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安徽省三十年(1971~2000年)冰雹资料分析表明,安徽省东部和大别山区是灾害易发地区,其中淮北东部灵璧县属于强对流天气灾害最严重的地区之一,发生冰雹30年总数达到13次,为全省之冠。
本文利用了多种观测资料,包括安徽822个高密度的自动雨量观测网资料、FY2C气象卫星每半小时一次的TBB资料和江苏徐州、安徽合肥多普勒雷达探测产品和6小时间隔的NCEP资料(水平分辨率1°×1°),综合分析2005年7月30日发生在安徽北部灵璧县韦集镇的一次强风暴天气过程。最后还利用中尺度数值模式WRF对这次强对流天气进行了数值模拟。通过观测分析、数值模拟和诊断分析,特别是对这次强对流天气的成因和发生、发展和多尺度天气系统的相互作用进行探讨,得出了一些很有意义的结果:
1.大尺度背景场分析表明:这次强对流天气是发生在大气环流调整期,副热带高压正在加强,副热带锋区已经北推到黄淮地区,黄淮地区有弱冷空气侵入,灾害发生前黄淮地区中低层辐合明显,而高空正处在青藏高压的东北侧的辐散场中。大气呈现上干下湿的湿度分布。大气的水平风垂直切变很大,特别是近地面(0-1km)的垂直风切变达到切变达6×10-3×S-1。同时从不稳定能量场看,30日08时黄淮东部的对流有效位能已经达到3000J/kg以上,抬升指数也达到了-8K以下,大气处于极端不稳定之中。即这次强对流天气是发生在极其有利的大尺度背景条件下的。
2.加密地面雨量资料和红外卫星TBB资料分析表明:这次强对流天气是一次中β尺度的超级对流单体直接造成的,它的生命史大约在4小时左右,最强盛时期在30日上午10~12时之间,大约两小时。超级单体发生的时间和发生的区域与徐州和合肥的多普勒天气雷达探测结果是吻合一致的。
3.多普勒雷达资料分析表明:在2005年7月30日安徽灵璧的强风暴过程中伴有龙卷形成,中β尺度的对流单体中有两个中γ尺度的对流单体合并,两个单体合并后在大气中层的首先加强成一个强中γ尺度的对流单体,时间大约早于龙卷落地发生时间早20~30分钟,这一点是有指示意义的。
4.数值模拟的结果表明:模拟的强降水与实况较为接近,形势场与实况极为吻合,模拟出龙卷发生地的不稳定能量大,而且最大值出现的时间与龙卷发生的时间非常接近,即11时前后韦集镇的对流有效位能CAPE达到最大4546 J/kg,抬升指数LI也达到最小-10K;同时对流抑制指数CIN为最小值0 J/kg。虽然模拟的降水云带与实况南北方向上有大约50-60km的偏差,但模拟出的过程发生、发展状况与实际较为吻合,主要发生时段也仅有一小时左右的偏差,模拟的云水和雨水也与实际发生的对流也较为接近。