更新时间:2022-08-25 12:24
当温度槽落后于高空槽时,低压槽中槽线随高度的倾斜方向与槽移动方向相反,即在西风带中槽线随高度偏移在西侧的低压槽,称为后倾槽。它随着温度槽位置的前移而断续加深和发展,槽前盛行上升气流,易产生稳定性云系和降水。随着倾斜度的减小,槽前雨区随之减小。
当温度槽落后于高空槽时,低压槽中槽线随高度的倾斜方向与槽移动方向相反,即在西风带中槽线随高度偏移在西侧的低压槽,称为后倾槽。它随着温度槽位置的前移而断续加深和发展,槽前盛行上升气流,易产生稳定性云系和降水。随着倾斜度的减小,槽前雨区随之减小。
高空槽是活动在对流层中层西风带上的短波槽。一年四季都有出现,但春季出现最多。高空槽的波长约1000千米,移动方向为自西向东。槽前盛行暖湿西南气流,常常成云致雨;槽后盛行干冷西北气流,常常晴冷天气。一次高空槽活动反映了不同纬度间冷、暖空气的一次交换过程,给中、高纬度地区造成阴雨和大风天气。高空槽常与高空温度槽相配合,温度槽和高空槽位置不同时,出现三种不同形式的高空槽,即后倾槽、垂直槽和前倾槽。
后倾槽的特点是随高度的增高槽线向移动方向的后方倾斜。其倾斜程度不同,对天气的影响也不同。当程度较大时,由于槽前的垂直运动分布范围广,但发展并不很强,所以多半产生广阔的稳定性低云降水天气。根据实际工作经验,低云降水区主要集中在700毫巴槽前,故700毫巴槽线一过,天气就可好转。当槽线随高度倾斜程度不大,故垂直运动发展较强,所以常造成强烈的不稳定天气,但天气区较窄,来时突然,好转也较快。
在西风带中,槽线随高度而偏移在西侧的称为后倾槽;反之偏移在东侧的称为前倾槽。后倾槽最常见。
后倾槽:当温度槽落后于高空槽时,低压槽线随高度升高逐渐向与其移动方向相反的方向倾斜,即向冷区倾斜,这种情况叫后倾槽。后倾槽随着温度槽位置的前移,平流作用加强,高空槽将继续加深发展,槽前广阔范围内盛行辐合上升气流,如果水汽充沛,将产生稳定性云系和降水。
前倾槽:当温度槽超前于高空槽时,高空槽线随高度升高向前倾斜,称前倾槽。前倾槽的槽后冷空气将置于槽前暖空气之上,导致低槽很快消失,产生不稳定云系和阵性降水。
实际大气中出现的后倾槽和前倾槽是比较复杂的,而且可以互相转化。例如,有时700毫巴槽前倾,而500毫巴槽并不前倾;有时同一条槽线,其北部前倾,而南部后倾;有时后倾槽由于其上层移动较快而变成前倾槽,前倾槽由于其上层移动较慢也可变成后倾槽,等等。
冷涡、锋面、低槽(包括横槽、切变线)等天气系统均可导致冰雹天气。研究得出,冷涡、冷涡冷槽、低涡冷锋、横槽四种以中高层冷空气入侵为主的主要降雹系统和西北气流、短波槽两种以低层暖平流为主的影响系统。
一般情况下,强对流天气多发生在西风槽呈“前倾”的高低层配置下。
根据积云动力学理论, 急流主要起动力抽风作用,有利对流发展,对冰雹云顶进一步发展起动力作用。高空急流的存在使高层动量逐渐下传,动量下传又使得下层扰动加强,有利于产生上升运动;同时,又引导干冷空气进入,导致不稳定层结形成和触发不稳定能量释放。分析高空风场发现,300 hPa 以上存在风速大于30 m·s-1 的急流带。
(1)不稳定条件分析
大范围层结不稳定是大范围雹暴发生的重要背景。局地层结稳定度冰雹爆发前,雹区低层一般都有一个潜在不稳定能量累积的过程。在外部动力条件具备的情形下,大气潜在不稳定能量就会释放而触发强对流天气。
(2)触发机制
雹暴发生除必须具备不稳定条件之外,还需有一定的触发机制才能使潜在不稳定能量释放并产生强对流。冷锋、冷涡、低槽、切变线、中空急流、能量锋、低层气流辐合线、地形强迫抬升、下垫面不均匀加热形成的局地上升运动等都可能成为其触发机制。此次降雹的触发机制并不是单一的, 地面冷锋、切变线、低槽、中层急流都对触发能量释放起到很大作用。地面冷锋锋前暖空气被强迫抬升,切变线附近辐合和低槽槽前正涡度平流使上升运动加强,造成不稳定能量释放,促使对流发展。
500 hPa以下正涡度平流较小,涡度平流随高度增加。由ω 方程可知,当涡度平流随高度增加时,将产生上升运动,高层较大正涡度平流促使雹区垂直上升运动产生和加强,有利强对流天气发生。
(3)水汽条件
水汽是成云成雹必不可少的“原料”,水汽垂直分布与温度一样, 都是影响气层稳定度的重要原因,雹区需有适当的水汽含量和水汽相对集中区。雹云形成之前,衡水雹区对流层低层(700 hPa 以下)存在浅薄湿层,850 hPa 等压面上表现为一狭长湿舌。
(4)特征层高度
合适的过冷却层厚度(0 ℃层与-20 ℃层间的厚度)对冰雹形成和增长有利,不太高的融冰厚度(0 ℃层到冰雹降落地点之间的高度差) 可使冰雹降落过程中不至于被完全融化[11]。0 ℃层位置太高不利于形成大的冰雹,一般认为,600 hPa 上下为宜;-20 ℃层在400hPa 附近及以下有利于成雹,在这种条件下可保证云体发展较高,利于冰雹形成;同时,当雹块长大后下落时不至于因暖层较厚而被融化成水滴。
(5)风的垂直切变
有关统计分析表明,垂直风切变的大小往往和形成风暴的强弱密切相关。在一定的热力不稳定条件下,垂直风切变的增强将有利于风暴的生成、加强和发展。垂直风切变是指水平风(包括大小和方向)随高度的变化,强的垂直风切变出现高度太低,对不稳定条件下发展的积云、浓积云、积雨云起阻碍作用;出现高度在5~12 km 对强位势不稳定条件下发展起来的体积庞大的积雨云起维持和增强作用。
冷锋雷暴出现的时间主要决定于锋面的移速。冷锋雷暴一般生成于冷锋过境前后2-3小时之内。当高空为前倾槽时,雷暴出现在冷锋过境之前,而当高空为后倾槽时,雷暴出现于冷锋过境之后。因此,冷锋雷暴出现时间的预报,主要考虑锋面的移速以及地面锋与高空槽的配置情形。而冷锋的移速则决定于引导气流速度的大小,锋后冷高压的强度,锋前暖高压或变性高压的阻挡作用和地形影响。
冷锋雷暴持续的时间决定于冷锋的移速、强度及700毫巴槽线配置和槽的移速。当冷锋移速较快或强度较强时,冷锋雷暴持续时间一般较短;反之则较长。在后倾槽的情况下,700毫巴槽线过境时,一般雷暴已经结束。