浙江一次梅雨期飑线演变和极端大风影响因子分析

钱卓蕾; 严佩文; 沈晓玲; 沈哲文; 罗玲

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2025.027

浙江一次梅雨期飑线演变和极端大风影响因子分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2025.027

1.
绍兴市气象台, 浙江绍兴 312000
2.
浙江省气象台, 浙江杭州 310017

基金项目:

浙江省科学技术厅“尖兵”“领雁”研发攻关计划项目 2022C03150

浙江省气象局重点项目 2021ZD28

浙江省气象局重点项目 2022ZD01

详细信息

通讯作者:
钱卓蕾, 女, 浙江省人, 高级工程师, 主要从事天气预报和气候研究。E-mail: 1033404758@qq.com

中图分类号: P445
计量
- 文章访问数: 8
- HTML全文浏览量: 3
- PDF下载量: 1
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2024-01-02
- 修回日期: 2025-04-08
- 刊出日期: 2025-06-20

Analysis of a Squall Line Evolution and Impact Factors of Extreme Strong Winds During the Meiyu Period in Zhejiang Province

1.
Shaoxing Meteorological Observatory, Shaoxing, Zhejiang 312000, China
2.
Zhejiang Meteorological Observatory, Hangzhou 310000, China

摘要

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，Z_H)核心、差分反射率(Differential Reflectivity，Z_DR)和差分相移率(Specific Propagation Phase Shift，K_DP)柱向上发展，当Z_H、Z_DR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。
- 飑线 /
- 双偏振参量 /
- 相控阵雷达 /
- 云闪 /
- 冷池密度流
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 (Z_H), differential reflectivity(Z_DR), and specific propagation phase shift (K_DP) columns developed upwards. The extreme strong winds occurred when the centroids of Z_H and Z_DR 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.
- squall line /
- dual polarization parameter /
- phased array radar /
- cloud flash /
- cold pool density current

HTML全文

图 1 S波段双偏振雷达、X波段相控阵雷达、风廓线雷达、闪电定位仪和极端大风站点分布

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 2022年6月24日17:00—23:00极大风站点分布(圆点，单位：级)和≥45 dBZ组合反射率因子演变(紫色三角形为小昆站，黑色三角形为山口站)(a)、浙江全省逐6 min闪电频次(包括正地闪、负地闪和云闪)(b)、嵊州小昆站(c)和山口站(d)20:00—22:00风场(单位：m·s^-1)、温度(单位：℃)、气压(单位：hPa)、雨量(单位：mm)逐5 min演变

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 2022年6月24日17:01(a)、18:00(b)、19:01(c)、20:00(d)、21:04(e)、22:01(f) S波段雷达组合反射率(填色，单位：dBZ)、整点6 min内闪电活动分布

黑色小圆点代表云闪，蓝色小三角代表负地闪，红色小三角代表正地闪，近1 h极大风(风矢，黑色虚线圆圈为辐合中心，单位：m·s^-1，灰色阴影为地形高度)。

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 a和b为沿图 3d和3e中白色线的反射率因子(填色，单位：dBZ)和云闪(黑点)垂直剖面

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 2022年6月24日20:37—20:53大风极值点上空X波段相控阵雷达Z_H(a，单位：dBZ)、Z_DR(b，单位：dB)、K_DP(c，单位：°·km^-1)的时间-高度演变

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 2022年6月24日14:00 500 hPa位势高度场(等值线，单位：dagpm)和850 hPa风场(风矢，单位：m·s^-1，a)、700 hPa位势高度场(等值线，单位：dagpm)和925 hPa风场(风矢，单位：m·s^-1，b)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 7 2022年6月24日16:00沿着120.55 °E的等熵位涡(等值线，单位：PVU，1 PVU为10^-6 m2·s^-1·K·kg^-1)和相对湿度(填色，单位：%)垂直剖面(a)，假相当位温(等值线，单位：K)、温度平流(填色，单位：10^-5 K·m^-1)和风场(风矢，单位：m·s^-1)垂直剖面(b)，850 hPa温度平流(等值线，单位：10^-5 K·m^-1)和比湿(填色，单位：g·kg^-1)(c)，对流有效位能(填色，单位：J·kg^-1)、K指数(棕色实线，单位：℃)和850 hPa与500 hPa温差(蓝色虚线，单位：℃)(d)，14:00杭州站探空线(e)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 8 2022年6月24日19:00—22:00嵊州站风廓线雷达风场演变

填色为垂直风速，单位：m·s^-1。

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 9 2022年6月24日20:00(a)、21:00(b)近1 h变压(填色，单位：hPa)、近1 h变温(绿色等值线，单位：℃)和整点0~3 km垂直风切变(风矢，单位：m·s^-1)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 10 2022年6月24日20:00(a)、21:00(b)≥40 dBZ的组合反射率(填色，单位：dBZ)、1 h极大风(蓝色风矢，玫红色风矢为8级以上大风，蓝色虚线圆圈为辐合区，单位：m·s^-1)和高精度地形(棕色圆点为小昆站(左)和山口站(右)

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 11 2022年6月24日梅雨期飑线大风过程的机理概念模型

下载: 全尺寸图片幻灯片

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	Z_H，Z_DR，PhiDP，K_DP，ρHV，V，W
采样方式	PPI，RH，VOL，SEC
动态范围	95 dB
体扫时间	60 s

下载: 导出CSV

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

下载: 导出CSV

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

下载: 导出CSV

参考文献(50)

[1]	俞小鼎, 周小刚, 王秀明. 雷暴与强对流临近天气预报技术进展[J]. 气象学报, 2012, 70(3): 311-337.
[2]	吴瑞姣, 黎玥君, 林永辉. 2013年春季一次强飑线过程中尺度特征研究[J]. 热带气象学报, 2023, 39(4): 522-535.
[3]	邢峰华, 黄彦彬, 李光伟, 等. 海南岛一次强飑线系统演变的双偏振特征分析[J]. 热带气象学报, 2023, 39(5): 742-750.
[4]	BLUESTEIN H B, JAIN M H. Formation of mesoscale lines ofprecipitation: Severe squall lines in Oklahoma during the spring[J]. J Atmos Sci, 1985, 42(16): 1 711-1 732.
[5]	MENG Z Y, YAN D C, ZHANG Y J. General features of squall lines in East China[J]. Mon Wea Rev, 2013, 141(5): 1 629-1 647.
[6]	李文娟, 郦敏杰, 李嘉鹏, 等. 浙江省春季至夏初飑线分型及对比分析[J]. 热带气象学报, 2019, 35(4): 480-490.
[7]	崔强, 王春明, 张云. 干侵入对江淮流域一次强飑线过程的作用分析[J]. 沙漠与绿洲气象, 2016, 10(2): 18-24.
[8]	吴志彦, 闵锦忠, 赵海军. 冷涡背景下一次强对流过程的卫星水汽图像特征[J]. 海洋气象学报, 2017, 37(3): 54-61.
[9]	姚建群, 戴建华, 姚祖庆. 一次强飑线的成因及维持和加强机制分析[J]. 应用气象学报, 2005, 16(6): 746-753.
[10]	刘淑媛, 孙健, 杨引明. 上海2004年7月12日飑线系统中尺度分析研究[J]. 气象学报, 2007, 65(1): 84-93.
[11]	陈云辉, 许爱华, 许彬, 等. 江西一次极端雷暴大风过程的中尺度特征与成因分析[J]. 暴雨灾害, 2019, 38(2): 126-134.
[12]	BOWNING K A, GOLDING B W. Mesoscale aspects of a dry intrusion within a vigorous cyclone[J]. Quart J Roy Meteor Soc, 1995, 121 (523): 463-493.
[13]	于玉斌, 姚秀萍. 干侵入的研究及其应用进展[J]. 气象学报, 2003, 61(6): 669-778.
[14]	王艳兰, 王娟, 伍静, 等. 桂林市2019年"3.21"极端大风与"4.24"致灾冰雹过程特征对比分析[J]. 热带气象学报, 2021, 37(2): 175-185.
[15]	李文娟, 俞小鼎, 滕代高, 等. 中国江南-华南地区一次强飑线天气过程位涡诊断分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(6): 1-10.
[16]	梁建宇, 孙建华. 2009年6月一次飑线过程灾害性大风的形成机制[J]. 大气科学, 2012, 36(2): 316-336.
[17]	孙虎林, 罗亚丽, 张人禾, 等. 2009年6月3~4日黄淮地区强飑线成熟阶段特征分析[J]. 大气科学, 2011, 35(1): 105-120.
[18]	康红, 费建芳, 黄小刚, 等. 一次弱弓形飑线后方入流特征的观测分析[J]. 气象学报, 2016, 74(2): 176-188.
[19]	吴海英, 陈海山, 蒋义芳, 等. "090603"强飑线过程动力结构特征的观测与模拟分析[J]. 高原气象, 2013, 32(4): 1 084-1 094.
[20]	孙继松. 与直线型对流大风相关的强风暴形态结构和热动力学过程[J]. 气象, 2023, 49(1): 1-11.
[21]	万夫敬, 孙继松, 孙敏, 等. 山东半岛海风锋在一次飑线系统演变过程中的作用[J]. 气象学报, 2021, 79(5): 717-731.
[22]	张琳娜, 冉令坤, 李娜, 等. 雷暴大风过程中对流层中低层动量通量和动能通量输送特征研究[J]. 大气科学, 2018, 42(1): 178-191.
[23]	ROBERTS R D, WILSON J W. Aproposed microburst nowcasting produced using single-Doppler radar[J]. J Appl Meteor, 1989, 28(4): 285- 303.
[24]	CONIGLIO M C, CORFIDI S F, KAIN J S. Views on applying RKW theory: An illustration using the 8 May 2009 derecho-producing convective system[J]. Mon Wea Rev, 2012, 140(3): 1 023-1 043.
[25]	BRYAN G H, KNIEVEL J C. A multimodel assessment of RKW theory's relevance to squall-line characteristics[J]. Mon Wea Rev, 2006, 134(10): 2 772-2 792.
[26]	张建军, 王咏青, 钟玮. 飑线组织化过程对环境垂直风切变和水汽的响应[J]. 大气科学, 2016, 40(4): 689-702.
[27]	陈明轩, 王迎春. 低层垂直风切变和冷池相互作用影响华北地区一次飑线过程发展维持的数值模拟[J]. 气象学报, 2012, 70(3): 371- 386.
[28]	WEISMAN M L. The role of convectively generated rear-inflow jets in the evolution of long-lived mesoconvective systems[J]. J Atmos Sci, 1992, 49(19): 1 826-1 847.
[29]	刘香娥, 郭学良. 灾害性大风发生机理与飑线结构特征的个例分析模拟研究[J]. 大气科学, 2012, 36(6): 1 150-1 164.
[30]	沈杭锋, 方桃妮, 蓝俊倩, 等. 一次强飑线过程极端大风的中尺度分析[J]. 气象学报, 2019, 77(5): 806-822.
[31]	孙建华, 郑淋淋, 赵思雄. 水汽含量对飑线组织结构和强度影响的数值试验[J]. 大气科学, 2014, 38(4): 742-755.
[32]	孙继松. 与直线型对流大风相关的强风暴形态结构和热动力学过程[J]. 气象, 2023, 49(1): 1-11.
[33]	刘黎平, 胡志群, 吴翀, 等. 双线偏振雷达和相控阵天气雷达技术的发展和应用[J]. 气象科技进展, 2016, 6(3): 28-33.
[34]	ZHANG Y, BAI L Q, MENG Z Y, et al. Rapid-scan and polarimetric phased-array radar observations of a tornado in the Pearl River estuary [J]. J Trop Meteor, 2021, 27(1): 81-86.
[35]	张曦, 黄兴友, 刘新安, 等. 北京大兴国际机场相控阵雷达强对流天气监测[J]. 应用气象学报, 2022, 33(2): 192-204.
[36]	张羽, 吴少峰, 李浩文, 等. 广州X波段双偏振相控阵天气雷达数据质量初步分析及应用[J]. 热带气象学报, 2022, 38(1): 23-34.
[37]	傅佩玲, 胡东明, 黄浩, 等. 台风山竹(1822)龙卷的双极化相控阵雷达特征[J]. 应用气象学报, 2020, 31(6): 706-718
[38]	彭霞云, 章丽娜, 刘汉华, 等. 冷涡底部对流引起的杭州湾极端大风形成机制分析[J]. 气象, 2022, 48(6): 719-728.
[39]	伍魏. X波段双偏振雷达资料的质量控制方法对比研究[J]. 成都信息工程大学学报, 2017, 32(1): 19-27.
[40]	陈涛, 张芳华, 符娇兰, 等. 2014年5月8-9日引发珠江口区域强降水的两个长生命史MCS特征分析[J]. 气象, 2020, 46(4): 449-461.
[41]	刁秀广, 车军辉, 李静, 等. 边界层辐合线在局地强风暴临近预警中的应用[J]. 气象, 2009, 35(2): 29-33.
[42]	郭润霞, 张文龙, 王迎春. 三次不同类型强对流天气过程的闪电特征对比分析[J]. 自然灾害学报, 2020, 29(2): 173-184.
[43]	沈新勇, 张笑妍, 黄伟, 等. 初值场水汽含量对华南飑线升尺度增长过程的影响研究[J]. 暴雨·灾害, 2023, 42(6): 628-639.
[44]	于函, 张鸿波, 刘冬霞, 等. 飑线系统中的闪电活动与雷达回波特征的相关性研究[J]. 大气科学, 2022, 46(4): 835-844.
[45]	寿绍文. 中尺度气象学(3版)[M]. 北京: 气象出版社, 2016: 295-296.
[46]	马淑萍, 王秀明, 俞小鼎. 极端雷暴大风的环境参量特征[J]. 应用气象学报, 2019, 30(3): 292-301.
[47]	朱乾根, 林锦瑞, 寿绍文, 等. 天气学原理与方法(4版)[M]. 北京: 气象出版社, 2007: 305-306.
[48]	盛春岩, 李建华, 范苏丹. 地形及下垫面对渤海大风影响的数值研究[J]. 气象, 2014, 40(11): 1 338-1 344.
[49]	杨仁勇, 冯文, 许向春, 等. 琼州海峡大风数值模拟及地形敏感性试验[J]. 热带气象学报, 2011, 27(1): 95-100.
[50]	郑媛媛, 张雪晨, 朱红芳, 等. 东北冷涡对江淮飑线生成的影响研究[J]. 高原气象, 2014, 33(1): 261-269.