Analysis of a Squall Line Evolution and Impact Factors of Extreme Strong Winds During the Meiyu Period in Zhejiang Province
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摘要: 利用ERA5再分析资料、多波段雷达、闪电定位以及风廓线雷达等多源资料,分析了2022年6月24日浙江梅雨期飑线的演变特征和极端大风影响因子,结果表明:飑线初始对流移入浙江形成线状对流,线状对流合并成飑线,后向传播、出流边界与环境辐合中心叠加等因素导致飑线迅速发展进入成熟阶段。飑线内云闪占比最高,大风主要出现在云闪高频区,飑线成熟阶段云闪分布在1.5~8.0 km之间。大风发生前,水平极化反射率因子(Horizontal Polarization Radar Reflectivity,ZH)核心、差分反射率(Differential Reflectivity,ZDR)和差分相移率(Specific Propagation Phase Shift,KDP)柱向上发展,当ZH、ZDR质心迅速下降,极端大风发生。飑线大风发生在梅雨期东北冷涡维持的形势下,中层干冷空气侵入和低层高能高湿是有利的环境场。动量下传、冷池密度流和地形“狭管效应”也有利于近地面风力增强。Abstract: This study analyzes the evolution characteristics of a squall line and the impact factors of extreme strong winds that occurred during the Meiyu period in Zhejiang on 24 June, 2022. It utilizes data from multiple sources, including ERA5 reanalysis data, multi-band radar, lightning location data, and wind profile radar data. The results show that the initial convective cells moved into Zhejiang, forming linear convections which subsequently intensified and merged into a squall line. The squall line rapidly progressed to the mature stage due to factors such as backward propagation and the superposition of the outflow boundary with the environmental convergence center. Cloud flashes, which accounted for the highest proportion within the squall line, were mainly observed between 1.5-8 km in altitude during the mature stage of the squall line. Strong winds occurred mainly in areas of high cloud flash frequency. Prior to the occurrence of strong winds, the core of horizontal polarization radar reflectivity (ZH), differential reflectivity(ZDR), and specific propagation phase shift (KDP) columns developed upwards. The extreme strong winds occurred when the centroids of ZH and ZDR rapidly descended. The extreme strong winds of the squall line developed under the persistent influence of the northeast cold vortex during the Meiyu period. The intrusion of dry, cold air in the middle troposphere, along with high energy and high humidity in the low troposphere provided favorable environmental conditions. Moreover, downward momentum transfer, cold pool density currents, and the orographic "funnel effect" also contributed to the intensification of near-surface winds.
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Key words:
- squall line /
- dual polarization parameter /
- phased array radar /
- cloud flash /
- cold pool density current
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表 1 X波段双偏振相控阵雷达主要技术指标
雷达参数 技术指标 天线尺寸 1.57 m×1.55 m 工作频率 9 400±100 MHz 电磁波波长 31.58~32.26 mm 探测距离 45 km 天线增益 38 dBi 发射功率 320 W 仰角扫描范围 0~72 ° 脉冲宽度 40 μs 重复功率 ≥500 Hz(警戒)、≥1 000 Hz(定量) 极化方式 水平/垂直 探测参量 ZH,ZDR,PhiDP,KDP,ρHV,V,W 采样方式 PPI,RH,VOL,SEC 动态范围 95 dB 体扫时间 60 s 表 2 X波段相控阵雷达对流云反射率因子衰减订正评估
因子衰减订正 平均绝对误差 相关系数 未衰减订正 4.274 0.775 衰减订正 3.940 0.828 表 3 2022年6月24日18:00—21:00冷池内外变压差、平均密度、气温、冷池传播速度、0~3 km垂直风切变和冷池密度流与垂直风切变的比率
时间 变压差/hPa 平均密度/(kg·m-3) 气温/℃ 冷池传播速度/(m·s-1) 0~3 km垂直风切变/(m·s-1) 冷池密度流与垂直风切变的比率 18:00 8.4 1.161 30.8 7.24 13.12 0.55 19:00 12.3 1.165 30.3 10.56 12.67 0.83 20:00 14.4 1.173 28.3 12.28 12.02 1.02 21:00 19.1 1.181 25.8 16.17 11.88 1.36 -
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