民 航 气 象 交 流 会 议 报 告
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利用探空资料对首都机场下击暴流 最大阵风的初步研究 - PowerPoint PPT Presentation


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民 航 气 象 交 流 会 议 报 告. 利用探空资料对首都机场下击暴流 最大阵风的初步研究. 报告人:何志强 2012-9-18. 大纲. 1. 提出问题 2. 研究方法 3.WI 指数的运用 4. 方法的改进与讨论 5. 困难与解决策略 6. 结论. 下击暴流 : 地面上水平风速大于 17.9 米/秒、中空 气流向下、地面气流为辐散 或直线型的灾害性风。. 下击暴流尺度分类: 下击暴流和微下击暴流 灾害性风的范围小于 4km 称为微下击暴流,尽管水平尺度小, 但灾害性风速可高达 75m/s 。. 下击暴流带来的问题?.

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民 航 气 象 交 流 会 议 报 告

利用探空资料对首都机场下击暴流最大阵风的初步研究

报告人:何志强

2012-9-18


大纲

  • 1.提出问题

  • 2.研究方法

  • 3.WI指数的运用

  • 4.方法的改进与讨论

  • 5.困难与解决策略

  • 6.结论


下击暴流:地面上水平风速大于17.9 米/秒、中空气流向下、地面气流为辐散或直线型的灾害性风。

下击暴流尺度分类:

下击暴流和微下击暴流

灾害性风的范围小于4km称为微下击暴流,尽管水平尺度小,

但灾害性风速可高达75m/s 。


下击暴流带来的问题?

  • 1.微下击暴流引发的地面强阵风尺度范围小,对民航飞行器起飞与降落影响巨大。

    -------- 民航安全

  • 2.气象预报员对其定点、定时和定量预报阵风都是一项重大的挑战。目前在实际工作中缺少预报下击暴流手段。

    ---------预报员棘手问题

  • 3.目前探测下击暴流的手段:多普勒气象雷达、风廓线雷达。

    --设备手段实时性较好,但时效性不够


原理

  • WINDEX(WI):下击暴流经验性指数

    McCan (1994)

    探空资料


Windex wi
WINDEX(WI) 指数基于以下三点:

  • 1. Proctor(1988)研究大气科学发表的《一个孤立的微下击暴流的数值模拟》Partll:敏感性试验,指出:

    由于固体水融化过程吸收大量的潜能使气块变冷,产生负浮力,当冻结物降落穿过融化层时使气块下沉速度加速。

    ---------------McCann把下沉运动的起始高度取为融化层高度Hm,推断微下击暴流是由融化层附近开始产生。

T

=

<

T环境

Hm


  • 2. Wolfson (1990)在美国气象学会的会议上发表的:《认识和预测微下击暴流》中研究显示:

    下沉气流所受的力与环境温度递减率的平方成正比。如果Г<5.50 C/km,则出现微下击暴流的概率为零,因此Г=5.50 C/km称为“微下击暴流的临界递减率”。


  • 3.WI对大气层结状态敏感。

    McCann提出WI公式选用:

    低层大气的混合比Ql

    融化层处的混合比Qm

T

<

T环境

Qm

Hm

下沉速度~层结

Ql


  • WINDEX(WI)程序如下:

    WI=2.5[HmRq(Г2-30+Ql-2Qm)]0.5

    其中:

  • HM:为零度层高度。

  • R0:经验订正系数R0= Ql/12,规定R0≤1。

  • Г:地面与融化层之间空气的温度递减率。

  • Ql:近地面1km层内的水汽平均混合比

  • Qm:融化层Hm高度上的水汽混合比


运用WI指数预报下击暴流

  • 资料来源:

    1.利用2006-2010年54511探空站的探空资料

    2.首都机场观测数据

  • 资料的筛选:

    找出2006年到2010年出现的雷暴大风过程

    (大于17.9m/s),并确定其出现时间和最大风值。

  • 初步符合条件:19个


00 12utc wi
资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(00 12UTC)计算WI

动量下传:Geerts (2001)等


  • G资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(U =a1WI +a2ρUmax 或 GU/WI= a2(ρUmax/WI)+ a1

  • GU/WI=1.45(ρUmax/WI)+0.37

    其中a1为0.37,a2为1.45


方法的改进与讨论资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(

  • 1.WI

  • 2.MDPI指数:MDPI=(Qemax-Qemin)/CT

  • 根据《湿微下击暴流日潜势指数》进行判断

    有无湿微下击暴流。

  • 它基于探空测站的Qe廓线,其表达式:

    Qemax是低层到850HPA上下中最大的相当位温。

    Qemin是650-500HPA之间最小的相当位温。

  • CT为临界值,取为20。


MDPI资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(干湿下击暴流判断

MDPI指数:MDPI=(Qemax-Qemin)/CT

  • 判断该日有无湿微下击暴流:

    利用《湿微下击暴流日潜势指数》进行判断有无湿微下击暴流,基于探空测站的Qe廓线。

  • Qemax是低层到850HPA上下中最大的相当位温。

  • Qemin是650-500HPA之间最小的相当位温

    如果MDPI>1,判断有湿下击暴流的可能。

    对以上满足有降水伴有大风的19个个例进行判断:

    湿下击暴流:13次,发生时间6月15日-9月15日左右

    其余6次发生时间为4月1日-6月14和9月16日-10月15日左右


湿下击暴流;资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(

时间6.15到9.16

降水量中雨量

5、6月份干湿混合

下击暴流


目前困难资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(

  • 1.我国地区,尤其我们关心的地区大气干湿指数的确定。

    (R0:经验订正系数R0= Ql/12;其为干湿微下击暴流临界值。该临界值是由Wakimoto(1985)和Atkins等人(1991)分别在干湿微下击暴流环境得到。)

  • 2.低层大气混合比对WI计算有直接关系,然而观测资料与探空资料有一定的距离,下垫面不同低层湿度有差别,根据探空资料计算的WI不能完全代表观测站最大风速。


解决策略资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(

  • 大量观测数据反算R0指数。

  • 由于观测数据与探空资料的距离问题,利用首都机场地面观测的湿度数据代替探空低层Ql数据。

  • 各地的长期观测资料中获取大量个例验证过程。


预报方法的初步制定资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(

对天气形势进行分析,预报是否有雷雨发生

通过探空资料获得天气指数,判断是否有下击暴流

例如:抬升指数LIK指数 IC对流指数 MDPI

或者 WI为虚数

湿微下击暴流:WINDEX

干湿下击暴流:GUSTEX


结论资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(

  • 1.利用WI经验方程可以定性定量的预报微湿下击暴流。

  • 2.通过WINDEX指数经验方程预报湿微下击暴流,预报员可以提前2-12小时预知发生潜在下击暴流的可能性。提前预警。

  • 3.需对下击暴流进行系统性质的分类。根据类别提出不同的经验方程。

  • 4.WI指数存在一定的局限性,需要大量个例验证研究。


请各位领导专家资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(

批评指正

谢谢


判定夏季微下击暴流资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(

  • 大气不稳定指数判断:

  • 1.K指数=T850-T500+TD850(T-TD)700大于 28

  • 2.Qe高低层差大于 18

  • 3.抬升指数LI〈0,不会发生雷雨。

  • 4.IC对流指数=500假相当位温-850假相当位温,它表示是整层抬升状况, IC〉0稳定;IC<0表示不稳定。

  • 或者计算WI为虚数的时候


  • 4.资料计算:根据雷暴大风出现时间确定探空资料的时次(Rq为经验订正系数,是对于较干环境中WI偏高的估计值的订正。

  • Rq=Ql /12称为干湿微下击暴流的临界值。该临界值是由Wakimoto(1985)和Atkins等人(1991)分别在干湿微下击暴流环境得到。

  • 干微下击暴流的低层混合比:约为4-10g/kg

    湿微下击暴流的低层混合比:约为14-18 g/kg。


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