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1、兴安盟一次强对流暴雨的稳定度和能量参数分析摘 要:利用常规探空资料,对2011年7月15-16日发生在兴安盟境内的一次强对流暴雨过程中的稳定度和能量参数进行了诊断分析。结果表明:对流有效位能、深对流指数和粗理查森数在暴雨开始前有较明显的增大,对流抑制能量有显著的减小，且峰值对降水时段有一定时间的提前量;稳定度指数也与短时暴雨的发生、发展有着良好的对应,当测站对流稳定度指数在-14℃以下、抬升指数在-3℃以下，K指数达到33℃以上、遇有触发机制,极易产生强对流暴雨，A指数在预报中有明显的滞后性。关键词:短时暴雨稳定度指数能量参数引
2、言2011年7月兴安盟地区的雷暴、冰雹、短历时强降水等强对流天气频发。据统计，整个7月份兴安盟境内出现12次局地或区域性过程，累计达27站次，属历史少有。造成多次局地洪涝，使良田、桥梁、道路和民房等被冲毁，牲畜被冲走，1人死亡。强对流天气是在有利的大尺度环流背景下产生的中小尺度天气系统的产物,一般伴随雷暴、大风和局地暴雨,有时还伴有冰雹和龙卷风,是一种具有短时巨大破坏力的天气,常给国民经济和人民生命财产造成严重的损失,由于其具有时空尺度小、发展速度快、持续时间短的特点而难以准确预测。为了表述强对流天气发生、发展的环境,经常用到各
3、种对流参数,而物理意义明确的能量、动力和热力稳定度参数最为常用。以前由于各种参数计算复杂，很难得到有效应用，但是随着Micaps3系统的推广，micaps系统提供6大类78种物理量，为各种物理量的应用提供了方便。本文通过对此次暴雨过程的8种物理量进行分析，归纳强对流天气的物理量指标，方便在以后的业务中应用。1暴雨过程概况及环流背景2011年7月15-16日，兴安盟境内遭遇一次强对流暴雨天气袭击，整个过程伴有大风、强雷暴和冰雹等强对流天气，这次降水时空分布不均，根据区域自动站资料显示，除了兴安盟所属索伦国家基准气象站降水量达51.
4、6毫米外，还有12个自动雨量站降水量在40毫米以上，最大降水量出现在科右中旗的杜尔基，达74.5毫米；乌兰浩特的葛根庙1小时降水量达65.5毫米。此次强降水主要受维持少动的高空低涡影响所致。7月15日20时500hpa天气图上，欧亚大陆中高纬度呈两槽一脊的形势，脊位于亚欧大陆东岸，在脊的底部有一个高空低涡维持少动，兴安盟处于低涡的东南象限，副高呈东西带状，副高外围西南气流携带水汽源源不断往北输送，与低涡携带的冷空气在兴安盟地区形成交汇，触发强对流天气的产生。2能量参数分析在micaps3.1.1系统中，提供表征能量参数的物理量有
5、多种，这里仅选取深对流指数（DIC）[1]、对流有效位能（CAPE）、对流抑制能量（CIN）和粗理查森数（BRN）[2]等四种指数进行分析。2.1深对流指数（DIC）强对流是一种深(厚)对流,几乎所有的局地强风暴都与深对流有关,而与有组织的深对流系统联系最密切的3个重要因素是:1.对流层低层有足够的湿层以保证有充足的水汽供应;2.充分大的温度直减率以保证足够的不稳定能量;3足够的抬升力以使空气能从湿层到达自由对流高度[6]。Barlow将其中前两个因素结合,组成一个可用于预报的深对流指数(DCI),其表达式为DIC=(T850+
6、Td850)-LI…………………………………………………………………………(1)式中T850、Td850分别为850温度和露点(以℃为单位),LI为地面抬升指数。深对流指数越大,预示条件不稳定越强。若同时具备抬升触发条件,则很可能出现强对流天气事件。图12011年7月15-16日深对流指数变化曲线这次暴雨过程的深对流指数变化如图1所示。暴雨发生前,深对流指数有一个明显增大的过程,15日08时,索伦的DCI值仅有22.5℃;到了15日20时DCI增大到了33.6℃，,索伦上空对流层中低层大气的不稳定度不断增强,已存在对流发生的潜势
7、,15日夜间随着冷暖空气的交汇,不稳定能量得以触发,从而产生了强对流天气。到16日08时,由于不稳定能量的释放,对流层中下层的不稳定度有所减小,表现在深对流指数上则是该指数值由峰值下降到仅有22.9℃。2.2对流有效位能（CAPE）近年来,对流有效位能越来越多地被用于对流天气的分析和预报业务中，对流有效位能常用的表达式为CAPE=………………………………………………………(2)有效位能的含义是指可能转换为动能的位能。式(2)表示在自由对流高度与平衡高度之间,当气块的重力与浮力不相等且浮力大于重力时,一部分位能可以释放,气块可从正
8、浮力做功而获得能量,因这部分能量对大气有着积极作用,并有可能转化成气块的动能,故称其为对流有效位能。对流有效位能是一个能定量反映大气环境中是否可能发生深厚对流的热力变量。在平衡高度处,环境对气块的浮力加速度为0,在此高度之上,对流将因为环境的负浮力作用而受到削弱
