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    强对流回波 上海气象爱好者所遗忘的日子(1)_经济快讯_光明网

    1年前 | admin | 127次围观

    背景简述

    2017 年上海的梅雨,来也匆匆去也匆匆——梅雨日期比往年偏短 7 天强对流回波,降水也只有往年的四成。但出梅首日,即 2017 年 7 月 5 日,是一个注定不会被上海气象爱好者所遗忘的日子。当天正值 smb(上海中心气象台)宣布出梅首日,不出意外地达到了高温。午后对流猛烈爆发,在浦东机场出现了高降水超级单体(HP Supercell),并且伴随有硬币大小的冰雹;而在上海西侧的青浦,又出现了一次罕见的湿微下击暴流,青浦水上运动中心测到最大阵风 15 级,47.1m/s,在上海极端罕见。多区出现的强烈的短时强降水,例如闵行七宝出现了 70mm/h 的降水,达到了短时暴雨的标准。

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    环流形势分析

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    2017 年 7 月 5 日 8 时的 500hpa 天气图中可以看出,东北一带存在强烈的阻塞高压强对流回波,为副热带高压的北抬提供了强烈的动力条件。副高快速北抬,上海位于副高边缘,被 588dagpm 线横穿。而在山东一带有一个短波系统,短波槽槽后引导中层微弱的冷空气南下,为午后的对流提供了一定的层结不稳定。副高在中层的北抬却并未影响到其低空的水汽输送。从 700hpa,850hpa 图中均可看出,在较低层面的副热带高压西侧、北侧有着低空的水汽输送通道,尽管风速不强(风速核仅约 12m/s),但考虑到较高的温度,其也携带了较多的水汽,在江南、长江一带形成了大范围的湿区。上海位于 850hpa 西南水汽输送通道的减速区右侧,存在了一定的风速辐合条件,同时存在一定的正涡度平流提供辐合,利于对流的发生,而持续的低层西南风也利于白天的快速升温,提升了对流爆发时的热力条件。当日白天上海的近地面比湿达到了 20g/kg,850hpa 比湿 14.5g/kg,无疑指示着低空的高能高湿。当日上海升温显著。此外,200hpa 高度上,上海处于高空急流分流区(南京探空为北风,而上海探空为西风),高空辐散条件较好,这样一来将会加强低层的辐合运动,更为促进对流。

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    探空图分析

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    如图是 705 当日早上的探空。探空图中可以显著看出低空暖湿高空相对干冷的条件,高空冷平流与低空的暖平流形成了一定的差动平流,造成了不稳定条件。在低空可以看出一个不算很显著的喇叭口(X 形),也体现出了有一定的暖平流强迫。位温随着高度而递减,也可以看出有一定的不稳定条件。从热力条件来看,由于位于副高边缘,其有着充沛的热力条件。仅仅是在早上 8 时,便已经有了高达 2800J/kg 的 MUCAPE,同时有达到了 41 的 K-Index 与 -7 的 LI 指数,均有利于对流爆发的。由于低层的高湿,整层可降水量达到了 60mm 以上,接近短时强降水的充分条件,充沛的水汽利于短时暴雨的生成。湿球零度层高度为 600hpa 左右,较为一般,不是特别利于大冰雹落地。但风切变一般,0-6km 风切变仅为 26kts(13m/s),勉强达标中等水平,而且低空的风向较为杂乱,SRH 一般,动力来看不是很充足——当然,这也与副高刚开始北抬有一定联系。LCL 高度(650m)和 LFC 高度(1600m)均较低,利于对流的发展。此外,平衡高度达到了 14km,对流垂直发展高度极高。

    而在白天的零星降雨以及快速升温之后,热力条件逐渐变态了起来,甚至可以说弥补了动力条件的一些劣势。使用上海 06z 的地面温度与露点气温(地温约 34 度,露点温约 25 度)进行探空订正,可以看到足有 4500J/kg 的 MUCAPE,同时低空的直减率达到了 8C/km 以上,接近干绝热的低空直减率是对对流爆发的利好。在如此极端的热力条件之下,稍有抬升条件,对流便能爆发。

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    对流过程分析

    突破副热带高压内部的下沉气流的这一道阻碍的抬升条件,是海风锋。如图是 14 时上海国家站的风向填图。

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    对于上海等沿海城市的预报中,海风锋是相当关键的因素。对于夏季而言,往往上海的地表温度高于周遭的东海,陆地上形成了弱低压,而海面上形成了弱高压。而冷性的海风便从海面流向陆地,使得陆地上的暖湿空气快速抬升,从而形成强对流,这便是海风锋对流,对流触发位置与地面风场辐合相一致。而 705 当天,海风由奉贤、南汇一带快速北上,掏入了上海的城区,海风锋与城市热岛相互作用,更加加强了对流的辐合抬升效果。从温度场来看,上海南部与中心城区有大的温度梯度,利于海风的深度渗透。

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    下午三点,从葵八云图中可以看出一道弱的积云线,这条积云线对应着海风锋的位置。积云线上的对流快速突破了来自副高的束缚,对流快速爆发发展,仅仅半个小时,云盖便覆盖了整个浦东,而在这冷云盖的下方则是强烈的对流。两张图为半小时对比。上海中心气象台随后发布雷电黄色预警。浦东迪士尼、康桥等地顿时狂风大作,夹杂暴雨。

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    【市预警发布中心】上海中心气象台2017年7月5日15时25分发布雷电黄色预警信号:预计6小时内全市将发生雷电活动,可能会造成雷电灾害事故,并伴有一小时20-30毫米短时强降水和7-9级雷雨大风。

    该单体发展迅速,在下午四时出现了明显的指状回波特征,意味着强烈的入流和上升气流。这无疑意味着大气中极强的能量条件。而事实证明这是一个典型的高降水超级单体风暴。在极强的热力作用和中等的垂直风切变下得以生成。这其中也有一部分是因为 HP 超单对风切变要求没那么高,因而尽管风切强度一般,也不是不可能生成。浦东率先出现了冰雹。根据视频与图像资料来看,冰雹大多为瓶盖或者硬币大小,这可能是因为 wbz 还是较高,冰雹下落过程中快速融化造成。

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    该超级单体的出流随后往市区快速传播,在往西推进的过程中不断地辐合产生一个又一个的对流单体,偏东的下沉气流与本身环境背景中的西南气流相互作用,提升了风暴相对螺旋度,使得更多的低层水平涡度转化为垂直涡度。向西生成的对流也都带有着入流缺口,体现出了强烈的入流和上升气流。这些单体多呈现为超级单体特征,势力惊人,为中心城区带来了短时强降水,夹杂了雷暴大风冰雹等天气。smb 的预警发的再快,也未必赶上了这些单体的影响。

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    上海中心气象台2017年07月05日17时00分发布暴雨黄色预警信号: 受较强的降水云团影响,预计未来3小时内市区南部、浦东新区、奉贤区、松江区、闵行区、金山区将出现短时强降水,小时最大雨强可达25-40毫米,请加强防范。

    上海中心气象台2017年07月05日17时08分发布大风黄色预警信号:受强雷暴云团影响,预计未来3小时内徐汇区、浦东新区、奉贤区、松江区、闵行区将出现7-9级雷雨大风,请加强防范。

    上海中心气象台2017年07月05日17时19分发布冰雹橙色预警信号: 受强雷暴云团的影响,预计未来3小时内闵行、松江、青浦、嘉定南部将出现冰雹天气,并可能造成雹灾,请加强防范。

    上海中心气象台2017年07月05日17时33分发布暴雨橙色预警信号:受较强的降水云团影响,预计未来3小时内市区南部、闵行、松江、青浦累积降水量将达50毫米以上,暴雨黄色预警信号更新为暴雨橙色预警信号。

    这还并不是真正的高潮。上干冷下暖湿的环境,配合上低空的高温度直减率以及高的 CAPE,恰恰是湿下击暴流的温床。当对流系统西移到青浦的时候,其以下击暴流的形式迎来了它的终结。在 >=800J/kg 的 DCAPE 下,狂暴的降水粒子的下拽使得大风被迅速传到到地面,引发了破坏性的大风。青浦区气象局将大风预警提升到橙色——实际上根据实况来看,这未免有些保守。位于东方绿舟的青浦水上运动中心测到了上海史上罕有的 47.1m/s 的暴风,破坏力罕见。

    上海市青浦区气象台2017年07月05日18时00分更新大风黄色预警信号为大风橙色预警信号:受强雷暴云团影响,预计未来3小时内全区将出现10级以上的雷雨大风,大风黄色预警信号更新为大风橙色预警信号。

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    而 705 这次过程,让人想起了 2007 年 8 月 3 日上海的又一次下击暴流事件。那一次下击暴流上海出现了 40.3m/s 的极端大风,上海嘉定 F1 国际赛车场 6 号弯 D2-D5 号 4 个临时看台被吹翻。这次过程依然也是在海风锋下有对流触发,随后在雷暴外溢的下沉气流中激发新生对流。但是与之不同的是,07 年 8 月 3 日的过程,风切变总体更弱,对流风暴多以脉冲单体的形式出现,而并未像 705 一样更加具有超级单体的特征。

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    后记

    又是一年 705,为什么取这个标题呢?近几年每年的 7 月 5 日前后,上海总是能出现一些对流过程,而且有些过程还不弱。这当然与这个日期往往处于梅雨期,有着强盛的西南急流造成对流有关。当然也有一重美好的巧合在其中。

    705 也是我印象中上海近几年最强的过程之一了。当时我处在的闵行区,下穿沪昆高铁的地道大多积水严重,甚至能接近膝盖。这也是我第一次,也是唯一一次遇到这种级别的内涝。故特开此回顾。

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