颮線
概述
颮線有許多雷暴單體(其中包括若干超級(jí)單體)側(cè)向排列而形成的強(qiáng)對(duì)流云帶?!帮R線”指風(fēng)向突然改變、風(fēng)速急劇增大的天氣現(xiàn)象,其出現(xiàn)時(shí)氣溫會(huì)下降,并伴有降雨。
颮線又稱不穩(wěn)定線或氣壓涌升線,是由若干排列成行的雷暴單體或雷暴群所組成的風(fēng)向、風(fēng)速發(fā)生突變的狹窄的強(qiáng)對(duì)流天氣帶。這個(gè)帶長(zhǎng)約幾十至幾百公里,寬約幾十公里至二百公里,是比普通雷暴影響范圍更大的中尺度天氣系統(tǒng)。颮線上的雷暴通常由若干個(gè)雷暴單體組成,少則4~5個(gè),多則十幾個(gè)或幾十個(gè),生消此起彼伏。所以颮線比個(gè)別雷暴單體帶來(lái)的天氣變化要?jiǎng)×业枚?。颮線過(guò)境時(shí),常會(huì)出現(xiàn)風(fēng)向突變、風(fēng)速猛增、氣溫陡降、氣壓驟升等劇烈的天氣變化。 “颮”是強(qiáng)陣風(fēng)的意思。
“颮線”范圍較小、生命史較短的氣壓和風(fēng)的不連續(xù)線,是對(duì)流風(fēng)暴的一種。水平尺度長(zhǎng)約幾十至幾百公里,寬約幾十公里至二百公里, 生命史幾小時(shí)至十幾小時(shí)。一般來(lái)講,當(dāng)高空低壓槽與地面切變線交匯時(shí),氣溫比較高、濕度又比較大,就容易出現(xiàn)颮線這種極端天氣。颮線過(guò)境處,風(fēng)向急轉(zhuǎn)、風(fēng)速劇增、氣壓陡升、氣溫驟降,颮線”后的風(fēng)速一般為每秒十幾米,強(qiáng)時(shí)可超過(guò)40米/秒。常伴有雷暴、暴雨、大風(fēng)、冰雹和龍卷等劇烈天氣現(xiàn)象。它具有突發(fā)性強(qiáng)、破壞力大、不可抗拒等特點(diǎn)。這類天氣形成、發(fā)展過(guò)程十分迅速,因此可預(yù)報(bào)時(shí)間很短。
春夏季節(jié)里,由于大氣處于高溫高濕狀態(tài),一旦有高空波動(dòng)?xùn)|移和冷空氣過(guò)境,就可觸發(fā)“颮線”的產(chǎn)生。“颮線”是一種較復(fù)雜的災(zāi)害性天氣,每年發(fā)生次數(shù)少,樣本分析資料確乏,給進(jìn)一步的深入研究帶來(lái)較大的困難。
由于颮線的出現(xiàn)非常突然,一般要在站點(diǎn)加密的中尺度天氣圖和氣象雷達(dá)回波顯示屏面上連續(xù)不斷地觀測(cè),才能發(fā)現(xiàn)颮線的活動(dòng)。颮線過(guò)境時(shí)風(fēng)向突變,氣壓涌升,氣溫急降,同時(shí),狂風(fēng)、暴雨、冰雹和雷電交加,能造成嚴(yán)重的災(zāi)害。因此,研究颮線的生命史、形成條件和活動(dòng)規(guī)律,做好颮線的監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)具有重要意義。
颮線結(jié)構(gòu)模式
中緯度颮線
中緯度地區(qū)的颮線常發(fā)生在春夏之交,多出現(xiàn)在地面冷鋒前或氣旋波的暖區(qū)及高空槽后西北氣流里的短波槽下方。颮線的低層前部有強(qiáng)流入氣流,而后部有強(qiáng)流出氣流。在颮線前,約 200hPa的高層為出流區(qū)。從低層進(jìn)入雷暴云體的濕空氣,向著逆切變氣流方向傾斜上升,然后流出云體,并與云體周圍的干下沉氣流形成一個(gè)后傾的環(huán)流圖。在雷暴云體后部,從中空卷入的環(huán)境空氣,形成濕下沉氣流向順切變氣流方向傾斜下沉,到達(dá)低層流出雷暴區(qū)。
熱帶颮線
熱帶颮線,多發(fā)生在臺(tái)風(fēng)前沿和東風(fēng)擾動(dòng)里。在它的前方,各層相對(duì)氣流都是流入的;在后方,高層和低層流出,800——500hPa層流入。從颶線前方低層流入的濕空氣,通過(guò)颮線在高空以云砧形式從后方流出。從前方中層進(jìn)入颮線的干空氣被輸送至低層后,又從系統(tǒng)后部流出。颮線常有向不穩(wěn)定區(qū)移動(dòng)的趨勢(shì),但其中雷暴單體的移動(dòng),一般與環(huán)境大氣的對(duì)流層中層風(fēng)向一致。
颮線生命史
颮線分布通過(guò)大量氣象雷達(dá)探測(cè)發(fā)現(xiàn),颮線從形成到消失,經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段:
① 形成階段。雷達(dá)回波開始為多塊孤立的對(duì)流單體組成的比較離散的回波帶,回波單體明亮,輪廓清晰,有明顯的塊狀結(jié)構(gòu),水平尺度一般為10~20公里。隨著對(duì)流單體的發(fā)展和并合,尺度增大,對(duì)流單體頂高由7~8公里發(fā)展到11~12公里,回波強(qiáng)度通常達(dá)40~50dBz,逐步形成帶狀,雷陣雨天氣開始,地面風(fēng)速加大。
② 發(fā)展階段?;夭▎误w和群體顯著發(fā)展,整個(gè)雷暴帶的長(zhǎng)度和寬度同時(shí)增加,在帶上出現(xiàn)擾動(dòng)。有時(shí)出現(xiàn)與地面流場(chǎng)相對(duì)應(yīng)的渦旋狀、波動(dòng)狀和“人”字形等回波特征。在這些擾動(dòng)中心附近,發(fā)展成結(jié)構(gòu)密實(shí)的強(qiáng)超級(jí)單體或強(qiáng)單體群。此時(shí)它們的水平尺度常為幾十公里,頂高猛增到14~18公里甚至更高,回波強(qiáng)度增至50~60dBz,甚至可達(dá)70dBz。雷暴帶前沿的回波強(qiáng)度梯度很大。此時(shí)地面風(fēng)速一般可超過(guò)25米/秒,每小時(shí)雨量可達(dá)40~60毫米,嚴(yán)重時(shí)可出現(xiàn)冰雹和龍卷。
③ 減弱階段。隨著能量的釋放,颮線逐漸減弱,回波帶的寬度加大,結(jié)構(gòu)逐漸松散,頂高下降,回波強(qiáng)度減弱,降水強(qiáng)度迅速減少,風(fēng)速也趨于減弱。
形成條件
颮線雖屬中尺度天氣系統(tǒng),但其形成和發(fā)展與一定的大尺度天氣形勢(shì)有關(guān)。颮線多出現(xiàn)在高空槽后和冷渦的南或西南方;有時(shí)出現(xiàn)在高空槽前、副熱帶高壓西北邊緣的低空西南暖濕氣流里;少數(shù)颮線產(chǎn)生于臺(tái)風(fēng)前部的倒槽或東風(fēng)波里。從相應(yīng)的地面形勢(shì)看,大部分颮線與鋒面活動(dòng)有關(guān),主要發(fā)生在地面冷鋒前100~500公里的暖區(qū)內(nèi)。
颮線產(chǎn)生于強(qiáng)烈位勢(shì)不穩(wěn)定的層結(jié)中(見大氣靜力穩(wěn)定度)。這種不穩(wěn)定層結(jié),多數(shù)是由中層或高層冷平流疊加在低層暖濕氣流之上所致。颮線與高空急流也有一定的聯(lián)系,多發(fā)生于急流區(qū)或風(fēng)的鉛直切變較大的區(qū)域。
颮線的移動(dòng)方向和移動(dòng)速度不僅和高空氣流有關(guān),還隨發(fā)展階段不同而異。在形成階段,移動(dòng)方向基本上和高空氣流方向一致,移動(dòng)速度較慢,一般為30~40公里/小時(shí);在發(fā)展旺盛階段,移動(dòng)方向多偏于500百帕或700百帕等壓面上的氣流方向的右側(cè),移速加快,一般達(dá)40~80公里/小時(shí),快者可達(dá)80~120公里/小時(shí);在減弱階段,移動(dòng)速度又相應(yīng)減慢,一般為30~40公里/小時(shí),移動(dòng)方向又和高空氣流方向一致。颮線上單體的移動(dòng)方向,有時(shí)和颮線一致,有時(shí)偏向颮線移動(dòng)方向的左側(cè),但交角小于60°。
颮線上強(qiáng)雷暴單體的強(qiáng)降水所形成的強(qiáng)大的下沉輻散氣流,在其行進(jìn)方向上最猛烈。它促使地面切變線超越于颮線之前。這支下沉冷氣流在低層和西南暖濕氣流輻合而引起的抬升,使原颮線的前方形成新的颮線。這時(shí)原颮線減弱,新颮線發(fā)展加強(qiáng),以這種新陳代謝的方式不斷向前傳播,就形成了颮線的“跳躍”現(xiàn)象。
個(gè)例分析
利用常規(guī)天氣觀測(cè)資料、自動(dòng)氣象站氣象觀測(cè)資料、衛(wèi)星云圖以及天氣雷達(dá)觀測(cè)資料,對(duì)2005年5月30日發(fā)生在陜西省境內(nèi)的颮線過(guò)程進(jìn)行了探討和分析,結(jié)果表明:地面到500 hPa各層影響系統(tǒng)的前傾結(jié)構(gòu),使前傾結(jié)構(gòu)控制區(qū)內(nèi)地區(qū)的不穩(wěn)定度迅速加強(qiáng),加之蒙古冷渦旋轉(zhuǎn)分裂冷空氣觸發(fā)形成中β尺度對(duì)流系統(tǒng)(MβCSs),為颮線形成提供了前期動(dòng)力和熱力條件;地面流場(chǎng)和能量場(chǎng)的分析明顯反映出了颮線在地面切變線后部,風(fēng)向、風(fēng)速輻合區(qū)前部。雷達(dá)產(chǎn)品分析表明颮線回波具有線狀分布和發(fā)展快的特點(diǎn),而且最大反射率與徑向速度的最大值在颮線發(fā)生的時(shí)段內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間相伴。當(dāng)颮線回波上的單體進(jìn)入“逆風(fēng)區(qū)”時(shí),發(fā)展更旺盛,不僅造成了災(zāi)害性的大風(fēng)和冰雹,還造成了影響范圍內(nèi)的短時(shí)強(qiáng)降水。
冷鋒的區(qū)別
颮線處于雷暴云下沉冷空氣的前緣,空間結(jié)構(gòu)和冷鋒酷似,都是冷暖空氣的分界面,過(guò)境時(shí)都伴有風(fēng)向急轉(zhuǎn),風(fēng)力猛增,氣溫下降,氣壓上升,加之它又常出現(xiàn)在冷鋒附近,因此,容易把它與冷鋒混淆。盡管颮線與冷鋒有不少相似之處,但也有很大差異,故又常將颮線稱為“偽冷鋒”或“假冷鋒”。
二者的主要區(qū)別在于:
1.冷鋒是兩種不同性質(zhì)氣團(tuán)的分界面,是大尺度系統(tǒng),而颮線則是在同一氣團(tuán)內(nèi)部形成和傳播的中尺度系統(tǒng);
2.颮線附近的天氣現(xiàn)象比冷鋒天氣劇烈得多,氣象要素的變率也比冷鋒附近的大得多;
3.颮線的移速一般比冷鋒要快,有時(shí)甚至比冷鋒快2~3倍;
4.颮線強(qiáng)度有明顯的日變化,而冷鋒沒(méi)有。
颮線的天氣特征
颮線前天氣較好,多為偏南風(fēng),且在發(fā)展到成熟階段的颮線前方常伴有中尺度低壓。颮線后天氣變壞,風(fēng)向急轉(zhuǎn)為偏北、偏西風(fēng),風(fēng)力大增,颮線之后一般有扁長(zhǎng)的雷暴高壓帶和一明顯的冷中心,在雷暴高壓后方有時(shí)還伴有一個(gè)中尺度低壓,由于它尾隨在雷暴高壓之后,故稱之為“尾流低壓”。颮線沿線到后部高壓區(qū)內(nèi),伴隨有暴雨、冰雹、龍卷等災(zāi)害性天氣。
