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贵州威宁雹暴特征研究与预报模型的构建

贵州威宁雹暴特征研究与预报模型的构建

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作者：向淑君成都信息工程大学

学位级别：硕士

贵州威宁位于云贵高原东部地区乌蒙山脉,地形复杂、海拔高度梯度较大。威宁是贵州省内重要的烟叶种植区,冰雹灾害常在威宁造成重大经济损失,影响经济发展。文本利用降雹资料对2018～2019年30个雹暴日的环流形势特征分类分析,运用天气学... 详细信息

贵州威宁位于云贵高原东部地区乌蒙山脉,地形复杂、海拔高度梯度较大。威宁是贵州省内重要的烟叶种植区,冰雹灾害常在威宁造成重大经济损失,影响经济发展。文本利用降雹资料对2018～2019年30个雹暴日的环流形势特征分类分析,运用天气学、统计学方法将影响雹暴过程依据500 h Pa环流形势特征分为高原槽型、南支槽型、副高型三类易发生雹暴过程的天气形势。运用NECP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料、雷达回波数据等,分析不同天气型雹暴过程的环境条件、对流结构、对流维持发展特征,了解雹暴发展成强雹暴的变化特征,利用各种物理量对不同天气型雹暴特征进行定量描述。针对高原槽型雹暴过程通过了解其触发维持机制、热动力和水汽条件特征、单体相互作用,总结相关物理量阈值得出用于威宁强雹暴降雹过程的诊断方法。为将这种诊断方法更好的运用于实际预报预警工作中,利用多指标叠加法、多元逐步回归法结合具有代表性的一系列预报因子构建了针对威宁地区的预报模型。主要研究内容如下:(1)根据500hPa主要影响系统可将威宁雹暴过程分为高原槽型、南支槽型、副高型3种典型天气类型。不同天气配置下,促使强对流天气发生发展的不稳定、水汽、辐合抬升条件各异。以θse、水汽垂直螺旋度、垂直速度等了解各类雹暴过程水汽、辐合抬升、不稳定环境条件差异,以及了解各个物理量对各类雹暴过程的识别能力,达到利用各个物理量能对不同天气型雹暴过程进行定量描述。(2)以雷达回波诊断雹暴发展特征时,利用组合反射率、径向速度等对各类雹暴的发展降雹过程进行分类分析。对雹暴的发展过程进行分阶段研究,剖析各类雹暴发展特征,了解到各类雹暴过程回波特征的差异。以0℃高度与强回波关系识别强雹暴过程。(3)针对雹暴过程的维持发展,以及强雹暴过程的发展;利用热力切变平流参数和回波特征分析维持发展特征,了解三类雹暴过程中常出现强风切变和单体合并促进雹暴发展的现象,以及各类雹暴过程在维持发展上的差异。根据其特征与差异选取具有代表性的物理量定量描述其特征差异,为构建雹暴预报模型提供一定参考。(4)由于各类雹暴过程的发生发展特征有一定差异,针对高原槽型的雹暴过程对流发展特点,利用环流形势分析结合多种物理量的方法判定雹暴、强雹暴过程。首先确定个例高原槽型环流背景后,根据湿热力垂直螺旋度大于0.8×10?m?k?kg?s的大值中心和水汽垂直螺旋度大于0.8×10 m?s的大值中心与降雹地的对应关系可初步确定强对流运动的降雹潜势。在判定具有降雹潜势后,结合湿位涡异常值大小与梯度的保持发展,诊断整体环境条件对强对流的综合影响,更方便快捷的监测了降雹潜势的维持。在确定降雹潜势维持发展后,若个例满足热力切变平流参数阈值或45d BZ回波顶高与0℃高度层关系阈值,则判定个例为雹暴发展成强雹暴单体降雹。(5)为使这预报方法更广泛的运用于实际预报预警工作,利用多指标叠加法、多元逐步回归法构建了针对高原槽型雹暴过程的预报方法。以多指标法分析得出2至4个预报因子准确率更高。选取2个及以上的预报因子利用多元逐步回归法构建了针对高原槽型雹暴过程的回归预报方程组。得到由SI指数和水汽垂直螺旋度组成的多元逐步回归方程,以0.6～0.8作为预报值范围。以此方法极大地提高了雹暴预报的正确率,减少了漏报率。

关键词：雹暴贵州威宁地区物理诊断量单体相互作用预报模型

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