滇南春季一次强对流风暴系统特征及成因

利用普洱3830/CC多普勒天气雷达、云南闪电定位系统和Micaps客观分析场等资料,对2007年4月6—7日滇南强对流风暴系统进行分析.结果表明:高低空低槽切变线相互配合、南支锋前偏西急流的耦合作用及中高层干冷、低层暖湿的大气垂直结构为强对流风暴提供水汽、热力、对流不稳定和动力条件;垂直风切变和中低层中尺度径向辐合有利于倾斜入流上升气流加强和超级单体发展,超级单体风暴强度达60 d Bz、顶高超过12 km、50 d Bz强回波高度超过7.5 km,具有后侧"V"槽口回波、前侧"V"缺口、弱回波区、阵风锋回波、钩状回波、中气旋、中尺度径向辐合、回波墙、假尖顶回波、悬挂回波等特征,产生大风冰雹等灾害性天气,对应着正地闪发生;飑线具有中尺度辐合和径向大风等特征,但各部位对流回波发展不均匀,具有倾斜结构的对流云体发展强烈,形成超级单体,产生冰雹大风等强烈灾害天气,导致高层正电荷区暴露出来而对应正地闪发生,而具有垂直结构的对流云体,对流发展相对弱一些,产生短时强降水天气,主负电荷区遮挡高层正电荷区而对应负地闪发生.     

华南北部冰雹天气的多尺度分析

利用高空、地面等常规气象资料和雷达、自动站等气象观测资料,以及NCEP FNL分析资料,对华南北部一次冰雹天气进行多尺度分析,以探讨、总结这次冰雹天气过程形成、维持、发展成因及异同。结果表明:1)本次冰雹天气过程是在南支槽前、中低层切变线以及地面倒槽的形势背景之下发生的;中层干空气的夹卷、强垂直风切变和辐合抬升有利于冰雹天气发生;中高层干冷、低层暖湿的层结配置,导致大气层结的不稳定;高空辐散以及中层急流的配置,为冰雹天气过程提供了有利的动力条件; 2)相较而言,湖南南部的整体环境条件更为有利,对对流风暴有组织发展、冰雹的形成有明显的增强作用;而江西南部中上层极干,加上强的垂直风切变,和高层辐散强抽吸作用,有利于对流风暴的强度维持; 3)本次冰雹天气过程雷达回波特点明显。回波单体剖面出现了在过山阶段初为成熟阶段超级单体回波形态,而过山时变为悬空、不接地的单体初生回波形态的现象;超级单体回波的基本反射率图上,呈现出特殊的形状为细长型的类双弓形回波。     

福建省一次典型的冰雹大风强对流过程分析

利用常规加密气象观测资料、新一代天气雷达资料、NCEP再分析资料,对2016年4月26日福建省内陆出现雷雨大风和冰雹等强对流天气过程的触发机制、中尺度特征、雷达回波特征进行分析。结果表明,此次过程中低层冷暖空气发生强烈交汇,具备经典的斜压大气结构特征。中低层低槽、切变线东移,切变南侧华南到福建西北部存在低空西南风急流,急流轴东传过程中在低层急流左前侧形成强的上升运动;配合低层暖脊、中层冷槽的热力不稳定条件;26日白天下湿、上干的水汽垂直结构;在低层切变和地面冷锋东移南压的触发作用下,在850hPa切变线附近与低空急流之间出现了强对流天气。中尺度系统快速东移触发线状对流系统在东移过程中产生雷雨大风,其前方激发的超级单体风暴产生冰雹天气。对流层中层有明显的干冷空气卷入是产生雷雨大风的重要原因之一;低层径向速度大值区、中层径向辐合是雷雨大风出现的雷达回波特征。合适的0℃和-20℃层高度利于冰雹(大冰雹)的产生;高悬的强反射率因子核、宽广的WER,旁瓣回波的出现及VIL值的跃增则是冰雹出现的雷达回波特征。     

2012年昭通冰雹过程雷达回波特征综合分析

 利用昭通多普勒雷达资料和区域自动站资料,对2012年昭通雷达探测到的4次冰雹过程进行了综合分析,发现2次冰雹过程属于超级单体风暴,在多普勒雷达回波上都出现了钩状回波和中气旋.另2次冰雹过程属于带状回波冰雹.2次超级单体风暴中气旋均早于钩状回波出现,速度场特征早于强度场特征15～20min,有利于判断风暴的形成和进行风暴的短时预警.超级单体回波强度和对流发展高度都高于带状回波,因而超级单体冰雹灾害强度和面积远大于带状回波冰雹.超级单体风暴移动方向在盛行风向的右侧20°～30°,都是右移超级单体风暴.环境风场特征是决定超级单体风暴移动路径的重要因素,对超级单体风暴冰雹的临近预报有指示作用.低层辐合区和逆风区有利于带状回波的发展和维持.     

一次斜压锋生类飑线及飑前强烈降雹大风天气过程分析

通过对区域自动站、风廓线雷达、闪电和福建省新一代天气雷达回波等多源资料及常规观测资料分析,寻找2016年4月26日福建省西部北部雷雨大风及降雹天气的潜势预报和临近预报的着眼点。结果表明,26日,福建处于倒槽南侧暖区内,地面强烈增温增湿;伴随高空槽东移和低层低涡切变东移南压,冷暖空气在福建西部强烈交汇,显著的锋区和地面辐合线的触发及南支槽前强烈辐合抬升形成的动力强迫产生了飑线、冰雹等强对流天气。此次飑线为斜压锋生所致,呈现明显的弓状回波,后部入流急流和前部辐合特征;直径达3cm的冰雹发生在锋前暖区内,在飑线前80km热低压辐合区内发生发展的超级单体,沿环境平均风场偏右约25°方向移动,属右移型雹暴,具有钩状回波特征且回波强度强,65d Bz以上强回波区面积大、维持时间长达1个小时,并出现移动路径"右旋"、中高层强回波悬垂、低层弱回波区、VIL"跃增"及"中气旋"等特征。850h Pa比湿大于12g/kg和24小时正变温;850h Pa与500h Pa温差达25℃,层结上干下湿,Cape达2364J/kg和较大的DCAPE值,适宜的0℃和-20℃高度,925和500h Pa垂直风切变达20m/s等有利的物理条件形成此次斜压锋生类强对流天气过程。     

昆明“2016.4.19”雷暴大风天气过程的中尺度特征分析

利用NCEP再分析资料、昆明多普勒天气雷达和地面加密自动站资料,分析2016年4月19日傍晚出现在昆明地区的雷暴大风天气过程的中尺度特征.结果表明:弱南支槽与切变线配合,高低空急流耦合作用及动量下传共同造成了此次地面雷暴大风天气;层结不稳定,地面辐合线等为其提供了良好的环境条件.本次为飑线过程,存在后侧弱回波区,明显的速度模糊,低层速度大值区、高层辐散、低层辐合、"牛眼"型结构及深厚的中层径向辐合(MARC)等特征,均对提前预报预警地面大风有很好的指示性.地面大风与飑线、地面中尺度辐合线和辐散区密切相关,根据地面辐合线可提前1 h左右预警飑线.     

滇东北2次飑线过程对比分析

利用常规观测资料、地面自动站资料、卫星云图和多普勒天气雷达资料,对比分析了发生在滇东北的2次飑线过程.结果表明:边界层辐合线是强对流产生的触发系统,山脉的抬升作用有利于强对流的产生和发展.2007.6.14飑线发生在冷锋前暖区中,以大风冰雹天气为主.2009.6.19飑线发生在冷锋前沿,前期以大风冰雹天气为主,后期出现强降水.雷达回波上2次飑线都出现弓形回波特征和前沿低层辐合区,但2007.6.14飑线表现为单体弓形回波,直接产生大风冰雹天气.2009.6.19飑线表现为弓形回波复合体,并伴有中气旋出现.飑线右前侧超级单体是产生强对流天气的直接系统.飑线前沿低层辐合区的长时间维持导致大范围强降水出现.     

“2016.5.8”抚州市对流性暴雨成因分析

利用常规观测资料、卫星云图资料、NCEP 1°×1°再分析等资料,分析2016年5月8日抚州市对流性暴雨过程。结果表明:此次对流性暴雨过程是在北方冷空气南下过程中产生的,地面冷锋、地面中尺度辐合线、中低层西南风急流、700 hPa干线是主要影响系统;200 hPa急流辐散区与低层强辐合区叠加、高层冷平流与低层暖平流相互叠加,加强了大气对流不稳定,有利于中尺度对流系统生成与发展;暴雨区与垂直速度所表现的强烈上升区对应,并伴有高能高湿条件,暴雨及大暴雨区位于850 hPa假相当位温θse锋区的南侧高值中心附近;这次对流性暴雨是由中尺度对流复合体MCC和多个中尺度对流系统MCS造成的。     

广东一次超级单体龙卷的多普勒天气雷达特征分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和广州多普勒天气雷达资料,对2011年5月7日发生在广东省佛山市的一次龙卷天气过程进行了分析。结果表明:此次龙卷产生于有利的天气形势下,环境场具有较大的大气不稳定度、充沛的水汽条件、强的垂直风切变以及低的抬升凝结高度。多个风暴单体的合并使对流强度得到增强并诱发了龙卷。反射率因子回波形态具有经典超级单体结构,钩状回波明显,反射率因子剖面存在有界弱回波区。钩状回波处产生了中气旋且维持了三个体扫,中气旋强度较强并逐渐向低层发展。龙卷发生前10 min出现了龙卷涡旋特征,表现为0.5°(距地面约500 m)径向速度图上沿方位角方向两个紧挨着的像素之间的强烈速度切变,说明此时漏斗云已从超级单体母云内向下伸展。综合分析各种雷达产品,可获得10 min左右的预警时间。     

低纬高原一次强冷空气天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料、卫星云图、NCEP再分析资料详细分析了2011年1月16—18日低纬高原出现的强冷空气过程.结果表明:此次天气过程主要受深厚的南支槽、高低空急流和冷锋切变影响,南支槽和西南低空急流输送了大量水汽,并在云南中西部聚集,提供了有利的水汽条件;降雪区与TBB≤240 K冷云区基本吻合,TBB低值区的出现和消失,对降雪的增强和减弱有一定的预示作用.雷暴区和冰雹区位于TBB梯度最大处,TBB梯度增强和减弱对雷暴和冰雹天气的出现和减弱有一定的指示作用.降雪站近地层温度较低,整层水汽条件较好,低层有水汽辐合中心,上升运动强烈,且有低层辐合高层辐散的散度场配置.降雹站低层有逆温层,具备较大的不稳定能量、中层有干冷空气侵入,上升运动弱于降雪区,有低层辐合高层辐散的散度场配置.0℃层位于3 km左右的700 h Pa层附近,这个高度更有利于出现大冰雹.降水站水汽条件好,但水汽辐合强度弱于降雪区,上升运动强度与降雹区相当,没有低空辐合高空辐散的散度场.     

对河南省安阳市一次强对流天气的多普勒雷达资料的分析

利用濮阳雷达站的新一代多普勒雷达产品,结合高空和地面观测资料,分析了2013年8月11日傍晚出现在豫北地区(安阳)的一次强对流天气过程.结果表明:这次天气以是灾害性大风为主,伴随有雷电和短时强降水,局地还有冰雹出现的强对流天气;此次强对流的主要影响系统有副热带高压、500 hPa低槽、中低层切变线和地面冷锋,低层垂直风切变和较强的层结不稳定有利于弓形回波的产生;反射率因子图显示系统为一个典型的弓形回波带,顶部回波最强,同径向速度图均表现出明显的"V"型缺口;雷达资料分析表明,中尺度涡旋(M)、垂直液态水含量(VIL)和回波顶高度值(ET)对雷雨、冰雹和地面破坏性大风等强对流天气有很好的指示作用.     

“20110629”云南特大区域性冰雹天气过程分析

综合利用1°×1°NECP再分析资料、MM5数值模拟资料、多普勒雷达资料和闪电资料,对2011年6月29日发生在云南的特大区域性冰雹天气过程进行动力诊断、雷达回波和地闪特征分析.研究结果表明:此次天气过程是西北气流携带冷平流与西移的热带低压外围高能高湿气流相互作用先后触发的一个中-γ尺度对流风暴和中-β尺度的飑线造成的.侵入的东北风与西北风发生碰撞、辐合促进了对流的发展;冰雹发生前中低层有对流不稳定能量的聚积,对流系统发展到成熟阶段时对流不稳定能量达到峰值;垂直风切变的加强使得高低层发生能量交换,激发对流不稳定能量的释放,促使强对流天气的爆发,垂直上升运动最大值的高度在冰雹临近时高于0℃层高度,利于冰雹天气的形成;冰雹发生前500 hPa有冷平流输送,存在"冷心"结构,冰雹临近时"冷心"高度有明显上升;风暴的整个生命史具有非常低的地闪频数;风暴在成熟期,正地闪有一个突然集中发生的阶段,正地闪的百分比明显增加,对应着地面强天气的发生.     

中国东北冷涡背景下连续发生的中尺度对流系统的组织演变特征个例分析

使用雷达、地面加密观测、探空数据和ERA5再分析数据研究2009年7月22日0400—2400 UTC的21小时内东北冷涡后部在京津地区连续发生的4次中尺度对流系统的组织形态演变和中尺度环境特征。研究结果表明, 在东北冷涡后部稳定的西北气流背景下, 由于东北冷涡后部对流层中层西北气流中的浅槽、其在对流层低层发展的低槽和低涡以及对流层低层高压脊西北部的西南暖湿气流与冷池之间复杂的相互作用, 导致4次过程中强对流的组织形态各异。第一次过程受冷涡西侧一个浅槽锋生影响, 在河北北部形成西南?东北走向弱对流线, 对流线位于北京北部的对流发展较强, 移动迅速, 发展为超级单体和弓形回波, 其冷池出流和西南暖湿气流辐合形成西北?东南走向的后部增生型组织形态, 横贯京津地区。第二次过程是第一次过程位于北京南部的冷池出流触发, 形成超级单体, 之后受第一次过程冷池向西出流的影响, 产生西南?东北走向的后部增生型对流线。第三次过程发生在第一个浅槽造成对流层低层低涡发展的环境下, 低涡西侧的偏北风与低层高压脊北部的偏南风在冷池上面辐合, 造成多条平行的西北?东南走向的后部增生型对流线, 产生列车效应, 造成天津的强降水。第四次过程由冷涡西南部的又一个浅槽锋生和冷涡在天津北部调整出的切变线共同触发, 两个初始的西南?东北走向对流线合并形成一条西南?东北走向的线状对流, 最后南侧的对流发展为弓形回波。4次过程中出现的弓型回波部分还具有弓箭回波结构特征。     

明代雹灾的关联信息挖掘研究

本文对收集的明代雹灾史料进行整理和分类,构建了我国明代的雹灾数据库,将雹灾的定性描述转化成定量描述.根据冰雹的大小和造成的危害进行等级划分,对发生雹灾时伴随的其它阵性天气现象进行统计分析.利用关联挖掘模型——CARMA算法挖掘不同等级的雹灾与风、雨、雷电等阵性天气的关联性及其有关规律.结果表明,明代的雹灾与雨的关联性最大,其次是风和雷电,它们易带来大雨雹或大风雨雹等灾害.同时不同等级的雹灾发生时伴随着其他的阵性天气的置信度也存在着差异,因此当雹灾出现的时候,应同样考虑到其他如暴雨、狂风、雷电等强对流天气灾害造成的危害.作者通过本文的研究获得了雹灾的关联信息,对于指导雹灾的预报与支持决策有一定的参考价值.     

郑州“7·20”极端暴雨的双偏振雷达回波与风场特征分析

为了细致地了解郑州极端暴雨的雷达回波特征与内部动力特征间的联系,本文利用地面自动站、探空、欧洲中期再分析资料以及双偏振雷达,分析了中尺度对流系统发展和成熟阶段的回波和雷达反演的风场结构,揭示了对流系统内粒子相态特征,动力特征等宏微观特征。本文主要研究结果如下：1）反射率因子特征为南北向的带状区域逐渐汇集为团状;径向速度特征为低层辐合和风向随高度顺转的强垂直风切变;2）基于雷达偏振量的分析,给出了对流系统局部结构,进一步的研究表明：差分反射率狭窄的强弧状区域,可有效地指示对流系统内的强上升运动,其为极端降水系统的持续性发展提供了动力强迫;3）剖面上差分反射率柱与差分相位常数柱在空间分布上呈现出分离现象,两者体现出对流系统内的强上升运动,为暴雨的发展与增强提供了强有力的支持。     

2012年7月4-5日河南省驻马店暴雨过程分析

利用MICAPS常规资料、NECP再分析资料、雷达回波资料,对2012年7月4-5日河南省驻马店暴雨过程进行诊断分析,资料表明：此次暴雨过程是受副热带高压边缘西南气流和中低层切变线的共同影响,高空槽后带来的冷空气与西南暖湿气流在淮河流域上空交汇,促使不稳定能量爆发,从而产生中小尺度强降水.在新一代天气雷达上,则表现为对流性降水回波,回波呈块状结构,强度大,中心强度为59 dBZ,对流高度12 km .从回波连续演变来看,整个回波云系随着低槽的东移南压,移速25 km/h .径向速度图上,最大负速度入流为-39 m/s,最大正速度出流为24 m/s,入流绝对值远大于出流绝对值,表明测站附近为气流辐合.垂直风廓线图上,最大风速高度6．7 km,最大风速风向198 deg,最大风速18．0 m/s,表明高层有西南气流加入,在4．6 km高度附近有一个明显的垂直切变线.     

飑线回波结构与环境风垂直切变的关系

为研究春季和夏季的环境风垂直切变对飑线结构的影响,结合雷达、卫星及探空资料,重点分析了2014年7月27日浙江宁波地区飑线过程的天气背景和不稳定能量垂直结构特征,揭示了产生飑线天气的先兆信息。为进一步研究飑线的回波结构与环境风垂直切变的关系,利用雷达回波的垂直剖面图,对比分析了20140727飑线与20140319台州飑线个例的垂直结构,发现在浙江地区,春季飑线强回波主体有向环境风方向倾斜的趋势;而夏季个例强回波主体无倾斜。暖空气入流上升后的出流方向受高空环境风的影响,春季高空风强,风速垂直切变大,入流上升后在风暴高层向前部出流,类似于中纬度引导型飑线的结构;夏季高空风弱,风速垂直切变小,入流气流上升后向风暴高层的后部出流,类似于热带传播型飑线的结构。为了改进飑线的临近预报水平,计算了20140727飑线的径向散度场。结合回波强度和速度分析飑线的辐合区,可以更准确地预测强对流的位置,揭示回波的生消演变。研究结果有助于深入理解飑线回波结构与环境风垂直切变的关系。     

长江中下游一次暖区极端致洪暴雨特征及天气学成因分析

基于多源观测资料和再分析资料,采用天气学诊断分析方法研究了2019年5月长江中下游地区发生的一次致洪暴雨的特征及主要成因。结果表明:该次极端致洪暴雨过程是在稳定的“西低东高”天气形势下,由持续时间长的短时强降水累积而成,具有明显的中尺度和阶段性特征。直接造成极端暴雨的中尺度对流系统在低空急流前沿不断新生东移,表现出明显的“列车效应”和准静止特点。过程中低空急流和超低空急流异常强盛,为极端暴雨提供了持续有利的水汽和对流不稳定条件,特别是整层高湿、较低的抬升凝结高度和较大暖云层厚度有利于提高降水效率,产生雨强较大的短时强降水；高低空急流耦合是强降水发生发展的重要动力机制,强垂直风切变区与暴雨落区有较好的对应。