大氣熱力學(14)——強對流指數之三(熱力動力相結合的引數)

漫舞八月(Mount256)發表於2024-07-13

本篇文章繼續上篇的內容,介紹了根據預報員多年經驗總結的各種強對流預報指數。這篇文章是補充性質的,以後可能會繼續新增其他指數。

目錄
  • 14.1 強天氣威脅指數(Severe Weather Threat, SWEAT)
  • 14.2 風暴相對螺旋度(Storm Relative Helicity, SRH)
  • 14.3 能量相對螺旋度(Energy Helicity Index, EHI)
  • 參考資料

14.1 強天氣威脅指數(Severe Weather Threat, SWEAT)

強天氣威脅指數(SWEAT)是龍捲預報中的一個常用指數,它反映了不穩定能量、風向風速垂直風切變對風暴強度的綜合作用,其計算公式如下:

\[\mathrm{SWEAT} = 12 T_{d850} + 20 (\mathrm{TT} - 49) + 2 f_8 + f_5 + 125 (S + 0.2) \]

SWEAT 無單位。接下來對每一項進行介紹:

  • \(12 T_{d850}\):反映低層 850hPa 的溼度情況,要求必須 \(T_{d850} \geq 0\)。若 \(T_{d850} < 0\),則此項為 0。
  • \(20 (\mathrm{TT} - 49)\):反映層結不穩定度,要求必須 \(\mathrm{TT} \geq 49\)。若 \(\mathrm{TT} < 49\),則此項為 0。
  • \(2 f_8\):反映低空急流的情況,\(f_8\) 為 850hPa 層面的風速(單位為海里/小時),若單位為 m/s 則應轉化為海里/小時(轉化方法為乘以 2)。
  • \(f_5\):反映中空急流的情況,\(f_5\) 為 500hPa 層面的風速(單位為海里/小時),若單位為 m/s 則應轉化為海里/小時(轉化方法為乘以 2)。
  • \(125 (S + 0.2)\):反映低層順時針旋轉情況,其中 \(S = \sin(500hPa 風向 - 850hPa 風向)\),計算該引數時還要同時滿足許多限制條件:
    • 850hPa 的風向在 130°~250° 之間;
    • 500hPa 的風向在 210°~310° 之間;
    • “500hPa 風向 - 850hPa 風向”必須為正值;
    • 850hPa 的風速 ≥ 15 海里/小時(7.5m/s);
    • 500hPa 的風速 ≥ 15 海里/小時(7.5m/s)。

SWEAT 值越高,發生龍捲或雷暴的可能性就越大。發生龍捲時 SWEAT 的臨界值為 400,發生雷暴時 SWEAT 的臨界值為 300。需要注意的是,SWEAT 值只是表示強天氣發生的潛在可能性,不意味著一定出現強對流天氣;SWEAT 不應用於一般雷暴的預報。

14.2 風暴相對螺旋度(Storm Relative Helicity, SRH)

風暴相對螺旋度(SRH)實際上應該歸類於動力引數,它用於定量估計沿風暴入流方向上的水平渦度大小及入流強弱對風暴旋轉的結合效應。試驗結果表明,對於弱龍捲,中等強度龍捲和強龍捲,螺旋度大小分別為 150~299,300~499 和大於450。當 SRH>150 時發生強對流的可能性極大。

14.3 能量相對螺旋度(Energy Helicity Index, EHI)

能量相對螺旋度(EHI)的計算公式為:

\[\mathrm{EHI} = \frac{\mathrm{CAPE} \times \mathrm{SRH}}{1.6 \times 10^5} \]

EHI 無單位,它反映了在強對流天氣出現時,對流有效位能與螺旋度之間的相互平衡特徵。EHI 越大,發生強對流天氣的潛在程度越大。

EHI 強對流程度
>1 容易產生超級單體風暴
1~5 容易降下強龍捲(EF2-EF3),很危險
>5 可能降下猛烈(Violent)龍捲(EF4+),極端危險

參考資料

  • 強對流潛勢預報系統各個引數說明(簡書)
  • Skew-T Parameters and Indices
  • 雜談強對流的潛勢分析(洛谷)
  • 大氣對流引數(CSDN)
  • 風暴相對螺旋度與強對流天氣型別的關係分析(豆丁)
  • CMA的培訓學院

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