台湾海峡西岸海风锋的客观识别及对强对流触发机理研究

Sea breeze front(SBF) is one of the main weather systems that causes severe convection in the western coast of the Taiwan Strait. It is very difficult to predict due to its small scale. This project will study the three-dimesional structure of SBF in the western coast of the Taiwan Strait by using high resolution data obtained from doppler radar, wind profiler and buoy station combined with regular observation data and NCEP reanalysis data. WRF（Weather Research and Forecasting）model and doppler radar retrieval method in the earth coordinate will be used to take a full study of its meso-scale struture. After that a three dimesional model of SBF will be constructed. The collision and emergence process of severe convection with SBF will be investigated. The dynamic and thermo struture of the severe convection caused by collision-type sea breeze front will be examined. The influence of sea land temperature difference to the strength of sea breeze front will be studied. A WRF model coupled with urban physical sheme will be used to further investigate the influence of topography to SBF. It will help us to understand the influence of topography to SBF, thus provide a better support to servere weather forecasting in the western coast of the Taiwan Strait.

海风锋是造成台湾海峡西岸强对流天气的主要天气系统之一，该系统具有尺度小、强度强和变化快等特点，预报难度大。目前我们对海峡西岸海风锋系统的认识、其对强对流的触发机制均有待于在应用新资料新方法的基础上加以提高。本项目将基于分钟级的地面加密区域观测站数据，利用Alpert and Rabinovich-Hadar所使用的客观判定法(AR法)判定识别海风锋的移动速度、演变特征；综合利用多普勒雷达数据、风廓线雷达数据，着重研究其垂直方向上的环流演变特征；选取海风锋触发暴雨个例，采取多种观测资料融合分析、中尺度WRF数值模拟和基于“动态地球坐标系”的双雷达反演等方法，对海峡西岸海风锋系统的三维空间结构、中尺度特征等进行系统分析研究，揭示海峡西岸特殊地形下海风锋导致的强对流天气碰撞、合并、消亡的演变过程及动热力结构特征，为提高海峡西岸强对流天气预报的准确率提供技术撑。

海风锋是造成台湾海峡西岸强对流天气的主要天气系统之一。目前我们对海峡西岸海风锋系统的认识、其对强对流的触发机均有待于在应用新资料新方法的基础上加以提高。本项目基于分钟级的地面加密区域观测站数据，利用客观判定法(AR法)判定识别海风锋的移动速度、演变特征；综合应用台湾海峡西岸2015-2019年连续5年多普勒雷达数据、风廓线雷达数据，统计海峡西岸海风锋的活动规律和气候特征，将海风锋影响归为2类：海风锋影响无天气型；海风锋触发强对流天气型。并通过客观判定法(AR法)统计风向、风速、温度、露点温度、紊流强度的变化定义海风锋到达时间，研究分析海峡西岸海风锋的移动特征和日变化特征。选取海风锋触发强对流典型个例，采取多种观测资料融合分析、中尺度WRF数值模拟和基于“动态地球坐标系”的双雷达反演等方法，对海峡西岸海风锋系统的三维空间结构、中尺度特征等进行系统分析研究，揭示海峡西岸特殊地形下海风锋导致的强对流天气碰撞、合并、消亡的演变过程及动热力结构特征，初步建立海峡西岸海风锋天气概念模型及触发强对流的三维概念模型。为提高海峡西岸强对流天气预报的准确率提供技术支撑。本研究是基于台湾海峡西岸实际强对流预报业务中提炼的相关科学问题，研究成果主要应用在福建省沿海台站的短临预警业务中，对于改善短临预警准确率有较好的使用价值。未来随着边界层垂直探测资料的加密和相控阵雷达的应用，能更好地揭示海风锋天气过程，进一步完善本研究建立的天气概念模型，提升短临预警准确率。