暖式切变

科技工作者之家 2020-11-17

暖式切变是指由东南风与西南风或偏东风与偏南风构成的切变线,其中西南风或偏南风占主导地位。推动切变线自南向北移动,其性质与暖锋相似。

概念暖式切变主要在对流层中低层,在700hPa和850hPa等压面上最为显著。切变线是风场中具有气旋式切变的不连续线。其两侧的风矢量平行于该线的分量有突变。多在西风槽南段移速慢于北段成为横槽时或产生于两高压之间。它常和地面锋系配合,是主要降水天气系统之一。

暖式切变暴雨前期云场若干特征攀雨前24小时云场特征图1是六次典型暖式切变暴雨开始前24小时云图合成图的示意图,其云场特征是:

(1)从日本到江南、华南有一近东西向的冷式切变、静止锋云带(这里简称东云带),东二夭已经影响过江西或正在影响江西惑蠢咎履降水或暴雨,云带北侧有高压控制的晴空区,晴空区偏北偏东。

(2)高原东部有南支小槽云系或西南季风云系,小槽西北侧大约33°N90°E附近有低槽、冷锋云系。小槽云系不象中纬度低槽、冷锋云系范围宽广、云系浓密,有些开始只是中、高云,但移动较快,发展迅速;有些在东云带尾部的西北侧形成条状、排状卷云羽,并迅速向东北推进;有些象一撮毛发的卷云;有些已形成东西向的中、低云带。

(3)连续观测西南地区云系发展增厚极快,由于中、高层西南风强盛,所以北抬较快,抬到一定位置比如西南风明显减小的地区就减速静止下来。而冷式切变静止锋云系南移速度就相对慢些,有时在一个地区可维持一夭。在考虑降水落区时这些因素必须考虑。新生的暖式切变云系大致位于大理、河内、南宁、广州、郴州到桂林、贵阳、毕节一带。

暴雨前12小时左右云场特征图2是4次典型暖式切变暴雨开始前12小时云图合成图示意图,其云场特征是:

(1)东云带继续减弱松散并东移。

(2)在东云带尾部或尾部的西北侧中低云系迅速发展、增强,有些已发展成积状、团状对流云。

从东云带南移到暖式切变北抬影响江西,连续观侧云系的变化有一个增强—减弱—再加强的演变过程,抓住最后一个增强过程是预报暖式切变暴雨的关键时刻,即使没有暴雨也要在上游实况雨量的等级上加量级预报。

(3)统计东云带尾部新生云区,对应地面图上最大三站六小时雨量(6RR)表明,有二次个例已经有较强降水,而且是雷雨区,有二次个例新生云区6RR雨量小,最强一次三站6RR雨量分别为25、13、10mm,最小的一次三站6RR雨量分别为4、1、0.0mm,象这种前期雨量小,12小时之后有区域性暴雨的类型带有突发性的特点,这种情况不能用简单的线性外推。必须结合天气形势、云图、雷达数值预报等进行综合分析和加密监浏。

云场与天气形势的对应关系前面提到的暖式切变暴雨前期日本到江南、华南有一多云带,北侧有晴空区,高原东部有小槽云系,它们与夭气图的对应关系是:多云带是副高位置的反映,平时我们很多预报指标用副高脊线,这里用副高北部边缘的辐合带,表明江西汛期,渤海湾到黄海、南海为暖高压脊或高压中心,冷高压中心在长江流域以北,沿黄淮流域东移入海。高压后部有一支东南气流从长江口吹向河南,江南处在高原小槽前、副高北侧强西南气流中,西南气流与东南气流在长江中下游汇合,形成暖式切变。高原小槽前四川到云贵有低值系统等东出。另一种情况是中纬度又有低槽,冷锋逼近,槽前强西南风使江南南部冷式切变北抬加强。

研究结论在查找1983年—1988年6年4—6月间12小时暴雨过程中,118个样本,暖式切变暴雨所占比例不多,大概占总数的五分之一左右,有一部分是暖式切变转变成冷式切变引起的暴雨,暖式切变暴雨总的形势特点是中、低层入海高压右部,高压中心东移到长江口东面东海到黄海一带,江南有暖式切变,锋区强、西南到江南暖平流强,高原东部有南支槽东出,地面有倒槽和静止锋,中低层部分伴有低涡。云场上,前24小时西南地区贵阳、桂林到郴州附近有中、高云系向东北推进发展,前12小时有中、低云系迅速发展,有些已形成对流云,对应地面图有雷雨区和较大六小时雨量,有些则没有.在大形势差不多的情况下,注意西南地区云系的发展,加强短时监测,进行综合分析,提高预报准确率。1

东北冷涡前期暖式切变降水天气分析2009年6月,锦州地区先后经历了4次东北冷涡天气过程,都没有产生明显对流性降水,而6月19日受东北冷涡前暖式切变影响锦州全区出现中到大雨天气。以前预报员普遍关注冷涡系统的降水研究,对受冷涡前期的暖式切变系统影响的较强降水认识不足,为此,笔者针对这一问题进行具体分析,力求找到预报着眼点,总结和积累一些预报此类天气的经验,以期为此类天气的预报提供参考。

天气实况此次降水从6月18日22时起到19日20时结束,全区普降中到大雨,北镇罗罗卜和黑山新兴达到暴雨,降水量分别为52.3、61 mm。整个降水分为两个强降水时段,西部强降水时段:19日00—08时;东部强降水时段:19日16—20时;降水性质为不稳定降水,有15个站先后出现短时强对流降水(1h雨量>10mm/h)。

天气形势(1)高空形势

从19日08时200hPa高空图(图3)看出,在40—50°N中高纬度地区为偏西风急流控制,锦州上空为西北风;20日08时,中高纬度地区偏西风急流加强,锦州上空由西北风转为西南风,风速场上出现辐散形势。从18日08时500hPa高空图(图3)看出,贝加尔湖到巴尔喀什湖之间为冷涡系统控制,河套地区暖脊发展东移,锦州上空为偏西北风;18日20时,贝加尔湖东部冷涡南压,河套地区暖脊继续东移,锦州上空由西北风转为西南风控制;19日08时,贝加尔湖冷涡继续东移南下,冷涡中心接近贝加尔湖,河套暖脊继续东移影响辽宁西部地区,锦州上空西南风加大,暖平流增强;20日08时,锦州处于冷涡底部,暖区降水结构被完全破坏。

(2)低空形势

从18日08时700 hPa低空图(图4)看出,在河套西侧暖区内有一高空槽,贝加尔湖低涡前部有切变线存在;18日20时,河套高空槽东移至河套东部地区,仍处于暖区内,贝加尔湖切变线随着冷空气东移南下发展,位于河套北侧地区;19日08时,切变线东移至锦州北部上空,与东移北上的高空槽形成明显“丁”字槽,锦州处于暖平流区;20日08时,冷涡东移控制东北地区,锦州上空为冷平流控制。

从18日05时850 hPa低空图(图4)看出,高空槽位于河套西侧,锦州处于暖平流区;18日20时,高空槽东移至河套东部地区,副热带高压西侧西南低空急流形成,锦州处于暖区控制,急流顶部到达锦州上空;19日08时,高空槽东移北上到辽宁西部地区,高空低涡东移南压,在高空槽北侧生成一横切变,与高空槽形成明显“丁”字槽,急流北上东移至辽河流域地区;20日08时,高空冷涡锦州地区,高空槽人海东移,西南低空急流偏东移出辽宁。

925 hPa18日20时,低空急流形成,其顶部指向锦州地区上空;19日08时,低空急流东移至辽河以东地区,与850hPa形势接近。

(3)地面形势

18日20时,贝加尔湖到河套地区之间为蒙古低压控制,中心强度达到992.5 hPa;19日08时,蒙古低压中心向北收缩,同时中心强度加强为987.5 hPa,锦州处于低压的右下方;19日14—20时,低压中心继续加强北上,锦州受其底部冷锋影响产生降水天气。

数值预报(1)欧洲中心

500hPa 17日20时预报19日20时(17日20时48h预报),整个40—60都要30°N中高纬度地区为大低压带控制,贝加尔湖低涡中心东移南压到内蒙古地区;850 hPa高空槽东移北上至辽宁西部地区,低空急流顶部已到达吉林、黑龙江地区,风场上在高空槽顶部有冷涡横切变存在,与高空槽形成明显“丁”字槽,这与实况形势完全符合。海平面气压场17日20时预报18日20时(24h预报),蒙古低压位于贝加尔湖至河套地区之间,中心强度达到988hPa;17日20时预报19日20时(48h预报)蒙古低压中心东移北抬,其尾部冷锋影响辽西地区,与地面实况气压场形势吻合。

(2)日本传真

18日20时预报19日20时(24h预报)782图上,高空槽正位于锦州上空,西南急流位于锦州偏东地区;783图上,高空槽线继续东移强度略微减弱;高空形势预报与实况形势较为接近。18日20时预报19日20时(24h预报)02图上的降水预报,锦州处于15—25mm,与实况相比大部分量级准确,只有北镇地区降水量级偏小一个量级;蒙古低压的位置预报准确,中心强度为984 hPa,较实况强了3.5hPa,锦州降水受其底部冷锋影响预报准确。

卫星云图产品18日21—22时,较强云带已位于辽宁西部地区,云带后部边缘较为整齐,其后部暗区明显,说明云区后部正有冷空气人侵;云带下方有一条水汽输送带,云带的右下方出现干涌边界,指示云带将向北移动。19日00时,云带后部冷空气推动云带主体向偏东方向移动,云带下方干区明显向北扩展,在云带下边缘形成明显的内边界,对云带东移起到阻挡作用,促使云主体北上,同时西南水汽输送带上不断有中小尺度系统云团生成,沿着低空急流北上,持续影响锦州乃至辽宁和吉林地区降水。19日17时,随着云带后部冷空气大量注人,在锦州北侧形成大范围云带内边界,推动云主体向偏东方向移动,水汽通道随之东移其顶部已达到吉林地区,预示锦州上空稳压场结构(暖区降水结构)遭到彻底破坏,冷空气南下,锦州降水结束。

研究结论(1)高空冷涡前部暖式切变与北上高空槽形成明显“丁”字槽、地面蒙古低压冷锋是本次天气过程的主要影响系统。

(2)卫星云图在降水过程中,云带的干涌边界、内边界以及水汽通道反映明显,对降水的持续时间、降水强度有很好的指示意义。

(3)数值预报产品分析发现,日本传真和欧洲中心的形势预报较为准确,日本传真的低压中心强度偏强(强了3.5hPa)降水预报量级略偏小;欧洲中心的高低空形势以及系统的移动速度与实况较为接近,有很好的指示意义。2

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学

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