PDF《水平螺旋度在沙尘暴预报中的应用》

2 0

0 7 ) 通过对民勤沙尘暴典型个例的分 析发现水平相对风暴螺旋度与沙尘暴的强度在时间 上具有很好的对应关系;

李岩瑛等(2008) 应用2002―2

0 0 6年资料分析了水平螺旋度与沙尘暴的 动力学关系, 表明水平螺旋度与沙尘暴有较好的时 空和强度预报关系.然而, 目前应用水平螺旋度来 追踪预报沙尘暴天气在中国尚不多见.本文旨在应 用MICAPS高空流场资料, 计算水平螺旋度, 对中 国北方沙尘多发区的沙尘暴天气预报进行研究.

2 资料和方法 应用2

0 0 2―2

0 1 0年3―6月MICAPS逐日0

8 和2 0时( 北京时, 下同)

1 1类数据格式资料: 地面、

8 5

0、

7 0

0 和500h P a 四层流场客观分析资料, 在(12°―8

0 ° N,

3 2 ° ―1

6 0 ° E) 范围内, 对3 3*1 8个格距 为4 ° 的格点资料进行计算分析. 沙尘暴实况资料主要来自2

0 0 2―2

0 1 0年3―6 月MICAPS资 料亚欧(12°―8

0 ° N,

3 2 ° ―1

6 0 ° E) 范 围内地面每隔3h或逐时的加密实况观测资料及同 期甘肃省武威市民勤、 凉州区、 永昌、 古浪和乌鞘岭 ( 代表南部天祝县) 5站天气

图表逐日资料. 水平螺旋度, 确切地说, 是忽略垂直运动水平分 布不均匀下的相对风暴水平螺旋度 h e = ∫ 0(-) ・ω d (1)式中, =( , ) 为环境风场, =( , ) 为风暴移 动速度, 栉愫穸, 水平螺旋度h e 的单位为m2/s2.由于垂直速度的水平切变小于水平速度的 垂直切变, 所以ω 主要决定于风的垂直切变.ω 可 化简为ω =* H =酾- 雩槲轿卸仁 量.式(

1 ) 变为 h e = ∫ 0(-) 酾-(-) 雩()d(2)在实际计算时, 柰ǔＨ3k m, 将式( 2) 用求和 近似代替, 则有 h e = ∑ 状=1 { [ ( ,) -( ,) ] [ ( ,) - -1( ,) ] - [ ( ,) -( ,) ] ・ [ ( ,) --1( ,) ] } (

3 ) 式中, ( , ) 为各高度层上的水平风.在甘肃河西 地区, =1, 2, 3, 分别取近地面层

925、

8 5

0 和700541李岩瑛等: 水平螺旋度在沙尘暴预报中的应用 h P a三层. 水平螺旋度取决于水平涡度和风暴相对风速的 大小, 通常在计算中, 风暴移速采用 M a d d o x(

1 9

7 6) 的计算方法, 其在研究中以平均风速的7 5%估算风 暴移速, 风向向 右偏 转30°.其中, 平 均风向、 风速是取8

5 0―3

0 0h P a气层中的平均风计算出的.由 于中国沙尘暴主要出现 在35°―5

0 ° N, 沙暴 出现 在 近地面层的8

5 0h P a左右, 因而在本文中, 以平均风 速乘以8

5 0与5

0 0h P a实际风速的比值作为风暴的 移速, 用8

5 0与5

0 0h P a的平均风向偏转角度来确 定风向右移程度, 平均风向、 风速取近地面9

2

5、

8 5

0 和7

0 0h P a三层中的平均风计算( 李岩瑛等,

2 0

0 8 ) . 在格点资料中, >

0为西风, >

0为南风.当 每天的高空天气报文收齐后, 可计算出(

1 2 ° ―8

0 ° N,

3 2 ° ―1

6 0 ° E) 范围内的相对风暴水平螺旋度. h e( ,)= ∑

3 =1 [ ( ,,

+1 ) -( ,) ] [ ( ,,

) - ( ,) ] - [ ( ,,

+1 ) -( ,) ] * [ ( ,,

) -( ,) ] (

4 ) 式中, =1, 2, 3分别代表9

2

5、

8 5

0、

7 0 0h P a层, + 1=4 代表500h P a层, h e( ,) 表示近地面

925、

8 5

0、

7 0 0h P a三层高低空的垂直水平螺旋度和.

3 螺旋度客观判别沙尘暴及其强度的指标 条件 槽型沙尘暴的高空形势是中亚到河西为冷温槽 (

3 5 ° ―6

0 ° N ,

6 5 ° ―9

5 ° E) , 一般槽前后风速较大, 有 很强的正负变高差和变温差, 配合地面有冷锋, 锋面 前后有明显的3h变压差, 本地处于热低压控制, 强 度变化主要与冷空气、 风速强弱有关, 无明显的日变 化, 此类沙尘暴来势迅猛, 破坏力大, 是造成甘肃省 武威市沙暴危害的主要天气系统, 个例约占