地面观测资料及SWAN短时临近预报系统在一次短时强降水天气中应用-

论文导读：
[摘 要]：本文利用SWAN系统提供的组合反射率、垂直液态含水量、闪电、回波顶高和雷达报警产品，结合地面自动站观测资料地面温度、地面风场和本站气压资料对发生在2011年9月9日午后到夜间的强降水过程进行分析。结果表明：（1）强降水天气发生前，地面出现温度中心，有较明显的温度对比，有利地面中尺度辐合系统的形成、发展与维持；（2）当有对流天气发生时，不摘自：毕业论文格式模板www.7ctime.com
稳定区域出现持续较低气压值，对判断对流发生的强度有一定指示意义；（3）雷达反射率因子增强、停留，速度图中辐合辐散、逆风区的出现以及地面中尺度辐合系统的发展与维持与强降水的形成、维持、减弱关系密切；（4）强核心发展高度较低、接地，表明强回波以强降水天气为主。
[关键词]：地面观测资料 SWAN短时强降水
引言
江西省上饶市地处江西省东北部，居于闽、浙、皖、赣四省结合部，地形复杂，以丘陵山地为主。其东邻浙江，南连武夷山脉，天气时常具有明显的局地性特征，是江西暴雨中心之一。2011年9月9日下午到晚上，上饶南部的玉山、广丰、横峰、弋阳等地出现了一次明显的局地强降水过程，从下午17-23时，玉山3站4点、广丰6站5点、上饶县6站6点先后出现短时强降水，其中玉山国家基准站小时内出现2次强降水。本文利用常规资料、物理量诊断以及多普勒雷达产品对这次强对流天气过程进行了天气学分析，揭示了主要的物理量变化及雷达回波特征与短时强降水之间的关系，以期对县级台站预报业务有所帮助。
图1 9月9日15～03时12小时单站最大降水量（单位：毫米）

1、 强对流天气发生条件综合分析

从08时、20时天气图上看（图2），对流层中高层为副高控制区（图略），低层850hpa以下有冷空气侵入，其中上饶受暖舌控制，西侧则受较强冷平流影响，低层冷空气强烈抬升其前方暖空气，而发生强对流天气，期间，地面中尺度涡旋一直维持，动力抬升条件较好。同时，低层水汽充足。CAPE 显示该地区有一定的不稳定能量积累，在500J/kg 以上。
图2 9月9日08时（a）、20时（b）850hpa高度场
（蓝色实线为高度场、红色虚线为温度场，绿色点区为湿区）

2、 地面自动站观测资料分析

2．1 地面温度分析
利用地面自动气象站逐小时地面温度资料，对比短时强降水发生前后地表温度变化场，从而找出强降水落区与地面温度分布特征和规中律。
2011年9月9日上午，赣东北上空多云，受东风扰动及地形、地面非均匀加热影响，在上饶市形成一地面温度中心，11时地面温度中心位于玉山县境内，中心地面温度进一步升高，而赣西北地面受冷空气南下影响，为一致偏北风，地面温度对比明显。由于地面温度场水平不均匀分布及东风扰动的影响而产生了偏北和偏东气流的地面辐合。强降水发生后，地面温度中心消失，但仍存在弱的温度对比，地面辐合维持，并与中尺度辐合区相对应。
图3 9月9日08时（a）、11时（b）地面温度场分布特征

2.2地面自动站风场特征

2011年9月9日10时，上饶境内出现气流的辐合，13时地面辐合有所北抬。强降水发生前，上饶南部地面西南风速进一步增强，北部则以偏北气流为主，17时地面风速增强，玉山横街出现一小时34.6mm强降水，18-19时玉山站小时内连续出现二次短时强降水，从18时自动站地面风场可以看到，冷暖气流交汇于此（图3），此时玉山四股桥乡舒村、广丰下溪镇、吴村镇、排山、大南分别出现55.6mm、37.3mm、32.0mm、42.1mm、42.6mm，19时广丰的丰溪街道出现35.2mm，20时上饶县的石人、玉山的樟村、广丰的横山分别出现了42.3mm、30.4mm、37.1mm强降水，21时上饶县的湖村、煌固、汪村、横峰的姚源又出现了31.5mm、47.2mm、45.6mm、 38.3mm的强降水，22时上饶县的汪村一小时强降水达68.9mm，23时弋阳的清湖乡、信州区的秦峰、上饶县的汪村又出现发40.9mm、37.0mm、32.7mm强降水。上述自动站地面风变化场特征表明，地面中尺度辐合线及中尺度涡旋与强降水落区一致，辐合的维持、加强导致降水强度的加大。从最先出现地面中尺度辐合的区域发现，上饶站、玉山站本站气压降至1000hpa以下（图略），直至该站强降水过程结束，另强降水发生前与发生时，上述区域低于1000hpa的气压值始终维持，表明该区域有较强辐合抬升力，对判别对流强度有一定指示意义。
图4 9月9日13时（a）、15时（b）、17时（c）、18时（d）、20时（e）、22时（f）地面自动站风场特征
（双实线表示中尺度辐合，圈实线表示中尺度涡旋，实线箭头表示风速辐合）
SWAN产品分析应用
2011年9月9日，受东风扰动、地面增温以及低层冷空气侵入影响，15时玉山境内地面出现偏北—偏东向中尺度辐合(图4)，对应SWAN雷达监测表明，9日15时（图5a～d），玉山境内负闪开始频密，15时42分对流降水回波迅速发展，强度40dbz，最强反射率因子达55dbz，剖面图上最强反射率强度在6km以下，强核心接地，垂直液态含水量VIL达15～25kg.cm-3，回波顶高ET达10～14km，表明以强降水为主。16时18分雷达发出报警，17时06分（图5e～f），强回波范围迅速增大，入流槽口加深（黑实箭头所示），表明回波发展旺盛，雷电负闪更加密集，最大回波顶高达到15km，0.5仰角径向速度场上表现为一辐合带（图略），此时玉山的横街出现一小时34.6mm强降水。18时12分回波强度进一步增强，径向速度场出现逆风区，对应同时次闪电产品可以看到，负闪更加密集，范围扩大，18～19时玉山出现3站4点、广丰出现4站4点一小强降水。20～23时地面中尺辐合带维持，且稳定少动，雷达持续发出报警，该时段内广丰、玉山、上饶县先后再次出现强降水，其中20～22时，上饶县境内又形成一中γ尺度涡旋（图4e～f），造成上饶县的汪村一小时强降水达68.9mm，综合上述强降水论文导读：面气压升高，偏北风控制上述区域。图59月9日15时42分CR（a）、VIL（b）、闪电产品（c）、ET（d）9月9日17时06分CR（e）、VIL（f）、闪电产品（g）、ET（h）、强回波剖面（n）9月9日18时12分CR（i）、VIL（j）、闪电产品（k）、ET（m）4结语4.1强降水发生前，对流层中高层为副高控制的辐散场，低层850hpa以下有冷空气侵入，地面图
发生区域的冰雹指数、垂直液态含水量及密度，均达到判别发生强降水的指标条件。23时后，上述强降水区域中尺度辐合明显减弱或消失，降水强度趋于减弱，地面气压升高，偏北风控制上述区域。
图5 9月9日15时42分CR （a）、VIL（b）、闪电产品（c）、ET（d）
9月9日17时06分CR（e）、VIL（f）、闪电产品（g）、ET（h）、强回波剖面（n）
9月9日18时12分CR （i）、VIL（j）、闪电产品（k）、ET（m）
4 结语
4.1 强降水发生前，对流层中高层为副高控制的辐散场，低层850hpa以下有冷空气侵入，地面图上中尺度辐合维持，动力抬升条件较好，同时低层水汽充足，且上述地区湿有效位能在500J/kg 以上，有一定的不稳定能量积累，利于强对流天气的发生。
4.2 强降水发生前，上饶市、玉山站出现地面温度中心，温度对比较明显。受地面冷空气侵入和东风扰动的影响出现了偏北和偏东气流的地面中尺度辐合，而温度梯度的存在有利于地面中尺度辐合的发展和维持，且辐合区稳定少动，造成上述地区强降水天气的连续发生。
4.3 强降水发生区域地面气压值低于1000hpa，表明地面辐合抬升较强，对判断对流强度有一定指示意义。
4.4 SWAN提供的雷达报警产品对判别不稳定区域有很好帮助。当出现报警时，一般小时降水量在20mm上下，应加密监测报警区域，同时结合其它观测资料和产品（如：VIL、ET、HI等）进行综合判别有无灾害性天气的出现。
参考文献：
张培昌，杜秉义，戴铁丕.雷达气象学.北京：气象出版社.
许爱华，应冬梅，黄祖辉.江西两种典型强对流天气的雷达回波特征分析. 气象与减灾研究.
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[4]丁一汇.高等天气学. 北京：气象出版社.