点实验室重大科技专项课题 2020BY08

详细信息

通讯作者:
陈德花，女，福建省人，研究员级高级工程师，主要从事天气动力学研究。E-mail：497075676@qq.com

中图分类号: P446
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出版历程
- 收稿日期: 2021-09-12
- 修回日期: 2022-12-20
- 刊出日期: 2023-02-20

MESO-SCALE STRUCTURE ANALYSIS OF AN ELEVATED THUNDERSTORM IN SOUTHWEST FUJIAN

ZHANG Wei^{1, 2},
CHEN Lin³,
HUANG Huirong^{1, 4},
HUANG Xin^{1, 2},
HU Yajun⁴,
CHEN Dehua^{1, 2
, ,}

1.
Laboratory of Straits Meteorology, Xiamen, Fujian 361012, China
2.
Xiamen Meteorological Observatory, Xiamen, Fujian 361012, China
3.
Xiamen Meteorological Disaster Prevention Technology Center, Xiamen, Fujian 361012, China
4.
Xiangan Meteorological Bureau, Xiamen, Fujian 361103, China

摘要

摘要: 利用常规观测资料、ERA5再分析资料、闪电定位仪资料、福建龙岩双偏振多普勒天气雷达资料，分析了2020年春季闽西南地区的一次强对流过程。结果表明，此次过程发生在地面锋线北侧冷区内，属于典型的高架雷暴过程，产生的灾害性天气包括冰雹、短时强降水、高山站雷雨大风。500 hPa冷平流、850 hPa暖湿平流、925 hPa闽西南地区的假相当位温高能舌为高架雷暴的发生发展提供了有利的环境条件。探空显示逆温层深厚且逆温层顶温度高，暖湿气流沿着锋面被强迫抬升，至逆温层之上饱和假相当位温随高度递减，存在显著的条件不稳定，对流得到快速发展。雷达分析表明，本次高架雷暴冰雹回波自低层快速倾斜向上发展，具有发展快、强度强、降雹时间长的特征。其双偏振参数演变特征与基于地面抬升的雷暴基本一致，降雹阶段表现为CC谷、Z_DR接近零、K_DP小于零。降雹前回波单体中存在强Z_DR和K_DP柱，可以作为冰雹预报的参考，提前量达到半小时。
- 高架雷暴 /
- 条件不稳定 /
- 列车效应 /
- 双偏参数
Abstract: Using the data of automatic weather stations, ERA5 reanalysis, and a polarized doppler in Longyan, we investigated a severe convective process that happened in southwest Fujian in the spring of 2020. The results are shown as follows. This event occurred inside the cold zone north of a surface cold front, which was a typical elevated thunderstorm process, with small hail, short-duration precipitation and high-altitude gust. 500 hPa cold advection, 850 hPa warm moisture advection, and a 925 hPa high-energy tongue of pseudo-equivalent potential temperature provided favorable large-scale circulation conditions for the thunderstorm. As shown in radiosonde curves, the inversion layer was deep with a warm layer top. Warm air was forced to lift along the cold front. Saturated pseudo-equivalent potential temperature decreased with altitude, causing conditional instability above the inversion layer and fast development of convection. Radar analysis indicated that hail cells developed from the low level, characterized by fast enhancement, strong strength and sustained hail. Polarized parameters of hail echoes showed basically the same characteristics with those of the ground-based thunderstorm, with a CC trough, a Z_DR close to zero, and a K_DP smaller than zero. About 30 minutes prior to hail precipitation, there were intense columns of Z_DR and K_DP in the echo cells, which could be an important reference to hail forecast.
- elevated thunderstorm /
- conditional instability /
- train effect /
- polarization parameter

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图 1 闽西南地区观测设备分布

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图 2 2020年4月1日20时—2日08时闽西南地区累计雨量（a，单位：mm）、极大风（b，单位：m/s）、0.1 °×0.1 °闪电频次（c，单位：次）和1日20时地面气温（d，单位：℃）分布图

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图 3 2020年4月1日20时500 hPa高度场（黑色等值线，单位：dagpm）、风场（箭头，单位：m/s）和温度平流（红色等值线，虚线为冷平流，实线为暖平流，单位：10^-5 K/s）分布图(a)、200 hPa风场（箭头，单位：m/s）和散度（着色，单位：10^-5 s^-1）分布图(b)、850 hPa (c) 和925 hPa(d)风场（箭头，单位：m/s）、风速大小（着色，单位：m/s）和假相当位温（红色等值线，单位：K）分布图

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图 4 2020年4月1日20时邵武（a）、福州（b）、赣州（c）和厦门（d）探空曲线

棕色线代表地面为基点抬升曲线，黄色线代表基于逆温层顶抬升曲线，划线阴影区代表基于逆温层顶抬升的对流有效位能。

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图 5 2020年4月1日20时沿116.5 °E饱和假相当位温（等值线，单位：K）和经向-垂直风场（箭头，单位：m/s）剖面图（a）和1日08时—2日20时强降水所在经纬度（116.5 °E，25.7 °N，a中红线对应位置）饱和假相当位温（等值线，单位：K）和垂直速度（着色，单位：m/s）高度时序图（b）

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图 6 2020年4月1日19:53—23:29龙岩双偏振雷达组合反射率演变

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图 7 2020年4月1日19:53—23:57图 6中单体A各层最大反射率因子时序图

黑色实线分别为0 ℃层高度和-20 ℃层高度。

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图 8 2020年 4月 1日 22时—2日 03时沿 25.68 °N纬向组合反射率（单位： dBZ）时间演变图（a, 黑色实线对应大地交通站所在经度），龙岩大地交通站逐 5分钟雨量（b, 单位： mm）

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图 9 龙岩双偏振雷达1日21:11 3.4 °仰角反射率因子H（a）、差分反射率Z_DR（b）、协相关系数CC（c）、差分相移率K_DP（d）

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图 10 2020年4月1日20:32、21:05、21:38过图 6b~6d对应时次中的直线A单体剖面反射率因子H(a、d、g)、Z_DR(b、e、h)和K_DP(c、f、i)

横坐标为格点数，每个格点间隔 0.52 km，纵坐标为高度。细实线为 45 dBZ等值线，粗实线为 55 dBZ。黑色实直线为 0 ℃层高度，虚直线为-20 ℃层高度。

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