“蓝金”模式在华北一次冷涡强降水中应用.pdfVIP

“蓝金”模式在华北一次冷涡强降水中的应用 匡顺四 1，2 王丽荣 2 (1.兰州大学大气科学学院，兰州 730000 ；2 石家庄市气象局，石家庄 050081) 摘要:多普勒雷达探测华北低涡具有一定径向速度特征；应用蓝金(Rankine)模式进行数值模拟，结果表明， 其模拟的多普勒速度分布特征与多普勒雷达实际探测冷低涡的特征极其相似；根据多普勒径向速度特征来确 定低涡中心大概位置和移动路径、低涡的发展情况，对实际业务有很好的应用价值。 关键词：华北低涡 低涡中心 多普勒径向速度 蓝金模式 1 引言 2004 年 7 月 11-12 日白天华北出现大范围降水，强降水中心落在石家庄西南部到邢台北 部，11 日共有 13 个县 24 小时降雨量超过 100mm，其中临城降雨量达 212mm。造成降雨过 程的直接影响系统为华北低涡切变。 华北低涡是影响河北地区的主要天气系统之一，该系统在发展过程中能够造成强天气的 发生。主要表现为局地暴雨、冰雹、飑线等。由于多普勒天气雷达探测天气系统的旋转运动 时，有明显的径向速度分布特征。本文采用蓝金模式[1]，利用华北低涡多普勒正、负速度中心 以及零速度线的分布特征来判别华北低涡中心的移动方向和大概位置，从而为做好短时预报 提供的依据。 2 天气形势分析 过程之前，2004 年 7 月 9 日在巴湖以北为低压，青藏和东北地区分别为高压，冷空气从 新疆东部沿青藏高压下滑，出现冷槽(图略)；从 700hpa 形势图上分析（图 1a） 10 日 20 时 从内蒙中部到贵州形成南北贯通的大深槽，槽前有西南急流，同时青藏高压与东北高压打通， 形成东北--西南向高压；到 11 日东北高压南压，与西来深槽结合在华北地区形成横切变（图 1b），使降雨强度加大，出现大暴雨。 750 图 1 2004 年 7 月 10-11 日 700hpa 形势场演变（a： 10 日 20 时；b： 11 日 20 时） 3 蓝金数值模拟基本原理 以雷达中心为坐标原点O，以正东为x 轴的正向，正北为 y 轴的正向，气旋中心为 C，设 气旋某一环流圈与雷达某一探测距离圈相交于 A ，B 两点（如图 2）。 下面以点 A 为例，推导 A 点处的径向速度。 由上图，可以求得C，A 两点的坐标为： ⎧cx d sinϕ ⎨ （1） cy d cosϕ ⎩ ⎧x r sin θ ⎨ （2） y r cosθ ⎩ 其中，d 为气旋中心与雷达中心的距离，ϕ 为 OC 与 y 轴的夹角，r 为距离圈半径，θ为雷 图2 数值模拟示意图 751 达波束 OA 与 y 轴的夹角。则 AC 与 x 轴的夹角ψ 为： ⎛y −cy ⎞ ψ arctan ⎜ ⎟ （3） x −c ⎝ x ⎠ A 点处的水平风速V 由蓝金（Rankine ）模式求得，当气旋环流半径r ≤R 时： h c V C r