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一次完整的组织化强降雹雷暴的发展过程以及一些随想

楼主#
更多 发布于:2017-07-10 17:19
最近看到T君在论坛发的一些文章,颇受启发,加上最近刚好观察了一个长达2个小时左右的强降雹雷暴的发展过程,想说些自己对这类雷暴的看法
大环境:我了解的不多,当天应该是处于副高590线控制下,CAPE接近2000,BLI:-3,k指数:37
发生时间:下午15:30前后
发生条件:市区南部有较强热对流活动,天况良好,午后上升运动剧烈,近地面气层炎热稳定,中高空气层不稳定
观测地点:市区北部,强雷暴的正北方向
(1).雷暴最初于下午15:15分前后出现,前身是两块对流云团,均隶属低顶系统

图片:QQ图片20170710170314.jpg

图片:QQ图片20170710170318.jpg



1图相较于2图已进入逐渐成熟的水平,1图的雷暴是很明显的低顶系统,下部的RFB明显,上升活动显著,云团整体以上升运动为主。而2图的上升运动则猛烈的多,仍然处于旺盛的发展期,两者间隔距离≥20km
(2).15:25,双积雨云仍然在快速发展

图片:QQ图片20170710170710.jpg

图片:QQ图片20170710170714.jpg



靠左侧较为成熟的系统此时正在突破近地面稳定层结和逆温层,这有点近似于高架雷暴的发展,与高架雷暴不同的是,高架雷暴的下层是个较为稳定干燥的界面,而这个低顶系统下层则是下垫面粗糙而上升气流活动剧烈的界面,云泡上的璞状云显然是个显著的特征。而靠近西侧的系统发展则显得平稳而持续,整个云体在10分钟内扩大了近5倍,已经逐渐步入秃积雨云阶段。
(3)15:30,双积雨云逐渐进入过渡期

图片:QQ图片20170710171054.jpg

图片:QQ图片20170710171058.jpg



显然此时靠左侧的系统现在发展趋势快于右侧,垂直向上猛烈发展的云泡象征着整个云体正在摆脱低顶系统的范畴而向正规强对流系统迈进,西侧的系统云砧边缘开始舒散平铺,上升区本身开始略微倾斜,象征着较强的背景切变和该系统逐渐进入鬃积雨云阶段
(4)15:40,两者同时进入成熟期

图片:QQ图片20170710171359.jpg

图片:QQ图片20170710171408.jpg



不得不说双系统的发展是旗鼓相当的,先前靠左侧的系统的猛烈发展的迹象逐渐消失,云砧平滑,边缘有卷层云分布,呈现典型的对流单体的成熟特点,而西侧云顶也不再上升,除了其下沉区在不断扩大之外,与左侧的系统无明显差异,但是此时两者的直线距离已经接近10km
(5)15:45 出现降水,开始合并

图片:QQ图片20170710171646.jpg

图片:QQ图片20170710171651.jpg



靠右侧的系统此时占据主导的特点已经初现端倪,对流柱再一次转为垂直向上,云底部的外流携带着从高空下来的干冷气流在近地面凝结成云滴从而形成积云和层积云,由于我地正对着风暴的外流方向,层积云已经逐渐平铺开来向观察者的方向靠近,此时右侧的系统发展已经趋于稳定,整个系统看上去更像是一个多单体风暴
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1楼#
发布于:2017-07-10 17:19
(6)15:50,开始合并

图片:QQ图片20170710171635.jpg



图片:QQ图片20170710172409.jpg



可以看到西侧系统的外流区已经和东侧系统的外流区融为一体(东侧系统的入流区是由北向南也就是从观察者的方向向远方伸展),此时东侧系统仍然在发展,显然两者的合并没有互相影响。如果此时的背景条件一般 ,在维持一段时间以后其中有一个单体会逐渐减弱,整个系统会向背景风的方向移动。可在这个案例中,高空极不稳定的大气已经地面强烈受热产生的上升气流促使两者向一个更强烈的体系发展,
(7)16:00 合并进入尾声,中心统一,强回波出现

图片:QQ图片20170710172736.jpg

图片:QQ图片20170710172743.jpg



从这个角度可以看到这个系统的中心已经统一了,占据主导的西侧风暴顺利的吞并东侧风暴并继续发展,此时的云顶与15分钟前在画面中相比又高了近一倍,图中甚至已经看不到云顶顶端甚至看不到这个雷暴有任何发展出云砧的迹象。从第一次发展云砧再到合并再到突破云砧再度出现爆@炸性发展足以说明条件非常有利这个系统的发展。
有趣的是正对着我的方向这个系统的后部出现了一个下沉区,此时我并不认为系统有很强烈的下沉气流,因为可以清楚的看到风暴底部的纹理,而这个后部下沉区出现的地点也并非是雷暴的几何中心或入流缺口旁,而是在雷暴的北面外流区附近,对此我做了一些猜测,比较大的可能是系统的合并是个较为复杂的过程,很明显西侧的系统强于东侧系统,当东侧系统逐渐靠近西侧系统时,西侧较强的外流边界促进了东侧系统的发展,这有点类似于为何飑线前侧会出现一些超单并且这些超单会在飑线逐渐靠近时猛烈爆发,此时东侧系统的中高层结构已经并入了西侧系统的下沉范围内,大量的凝结核和云滴在并入过程中迅速下降拖曳空气,到达干燥地面后水汽蒸发,形成较为干冷的下沉气流,仔细观察,东侧系统的低层结构仍然保持完好,所以整个系统在合并期可以认为是一个强迫动力抬升而增强的过程,只不过这个过程极其短暂而且很快就被吞并。
雷达图上此时对应的回波强度已经接近50dbz了
(8)16:05,风暴继续发展,地面强降水迹象凸显

图片:QQ图片20170710175210.jpg

图片:QQ图片20170710175220.jpg


此时整个系统已经趋于统一,当然外流的增强,低云的增加让我越来越难观测这个系统的主体了,但是并不妨碍我对系统大致结构的认识。
前面说到了合并已经完成,东侧系统成功并入之后其入流区和低层结构仍然保持着而并不是完全被“吞掉”,唯一的合理解释是西侧系统仍然相对是个小尺度系统,不足以强到将其姊妹风暴整个都“吃下去”,而是借助其姊妹风暴的低层入流结构发展后侧入流急流,或者仅仅后侧入流。老实讲因为我不是全方位观测这个风暴,我个人对风暴西南侧的唯一入流支的存在表示怀疑,我觉得仅仅根据上上图来看,低层的东侧风暴结构仍然提供了一个持续输入的环境,旺盛发展的云泡以及底部无雨类似于超级单体中的“海狸尾巴”式的入流,让我相信风暴这个时候仍然处于旺盛发展期,能量的来源是多方面的,但此时主要下沉区也应该出现,地面已经观察到了短时强降水和较强的直线风
(9)16:15 核心回波接近60dbz,逐步成熟

图片:QQ图片20170710180000.jpg

图片:QQ图片20170710180005.jpg


风暴的迅速增强使其外流边界已经从观察者头上掠过,此时很容易给人造成一种风暴直接来的假象,其实不然,外流边界带来的是干燥的直线风和较平稳的冷性气流(强风暴的外流边界可能会很强),外流边界到达地面以后幅散,又强迫抬升了风暴前侧的暖湿空气加强了上升气流的输送,增强风暴。
这时可以发现风暴的后部入流区正在逐渐减弱,应该是较强的外流边界在幅散的同时切断了风暴后侧的入流供应,直到这时,我才认为东侧风暴到了真正的消亡期
风暴核心的回波已经接近65dbz,我认为这时有降雹的可能

图片:QQ图片20170710181007.jpg

图片:QQ图片20170710180920.jpg