溃变理论V-3θ图在攀西地区区域性暴雨天气预报中的应用初探
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京津地区“7·25”强降水过程之溃变理论分析摘要论述了溃变理论之v-3θ图结构分析方法,用此方法分析了京津地区一次罕见的大暴雨天气过程,并利用实况雷达监测数据对其验证。
结果表明:溃变理论能够准确地预测暴雨天气,v-3θ图结构分析法可作为预测暴雨天气的新方法,是传统暴雨天气预测的一种有效补充手段,为气象预报方法提供新思路。
关键词强降水过程;溃变理论;京津地区;2012年7月25日中图分类号 p458.121.1 文献标识码 a 文章编号 1007-5739(2013)11-0269-022012年7月25—26日,京津地区出现了历史上罕见的区域性大暴雨过程,就天津地区而言,各区县的具体降水量如下:市区141.4 mm,武清81.9 mm,静海204.0 mm,北辰180.4 mm,西青155.7 mm,津南251.6 mm,东丽164.7 mm,塘沽149.5 mm,汉沽63.5 mm,大港261.9 mm。
此次大暴雨主要是受副热带高压和西边冷空气的影响,天津地区恰处于幅合带中,西南偏南气流为此次降水过程提供了较好的水汽条件。
1 溃变理论基本论述1.1 超低温1.2 滚流的作用滚流在水利学上是指垂直剖面上的涡流。
类似地在大气中也存在滚流,即垂直剖面上的涡旋。
传统的天气预测方法中,几乎忽略了垂直涡旋的作用,然而大气的滚流不仅起到混合空气成分的作用,大气的滚动也导致了天气的演化。
滚流方式的垂直涡旋变化先于水平涡旋的变化,滚流方向的转换先于天气的转折性变化,配合大气中的水汽含量分布以及输送方式,可准确预测暴雨等重大灾害性天气。
大气滚流与天气演化的关系如下:(1)滚流配合热量分布不均可促使非一致的多重分散的大气涡流,构成对流层内整体性自循环体系,即不同尺度的相对独立的气压系统,正是对流系统发生、发展的必要条件。
(2)西风带体系(东风带体系相反)的槽前、脊后流场的不连续带,为滚流的发生带,滚流发生于水平流场的槽前、脊后不连续之前,故滚流具有预测的超前性。
50年一遇的重大灾害性暴雨天气分析发表时间:2010-11-08T10:12:01.750Z 来源:《中国科教博览》2010年第9期供稿作者:王秀丽李新芳[导读] 本文对洛阳地区2010年7月24日发生特大暴雨灾害天气,利用欧洲中心数值预报、卫星云图、雷达回波。
王秀丽李新芳(民航河南空管局, 451161; 民航飞行学院洛阳分院, 河南洛阳471000)摘要:2010年7月23日夜里到24日白天,一场50年一遇的强降雨横扫洛阳地区。
本文对洛阳地区2010年7月24日发生特大暴雨灾害天气,利用欧洲中心数值预报、卫星云图、雷达回波。
溃变理论对此次过程进行诠释预报,以便今后有更好的方法做好暴雨预报防范工作。
溃变原理-结构分析法是欧阳首承教授经过三十多年的潜心钻研,研究出来的一套新的理论和方法.其核心就是要充分利用非均匀或不连续的真实信息,来预报天气演化的转折性变化,,在天气的转折性变化和雷暴、暴雨、大风等强对流天气的预测中取得了成功.目前对暴雨的预报手段很多,利用常规资料分析,数值预报、雷达回波分析、卫星云图分析,物理量分析等等。
当然对局地性暴雨预报也是气象界难题,因为时间短,尺度小爆发性强,不易预报,所以,暴雨预报也是我们气象界同仁不断进取研究的方向。
关键词:暴雨灾害 V-3θ图人字形切变中图分类号:V46.2 文献标识码:A 文章编号:1811-8755(2010)09724一概况2010年7月23日夜里到24日白天,一场50年一遇的强降雨横扫洛阳。
洛阳地区大部分地区普降暴雨、特大暴雨。
洛阳地区大量房屋、道路被雨水淹没、冲垮,洛河、伊河、涧河等多条主干河流“告急”。
洛阳市区中心降雨量达到95毫米,51个乡镇出现100—200毫米降水,受灾最为严重的栾川,最大降水量241毫米,栾川县14个乡镇的道路电力中断,交通中断,桥梁垮塌,桥上19人失踪,37人遇难。
除栾川县城的联通手机通信和固定电话通信畅通外,14个乡镇的移动、联通、电信公司的移动基站和固定电话通信全部中断。
第2期(总第374期)2021年2月No.2 FEB文章编号:1673-887X(2021)02-0130-02阿拉善盟荒漠地区一次暴雨过程V-3θ图特征分析黄骏莉(阿拉善盟气象局,内蒙古自治区阿拉善750306)摘要利用天气学分析法和V-3θ图结构分析法对2019年6月22日暴雨天气过程进行了分析。
结果表明,纬向环流背景下的小扰动,中低层地面倒槽及切变线的辐合抬升,再加上黄海偏东及孟加拉湾偏南的水汽输送是本次暴雨天气过程的主要影响系统。
关键词V-3θ图;暴雨;超低温;顺滚流中图分类号P458.121.1文献标志码A doi:10.3969/j.issn.1673-887X.2021.02.061Analysis of V-3θDiagram Characteristics of a Rainstorm Process in Desert Area of Alxa LeagueHuang Junli(Meteorological Bureau of Alxa League,Alxa750306,Inner Mongolia Autonomous Region,China)Abstract:Using synoptic analysis method and V-3θdiagram structure analysis method,the rainstorm process on June22,2019is an‐alyzed.The results show that the small disturbance under the background of zonal circulation,the convergence and uplift of the mid‐dle and low level surface trough and shear line,and the water vapor transport to the east of the Yellow Sea and the south of the bay of Bengal are the main influencing systems of the rainstorm.Key words:V-3θmap,rainstorm,ultra-low temperature,tumble currentV-3θ图是欧阳首承教授以溃变理论为依据,利用特性层资料等高空站资料设计而成的一种分析工具。
娄芳蕾,孙铭谦,史虹婷,等.东北冷涡背景下V -3θ图在锦州市强对流天气提前判断中的应用[J ].中南农业科技,2023,44(9):100-104.收稿日期:2023-03-01东北冷涡是造成东北地区低温冷害、持续阴雨洪涝、冰雹和雷雨大风等突发性强对流天气的重要天气系统,对东北地区的天气气候有重大影响,与中国北方的强对流天气过程密切相关。
同时辽宁省锦州市地形复杂,西北部有松岭山脉,中部为医巫闾山,南邻渤海,形成由西北向东南倾斜的地势,依次为低山区、丘陵区、平原区[1],与东北冷涡相配合导致锦州市强对流天气频发。
但当前的预报水平下,强对流天气的预报准确率仍然不高,空、漏报时有发生,如何做好此类天气的预报仍是未来较长一段时间内需要解决的难题。
V -3θ图是欧阳首承等[2]设计出来的运用图像结构预测天气的结构预测方法,与传统的T -ln P 图相比,除了能反映层结稳定性、湿度条件外,“滚流效应”还能反映出天气过程的转折性变化。
该方法在国内多地开展了研究并被证实对强对流天气预报具有一定的指示意义。
有研究认为,V -3θ图能较好地对暴雨、短时强降水过程做出预报[3-6],对冰雹天气也具有一定的预报能力;毛列尼·阿依提看等[7]利用T -ln P 图和V -3θ图研究了中亚低涡背景下新疆短时强降水的湿度特征和大气能量结构特征。
杨丽杰等[8]通过样本特征检验,表明溃变理论对陇东强对流预报有一定的指导性。
溃变理论-结构预测法是针对转折性灾害性天气预报较有效的一种预报方法,V -3θ图和溃变图是其主要的分析工具。
V -3θ图主要是以结构方式揭示非规则信息的结构特征及其作用[9],V -3θ图在针对大暴雨及以上量级的强降水、局地的强对流降水天气、冰雹、大风、预测区域性雾的分布和量级以及长期预报等方面的分析中应用广泛[4,6,10-12]。
然而该方法在东北地区开展的研究较少,且以天气个例分析为主缺乏系统的研究,该方法的适用性及湿度因子如低层θ*-θsed 的本地阈值尚不明确,因此,对其开展研究非常有必要。
文章编号:100125191(1999)0320010204V -3Η图的结构与“9816”暴雨过程预测分析蒋丽娟 白先达 吴 松(桂林市气象局,广西 桂林 541001)作者简介:蒋丽娟(19742),女,广西桂林灌阳县人,桂林市气象局天气预报助理工程师,学士,现从事天气预报工作。
修改日期:1999206218摘 要:V -3Η图是成都气象学院欧阳首承教授设计出来的运用图像结构来预测天气的结构预测方法。
主要利用大气中的压、湿、湿、风的垂直分布,判断大气滚流对天气演变的影响来预报天气转折性变化。
利用V -3Η图对桂林站1998年6月份的暴雨过程作一个综合分析。
结果几次特强的降水都在V -3Η图上有较好的反映。
该方法对无明显降水的天气也能作定性的判断。
关键词:V -3Η图;大暴雨;预测分类号:P 45811+2111 文献标识码:BStructure of V -3ΗChart and the pred i cti on of the "9816"Torren ti a lRa i n ProcessJ iang L ijuan Bai X ianda W u Song(Guilin M eteorol ogical Bureau ,Guilin ,Guangxi 541001)Abstract T he V 23Ηchart w as designed by p rofess o r O uyang Shoucheng of Chengdu Institute of M e 2teoro l ogy to p redict w eather in ter m s of p icture structure .T he vertical p rofiles of p ressure ,te mpera 2ture ,hum idity and w ind are used to deter m ine the influence of atmos pheric roll 2fl ow on w eather and to p redict the turn ing of w eather .Torrential rain p rocesses in June 1998in Guilin stati on are conp re 2hensively analyzed in ter m s of V 23Ηchart .T he results show that there are reflecti ons of several excep 2ti onal to rren tial rain p rocesses on V 23Ηcharts and w eather w ithout obvi ous p reci p itati on can be quali 2tatively deter m ined .Keywords V 23Ηchart ;to rrential rain ;p redicti on引言 1998年6月15~26日,桂林地区普降大到暴雨。
V-3θ在三明暴雨天气预报中的应用分析官晓东;刘玉;赵彤辉【摘要】按欧阳首承教授溃变原理的V-3θ非规则结构信息分析方法,对三明2006~2012年133个暴雨日进行了检验分析和预测应用.结果表明:暴雨日前08时或20时三明周边探空站的V-3θ结构信息图对锋面暴雨、锋面暖区暴雨、低空低涡暴雨、热带气旋暴雨可分析出明显的前兆特征,对副高边缘暴雨(包括副高南界的东风波)部分可分析出明显的前兆特征,以上五个暴雨型表现出的共同的基本机制为对流层高层出现超低温现象,3θ曲线的非均匀结构,较好的水汽条件和整体顺滚流.【期刊名称】《气象研究与应用》【年(卷),期】2015(036)001【总页数】6页(P47-52)【关键词】V-3θ;暴雨;统计;结构分析【作者】官晓东;刘玉;赵彤辉【作者单位】三明市气象局,福建三明365000;三明市气象局,福建三明365000;三明市气象局,福建三明365000【正文语种】中文【中图分类】P458引言三明地处沿海低纬度区,为中亚热带季风气候区,气候温暖湿润,雨量充沛,因此暴雨作为三明主要灾害性天气之一,同时三明地处福建内陆,地形多以丘陵为主,预报的不确定因素较多,是预报服务的重点。
长期以来,在暴雨预报方面仍是采用传统天气学分析方法,通过分析各高度层的环流形式和天气系统,结合水汽条件、散度、涡度、垂直速度和大气层结稳定度的诊断分析[1-5],并依赖数值预报产品来对暴雨天气做出预报。
虽然积累的大量的经验,但是暴雨的预报准确率任然偏低,经常出现漏报。
为了提高暴雨预报水平,将引进V-3θ结构预报方法,应用于三明的暴雨天气的预报中。
V-3θ结构预报方法已经在各个台站的暴雨预报中发挥了显著地作用。
在山东半岛一次副高边缘特大暴雨中,V-3θ结构图能够对天气形势分析和数值预报结果的局限性的不足进行有效的补充[6];福建一次大暴雨过程中,V-3θ结构图预报方法能较好的对此次强降水天气做出预报[7];广西应用V-3θ结构图对各种类型的暴雨进行特征检验,发现V-3θ结构图均可分析出明显的前兆特征,已经作为广西转折性暴雨预报的主要参考依据之一[5]。
V-3θ图在一次特大暴雨预报中的应用姜俊玲;张雪冬;魏鸣;石磊【摘要】An analysis is made of a severe storm occurred on 17 July 2009 in the Shandong pcninsula by using the V-3θ chart based on the analysis software of MICAPS (3rd edition). The results show that the V-3θ chart can reveal the signs of severc storms. The ultra-low temperature at the tropospheric top, cold air intruding into the middle-level troposphere, the caused severe convection, and abundant moisture at lower levels are the causes of the severe storm. The V-3θ charts of the upstream stations can be used to estimate the direction and intensity of moisture transport. The difference in the underlying surface between sea and land is also an important cause of the severe storm. The characteristics of the V-3θ chart are useful in forecasting severe storms more than 12 hours in advance.%利用MICAPS 3版中自带的分析软件,分析了2009年7月17日夜间山东半岛一次副高边缘特大暴雨.结果表明,V-3θ图可以明显表示出本次特大暴雨的征兆.对流层顶层的超低温、对流层中层有冷空气侵入引发剧烈对流、低层水汽充沛是引发特大暴雨的原因.分析上游台站的V-3θ图可以判断水汽的来向和输送强度.海陆不同的下垫面分布是形成大暴雨的重要条件.分析V-3θ图的上述特征可以提前12h作出大暴雨以上的降水预报.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2012(040)004【总页数】4页(P647-650)【关键词】V-3θ图;大暴雨;对流【作者】姜俊玲;张雪冬;魏鸣;石磊【作者单位】烟台市气象局,烟台264003;烟台市气象局,烟台264003;南京信息工程大学气象灾害省部共建教育部重点实验室,南京210044;烟台市气象局,烟台264003【正文语种】中文经过多年的预报技术经验总结,暴雨的预报准确率已经得到了较大的提升,但是大暴雨到特大暴雨,预报难度极大。
溃变理论在滇东南暴雨预报中的应用刘佳;周秀美;叶文群;李艳春【摘要】根据溃变原理的非规则结构分析方法,对红河州1980-2015年259场暴雨过程进行了检验分析、合成分析和预测应用,计算分析了超低温及低频重力波指数与暴雨出现的相关性.结果表明:暴雨前12~36 h,(低涡)切变暴雨、孟湾风暴(南支槽)暴雨、副高外围暴雨、西行台风暴雨和辐合区暴雨在探空站的V-3θ结构信息图上分析出明显的先兆特征,集中表现为对流层高层出现超低温、3θ曲线的非均匀结构、中低层的充沛水汽条件和整体顺滚流;超低温越强,未来12~48 h降雨也会增大,但是超低温现象出现频率较大,需配合其他条件判断暴雨的出现;低频重力波稳定指数与未来24 h降雨存在显著负相关,即低频重力波稳定指数越小,降雨量越大,前24 h的低频重力波稳定指数值对暴雨指示意义最强,当低频重力波稳定指数值为-0.2~-0.4时发生暴雨的频率最高.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2018(046)004【总页数】9页(P729-737)【关键词】溃变理论;暴雨预报;非规则结构信息;超低温;低频重力波指数【作者】刘佳;周秀美;叶文群;李艳春【作者单位】云南省红河州气象局,蒙自661199;云南省红河州气象局,蒙自661199;云南省红河州气象局,蒙自661199;云南省红河州气象局,蒙自661199【正文语种】中文【中图分类】P456引言多年来,暴雨一直是气象科研与预报业务关注的重点和难点,IPCC第5次[1]科学评估报告及极端降水变化的研究[2-3]均表明,在气候变暖的背景下,极端降水发生频率和强度具有增加的趋势。
就给暴雨的预报带来了更多的挑战。
实际预报业务中,预报人员侧重于暴雨天气个例天气型的总结分析和物理量诊断[4-6],概括出一些典型天气型,并根据典型天气型做预报[7],为暴雨预报提供了很好的基础。
但是这种方法也存在局限性,漏报、空报发生的几率较高。
溃变理论V-3θ图在西昌一次大暴雨过程中的应用分析发布时间:2021-06-16T10:57:06.080Z 来源:《探索科学》2021年5月作者:巫前文[导读] 运用溃变原理中V-3θ图结构分析方法,对2020年6月18日凉山州西昌大暴雨天气过程进行了预测分析。
V-3θ图是利用大气中温、压、湿、风的垂直分布判断大气滚流对天气演变的影响来預报天气转折性变化。
结果表明在极端暴雨天气的预测中,溃变原理V-3θ图结构分析方法是一种有效的预测新方法。
凉山州气象局巫前文 615000摘要:运用溃变原理中V-3θ图结构分析方法,对2020年6月18日凉山州西昌大暴雨天气过程进行了预测分析。
V-3θ图是利用大气中温、压、湿、风的垂直分布判断大气滚流对天气演变的影响来預报天气转折性变化。
结果表明在极端暴雨天气的预测中,溃变原理V-3θ图结构分析方法是一种有效的预测新方法。
关键词: V-3θ图大暴雨滚流超低温溃变原理引言2017年3月欧阳首承教授应邀到凉山州气象台进行溃变理论和结构分析预测方法业务指导。
经过指导培训后大家对“溃变理论"有了较深的了解,通过4年的实际应用和检验,利用天气学原理和溃变理论原理,多次成功的预报了凉山州灾害性暴雨天气过程。
我们认为溃变原理的V-3θ图结构分析方法体系在其它的灾害性暴雨天气中有较明显的提前反应,该方法已基本上成为预测强降雨等灾害性、转折性天气的重要预报工具。
该方法体系源于实践,其中的物理机制有待于进一步认识研究,随着对溃变原理认识的深人和加深研究,对暴雨等灾害性天气的预测能力将会有更大的提高。
2020年06月17日08时-18日08时,凉山州出现了一次大范围的强降雨天气(如图1),全州多个自动气象观测站的降雨量在100mm以上,其中西昌区降雨量为144.1mm,突破了西昌降雨历史极值。
天气分析认为:2020年6月18日暴雨、大暴雨过程主要是500hPa层高原低槽东移,低层700hPa有切变线、低涡东南移,北方弱冷空气南下和副热带高压西北侧外围的水汽输送以及各层影响系统共同作用的结果。
四川盆地一次暴雨天气过程溃变分析及数值预报检验
邓兵奎
【期刊名称】《安徽农业科学》
【年(卷),期】2011(039)007
【摘要】利用渍变理论之V-3θ图时2009年7月14~17日出现在四川盆地西部的连续暴雨天气进行分析,并对此过程中ECWMF、T213数值预报产品的形势场和降水进行检验分析.结果表明,V-3θ图能对该次暴雨过程进行准确地描述;结合常规天气图、经验及数值预报产品可以确定暴雨的落区;ECWMF形势场的预报准确率明显高于T213;T213对于暴雨的预报准确性较低.
【总页数】3页(P4312-4314)
【作者】邓兵奎
【作者单位】中国民航飞行学院遂宁航空站,四川,遂宁,629001
【正文语种】中文
【中图分类】P458.1+21.1
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1.忻州市一次局地暴雨天气过程的数值预报检验 [J], 王旭
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3.首都机场一次暴雨天气过程分析及暴雨天气\r过程预报思路总结 [J], 韩羽庭
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5.首都机场一次暴雨天气过程分析及暴雨天气过程预报思路总结 [J], 韩羽庭
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不同性质降水天气在V-3θ图上的表现特征田霄【摘要】文章根据欧阳首承的演化溃变理论和信息数字化方法,对区域性暴雨与局地强降水、雷暴天气进行对比分析.利用各地探空资料,通过大气探测特性层的非规则信息,发现不同性质的降水天气在V-3θ上明显的结构性差别.即一般性降水或大面积的灾害性暴雨的对流强度,比强对流天气弱得多.并提取各类降水天气的可预报性信息,为灾害天气的预报预警提供一定参考.【期刊名称】《内蒙古气象》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】4页(P20-22,35)【关键词】降水;演化溃变;V-3θ图【作者】田霄【作者单位】民航湖北空管分局,湖北武汉430302【正文语种】中文【中图分类】P458.121引言区域性暴雨与局地强降水、雷暴等灾害性天气,往往造成洪涝灾害和严重的水土流失,导致工程失事、堤防溃决和农作物被淹等重大的经济损失。
因此,众多气象工作者十分关注此问题,并运用不同的方法开展研究取得了不少成就,也有不少气象工作者利用V-3θ图研究这方面问题,并取得成果。
如蒋丽娟等[1]利用V-3θ图对桂林站1998年6月份的暴雨过程作了一次综合分析,结果证实广西的几次特强的降水都在V-3θ图上有较好的反映;汤强等[2]运用溃变理论的V-3θ图结构分析方法和溃变图分析了汕头的一场暴雨天气,说明怎样运用溃变理论对汕头暴雨天气进行预测分析。
结果表明:V-3θ图对暴雨天气预测有着较好的指示特征,溃变图对天气形势的演变有较好的指示意义,溃变理论在暴雨天气预测中有参考价值。
1 分析方法本文根据欧阳首承的理论[3-11],从演化观念出发,采用信息数字化分析方法,应用大气探测特性层的变化信息或非规则信息,对区域性大暴雨、局地强降水及雷雨等降水天气的数字化特征规则进行分析。
V-3θ图的方法体系立足于对流层内垂直方向上气流所引发的天气发生、发展、维持和消亡问题,V指的是采用探空资料中的风向、风速等直接观测的数据,不做人为或初始化的任何处理,而3θ分别是指θ、θsed和θ*,并在P-T (其中T以绝对温标K表示)坐标图上构成3条曲线,作为每一个测站的V-3θ图。
V-3θ图在区域暴雨预报中的应用
陈祯烈;周莉蓉;郝利萍
【期刊名称】《气象》
【年(卷),期】2003(029)001
【摘要】介绍了"结构预测法"在区域性暴雨预报中的应用,特别是在2001年9月20日成都暴雨的预报中,V-3θ图的应用为暴雨的发生和落区提供了可靠的依据.【总页数】3页(P20-22)
【作者】陈祯烈;周莉蓉;郝利萍
【作者单位】四川省成都市气象局,610041;四川省成都市气象局,610041;四川省成都市气象局,610041
【正文语种】中文
【中图分类】P45
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溃变理论在西北干旱区暴雨天气预报中的应用初探
王江
【期刊名称】《沙漠与绿洲气象》
【年(卷),期】2005(028)0z1
【摘要】根据欧阳首承教授提出的溃变预测理论和V-3θ图预报工具,对新疆伊犁地区的一次暴雨天气过程进行了分析.结果显示,在干旱半干旱地区,基于溃变理论的预报工具对暴雨也具有一定的预报能力.
【总页数】3页(P1-3)
【作者】王江
【作者单位】新疆环境气象中心,新疆,乌鲁木齐,830002
【正文语种】中文
【中图分类】P457.6
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溃变理论V-3θ图在攀西地区区域性暴雨天气预报中的应用初探摘要:根据欧阳首承教授提出的溃变预测理论和V-3θ图预报工具,对攀西地区的一次暴雨天气过程进行了分析。
结果显示,在高原地区,基于溃变理论的预报工具对暴雨也具有一定的预报能力。
关键词:暴雨溃变理论 V-3θ图结构分析攀西地区攀西地区属于南方亚热带为基带的立体气候类型,旱、雨季分明,暴雨是攀西地区最主要灾害性天气之一。
暴雨天气极易引发洪水、泥石流等地质灾害,造成财产的巨大损失和人员伤亡。
由于当前的预报技术水平、攀西地区的站点密度稀疏等多种因素。
攀西地区的暴雨预报难度更大,其准确率不高是困扰预报员的一个技术难题。
依靠Micaps业务系统,综合应用数值预报、卫星,雷达等多种工具虽然使预报有某些提高,但在暴雨灾害性天气的预报准确率还没有明显进展。
为此,在暴雨预报中发掘现有资料信息,引进新的预报方法和预报工具,是一种提高预报准确率的既现实又有效的途径。
溃变理论是欧阳首承教授提出的一种以小概率、非规则信息为主和信息“保真”的“结构信息"预测方法体系,该理论提供了“溃变图”、“V-3θ图"和“非规则信息(自记记录)的相空间结构转换"等预报工具。
近年来,基于溃变理论的预报工具在我国季风区气象台站的暴雨预报业务中有较好的应用。
湖北省武汉中心气象台利用溃变预报思路,在预报春季的强对流天气时,用不连续参数对大气连续进行监测,对出现溃变的区域再应用多种强对流判据进行诊断分析,预报时效可以提前12~24h。
四川省成都市气象局应用溃变理论对暴雨天气进行预报,预报人员还利用溃变理论预报工具对成都的高温天气进行预测分析,还应用超低温结构方法在长期预测业务中进行尝试。
东部沿海地区的山东省东营市气象局也对溃变理论进行暴雨预报工作进行了探讨,得出“结构信息"方法对突发灾害天气的暴雨等落区和维持与否都有一定的预报能力的。
溃变理论及其预报工具在我国西南、华中以及东部沿海地区都有应用,在暴雨、高温等预报中甚至长期预报业务领域中都有较好的结果。
这些区域和攀西地区都属于亚热带、暖温带湿润气候区,水汽源地和水汽通道以及下垫面甚至大气层结等暴雨天气发生的背景场与攀西地区还是较为一致,但也存有差异。
基于溃变理论的预报工具在我国高原地区是否有应用价值,在应用中指标与东部季风区有何相同或不同之处?我们对攀西地区2014年夏季的一次暴雨天气过程进行了分析,并且与东部地区的暴雨过程进行了对比。
对溃变理论对攀西地区暴雨灾害性天气预报的工作做一些探索性工作。
1“结构信息”预测方法及预报工具结构信息预测方法是针对天气,尤其是灾害性天气预测,源于欧阳教授对于对流层上层超低温现象的发现,和大气垂直方向上的滚流方向转换的应用。
该方法体系与传统天气预报有着本质的区别。
该方法的不同之处在于,起用特性层、自记记录等非规则、小概率信息和“反序构"的信息序,即以“风向、风速、湿度、温度和气压,以风向为核心”的信息序,不同于传统的压、温、湿、风的信息序。
之所以称为“结构信息”分析体系是在于以结构方式求得“信息保真”,而简称为结构分析,核心在于寻找突发天气事件发生之前的非规则信息。
从暴雨天气实例分析总结得出的,对流层上部的超低温与大暴雨灾害性天气对应,没有超低温,就没有大暴雨等灾害性天气,指出超低温现象可能包含了水分子的光化学反应,与太阳辐射关系密切。
基于溃变理论的结构预测方法已经投入业务应用较多的工具有V-3θ图和溃变图。
应用V-3θ图,可以对暴雨灾害性天气进行区域性落区预报。
主要原因是该图中包含有大最的非规则结构变化信息。
利用该图,一是可以分析判断气流在垂直方向上的变化——滚流;二是可以识别对流层上部的超低温现象;三是可以描述判断从地面到100hPa的逐层水汽条件和大气层结能量分布状况。
在V-3θ图中的3条θ线中即为探空资料中的风向、风速的直接观测数据不做任何人为的平滑处理,并设置在θ*线上。
滚流发生在水平流场的槽前脊后不连续之前,对于判断转折性天气具有很强的可预见性,滚流的变化总是先于天气变化,并且配合水汽输送可基本上把握强对流天气的预测,甚至可以把握系统的转折性变换。
一般般情况下“顺滚流”预示未来短期的坏天气。
“逆滚流”预示未来短期内好天气。
3θ分别是θ、θsed和θ*在垂直方向上构成P- T图。
3条θ曲线随向右倾斜呈线性增长则表示大气对流层内结构是稳定的,未来短期天气变化不会很明显;若3条θ曲线随P减少向左呈线性递减,或者随P不变或者少变,则表示大气的垂直结构极度不稳定。
一般情况下θ曲线是随P的减小雨增大的,为此出现θ随P陡然减少,不变或随P的减少增幅减慢,与平均值呈拐角的现象都表示大气的对流上层有超低温现象。
在V-3θ图中,若θsed和θ*两条曲线间的距离大小可表示其水汽充沛与否,距离越近表示水汽越充沛;θsed和θ*两条曲线由低到高的走向表示大气的稳定情况,若多层折拐表示能量不稳定,反之则稳定,θsed和θ*两条曲线与T轴的夹角也反应了层结稳定情况,向右倾(即与T轴成锐角)表示稳定,反之若角度越大则为不稳定情况越明显。
2 2014年8月攀西地区的一次暴雨过程分析2.1 天气实况攀西地区位于四川省西南部山高林密,沟壑纵生,由于其特殊的地形,在雨季暴雨灾害性天气极易应发山洪泥石流等山地灾害,给人民的财产生命带来极大的威胁。
2014年8月17日20时-18日20时攀西地区出现一次暴雨天气过程,普格县黎安乡在24h时间降水量达到151.2mm,降水时间从17日21时开始至18日17时降雨结束,降雨时长达20个小时,其中盐源县白马乡17日22时-23时1h降水量达到52.9mm。
图1 2014年8月17日20时-18日20时攀西地区降水量2.2 V-3θ图结构分析8月16日起,西昌站高空就开始出现超低温现象,到8月16日之前,随着高原低槽东移,攀西地区处于一个副热带高压外围的偏南气流控制之下,而此时在V-3θ图中发现在西昌站点的高空情况处于一个极度不稳定的状态,整层的滚流,超低湿、大气层结、水汽条件等都有变化,但是各种条件的整体配置在逐步向有利于强降水的结构形态演变。
16日08时,整层在逆滚流控制之下,θsed曲线垂直与T轴,θ*曲线与T轴几乎在低层成120°钝角,高层虽然有超低温现象出现,θ与θsed相距较远整层相当干燥,不利于降水的出现;16日20时,500hPa上西昌上空高层的偏北风量开始增加,且低层风向也逐步由西南风转为偏北风,风速在16-18m/s之间,V-3θ图中θ、θsed两条曲线在低层相距较远,表示其低层相对干燥,水汽配合能量重建过程刚开始。
17日08时(见图2),500hPa上南支槽的中心位于高原东部一线附近,低槽中心强度继续加强,且槽的前部已经开始东移,在V-3θ图上θ、θsed两条曲线近乎垂直于T轴,并且在700hPa到500hPa有两个折拐,在V-3θ图上700hPa以上是一个风速顺滚流区,在150hPa上出现明显的超低温现象,超低温现象较之前有明显加强,,200-150hPa有10K的降温,整层θsed呈多层折拐型,说明垂直结构处于一个不稳定的状态下。
两条曲线在近地层就开始接近,水汽较前几日有明显改善,整层水汽充沛,能量强盛且不稳定,将会有强降水天气出现。
未来24h内伴随着能量释放时,暴雨也就形成了。
图2 2014年8月17日20时V-3θ图8月17日20时500hPa图上低槽控制攀西地区,θ*曲线与T轴在低层成钝角,表明底层能量已经开始释放,V-3θ图上看,虽然超低温现象有所减弱,但超低温依然存在且比较强,200~150hPa有8K降温,θ、θsed两条曲线在700hPa以上距离较近,表明水汽状况仍然非常良好,能量强盛且不稳定,且θ、θsed两条曲线在600hPa以上呈准平行多层折拐并垂直于T轴,并且在700hPa到500hPa有一个折拐,整层是一个风速顺滚流区,说明垂直结构虽然处于一个不稳定的状态,并且有水汽配合,且超低温开始减弱。
20时θ、θsed两条曲线在700hPa以下几乎与7轴成120度角、但风向呈顺滚流,且距离较白天有所加大,表明低槽开始移过西昌上空,但降水天气还将持续,强降雨区向南移动(见图3)。
图3 2014年8月17日20时V-3θ图8月18日08时500hPa上攀西地区整体处于一个低槽的控制之下,攀西地区西北部风向转槽后西北气流控制,在V-3θ图上中高层呈风向顺滚流,超低温现象依然存在但明显开始减弱,200-150hPa有4K降溫,θ、θsed两条曲线500hPa以上相距较近,并垂直于T轴,能量不稳定。
20时θ、θsed两条曲线在700hPa以下几乎与T轴成120度角、呈风向逆滚流,风向由南风气流转为北风气流,水汽输送通道关闭,整层呈多层滚流控制之下,表明降水开始逐步减弱(见图4)。
图4 2014年8月18日08时V-3θ图2.3 与盆地和内地几次个例的比较与成都2011年7月3日、2018年7月2日、2018年7月11日、2020年8月12日4次区域性暴雨大暴雨过程和2020年7月6日武汉特大暴雨过程比较发现,在这次天气过程中,攀西地区上空的超低温较内地的这几次要略偏弱,但超低温拐角的幅度都很大,并且θ曲线在攀西地区这次过程中相对内地几次与T轴的夹角要大,其它两条θ曲线的情况较为类似,均为在过程前会有个突然接近的过程,在整层准平行且多层折拐,整层在过程前呈风向顺滚流,在过程要结束的时候风向渐渐转向,并且开始有逆滚流搀杂其中,θ、θsed两条曲线开始远离。
这次强降水过程前有一次强烈的能量重建的过程。
(1)过程中虽然低层有轻微的能量释放,但是由于整层的湿度大,因此也会有强的降水出现。
(2)在强降水之前有个西风转南风的过程,且南风风速有个加大的过程,利于大量水汽的输送。
(3)θ、θsed两条曲线整层相距较近,垂直于T轴甚至成钝角。
(4)整层呈順滚流,如果西南风到达的高度越高预示其水汽条件越充沛。
(5)必须要有个与之相配合的超低温,使得更好的凝结水汽。
(6)过程结束时会有个偏南风转为偏北风的过程,并且超低温会垮台消失。
3小结攀西地区发生暴雨天气过程前后,应用V-3θ图结构预测分析工具,暴雨在出现前,有明显的超低温现象,并伴随整层的顺滚流,暴雨结束前超低温现象明显减弱,整层顺滚流被破坏,兼有逆滚流现象。
说明基于溃变理论的结构预测方法对攀西地区的暴雨也具有预报能力。
需要指出的是,结构预测分析作为一种工具,在攀西地区及高原地区的应用几乎还没有,因此通过这个个例的分析说明溃变理论V-3θ图在攀西地区及高原地区可以运用。
虽然这仅仅是一个个例,但“结构信息”体现了机制性,可尝试应用于常规天气及灾害性天气预测还有待于进一步的研究分析。