平均螺旋度在强降水过程中的诊断分析 - 气象科学.PDF

维普资讯 第 26卷 第 2期 气 象 科 学 Vol_26，No．2 2006年 4月 SCIENTIA M ETE0R0L0GICA SINICA April，2006 平均螺旋度在强降水过程中的诊断分析 黄 勇 张晓芳 陆汉城 (解放军理工大学气象学院，南京，211101) 摘 要 本文引入按高度平均 的螺旋度一ASRH(AverageStorm-RelativeHelicity)的概念 ，为 了在螺旋度 的诊断分析 中，同时考虑高低层效应 。利用 ASRH分析了 2003年 6、7月江淮地 区、 河南和陕西一带的一次大暴雨过程 ，结果表明，当高低层ASRH匹配较好时，ASRH的大值中心 及其演变较好地对应 了暴雨中心的位置及演变 ，ASRH 的变化和暴雨演变有一定的因果关系，较 大的ASRH可能是暴雨及 中尺度系统发生发展 的机制之一 。 关键词 平均螺旋度 暴雨 诊断分析 分类号 P458 文献标识码 A 引 言 在对强对流天气的长期研究中，许多研究工作都试图从风的垂直切变分布特征中找 出预报强对流风暴 的线索 。80年代后期，LillyD．K．[1]提 出了一个反映风场旋转性的新 的物理概念一螺旋度 。螺旋度是一个 用来衡量风暴人流气流强弱 以及沿入流方 向上的涡度分布状况的参数 。它不仅表达 了风场旋转 的强弱 ，而 且反映了对旋转性的输送 ，是一个反映动力条件 的物理参数 。许多研究表明，螺旋度能够较好地刻画强对流 天气的空间物理结构 ，对雷暴、龙卷 、大范围暴雨等强对流天气的发生发展 的分析预报有一定 的指示作用。 近年来 ，在国外，尤其在美国，螺旋度被广泛用来研究强风暴的发生与发展 。1986年 Lilly[]讨论了螺旋 度在形成超级雷暴单体中的作用并证明螺旋度对长生命史的对流风暴是至关重要的。1990年 Woodall[2]应 用观测和预报的空 中风计算 了螺旋度密度用于预报龙卷 。1990年 Davies-Jones[3]的观测研究证明了螺旋度 可以作为一个预报强对流风暴的参数 。在我国的大范围持续性暴雨中，对流性降水是暴雨的重要组成部分 ， 中小尺度对流体是暴雨发生的直接因素之一 。因此，螺旋度同样可以被用来对暴雨及其系统进行研究。近 年来在 国内已进行了一些这方面的工作[4]，章东华[6]、杨越奎 [7等用螺旋度对强对流天气和暴雨进行 了诊 断分析，取得了不少有意义的结果。螺旋度有总螺旋度 、平均螺旋度和局地螺旋度三种计算方法 ，它们分别 反映了一定气层 内平均或某一高度的螺旋度大小，在实际的应用中我们认识到螺旋度作为诊断量，它的量值 取决于低层风暴入流厚度以及该厚度 内大气的螺旋程度 ，这就使得人流气流高度对螺旋度的数值有很大影 响，而且对于暴雨过程而言，低层入流和高层出流对于持续性暴雨是至关重要 的。因而利用螺旋度分析暴 雨，只计算低层入流的螺旋度是不够的，还需要同时计算高层出流的螺旋度 。为此 ，提出既考虑低层入流旋 转又考虑高层出流旋转 的平均螺旋度一ASRH 的概念 ，并引入平均螺旋度的表达式。文中采用美国国家环 境预测 中心 (NCEP)提供的 1。×1。逐 日再分析格点资料及实测降水资料 ，选择 了江淮地区、河南、陕西一带 在 2003年 6月 30日～7月4 日的一次大暴雨过程作为研究对象。用 ASRH来对本次暴雨进行诊断，试图 揭示本次暴雨与 ASRH之间的具体关系 。 收稿 日期 ：2004—07—26；修改稿 日期 ：2005—1卜11 基金项 目：本文 由国家 自然科学基金项 目(编号和总参重点科研项 目共同资助 第一作者简介 ：黄勇 (1979一)，男(汉)，江苏泰州 ，解放军理工大学气象学院博士在读，主要从事中尺度气象研究 E-mail：huangyong _ 1024@yahoo．com．cn