一次豫北春季强对流暴雨过程的螺旋度分析
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气 流在沿太 行 山东 部 交 汇造 成 ， 现 为伴 有 雷 暴及 表 短 时雷雨 大 风 的 强 对 流 降 水 性 质 。 文 首 先 利 用 本
有很 好 的对应 关 系 的结 论 。许 多研 究 表 明 ， 旋 度 螺
对雷 暴 、 卷 、 龙 大范 围暴 雨 以及沙 尘暴 的分析 预报有
大气 中几种 典型 的螺 旋 流 ， 出流体 稳 定 性 与螺 旋 指
度密切 相关 ； 荣生 等 论证 了在准 地 转 运动 中 伍 大气螺 旋度 是一个 守恒 量 。螺 旋度 的重要 性不仅 体
现在理 论研 究方 面 ， 还在 于 它 在 强对 流 天 气分 析 预
报 中的应 用 。陆 慧 娟 等 对 螺旋 度 及 螺 旋 度 方 程
０ ：０ １ ８ ０ 的 ２ ｈ实 况 雨 量 和 ＷＲ Ｆ模 式 模 拟 的 对 应 时
旋转 程度 和运动 强 弱 的动 力 特 征 的物 理 参 数 ， 的 它 重要 性在 于 比涡度 包 含 了更 多 的 辐散 风 效应 ， 能够
更 好 地 描 述 大 气 运 动 的 性 质 和 特 点 。 Ｅｌ ｇ总 结 出 ｔｎ ｉ
一
定 的指示 作用 ， 渐成 为 引入 天气 分 析 预 报 中 的 逐
个 重要 物 理 量 。本 文 应 用 局 地 螺 旋 度 分 析
ＷＲ Ｆ模 式 对这 次过 程进 行 了数值 模 拟 ， 后用 模式 然ห้องสมุดไป่ตู้输 出 的 可靠 １ ｈ细 网 格 资 料 ， 算 旋 转 风 螺 旋 度 ， 计 结 合稳定 度 条件 、 汽 条件 等 物 理 量及 雷 达 探测 资 水
各 影响 因子 的相对 重 要性 进 行 了讨论 ， 分析 了水 平 螺 旋度 和垂直 螺旋度 在指 示强对 流 预报和 系统 的维
段 的雨量 分 布 。 图可 见 ＷＲ 由 Ｆ模 式 模 拟 的 豫 北 地 区 的暴雨 落 区和量 级 分 布情 况 。 星 云 图和 多 普勒 卫 雷 达 观 测 表 明 ， 次 雷 暴 是 由 中 尺 度 对 流 系 统 本
牛 广 山 ，李俊 杰 ，李秋 元 ，王 大 勇
（ ． 作 市 气 象 局 ， 南 焦 作 ４４ ０ ； ． 西省 气 象 局 ， 原 ０ ００ ） １焦 河 ５０３ ２ 山 太 ３０ ２
摘 要 ： 用 中尺 度 有 限 区域 ＷＲ 利 Ｆ模 式 输 出的 细 网格 资料 和 多 普 勒 雷达 观 测 资 料 ， 据 螺 旋 度 理 论 ， 合 稳 根 结 定 度 条 件 以及 水 汽 和 能 量 等 物 理 量 ， ２ ０ 对 ０９年 ３月 ２ 日夜 至 ２ ０ １日凌 晨 发 生在 豫 北 的 一 次 强 对流 及 暴 雨过 程 的局
料 ， 这 次 大 暴 雨 过 程 的 发 生 发 展 机 制 进 行 诊 对
一
２０ ０ ９年 ３月 ２ ０日夜至 ２ １日凌晨 雷暴过 程 的垂 直旋
转上 升 的运 动 机 制 ， 结 合 Ｎ Ｅ 并 Ｃ Ｐ资 料 、 Ｆ模 拟 ＷＲ 结果 和多 普 勒 雷 达 回波 资料 对 该 过 程 进 行 诊 断 分
生 在 ８ ０ｈ ａ 旋 度 中心 附 近 ， 旋 度 的强 度 变 化 对 强 对 流 系 统 的 移 动 、 展 及 暴 雨 的发 生 有 一定 的指 示 意 义 。 ５ Ｐ 螺 螺 发
关 键 词 ：ＷＲ Ｆ模 式 ； 地 螺 旋度 ； 局 强对 流 ； 雨 暴 中 图分 类 号 ：Ｐ ５ ． １ １ ４８１ ２ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３— １ ８ ２ １ ） ｌ一 ０ ０— ８ １７ ７ ４ （０ ０ Ｏ ０４ ０
持 与发展 中所 起 的不 同作 用 。职 旭 等 运 用 螺 旋 度研 究西 南涡 的移 动 以及 降水 大值 中心与 螺旋度 的
分 布对应 情况 ， 出 了螺 旋 度水 平 分 布 与暴 雨 落 区 得
（ ￣ Ｓ 造成 的 。 Ｍｃ ） Ｃ 降水 主要 由西南 暖湿 急流 与 冷 、 暖
地 螺 旋 度 演 变进 行 诊 断分 析 。结 果 表 明 ， 次春 季 强对 流 和 暴 雨 与 西 南 急 流 和 高 温 高 湿 不 稳定 能 量 密 切 相 关 ， 这 正 螺 旋 度 大 值 中心 出现 的 高度 与对 流 发 展 的 强 弱有 关 ；０ Ｐ ５ ０ ｈ ａ螺 旋度 正值 区中 心 与 强 对 流 降水 区域 对 应 ； 雨 易 产 暴
引 言
螺旋 度是一 个描 述环 境风场 气流 沿运 动方 向的
析， 进一步研究强对流和暴雨天气的物理机制。 １ 天 气 概 况
２０ ０ ９年 ３月２ ０日２ ：０ １ ８ Ｏ ， 中、 ０ ０ —２ 日０ ：０ 受 低空 西南 暖湿急 流 和地 面东 路 冷 空 气 的共 同影 响 ， 豫北 出现 了一次 春 季 大 范 围 雷 暴 、 雨 天 气 过 程 。０日 暴 ２ ２ ：０ １ ８ Ｏ 豫 北６ 地 市 （ 源 、 作 、 乡 、 ０ ０ 日０ ：０ 个 济 焦 新 鹤 壁 、 阳 、 阳 ） 出现 了 雷暴 天 气 。 ０日２ ：０ 安 濮 均 ２ ０ ０ ～ ２ 日０ Ｏ 降水 量 分 别 为 ： 源 １ ． １ ２：０ 济 ５ ２ｍｍ， 作２ ． 焦 ９２ ｍｍ， 乡 １ 新 ４ ｍｍ， 壁 ２ 鹤 ４ ｍｍ， 阳 １ 安 ６ ｍｍ， 阳 ｌ 濮 ６ ｍｍ。 ａ和 图 １ 图１ ｂ分别 给 出 了３ ２ 月 ０日２ ：０ １ ０ ０ —２ 日
第３ ３卷
第１ 期
气 象 与 环 境 科 学
Ｍ ｅ ｅ ｒ ｌ ｇ ｃ ｌ ａ ｄ Ｅｎ ｒ ｎ ｎ ａ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｏ ｉ ａ ｎ ｖｉｏ ｍｅ ｔ ｌＳｃ ｅ ｃ ｓ
ＶＯ． ３ ＮＯ １ １３ ．
Ｆｅ ． Ｏ１ ｂ２ Ｏ
２１ ０ ０年 ２月
一
次 豫北 春 季 强对 流 暴 雨过 程 的螺 旋 度 分 析
有很 好 的对应 关 系 的结 论 。许 多研 究 表 明 ， 旋 度 螺
对雷 暴 、 卷 、 龙 大范 围暴 雨 以及沙 尘暴 的分析 预报有
大气 中几种 典型 的螺 旋 流 ， 出流体 稳 定 性 与螺 旋 指
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现在理 论研 究方 面 ， 还在 于 它 在 强对 流 天 气分 析 预
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旋转 程度 和运动 强 弱 的动 力 特 征 的物 理 参 数 ， 的 它 重要 性在 于 比涡度 包 含 了更 多 的 辐散 风 效应 ， 能够
更 好 地 描 述 大 气 运 动 的 性 质 和 特 点 。 Ｅｌ ｇ总 结 出 ｔｎ ｉ
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定 的指示 作用 ， 渐成 为 引入 天气 分 析 预 报 中 的 逐
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ＷＲ Ｆ模 式 对这 次过 程进 行 了数值 模 拟 ， 后用 模式 然ห้องสมุดไป่ตู้输 出 的 可靠 １ ｈ细 网 格 资 料 ， 算 旋 转 风 螺 旋 度 ， 计 结 合稳定 度 条件 、 汽 条件 等 物 理 量及 雷 达 探测 资 水
各 影响 因子 的相对 重 要性 进 行 了讨论 ， 分析 了水 平 螺 旋度 和垂直 螺旋度 在指 示强对 流 预报和 系统 的维
段 的雨量 分 布 。 图可 见 ＷＲ 由 Ｆ模 式 模 拟 的 豫 北 地 区 的暴雨 落 区和量 级 分 布情 况 。 星 云 图和 多 普勒 卫 雷 达 观 测 表 明 ， 次 雷 暴 是 由 中 尺 度 对 流 系 统 本
牛 广 山 ，李俊 杰 ，李秋 元 ，王 大 勇
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摘 要 ： 用 中尺 度 有 限 区域 ＷＲ 利 Ｆ模 式 输 出的 细 网格 资料 和 多 普 勒 雷达 观 测 资 料 ， 据 螺 旋 度 理 论 ， 合 稳 根 结 定 度 条 件 以及 水 汽 和 能 量 等 物 理 量 ， ２ ０ 对 ０９年 ３月 ２ 日夜 至 ２ ０ １日凌 晨 发 生在 豫 北 的 一 次 强 对流 及 暴 雨过 程 的局
料 ， 这 次 大 暴 雨 过 程 的 发 生 发 展 机 制 进 行 诊 对
一
２０ ０ ９年 ３月 ２ ０日夜至 ２ １日凌晨 雷暴过 程 的垂 直旋
转上 升 的运 动 机 制 ， 结 合 Ｎ Ｅ 并 Ｃ Ｐ资 料 、 Ｆ模 拟 ＷＲ 结果 和多 普 勒 雷 达 回波 资料 对 该 过 程 进 行 诊 断 分
生 在 ８ ０ｈ ａ 旋 度 中心 附 近 ， 旋 度 的强 度 变 化 对 强 对 流 系 统 的 移 动 、 展 及 暴 雨 的发 生 有 一定 的指 示 意 义 。 ５ Ｐ 螺 螺 发
关 键 词 ：ＷＲ Ｆ模 式 ； 地 螺 旋度 ； 局 强对 流 ； 雨 暴 中 图分 类 号 ：Ｐ ５ ． １ １ ４８１ ２ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ３— １ ８ ２ １ ） ｌ一 ０ ０— ８ １７ ７ ４ （０ ０ Ｏ ０４ ０
持 与发展 中所 起 的不 同作 用 。职 旭 等 运 用 螺 旋 度研 究西 南涡 的移 动 以及 降水 大值 中心与 螺旋度 的
分 布对应 情况 ， 出 了螺 旋 度水 平 分 布 与暴 雨 落 区 得
（ ￣ Ｓ 造成 的 。 Ｍｃ ） Ｃ 降水 主要 由西南 暖湿 急流 与 冷 、 暖
地 螺 旋 度 演 变进 行 诊 断分 析 。结 果 表 明 ， 次春 季 强对 流 和 暴 雨 与 西 南 急 流 和 高 温 高 湿 不 稳定 能 量 密 切 相 关 ， 这 正 螺 旋 度 大 值 中心 出现 的 高度 与对 流 发 展 的 强 弱有 关 ；０ Ｐ ５ ０ ｈ ａ螺 旋度 正值 区中 心 与 强 对 流 降水 区域 对 应 ； 雨 易 产 暴
引 言
螺旋 度是一 个描 述环 境风场 气流 沿运 动方 向的
析， 进一步研究强对流和暴雨天气的物理机制。 １ 天 气 概 况
２０ ０ ９年 ３月２ ０日２ ：０ １ ８ Ｏ ， 中、 ０ ０ —２ 日０ ：０ 受 低空 西南 暖湿急 流 和地 面东 路 冷 空 气 的共 同影 响 ， 豫北 出现 了一次 春 季 大 范 围 雷 暴 、 雨 天 气 过 程 。０日 暴 ２ ２ ：０ １ ８ Ｏ 豫 北６ 地 市 （ 源 、 作 、 乡 、 ０ ０ 日０ ：０ 个 济 焦 新 鹤 壁 、 阳 、 阳 ） 出现 了 雷暴 天 气 。 ０日２ ：０ 安 濮 均 ２ ０ ０ ～ ２ 日０ Ｏ 降水 量 分 别 为 ： 源 １ ． １ ２：０ 济 ５ ２ｍｍ， 作２ ． 焦 ９２ ｍｍ， 乡 １ 新 ４ ｍｍ， 壁 ２ 鹤 ４ ｍｍ， 阳 １ 安 ６ ｍｍ， 阳 ｌ 濮 ６ ｍｍ。 ａ和 图 １ 图１ ｂ分别 给 出 了３ ２ 月 ０日２ ：０ １ ０ ０ —２ 日
第３ ３卷
第１ 期
气 象 与 环 境 科 学
Ｍ ｅ ｅ ｒ ｌ ｇ ｃ ｌ ａ ｄ Ｅｎ ｒ ｎ ｎ ａ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｏ ｉ ａ ｎ ｖｉｏ ｍｅ ｔ ｌＳｃ ｅ ｃ ｓ
ＶＯ． ３ ＮＯ １ １３ ．
Ｆｅ ． Ｏ１ ｂ２ Ｏ
２１ ０ ０年 ２月
一
次 豫北 春 季 强对 流 暴 雨过 程 的螺 旋 度 分 析