一次弓状回波和超级单体过程的综合分析
摘要
利用单、双多普勒雷达的探测资料,结合卫星、自动站和其它常规天气资料,分析了一次弓状回波和强对流风暴的发生、发展过程和三维风场结构,以及两种不同尺度天气系统相互作用过程。主要结果为:(1)弓状回波发生在东北低涡横槽转竖过程,大气环境具有较大的对流有效位能和中等强度的低层垂直风切变。(2)弓状回波是由弱回波发展起来的,东西向的高大对流回波短带的西侧出现强的后侧入流中心,在回波短带产生反时针的转动过程中,后侧入流中心高度降低到达地面,标志着弓状回波的形成。成熟阶段的回波和径向速度结构具有典型弓状回波的特征,反射率因子最大梯度位于回波前沿,回波向左前方悬垂,弓状回波的北端中低层是气旋性环流,而南段则是反气旋性环流。垂直于弓状回波的垂直剖面结构表明,径向速度分布具有明显的三股气流特征,强后侧入流(正径向速度)位于6.0km以下高度,最强中心在前沿位于强反射率因子的下方。而从前至后的入流起源于弓状回波的前沿5.0km以下,它沿后侧入流的上方倾斜向后流出,其中一小部分在高层向前流出。(3)强对流风暴出现在弓状回波前沿约75km的暖区中,初始的对流风暴发展不强,但在其上风方新生的风暴发展成强对流风暴。(4)弓状回波和强对流风暴合并阶段,弓状回波已处于逗点云系的后期,与下击暴流(DB)相对应区域的回波强度在低层明显减弱,出现弱回波通道。强对流风暴逐渐靠近弓状回波的颈部,在短时减弱后又快速发展并填补了弓状回波减弱部分。在弓状回波强后侧入流作用下,强对流风暴又发展成小的弓状回波,并很快发展成逗点云系,其旋转的头部发展得很强并产生灾害性大风。(5)利用双多普勒雷达反演的三维风场,分析了弓状回波和强对流风暴的三维风场结构,并分析了弓状回波和强对流风暴相互作用的动力学机制,结果表明:弓状回波发展前期,其北部中低层(5.0km以下)前侧的东南风入流在弓状回波头部的强回波区反时针旋转成西北风,弓状回波的南部,后侧入流穿过强回波区在弓状回波的前沿与前侧入流会合后转成东北气流流出,与南侧弱回波中的东南气流形成弱的反气旋式环流。中层(5.0km),前侧东南风入流加强并穿到强对流回波(大于50dBz)区的后侧,后侧的西风如流明显减弱,只有弱的偏北风。弓状回波的北部仍存在气旋性环流,而南侧的反气旋性环流已经不明显。高层(大于7.0km),云种基本为一致的东南风;穿过弓状回波的东西向垂直剖面表明,发展前期强劲的前侧入流与后侧入流相遇后沿强回波区的前侧向后倾斜上升,在8.0km高度附近其主流向后侧层状云区下沉流出,还有一股弱的气流向上、向前侧的砧状云区流出。而在逗点云系阶段,主上升气流减弱,但上升气流区变的宽广,即后侧的层状云区也存在弱的上升速度,这使得高层的后向出流基本没有下沉;强对流风暴结构分析,初始风暴仅为普通对流风暴,云中相对风暴流场为东北和偏东风,上升和下沉气流都不强,但冷的下沉气流有助于促使新对流单体的发展。强对流风暴中低层的偏东和东南风明显增强,高增为西南气流,高层对应强回波区是辐散流场,而低层为辐合中心。同时靠近其西北侧、处于消散期的旧对流风暴中产生较强的下沉辐散气流,这也有助于对流风暴发展得更强;弓状回波处于逗点云系阶段的后期,前沿只有弱的上升气流,而强对流风暴处于成熟减弱阶段,靠近弓状回波一侧有较强的下沉气流。两者靠近过程导致上升和下沉气流的减弱,使系统有短时的减弱。随着弓状回波后部有组织的后侧入流的侵入,强对流风暴东侧强的暖湿气流被强烈抬升,促使风暴发展的更加强盛。