利用探空資料對首都機場下擊暴流 最大陣風的初步研究,報告人：何志強 2012-9-18,民 航 氣 象 交 流 會 議 報 告,大綱,1.提出問題 2.研究方法 3.WI指數的運用 4.方法的改進與討論 5.困難與解決策略 6.結論,下擊暴流:地面上水平風速大于 17.9 米秒、中空 氣流向下、地面氣流為輻散 或直線型的災害性風。,下擊暴流尺度分類： 下擊暴流和微下擊暴流 災害性風的范圍小于4km稱為微下擊暴流，盡管水平尺度小， 但災害性風速可高達 75m/s 。,下擊暴流帶來的問題？,1.微下擊暴流引發的地面強陣風尺度范圍小，對民航飛行器起飛與降落影響巨大。 - 民航安全 2.氣象預報員對其定點、定時和定量預報陣風都是一項重大的挑戰。目前在實際工作中缺少預報下擊暴流手段。 -預報員棘手問題 3.目前探測下擊暴流的手段：多普勒氣象雷達、風廓線雷達。 -設備手段實時性較好,但時效性不夠,原理,WINDEX（WI）:下擊暴流經驗性指數 McCan (1994) 探空資料,WINDEX(WI) 指數基于以下三點：,1. Proctor（1988）研究大氣科學發表的一個孤立的微下擊暴流的數值模擬Partll：敏感性試驗，指出： 由于固體水融化過程吸收大量的潛能使氣塊變冷，產生負浮力，當凍結物降落穿過融化層時使氣塊下沉速度加速。 -McCann把下沉運動的起始高度取為融化層高度Hm，推斷微下擊暴流是由融化層附近開始產生。,Hm,T環境,T,=,2. Wolfson (1990)在美國氣象學會的會議上發表的：認識和預測微下擊暴流中研究顯示： 下沉氣流所受的力與環境溫度遞減率的平方成正比。如果5.50 Ckm，則出現微下擊暴流的概率為零，因此=5.50 Ckm稱為“微下擊暴流的臨界遞減率”。,3. WI對大氣層結狀態敏感。 McCann提出WI公式選用： 低層大氣的混合比Ql 融化層處的混合比Qm,Hm,T環境,T,Ql,Qm,下沉速度層結,WINDEX(WI)程序如下： WI=2.5HmRq(2-30+Ql-2Qm)0.5 其中： HM：為零度層高度。 R0：經驗訂正系數R0= Ql12，規定R0 1。 ：地面與融化層之間空氣的溫度遞減率。 Ql：近地面1km層內的水汽平均混合比 Qm：融化層Hm高度上的水汽混合比,運用WI指數預報下擊暴流,資料來源： 1.利用2006-2010年54511探空站的探空資料 2.首都機場觀測數據 資料的篩選： 找出2006年到2010年出現的雷暴大風過程 (大于17.9m/s)，并確定其出現時間和最大風值。 初步符合條件：19個,資料計算：根據雷暴大風出現時間確定探空資料的時次（00 12UTC）計算WI,動量下傳：Geerts (2001)等,GU =a1WI +a2Umax 或 GU/WI= a2(Umax/WI)+ a1 GU/WI=1.45(Umax/WI)+0.37 其中a1為0.37，a2為1.45,方法的改進與討論,1.WI 2.MDPI指數： MDPI=(Qemax-Qemin)/CT 根據濕微下擊暴流日潛勢指數進行判斷 有無濕微下擊暴流。 它基于探空測站的Qe廓線，其表達式： Qemax是低層到850HPA上下中最大的相當位溫。 Qemin是650-500HPA之間最小的相當位溫。 CT為臨界值，取為20。,MDPI干濕下擊暴流判斷,MDPI指數： MDPI=(Qemax-Qemin)/CT 判斷該日有無濕微下擊暴流 ： 利用濕微下擊暴流日潛勢指數進行判斷有無濕微下擊暴流，基于探空測站的Qe廓線。 Qemax是低層到850HPA上下中最大的相當位溫。 Qemin是650-500HPA之間最小的相當位溫 如果MDPI1，判斷有濕下擊暴流的可能。 對以上滿足有降水伴有大風的19個個例進行判斷： 濕下擊暴流：13次，發生時間6月15日-9月15日左右 其余6次發生時間為4月1日-6月14和9月16日-10月15日左右,濕下擊暴流； 時間6.15到9.16,降水量中雨量,5、6月份干濕混合 下擊暴流,目前困難,1.我國地區，尤其我們關心的地區大氣干濕指數的確定。 （ R0：經驗訂正系數R0= Ql12； 其為干濕微下擊暴流臨界值。該臨界值是由Wakimoto(1985)和Atkins等人(1991)分別在干濕微下擊暴流環境得到。） 2.低層大氣混合比對WI計算有直接關系，然而觀測資料與探空資料有一定的距離，下墊面不同低層濕度有差別，根據探空資料計算的WI不能完全代表觀測站最大風速。,解決策略,大量觀測數據反算R0指數。 由于觀測數據與探空資料的距離問題，利用首都機場地面觀測的濕度數據代替探空低層Ql數據。 各地的長期觀測資料中獲取大量個例驗證過程。,預報方法的初步制定,對天氣形勢進行分析，預報是否有雷雨發生,通過探空資料獲得天氣指數，判斷是否有下擊暴流 例如：抬升指數LI K指數 IC對流指數 MDPI 或者 WI為虛數,濕微下擊暴流：WINDEX 干濕下擊暴流：GUSTEX,結論,1.利用WI經驗方程可以定性定量的預報微濕下擊暴流。 2.通過WINDEX指數經驗方程預報濕微下擊暴流，預報員可以提前2-12小時預知發生潛在下擊暴流的可能性。提前預警。 3.需對下擊暴流進行系統性質的分類。根據類別提出不同的經驗方程。 4.WI指數存在一定的局限性，需要大量個例驗證研究。,請各位領導專家 批評指正 謝謝,大氣不穩定指數判斷： 1.K指數=T850-T500+TD850(T-TD)700大于 28 2.Qe高低層差大于 18 3.抬升指數LI0,不會發生雷雨。 4.IC對流指數=500假相當位溫-850假相當位溫，它表示是整層抬升狀況, IC0穩定；IC0表示不穩定。 或者計算WI為虛數的時候,判定夏季微下擊暴流,4.Rq為經驗訂正系數，是對于較干環境中WI偏高的估計值的訂