大气热力学（14）——强对流指数之三（热力动力相结合的参数）

编程基础 • 2024-12-16 10:11 • 阅读 34

本篇文章继续上篇的内容，介绍了根据预报员多年经验总结的各种强对流预报指数。这篇文章是补充性质的，以后可能会继续添加其他指数。

14.1 强天气威胁指数（Severe Weather Threat, SWEAT）

强天气威胁指数（SWEAT）是龙卷预报中的一个常用指数，它反映了不稳定能量、风向风速垂直风切变对风暴强度的综合作用，其计算公式如下：

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

SWEAT 无单位。接下来对每一项进行介绍：

$12 T_{d850}$ ：反映低层 850hPa 的湿度情况，要求必须 $T_{d850} \geq 0$ 。若 $T_{d850} < 0$ ，则此项为 0。
$(\mathrm{TT} - 49)$ ：反映层结不稳定度，要求必须 $\mathrm{TT} \geq 49$ 。若 $\mathrm{TT} < 49$ ，则此项为 0。
$2 f_8$ ：反映低空急流的情况， $f_8$ 为 850hPa 层面的风速（单位为海里/小时），若单位为 m/s 则应转化为海里/小时（转化方法为乘以 2）。
$f_5$ ：反映中空急流的情况， $f_5$ 为 500hPa 层面的风速（单位为海里/小时），若单位为 m/s 则应转化为海里/小时（转化方法为乘以 2）。
$125 (S + 0.2)$ ：反映低层顺时针旋转情况，其中 $\sin(500hPa 风向 - 850hPa 风向)$ ，计算该参数时还要同时满足许多限制条件：
- 850hPa 的风向在 130°~250° 之间；
- 500hPa 的风向在 210°~310° 之间；
- “500hPa 风向 - 850hPa 风向”必须为正值；
- 850hPa 的风速 ≥ 15 海里/小时（7.5m/s）；
- 500hPa 的风速 ≥ 15 海里/小时（7.5m/s）。

SWEAT 值越高，发生龙卷或雷暴的可能性就越大。发生龙卷时 SWEAT 的临界值为 400，发生雷暴时 SWEAT 的临界值为 300。需要注意的是，SWEAT 值只是表示强天气发生的潜在可能性，不意味着一定出现强对流天气；SWEAT 不应用于一般雷暴的预报。

风暴相对螺旋度（SRH）实际上应该归类于动力参数，它用于定量估计沿风暴入流方向上的水平涡度大小及入流强弱对风暴旋转的结合效应。试验结果表明，对于弱龙卷，中等强度龙卷和强龙卷，螺旋度大小分别为 150～299，300～499 和大于450。当 SRH>150 时发生强对流的可能性极大。

能量相对螺旋度（EHI）的计算公式为：

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

EHI 无单位，它反映了在强对流天气出现时，对流有效位能与螺旋度之间的相互平衡特征。EHI 越大，发生强对流天气的潜在程度越大。