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1、水汽云圖干濕特征在局地暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用摘要風(fēng)云2E靜止衛(wèi)星資料的高時(shí)空分辨率和覆蓋面積，可以比較直觀地監(jiān)測分析范圍較大的暴雨和雷暴等對流性災(zāi)害性天氣，由于水汽云圖的通道特性，低層云在水汽圖像上表現(xiàn)不出來，因此水汽圖像能有效地揭示出對流層中上部的大尺度流型。水汽圖像上最重要的特征是干區(qū)、濕區(qū)及它們之間的邊界。干侵入是對流層頂附近下沉至低層的干冷空氣，干侵入有利用暴雨的發(fā)展。當(dāng)發(fā)現(xiàn)干侵入時(shí)，可以作為暴雨仍將發(fā)展的依據(jù)之一。關(guān)鍵詞風(fēng)云2E衛(wèi)星水汽圖像；干濕邊界特征；干侵入；高空環(huán)流形勢；暴雨；假相當(dāng)位溫中圖分
2、類號P457.6文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號1007-5739（2015）08-0244-031風(fēng)云2E靜止衛(wèi)星水汽圖像應(yīng)用1.1風(fēng)云2E靜止衛(wèi)星簡介6FY-2E于2008年12月23日在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心由長征三號甲運(yùn)載火箭成功發(fā)射升空，目前定位于東經(jīng)105°赤道上空，是我國自行研制的第1代地球靜止軌道氣象衛(wèi)星，與極地軌道氣象衛(wèi)星相輔相成，構(gòu)成我國氣象衛(wèi)星應(yīng)用體系。FY-2E是第3顆風(fēng)云系列靜止業(yè)務(wù)衛(wèi)星，作用是獲取白天可見光云圖、晝夜紅外云圖和水氣分布圖，進(jìn)行天氣圖傳真廣播，收集氣象、水文和海洋等數(shù)據(jù)收集平臺的
3、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)，供國內(nèi)外氣象資料利用站接收利用，監(jiān)測太陽活動和衛(wèi)星所處軌道的空間環(huán)境，為衛(wèi)星工程和空間環(huán)境科學(xué)研究提供監(jiān)測數(shù)據(jù)。1.2風(fēng)云2E靜止衛(wèi)星水汽圖像特性由于風(fēng)云2E靜止衛(wèi)星資料的高時(shí)空分辨率和覆蓋面積，可以監(jiān)測分析范圍較大的暴雨和雷暴等對流性災(zāi)害性天氣。利用衛(wèi)星圖像可以比較直觀地分析出大氣的動力和熱力條件，進(jìn)而分析暴雨等對流性天氣現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。大氣是一個三度空間結(jié)構(gòu)，對流性天氣產(chǎn)生于對流層中低層和中高層的系統(tǒng)共同作用。云是大氣運(yùn)動的被動示蹤物，由于水汽云圖的通道特性，低層云在水汽圖像上表現(xiàn)不出
4、來，因此水汽圖像能有效地揭示出對流層中上部的大尺度流型。水汽圖像上最重要的特征是干區(qū)、濕區(qū)及它們之間的邊界。干區(qū)是圖像上暗色的區(qū)域，濕區(qū)是淺灰禍白亮的區(qū)域，干濕區(qū)與天氣尺度的下沉和上升運(yùn)動區(qū)域相對應(yīng)?！斑吔纭狈从沉酥懈邔语L(fēng)的大致運(yùn)動走向，可以用來確定正在緩慢移動的天氣系統(tǒng)中高層氣流的方向。水汽圖像上的干濕邊界特征，對天氣系統(tǒng)的發(fā)展有指示意義[1]。1.3水汽圖像判斷干侵入6干侵入是對流層頂附近下沉至低層的干冷空氣，能夠調(diào)整濕度場結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生熱力效應(yīng)。干侵入有利于暴雨的發(fā)展[2]。當(dāng)發(fā)現(xiàn)干侵入時(shí)，可以將其作
5、為暴雨仍將發(fā)展的依據(jù)之一。干侵入的特征是低高位勢渦度和低濕度。高位渦低濕度空氣在水汽圖像上表現(xiàn)為近黑色灰度的區(qū)域，非常明顯，因此衛(wèi)星水汽圖像是監(jiān)測干侵入的有效工具。通過把風(fēng)云2E水汽圖像和常規(guī)觀測的物理量場疊加，對暴雨等天氣過程進(jìn)行干濕特征分析，可以有效提高短時(shí)和鄰近預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確率。2天氣過程分析利用風(fēng)云2E靜止衛(wèi)星水汽圖像，對2014年8月6日一次切變線觸發(fā)的區(qū)域性暴雨過程進(jìn)行分析。通過對不同高度大氣層的干濕特征進(jìn)行簡單分析，說明水汽云圖特征在局地性暴雨預(yù)報(bào)的中的啟示作用。2.1天氣實(shí)況通過山東降水分布
6、圖（圖1）可見，8月6日0：00―12：00魯中地區(qū)自西向東出現(xiàn)了一次雷雨天氣過程，降水分布不均勻，南部相對較大，半島南部和魯中南部共4個大監(jiān)站出現(xiàn)暴雨，根據(jù)觀測資料，寧陽站上最大小時(shí)雨強(qiáng)達(dá)到40.5mm/h。2.2高空天氣形勢分析8月6日8：00500hPa圖（圖2），中高緯度為兩槽一脊的環(huán)流形勢，中6緯度西風(fēng)帶有低槽位于河套以西。山東省受588線外圍的西南氣流控制，584線穿過魯中北部，西南暖濕氣流提供大量水汽。前期3―4日魯中地區(qū)最高氣溫在35℃以上，4日晚間出現(xiàn)對流性小雨天氣，釋放了少量能量，之
7、后5日氣溫達(dá)到29℃左右，基本維持了高溫濕熱天氣，實(shí)現(xiàn)能量堆積。2.3中尺度分析利用配料法對2014年8月6日8：00高空500、700、850hPa的實(shí)況觀測資料進(jìn)行中尺度分析，從中尺度分析圖（圖3）可以看出，系統(tǒng)和溫度濕度配置，此次強(qiáng)對流天氣的主要影響系統(tǒng)比較明顯，是高空的西南氣流和低層切變線。6日8：00高空有顯著的西南暖濕氣流穿過魯中和半島南部地區(qū)，輸送大量的水汽和能量。850hPa上在魯南和魯中南部地區(qū)有切變線存在，高層700hPa的西南風(fēng)作為引導(dǎo)氣流，引導(dǎo)切變線東移。在切變線經(jīng)過的地區(qū)，強(qiáng)對
8、流天氣觸發(fā)。利用比濕分析水汽的空間分布，在850hPa上可見，魯中地區(qū)的比濕分布差異較大，北部在5～8g/kg，南部在8～12g/kg，北部水汽少，南部水汽充足，這也是暴雨落區(qū)只出現(xiàn)在魯中南部和半島南部的原因之一。用850hPa和500hPa溫差分析大氣穩(wěn)定度，山東省500hPa與850hPa的溫差均大于22℃，不穩(wěn)定能量較強(qiáng)，符合短時(shí)強(qiáng)降水的不穩(wěn)定能量條件。3水汽圖像分析3.1對流層上部環(huán)流特征分析6對流層上部的環(huán)流與暴雨、強(qiáng)對流等天氣的
