1、畢業設計（論文）題 目：碭山“2010.”龍卷風暴災害天氣過程分析單 位： 繼 續 教 育 學 院 專 業： 大氣科學 班 級： 08級大氣科學專升本 姓 名： 汪觀正 指導教師： 朱紅芳 二O 一O年 十 月 三十 日目錄提要（1）關鍵詞（1）引 言（1）1 龍卷風暴發生前天氣形勢分析 （1）2 龍卷風暴發生前的物理條件分析（2）2.1位勢不穩定分析 （2）2.2低層水汽輻合分析 （3）（3）2.4低空急流分析 （4）（4）3 衛星云圖分析 （4）4雷達資料分析（5）雷達基本反射率 （5）（7）徑向速度（8）（8）5小結（9）碭山“2010.”龍卷風暴災害天氣過程分析提要本文對2010年7月

2、17日碭山龍卷風暴災害天氣過程的環流特征、熱力動力條件進行分析，認為在高空低槽東移，兩高之間輻合帶加強的有利環流背景下；高層強幅散，低空強急流，強的風垂直切變，中低層低渦切變線，為地面中尺度氣旋發展為龍卷氣旋提供了較好的動力和水汽條件。充分利用雷達圖、衛星云圖、自動站等實時監測資料，是開展災害天氣短時臨近預報服務的有力手段。關鍵詞：龍卷氣旋 診斷分析 衛星云圖雷達圖地面風場演變引言2010年7月17日00時-17日24時我縣普降大到暴雨，關帝廟鎮、李莊鎮、良梨鎮等部分村遭受雷雨大風襲擊，其中良梨鎮于黃樓村突遭龍卷風襲擊，最大風力達到十三至十四級。此次暴雨龍卷造成1人死亡，34人受傷，全縣36萬

3、余人受災；損毀房屋3546間，倒塌房屋1809間；各類樹木被刮倒、折斷11萬余株；農作物大面積倒伏，水果40%被刮落，受災面積33萬余畝；多處電力、通訊設施中斷；310國道被阻斷；。1 龍卷風暴發生前天氣形勢分析在7月17日08時200hpa全風速流線圖上，我縣處高空急流出口輻散場中且位于最大風速急流軸線上(見圖1 a)。500hpa圖上，副熱帶高壓和青藏高壓加強，黃淮東部處在兩高之間輻合加強，東北冷渦有低槽分裂東移，我縣正處在副高邊緣加強的SW氣流中（見圖1b）。700hpa圖上川東到豫西有NESW向倒槽向河南東北部伸展，鄭州偏N風速4米/秒，徐州SW風速6米/秒、阜陽站SW風速12米/秒，

4、三站間有中尺度NESW向切變線生成，且與東北冷渦低槽有首尾相接之勢（系統間相互作用，增強發展）。鄭州、徐州溫度差均為1，我縣處高濕區風速和風向的輻合帶內（見圖1c）。850hpa圖上鄭州、徐州、阜陽之間有低渦生成，低渦中心位于河南東部，我縣處低壓中心曲率最大處SW氣流中，阜陽站SW低空急流風速14米/秒，徐州站16日8時T-TD為11，17日8時T-TD為1，增濕顯著（圖略）。地面圖上魯南、蘇北、豫中、皖北為中尺度輻合中心，蘇皖北部有一地面靜止鋒維持，從川東到黃淮南部是東西向寬廣雨帶（見圖1d）。 以上高低空、地面形勢配合，提供了我縣產生暴雨、強對流天氣有利的大尺度環流背景，同時又有中尺度系統

5、在此背景下關鍵區生成、發展、加強，為龍卷風暴在我縣生成發展提供了有利的的熱力和動力條件。(a) 200百帕圖 (b) 500百帕圖(c)700百帕圖（d）地面圖圖1 2010年 7月17日08時高空、地面分析圖 2 龍卷風暴發生前的物理條件分析位勢不穩定分析2010年 7月17日08時徐州站探空層結曲線呈漏斗型，低空較濕，500hpa附近有逆溫層存在，逆溫厚度60米左右，頂底溫差1，450-550hpa>m，強的暖平流輸送，帶來豐沛水汽的同時，也積聚了不穩定能量（見圖2a）。鄭州站探空層結曲線顯示，整層大氣潮濕，400hpa以下T-TD小于2，濕層深厚。700-500hpa>m，有

6、不穩定能量積聚，大氣處于條件不穩定狀態。（見圖2b）。阜陽站探空層結曲線呈漏斗型， 850hpa以下T-TD小于2，中層430hpa T-TD達26，低空較濕，中空有干層。960hpa附近有逆溫層存在，逆溫厚度100米左右，頂底溫差1，750hpa-350hpa>m。對流層上干下濕，大氣層結極不穩定（見圖2c）。(a) 徐州站 (b) 鄭州站 (c) 阜陽站圖2 2010年 7月17日08時TLOGP圖 層結穩定度指數顯示（見表1），鄭州、徐州、阜陽三站K指數均達到成片雷暴指標。徐州、阜陽兩站的se850-se500達到強天氣指標。站名 物理量指數 K指數 SI指數CAPE（對流有效位能

7、）se850-se500徐州375阜陽36 243鄭州37 0 表1徐州站探空曲線顯示，500hpa以下T-TD等于2，700-1000hpa比濕12-20，濕層深厚。鄭州站400hpa以下T-TD小于2，700-1000hpa比濕11-20，濕層深厚。阜陽站820hpa以下T-TD小于2， 700-1000hpa比濕13-21，低層大氣接近飽和。2.3強的風垂直切變分析徐州站整層大氣風向隨高度順轉，700-500hpa SW風速由6米/秒增至14米/秒，500-400hpa風速減小至4米/秒，400-300hpa風速由4米/秒增至14米/秒，風向轉為W，風向順轉超過45°（見圖2a

8、）。 鄭州站700hpa以下風向逆轉，700-500hpa風向由NE順轉為SW， 風向順轉達180°，風速由4米/秒增至6米/秒，500-400hpa風速由6米/秒增至20米/秒（見圖2b）。阜陽站地面-850hpa風向由E轉為SW，風向順轉135°，風速2米/秒增至14米/秒，700-500hpa風向逆轉，風速12米/秒減小至6米/秒，400-300hpa風向由S轉為NW，風向順轉120°，風速8米/秒增至12米/秒，300-200hpa風速12米/秒增至34米/秒（見圖2c）。阜陽站探空曲線顯示，700-850hpa風向SW，風速12-14米/秒，低空急流建立

9、（見圖2c）。阜陽站探空曲線顯示，700-400hpa風向SW-SE逆轉，風速12米/秒減小至6米/秒，中空有冷平流， 430hpa附近形成干區T-TD達26，對流層上干下濕，大氣層結極不穩定（見圖2c）。3衛星云圖分析圖32010年 7月17日08時、10時水汽云圖 圖4 2010年 7月17日08時、14時、20時6小時雨量圖2010年7月17日8時水汽云圖顯示，強對流雨團雨量中心和850hpa的低壓中心位置相對應。10時云圖顯示西側低槽云系和東側副高邊緣對流云系結合成“人”字形云系后，低槽云系卷入對流云系向NE方向增強發展，對應14時6小時雨量中心向NE方爭強擴展。（見圖3、圖4）增強發

10、展歷時4小時后，12時后對流云系減弱。16時云圖在河南東部距我縣70公里SW方向，有增強發展，圖中黑點即為對流發展最強處。隨即歷時短短3個小時發展成為超級單體龍卷風暴（見圖5），給我縣造成強風、暴雨、龍卷等災害天氣。19時30分后減弱，向NE方向移出我縣。 圖5 2010年 7月17日16時、17時、18時水汽云圖4雷達資料分析 雷達基本反射率2010年 7月17日15時雷達基本反射率顯示，河南東部有中尺度低渦生成，類似臺風的螺旋云系特征顯著。渦旋中心為弱回波區，大于30DBZ回波強度的面積約200*200KM2，最大回波強度62DBZ。16時低渦的二、四象限各有大于45DBZ的強回波窄帶發展

11、、加強，17時回波面積、強度進一步加大增強，第四象限有超級單體風暴強回波形成，最大回波強度65DBZ，回波頂高超過14KM，并以50KM/小時的時速向東北方向移動（見圖6）。圖62010年 7月17日15時、16時、17時雷達基本反射率拼圖18時阜陽雷達基本反射率圖上，低渦一、四象限回波強度顯著加強，大于50DBZ的強回波帶長度超過50KM，呈“弓形”回波，最大強度68DBZ。在“弓形”回波帶左側是弱回波區BWER，此時超級單體風暴已經發展成龍卷風暴，在龍卷母云中不斷有中氣旋生消發展（見圖7a）。此時給亳州西部鄉鎮，造成短時強降水。18時31分“弓形”回波分裂成3個20*40KM的橢圓形超級單

12、體，左側穹窿呈現為圓錐形的弱回波區BWER，指示在強上升氣流中有圍繞垂直軸的強烈旋轉存在，這是和地面中尺度氣旋相對應的強烈環流（見圖7b）。19時東南側的超級單體風暴移至我縣境內，形狀由橢圓形演變成近似圓形，尺度15*15KM，內部結構類似臺風，是一個小型低壓，中心區回波較弱，四壁回波強烈。此時電話聯防，夏邑短時強降水已超過70毫米。其后它給我縣良梨等鄉鎮造成龍卷大風、暴雨等災害影響（見圖7c）。19時30分雷達基本反射率圖上呈現一大一小兩個“弓形”回波帶（見圖7d）。這是影響我縣的龍卷風暴移速加快，渦旋結構前部加強分離，呈現較小尺度“弓形”回波，其后部與另外兩個超級單體風暴強回波帶相接相連，

13、呈現較大尺度“弓形”回波，在這兩個“弓形”回波帶上，發生了數十個中小氣旋生消彼長（見圖8）。 （a） (b)（c）（d）圖7 2010年 7月17日18時、18時31分、19時、19時35分阜陽雷達基本反射率圖圖82010年 7月17日19時-20時徐州雷達中尺度氣旋追蹤圖2010年 7月17日19時30分徐州雷達風廓線圖顯示，18時30分地面到1KM低空風向順轉達到90°，-4KM高空有14-20米/秒SW急流，直到對流層頂10KM處維持16-24米/秒SW風。隨后對流層整層強烈的SW急流不斷加強，強風暴強烈發展，動量下傳，低空急流進一步加強-4KM高空SW急流增強到20-24米/

14、秒，低層風速增強到10-16米/秒（見圖9）。強的垂直風切變有利加強風暴尺度的旋轉和動力抬升力。一方面促使強風暴維持數小時生命史，一方面是強風暴分裂，產生旋轉，發生龍卷的原因。圖92010年 7月17日19時30分徐州雷達風廓線圖徑向速度2010年 7月17日徐州雷達徑向速度圖顯示，19時速度圖上有一對正負閉合等值線圈沿著雷達距離圈排列，這是中尺度氣旋特征，正負速度中心最大值分別是/秒、35米/秒。19時30分速度圖上中尺度氣旋加強，正負速度中心最大值分別是/秒、/秒，且正速度區出現兩個大值中心，且各有負速度中心相伴，說明在中氣旋中又產生了兩個較小尺度中氣旋。19時48分速度圖上，正負速度中心

15、最大值分別是/秒、/秒，較小尺度中氣旋基本移出我縣（見圖10）。圖10 2010年 7月17日19時、19時30分、20時徐州雷達徑向速度圖2010年 7月17日自動站風場顯示，16時河南東部風場產生切變輻合，17時加強發展成中尺度氣旋，SW風速由2-4米/秒增強到4-6米/秒，18時中尺度氣旋繼續加強東北方向移動，19時SW風速增強到6-8米/秒。我縣處中尺度氣旋前鋒SE氣流中。 地面中尺度氣旋在關鍵區的發展加強，成為龍卷風暴發展的增強機制，提供了強烈的旋轉、上升運動（見圖11）。 圖11 2010年 7月17日16-19時自動站風場5小結5.1 對流層高層輻散，中層低槽東移，低層低渦切變，是產生這次龍卷風暴的有利大尺度環流背景。同時SW低空急流加強，地面鋒線活動，觸發中尺度氣旋發生發展，是產生龍卷風暴的中尺度環境條件。對流性不穩定層結的存在，為強對流發展提供了積累了大量不穩定能量。關鍵站點的K指數、SI指數、se850-se500指數反映了強對流發展的物理量特征。整層大氣強的風垂