论文推荐|一次超级单体引发的秋季特大冰雹和龙卷雷达探测分析

文摘   2024-06-14 12:00   北京  
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2021年10月1日,时值秋季,山东半岛东部的烟台、威海多地遭受罕见特大冰雹(直径大于5 cm)袭击,并出现EF1级龙卷,风雹灾害直接损失超过3亿元。

2021101日龙卷袭击烟台市牟平区昆嵛山镇东殿后村时视频(源自网络)
龚佃利等(2024)基于双偏振多普勒雷达、地面气象站等的观测据,结合实地冰雹、龙卷灾害调查数据,重点分析了引发此次特大冰雹、龙卷天气的超级单体的发展过程、精细结构和雷达特征,绘制该超级单体的低层结构示意图。

 该超级单体包括两个强降雹阶段(图1):第一阶段在烟台市芝罘区、莱山区出现强烈降雹,降雹早于降雨,风暴单体发展迅速,具有典型的有界弱回波结构特征。第二阶段在烟台市牟平区、威海市文登区造成范围更大且持续时间更长的强降雹(雨夹雹),并于14:45后出现龙卷;单体合并促使风暴加强,风暴低层具有明显的钩状回波和倒“V”字型入流缺口,特大冰雹位于入流缺口顶端、反射率因子梯度大值区,并对应于差分反射率和相关系数的低值区(最低分别在0.5 dB以下和0.7以下)。


图1 2021年10月1日烟台雷达探测风暴反射率因子和移动路径


 根据调查获得的第二阶段大冰雹落点、降雹开始时间等信息,统计对应雹云的反射率因子、差分反射率、相关系数的中位数分别为48.7 dBz、0.89 dB和0.90;地面出现龙卷和大冰雹时,风暴顶辐散强度最大达到71.5 m·s-1,表明风暴内上升速度非常大。追溯龙卷发生前的雷达探测特征可以发现一些典型征兆。


第一阶段降雹后的风暴下沉气流激发形成后侧阵风锋,该阵风锋在风暴前方触发新对流;14:40新生对流回波与风暴主体回波连接形成超级单体的钩状回波,龙卷则发生在钩状回波头部。烟台雷达在龙卷发生前约11 min探测到典型的差分反射率弧和风暴右后侧的下沉反射率因子核特征;荣成、烟台雷达分别提前22 min、5 min识别出中气旋和龙卷涡旋,给出发生龙卷的预警信号。


基于观测分析给出本次发生在山东半岛东部的超级单体风暴低层(1.5 km高度以下)的气流场及龙卷、大冰雹落区的示意图(图2)。


图2 2021101日山东半岛东部超级单体风暴的低层结构示意图
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气象期刊
《气象》(Meteorological Monthly) ISSN 1000—0526,CN11—2282/P
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