基于雷达的上海夏季海陆风环流特征分析.docx

基于雷达的上海夏季海风锋及其触发对流的特征分析（1.上海市气象科学研究所 2.上海中心气象台顾问1张晶2谈建国1戴建华2）引言海陆风环流是由海陆热力差异引起的次级环流。上世纪20年代以来，气象学家对影响海风登陆的因子：海陆温差、环境风、大气稳定度、水体面积和海岸线曲折度等对海陆风环流进行了大量的研究[1-5]，并且从边界层的热平衡和惯性力的角度利用量纲分析方法定义了在中性层结下的海风登陆指数及其阈值[6]。我国的海陆风研究开始于上世纪50年代，朱抱真[7]最先对台湾海陆风的气候特征进行系统分析。于恩洪[8]等通过观测不同季节渤海湾的海陆风，分析了海陆风的空间结构。海风从海洋向陆地推进时与大陆气团相遇而成的交界面具有类似锋面的特征，被称为海风锋。越来越多的观测事实表明，海风锋是盛夏局地对流天气的触发机制之一[9-17]。多位学者[9-17]利用加密自动站、多普勒雷达、卫星遥感和数值模拟等手段，对海风锋进行分类统计分析，揭示了渤海湾和华南沿海地区海风锋的热力、动力特征，并分析了海风锋在对流天气的触发和发展中的作用。王彦[18]天津多普勒天气雷达观测资料和中尺度数值模式，对比分析了2007年8月13日海风锋触发雷暴的过程，发现海风锋与阵风锋相遇后，在交叉处有雷暴生成。苗曼倩[19]和李维亮[20]运用数值模拟证实，海风锋与上海夏季雷暴的生成有直接关系。漆梁波[21]认为海风锋在多普勒雷达上表现为缓慢移动的窄带回波，在合适的层结状态和抬升条件下这种窄带回波会强烈发展，导致集中降水。上海是一个三面临水的超大型城市，随着上海综合天气观测网的建立，通过对近年来的夏季局地对流统计发现，80%以上的盛夏局地对流发生之前有边界层辐合线的存在，因此了解边界层辐合线的生消规律及其触发影响局地对流的机制是预报局地对流发生发展的关键。基于多普勒雷达对2011-2014年夏季上海海风锋及其触发的对流的进行统计，分析海风锋和对流的时空分布规律，以期为上海夏季局地对流的精细化预报提供有参考价值的气候背景。2.资料说明基于2011-2014年夏季（6-9月）上海（1）浦东新区（南汇）多普勒雷达资料（2）常规天气图和卫星云图（3）上海加密自动气象站数据（4）11个基本气象站的地面气象观测数据A文件对上海地区夏季海风锋及其触发局地对流的时空分布和环流背景进行了统计分析。3.海风锋的定义和识别从海洋向陆地推进的海风前沿，具有与锋面相似的温度、湿度和流场特征，被称为海风锋，在雷达上表现为低仰角的窄带回波。3.1基于雷达的海风锋识别方法本研究中识别海风锋的资料以多普勒雷达为准，以上海加密自动站的风场资料和Micaps3.0软件的天气分析为辅助。海风锋在多普勒雷达产品上的特征为：(1)低仰角（通常只出现在0.5°/1.5°仰角）；(2)弱回波（反射率因子在10-20dBZ之间）；(3)窄带回波（呈线状）但是具有类似雷达回波特征的还有出流边界（阵风锋）、下击暴流、锋面等，因此还需要加密自动站的风场资料和天气分析作辅助判断，需要满足以下条件:（4）回波两侧为风的辐合（存在海风与陆风的辐合）；（5）通常平行于海岸线；（6）出现在晴空白天。满足上述6个条件的边界层辐合线是海风锋，一天中无论出现一支还是双支海风锋都只计一次，文中海风锋（See breeze front）的缩写为“SBF”，有海风锋发生的日子被成为“海风锋日”。3.2 基于雷达的海风锋触发对流识别方法在被认定为是海风锋的窄带回波上发展起来的积云状降水回波，被定义为由海风锋触发的局地对流。尽管为积云状降水回波，且在海风锋附近发展加强，但是存在以下情况（1）从非海陆风环流控制区域移到海风锋附近的积云状降水回波；（2）在海风锋附近生成的积云状降水回波，但不是由海风锋触发的（由阵风锋、短波槽、切变线或静止锋等触发的）。则不是由海风锋触发的对流。本研究中，非海风锋触发的对流被定义为普通对流（Normal convection）,缩写为“NC”，由海风锋触发的对流被定义为典型海风锋触发对流（Typical see breeze induced convection）,缩写为“TC”。4. 2011-2014年夏季上海海风锋及其触发对流的时空分布特征图1a是2011-2014年夏季上海海风锋及其触发对流频数的年变化。4年夏季共计发生海风锋65次，海风锋日发生对流26次，其中由海风锋触发的对流18次。2013年夏季的海风锋和对流活动最为频繁，发生海风锋25次，占4年夏季海风锋总频数的38.5%；由海风锋触发的对流10次，占4年夏季海风锋触发对流总频数的55.6%；2014年海风锋及其触发对流的频数少于2013年，但高于2011和2012年。2013年夏季海风锋及其触发对流异常活跃可能与2013年夏季副热带高压异常强、高温天数多有关。