1、福建省灾害性天气预报经验为准福建省主要灾害性天气分析与预报(福建省气象台 刘爱鸣等)1 福建四季和主要影响系统11春季(36月)11.1春季的天气春季是我省阴湿多雨的季节,就降水的性质与强度区分,包括两个气候阶段:34月称春雨期,56月称霉雨期。34月份还是我省降雹高峰期。春雨是入侵华南而变性的冷空气与尾随其后的新鲜冷空气相交于我省上空,形成的降水。降水一般不强,但易造成阴雨连绵。有的年份会出现阴雨和春寒相伴出现,对春播春插不利的天气。但也有些年份为久晴不雨的春旱年景。福建霉雨是华南雨季的组成部分,它是由于西南季风爆发,使东亚季风雨带北跳驻留于华南的结果。所以雨势猛烈,易造成洪涝灾害。56月是
2、福建一年最多雨时期,全省各地总雨量在400700MM,占全年雨量34-37%。6月下旬霉雨结束后,常出现一段高温天气。有的年份,6月份甚至于5月份已有台风影响。11.2春季主要影响系统(1)低空急流:前汛期期间,西南低空急流经常在我省南北间摆动。这支强风轴向北输送大量水汽,并由于轴上风速分布的不均匀而造成水汽、能量的堆积,为暴雨、冰雹形成提供了必要的条件。(2)南支槽:春季,华南地区南支槽的活动最频繁,其波长20003000公里,波速每天1015个经度。在稳定的环流形势下,频繁的南支槽活动常造成我省早春的低温连阴雨天气。另外,南支槽东移,有利于西南气流加强和波动的发展,也是造成我省暴雨和强对流
3、天气的一个重要系统。(3)切变静止锋:江南850hPa切变线和华南地面静止锋是影响福建前汛期暴雨的主要天气尺度系统,它为中小尺度系统提供了形成暴雨的水汽条件、位势不稳定条件和辐合上升运动条件。 切变根据其两侧风场的不同配置可分为三种: 静止锋切变:由东东北风与西南风构成。静止锋切变是华南地区降水的一种常见的天气类型(图1左)。 冷式切变:由西北风与西南风构成(图1中)。.暖式切变:由东南风与西南风构成。暖式切变是粤东和闽南沿海强降水的一种主要天气类型(图1右)。图1 切变类型 (4)低涡切变静止锋:西南低涡一年四季都会出现,以春季和初夏最活跃,常沿切变东移,影响我省。低涡切变适中型是福建前汛期
4、暴雨出现机率较高的一种天气形势。(5)江淮气旋:春季多江淮气旋活动,对福建影响,除了气旋入海之前有强西南大风外;气旋暖区里(低空有急流)以及气旋后部的冷锋过境前后,有时会出现暴雨或冰雹等强对流天气;气旋后部的冷锋过我省后,常伴有强烈的降温,有时会出现春季强的寒潮过程。(6)低槽冷锋:三层高空有明显低槽发展东移,地面冷锋过境形势,这是造成我省全省性暴雨或冰雹等强对流天气的另一种重要天气系统(图2)。图2 低槽冷锋(7)武夷山锢囚锋:由于武夷山的阻挡,使南下冷锋常在这一地区产生停滞弯曲现象。同时由于冷空气一方面从沿海向内陆入侵及武夷山北侧冷空气越过山脉,从而易在福建山地形成锢囚锋(图3)。锢囚现象
5、主要出现在3-5月份。从弯曲到锢囚最快6小时,最慢30小时,一般在9-24小时。锢囚锋天气: 冷锋从弯曲到锢囚期间,福建大部地区都会降水,闽西北及泉州和福州西北部还会出现雷雨,冰雹,暴雨等剧烈天气。形成武夷锢囚锋的形势: 从冷锋开始弯曲到产生地形锢囚,福建均处于暖区中,下午到上半夜 ,常由于高温,在福建中西部形成地面热低压环流。图3 武夷山锢囚锋 分析表明弯曲冷锋中形成地形锢囚的,大部分锋面气旋中心已经在130E以东或是刚刚形成锋面气旋,其中心气压为1008-1012hPa。这说明在缺少引导冷锋快速南下的力量下,使冷锋停滞于山脉北侧,有利于未来形成地形锢囚。11.3春季主要气象灾害 34月份主
6、要气象灾害:低温连阴雨、倒春寒、冰雹、飑线、西南大风、江淮气旋影响下的强天气、寒潮、春旱。56月份主要气象灾害有:暴雨、连续性暴雨、沿海大风、早台风、高温。春播期低温阴雨天气过程:北部3月1日4月10日,连续三天日平均气温12的天气过程;南部2月21日4月10日,连续三天日平均气温12的天气过程。北部地区和南部地区以仙游、永春、漳平、武平为界,以北为北部地区,以南为南部地区(上述几站为南部)。倒春寒天气过程:北部地区(3月21日-4月10日,低温出现在4月上旬末则可延续至过程结束日):3月下旬日平均气温12.,5天;4月上旬日平均气温12.,4天;3月下旬至4月上旬期间有二次日平均气温12.0
7、,为期3天,且间隔不超过2天。南部地区(3月11日-4月10日):3月中、下旬:日平均气温12.0,4天;4月上旬:日平均气温12.0,3天。五月寒:5月21日-6月10日,出现日平均气温20.0,3天的天气过程。早台风 :7月10日前登陆或影响福建的台风。 12夏季(79月)12.1夏季的天气福建夏季,常见的天气类型有三种:第一种是副热带高压控制下的晴热干旱天气,几乎年年都会出现,只是时间长短不同而已。有的年景由于副高中心长期驻留福建,晴空万里,滴雨难下,招致大旱。第二种是台风袭击下的狂风暴雨天气,平均每年有登陆和影响台风56 次,导致风涝灾害。第三种是辐合区制约下的局部或区域性雷雨天气,有
8、时由于东风波、热带云团的影响,也会出现恶劣的天气,但持续时间较短,出现机会也不多。7月福建进入夏季,是一年中最热的月份。8月是台风登陆和影响福建最多的月份。9月,福建天气特点是多晴天,气温较高,就是群众常说的“秋老虎”天气。9月下旬后,登陆福建台风较盛夏明显减少,有时北方冷空气可影响闽北,当南下冷空气较强时,部份地区会出现寒露风。沿海由冷空气所致东北大风开始频繁。12.2夏季主要影响系统图4 副高季节北跳示意图(1)副热带高压:西太平洋副热带高压是一个庞大的暖性高压体系。它是东亚最重要的大型天气系统之一,对大范围的旱涝灾害有着巨大影响。它的强度和位置变化是左右福建季节转折的重要因素。据鹿世瑾的
9、统计(图4): 副高第一次季节北跳,脊线从20N突跳至25N.多年平均期是6月28日。从此福建雨季结束。标志着福建春季结束,夏季的开始。 副高第二次季节北跳,脊线从25N跳至30N,多年平均期是7月20日。从此福建台风活跃期开始。第一次和第二次北跳之间,副高正好位于我省上空,是福建初夏的炎热少雨期。 副高第一次季节回跳,脊线从30N或以北,重回到25N,多年平均期是9月10日。至此福建登陆台风盛期已过,北方冷空气有时可影响闽北。 副高第二次季节回跳,脊线从25N再次南退到2022N附近,多年平均期是10月7日。至此福建台风季基本结束,秋季开始。第一次和第二次回跳之间,副高又正好位于我省上空,我
10、省常遇一段秋暑天气,既“秋老虎”。图5东风波示意图(2)热带气旋:热带气旋是形成在热带洋面上的气旋性大涡旋。按其中心风力可分为:热带风暴(中心风力89级)、强热带风暴(中心风力1011级)、台风(中心风力1213级)、强台风(中心风力1415级)、超强台风(中心风力达到或超过16级)。福建地处东南沿海,受热带气旋影响相当频繁,仅次于广东、台湾两省。(3)东风波:当副热带高压位置偏北,高压脊呈东西走向时,其南侧的深厚东风带里受到扰动后容易产生一种波动,称为东风波(图5)。它是倒V形槽区,槽线呈南北向或东北西南向,槽西部为东北风,东部为东南风。东风波受东风气流引导,自东向西传播,移速每天约5个经距
11、。西太平洋及影响我国的东风波坏天气一般集中在波前。东风波在有利条件下还回发展成台风。(4)热带辐合带:北半球夏季,东北信风北移,南半球的东南信风越过赤道北纬5度时受地转偏向力影响变成西南风,于是东北风与西南风之间构成一条东西向的热带辐合带。气压场上表现为两半球副热带高压之间的低压区(图6)。 热带辐合带每年6月开始,特别在7、8月份盛夏季节里,甚至9月,它经常活跃在华南沿海地区,由于气流辐合,加上暖湿对流性不稳定,常给这一带地区带来雷阵雨等天气。其上还常有南海低压或南海台风发生发展。12.3夏季主要气象灾害78月份主要气象灾害:台风、高温、雷雨、夏旱。9月份主要气象灾害:台风、寒露风、沿海大风
12、。图6 热带辐合带示意图夏旱: 霉雨结束至7月下旬初,这一时期副热带高压正好稳定于福建上空,全省各地都可能出现初夏旱,但主要集中于沿海一带,尤其闽江以南至厦门之间出现最经常,频率达5080%,几乎12年一遇。 寒露风:9月1日10月30日,首次出现日平均气温20.0(23.0),3天的天气过程,即称为“20型”寒露风过程(“23型”寒露风过程),第一天为标志日。(晚稻扬花受阻)。13秋季(1011月)13.1秋季的天气福建秋季既受热带天气系统侵袭,又受到西风带系统影响,主要灾害是热带气旋或热带气旋和冷空气共同作用下的天气。登陆的热带气旋机会虽然甚少,但在冷空气与热带气旋共同作用下,沿海常出现1
13、011级大风。10月上旬后福建台风季已进入尾声,很少再有登陆。冷空气南侵的纬度扩展,我省出现寒露风。10月下旬,在强冷空气下,闽西北可能出现初霜。秋季由于南海常有副热带高压单体存在,我省高空多为偏西北气流所控制,天气易于连晴,所以是一个相对的少雨季节。日较差是全年各月中最大值,秋高气爽是这一时期的气候特色。但少数年份秋雨显著,晚稻收割,冬种开始的时候会遇到连绵阴雨,群众称为烂冬年。13.2秋季主要影响系统(1)寒潮系统或冷高压:冷空气活动,从地面气压系统来看,往往表现为一次强大高压在大陆上积聚生成,向南侵袭,最后入海变性的过程。当然高压或反气旋不能完全与冷空气等同视之。冷空气主要在冷高压的前半
14、部,沿偏北气流南下。而冷高压的后半部则为相对暖的空气向北输送。冷空气活动常造成大风、降温天气。大规模的冷空气南下,会带来剧烈降温,造成霜冻、雪等灾害天气。当冷空气到江南有暖湿空气与其交汇时,将出现大片雨区;如果冷暖空气势力相当,还常在南岭一带形成准静止锋,造成长时间连阴雨天气。13.3秋季主要气象灾害10月主要气象灾害:寒露风 晚台风 寒潮 沿海大风11月主要气象灾害:低温霜冻,沿海大风,寒潮寒潮天气过程(1)48小时内内陆地区降温8以上;沿海地区降温7 以上或过程降温内陆地区达9以上;沿海达8以上。(2)极端最低气温:内陆5;沿海6。(3)日平均气温距平5。达到以上三条标准者称为寒潮过程。1
15、4冬季(12月次年2月)14.1冬季的天气福建冬季冷空气活动周期,在正常情况下,大约57天。每次冷空气入侵时,气温连续下降2-3天,以后又连续回升34天,紧接着下一次冷空气又来,“三寒四暖”循环不止。每年均有几次强冷空气侵入,造成较剧烈降温,但达到寒潮标准的,平均每年不过2次。闽北每年有几天降雪,晋江以南沿海无雪少霜。12月至次年2月总雨量占全年总雨量的7-16%,是一个相对冷干的季节,除个别年景在特强寒潮侵袭下造成严重冻害外,很少有灾害发生,是一年中灾害最轻的一个季节。极端最低气温,内陆大部份地方可达-7-4,少数地方曾降到-10-9,沿海地区可降到-4-0,泉州以南沿海岸和岛屿上都在0以上
16、。 12月福建气候从秋转冬,这一时期东亚大气环流的特征是西太平洋副热带高压最为偏南,其脊线多摆布于北纬1015度之间,西风带南压,冷空气活动加强,寒潮开始入侵,天气干冷多晴,霜日增多。 1月是福建一年中最冷的月份,冷空气活动鼎盛,寒潮入侵次数和霜雪日最多,极端最低气温大部分地区在0以下,武夷山区和闽东北山区达零下810。2月是福建冬末时节,气温、雨量均比一月有回升和增多。极端最低气温比1月高,但有的年份全年最低值出现在二月。本月雨日多,低温阴雨多为常见。14.2冬季主要影响系统:东亚大槽、寒潮系统或冷高压、冷锋。14.3冬季主要气象灾害 122月主要气象灾害:寒潮、霜冻、沿海大风、雪。2主要气
17、象灾害经验预报21冰雹预报 福建省全年各月都可能出现冰雹,其中以34月份最多,尤其3月下旬至 4月中旬更频繁。78月次之,其他月份较少。1980年1月周宁下过冰雹,1997年11月25日三明大部及南平 龙岩 福州三地市局部共计10个站出现冰雹、雷雨大风。 福建的冰雹,一种是由热力作用形成的局地热雷暴引起的这种雹的体积较小,持续时间也较短,夏季冰雹往往是这种类型另一种冰雹是与锋面,切变,飑线等强烈的天气系统相联系(1)影响系统分析500hPa:中纬度西风槽在100125E南支槽东移,当其位于100E附近时,福建可能出现强对流、强降水天气。南支槽的出现可向前追到地中海西亚的500hPa的低槽活动,
18、它在东移过程,由于多受到伊朗高原、西藏高原地形影响,高度槽不断减弱,但冷槽仍存在,如果南疆500hPa有负T24出现,可以跟踪其动态,对预报南支槽有一定作用。副高西脊点过120E,纬度在1721N福建、江西、浙江有负变温,T24-2850hPa:切变系统暖式切变最有利于强对流、暴雨的形成和发展。冷式切变在一定条件下也有可能出现强对流和暴雨天气,但持续时间较短。静止锋切变,如果与低空SW急流相伴随,当其向南稍移动时,有可能出现强对流、暴雨天气。急流轴与115E相交在27E以南。福建、江西、广州有正变温,T242。福州与汉口温差8。地面:地面倒槽:一般是以江南的倒槽为准,其标志在气压场上有明显的特
19、征,可以鉴别。还可以用(P)福州贵阳来表示其强度,如果P10hPa,则表示倒槽比较强,有利于强对流、暴雨形成和发展。冷锋(或静止锋转冷锋南移)过境前后:一般在冷锋过境前后,可能出现强对流、暴雨特大暴雨,可能出现在锋前、锋线过境,也可能出现在锋后。图7 冰雹模型(2)冰雹模型分为锋前暖区(图7a)、锋后冷区(图7b)、入海高压后部(图7c)。(2)单站降雹指标气温猛升达25以上,且湿度大;气压猛降,连续降压一般达10百帕; 高层降温,低层升温,500hPa与850hPa温差20;适当的0层高度,一般在600hPa附近。可能降雹 很有可能降雹IF10IF15K指数32K指数36-3Si0Si4se
20、(850hPa500hPa)100在580-620hPa-20在380-420hPa高空干冷,低空暖湿,845-885hPa间有逆温层存在 IF = (TE)24 + (eT) + (1000P)(TE)= 1.6+ T240.8P24近40年来冰雹危害最严重的有: 1976年,4月17日下午至夜间,闽北至闽东南33个站县市降雹; 1988年,3月15日下午至16日早晨,全省先后有39个县市降雹,是解放后范围最广的一次22大风221福建大风的特点(1)沿海与海面的机遇多,风力强,而山区除山巅与溢口部位外一般大风少见。(2)大风的盛行风向比较集中,最多风向是东北大风,其次是西南大风,西北大风也有
21、,但频率明显为少。 (3)福建的大风有很强的季节性。就频数而言,冬季明显多于夏季;就风力强度而言,夏季大于冬季,特强大风主要出现于夏秋季节。222大风类型与天气系统福建的大风多数起因于温带系统,少数归于热带系统。 并与特定的地理位置有密切关系,成因大致可分四类:(1)冷空气南下引起的东北或偏北大风:常见的天气过程形势有低槽冷锋过境后、冷空气扩散南下、高压入海、气旋、冷高与台风结合五种。 (2)台风大风:其风向取决于路径与登陆点,且有旋转变换的特点,主导风向往往是先东北,后转偏南,有的地区短时为偏东风。(3)暖流北上造成的西南大风:常见的天气过程形势有气旋、低槽冷锋过境前、华西倒槽、 北低南高或
22、东高西低的气压场配置四种。(4)中小尺度强对流系统引起的局地性大风:此类风向多变,也不太规则,相对以偏西大风为多。223东北大风预报福建沿海东北大风频繁,一年中各月都会出现6级以上大风,其中又以每年10月至翌年2月最为频繁,平均每月大风日数达15天以上。(1) 环流形势:500hPa东亚经向环流时,有利沿海大风。冷槽后的主脊在东经95度,弱冷空气也会南下,有利于东北大风。主脊在乌拉尔山,冷空气虽很强,到长江以后不易再南下,容易空报大风。(2)气压梯度方向:东北指向西南最有利;其次是由北指向南(图8右);由西北指向东南时风最小(图8左)。所以当冷空气路径比效偏西时,起大风慢,甚至没有大风;而当冷
23、空气东移入海时,沿海反而出现大风。中路冷空气全省沿海风都大,东路冷空气,主要是中北部沿海风大。图8气压梯度方向示意图 (3)变压梯度的作用:根据计算,如果不考虑地形摩擦影响,在30N以南地区,当3小时变压达1hPa/纬距时,能产生13m/s的大风。所以当14时地面图上,长江口附近有正3小时变压时,要考虑沿海风力会加大。 (4)东北大风起风时间指标:P(北京) P(贵阳) 冷锋已过北京 =7hPa 3648h 小时影响 17hPa 2436h小时影响 =2.5hPa 56级P(杭州) P(平潭) 35hPa 67级 57hPa 78级 79hPa 89级,甚至达10级 应用这一指标时,还要考虑梯
24、度方向。可结合考虑干州与福州气压差。当赣州与福州气压差=4hPa时常是福州西北大风,而沿海风不大。224西南大风预报江淮气旋型:春季,当长江下游或长江口一带有气旋生成发展时,常引起福建沿海的西南大风如果事前对气旋的发展估计不足,则会造成西南大风漏报,一般来说,我省北部沿海西南大风在气旋中心入海之前最强,气旋入海后西南风逐渐减小。江淮气旋发展的几个条件:850hPa在长江流域以南有暖式切变线存在;500hPa高空有南支槽东移;地面有雨区发展;高原的P24以及卫星云图上的逗点云可作为参考条件。西南倒槽型:在25-30N、100-122E范围内,有东北-西南走向的倒槽且满足以下条件时,有西南大风的可
25、能。倒槽内P24-5hPa;倒槽内一般有静止锋或冷锋;倒槽内有大范围雨区;倒槽轴线南侧的高山站为一致西南风,风速在12M/S以上;P(平潭)一P(杭州) 3hPa。 此型下要注意有两种情况易空报:华东到我省为高压契控制;倒槽呈南北走向,等压线走向不利。入海高压型: 东移入海的冷高压位置在23-33N、122-133E范围内,我省处入海高压后部,满足以下条件时,有西南大风的可能。高压中心值大于1020hPa我省大部地区气压值小于1015 hPa;入海高压西-西北侧的大陆上有大范围24小时和3小时负变压,P24-7hPa时,条件更充分; P(平潭)一P(杭州)3hPa。(4)西南大风高空形势:85
26、0hPa、700hPa在30N以南,105E以东为一致的西南气流控制,850hPa风速 12m/s、700hPa风速 16m/s。 850hPa、700hPa在30N以南,105E以东为大范围的负变高,变高中心值,850hPaH24-5、700hPaH24-4。 850hPa、700hPa在30N以南,105E以东为大范围的正变温,变温中心值,850hPa和700hPaT24 均+4。225台风大风预报:(1)气候特征大风极值 据19611990年的资料,福建沿海地区十分钟平均最大风速的极值有93.7是台风造成的。以东山最大,为48m/s,台山、三沙次之,为38. 7m/s,崇武、平潭、厦门、
27、福鼎在2830m/s之间。就瞬间极大风速(阵风)而言,普遍可达12级以上,厦门曾有60m/s的记录,马祖是51m/s,三沙为50m/s,福州是40.7m/s。福建内陆地区受地形影响, 台风登陆影响时风力一般不大,少数可达8级左右。风力与季节福建台风大风的季节早者在晚春,迟者终于初秋。但就风力强度而言,以出现于8月下半月9月底的风力为大,这与此一时期台风往往较强,且北方还时有冷空气南下,从而加大气压梯度有关。 大风历时 受台湾海峡地形影响,台风影响时,我省一般是起风在前,下雨在后。当台风移至台湾省东侧时,我省沿海往往已开始起风,特别是北方又有冷空气活动时,起风更早,这种情况以晚春和初秋相对多见。
28、一次台风过程,我省沿海地区的大风历时,短者12天,长者可达56天。这与台风移速、环境流场配置、北方冷空气活动情况有很大关系。 风向变化 台风登陆、影响福建所引起的强风,风向有旋转变化,具体取决于当地与台风中心相对位置的变化。就西北路径的登陆台风而言,登陆前受其影响沿海地区总是先刮东北大风,一旦登陆迅即转为西南或东南大风。由于台风位置的变化各类路径会有不同的风向转换顺序,各种风向都有出现的可能,但总是以东北大风与西南大风占主导地位。 有一种情况需要提及,当强台风于华东沿海转向时,闽东地区往往会刮干热的西北风,这就是人们常说的“焚风效应”。强者可造成作物枯萎,也易引发森林火险。 (2)气压梯度的作
29、用:台风外围影响时,风力可达6级;螺旋云带影响时,风力可达8-10级;台风眼壁影响时,风力可达10-12级或12级以上。要特别注意6级风圈半径不到100KM,10级风圈半径不到50KM的小台风,可能在台风中心登陆前12小时,甚至6小时,测站风力还很小,容易造成大风强度预报偏小。5903、7301、9914等台风都是小而密实强微型台风之较典型的例子。(3)地形的影响:受台湾中央山脉影响,当台风进入台湾以东海面时,在有利的环流形势下,最大风速除出现在中心附近外,在福建中北部沿海,特别是中部沿海还有一向北伸展成长条形的大风区。分析历史资料表明,台风影响福建期间,沿海大风提前出现,主要是由于在一定的环
30、流形势下,台湾海峡形成一个地形槽造成的。其环境场特征表现为:在500hPa高空图上(图9左),太平洋副热带高压成带状分布,脊线位于30N附近,台风位于副高南侧。地面图上(图9右),天气系统的分布基本上与500hPa相似,北高南低,在台湾海峡附近有两条近似平行于纬度的等压线。在这种气压场配置下,虽然台风还远离福建,但当台风具备了一定的范围、强度,到达一定的位置时,外围流场传到台湾,有利于台湾东部海区偏东风加强和台湾海峡地形槽形成,福建中部沿海气压梯度增大,从而沿海大风较台风大风圈影响时间提早出现。中北部沿海大风提前时间一般达18-24小时,最长可达36-42小时。图9台风影响福建沿海大风提前出现环流形势示意图(4) 冷空气作用:秋季遇北高南低的冷高台风型时,沿海强风会持续很长时间,且范围很广。(5)台风南大风预报:台风登陆后,是否出现南大风,考虑两方面的原因:强度维持且高空有较强的偏南气流紧跟北移。台风后部是否有螺旋云带存在,是判断台风登陆后是否有南
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