太行山东麓一次强对流过程的雷达观测分析及数值研究

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本文利用石家庄多普勒雷达资料、Micaps资料以及常规观测资料,并结合WRF中尺度数值模式,对2011年5月26日发生在太行山东麓的一次强对流降雹过程进行研究,分析了降雹发生前的中尺度天气特征及冰雹云的雷达回波特征,并探讨了太行山及周边地形在本次强对流天气过程中的作用。雷达等观测资料分析结果表明,当环境有强的对流不稳定度,具有中等强度以上的垂直风切变,且0℃层在4km左右时,很有可能产生强对流风暴。冰雹云的发展异常迅速,从初始生成到最终消散仅历时5h,移速约为37km/h,成熟阶段回波强度可达65dBz以上,降雹过程中有V型缺口和三体散射等回波特征。由2006-2011年邢台、保定共16次降雹过程的统计分析发现,93%的过程中45dBz回波顶位于0℃层高度4km之上,可以作为提前识别冰雹云的判据。另外,通过判据适用性检验发现,50dBz回波顶在—20℃层高度之上也能有效地识别出冰雹云。降雹前径向速度图上低层表现为强烈的气旋式辐合,高层对应为辐散气流,有利于促进对流的发展,降雹后辐合辐散都大为减弱。冰雹云的VIL值是雷雨云的三倍多,且降雹前VIL有跃增发生,可以作为冰雹预警的参考依据。数值模拟分析结果表明,控制华北平原的偏东暖湿气流受太行山阻挡并与切变线东南侧的西南暖湿气流汇合,在太行山东侧形成水汽高值区。太行山东坡下垫面向上热通量明显高于华北平原,午后850hPa高度山坡与平原的假相当位温梯度达到近0.1K·km-1,850hPa至600hPa假相当位温垂直梯度达4K·km-1,对应上坡风的垂直速度大于1m·s-1,通过热力环流为太行山东麓对流的发生提供了动力条件。太行山东侧暖湿气层之上为偏西干冷气流,由此形成的强热力不稳定与水汽高值区、上坡风共同造成强对流过程的发生。局地小尺度地形抬升与重力波共同促使太原盆地有对流单体生成,该单体移经太行山西侧迎风坡受阻挡抬升而增强,越过山顶后与维持在太行山东侧的对流单体发生合并,从而导致对流云的强烈发展。
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