华东地区一次飑线过程的地闪演变特征

为深入了解飑线的触发机制和其地闪活动演变特征,本文利用全国地闪定位资料、常规气象观测资料、雷达资料,分析了发生在安徽和江苏地区的一次飑线过程的天气背景、地闪时空分布特征及其与雷达回波之间的关系。结果表明,飑线的发生依赖于"下湿上干"的不稳定大气层结,低层的辐射逆温层加剧了不稳定能量的积累,槽前高低空急流和副热带高压带来了充足的水汽和热量,同时低涡和切变线提供动力条件。此次飑线过程中,负地闪占主导,一般集中于45~55 d BZ的强回波区,而正地闪更容易发生于强对流中心外围30~45 d BZ的次强回波区内,负地闪和正地闪的频数演变特征在飑线成熟阶段基本一致,但正地闪在对流云体减弱时却显得相对活跃。地闪活动集中于回波顶高8~14 km且40 d BZ回波顶高突破了0℃层结高度尤其是突破了-10℃的区域。随着对流系统的减弱负地闪的发生位置更加趋近于强回波中心,而正地闪主要分布于回波单体之间的过渡区,对单体的对流强度要求较负地闪要低。     

2017年4—8月江西9次飑线天气诊断分析

基于常规天气资料、江西WebGIS雷达拼图、欧洲中心格点物理量等资料,对2017年4—8月江西9次飑线天气过程,采用对比统计与形态分类方法进行诊断分析.结果表明:高层冷槽叠加在低层暖中心之上,上冷下暖造成大气层结不稳定;同时低层切变线配合地面低压或倒槽中的辐合上升运动,触发对流不稳定能量释放而产生中尺度飑线系统.在热力不稳定和垂直风切变的环境条件下,飑线至西向东移动发展加强,沿途产生雷暴大风、冰雹、短时强降水等强对流天气.在预报雷暴大风时,比湿场、假相当位温、K指数、沙氏指数、风暴强度指数的指示性比水汽通量、相对湿度、抬升指数要更有参考意义.在雷达拼图上,飑线表现为带状回波结构特征,有飑线带状回波、弓状回波带和回波短带等多种形式变化.对于江西飑线的预警预报有明显参考价值.     

一次影响靖安的飑线天气过程分析

使用地面自动站观测资料、常规气象资料、FY-2G逐小时红外卫星云图、多普勒雷达拼图资料等,采用天气学诊断分析、中尺度分析、形态分析等方法,对2018年3月15日影响靖安的一次飑线天气过程进行分析。结果表明:1)飑线上的强单体回波造成靖安县国家站18:14出现了极大风速18. 1 m/s的雷暴大风,18:24-18:50出现了冰雹,冰雹最大直径30 mm,18:00-19:00出现了1 h 42. 4 mm的短时强降水并伴有强雷电。飑线过境时,伴有由2个≥10 mm/10min超短时强降水组成,风向突变,风速加大并出现雷暴大风,气压上升,相对湿度上升,气温迟后几分钟快速下降。2) 500 h Pa阶梯槽向东发展移动,呈前顷结构,利于热力和动力不稳定增长;较强的西南暖湿气流,低层湿舌向东北伸展,NE-SW走向的地面辐合线有利于飑线生成、维持和发展。逆温层积累了大量不稳定能量,零度层高度3 409 m,-20℃层高度6 615 m,非常有利于冰雹的生成。3)飑线单体排列趋向紧密,回波强度达到60～65 d Bz,中部向南弯曲,弯曲段回波单体强度达70 d Bz。飑线回波带的特征主要有两点:一是由多个单体回波紧密排列成带状的回波带或短带形式;二是回波带上强回波单体或超级单体结构。     

运城市一次致灾飑线的雷达回波分析

本文应用天气图,数值预报产品和遥感资料,并重点应用运城市周围的临汾CINAR-CC雷达、河南三门峡CINAR-SB雷达,实时获取两部新一代天气雷达的基本产品和导出产品,分析了2006年5月26日影响山西南部的一次强飑线过程,揭示了山脉地形及中尺度辐舍线在飑线的组织化、加强、维持过程中的重要作用,以及小尺度气旋的发生、发展与强风暴单体的紧密关系．掌握这些有助于今后的监测及临近预报,并为地面灾害性大风、冰雹等该类天气过程的认识、预报提供诊断依据,提前发布强对流天气预警．     

一次飑线过程的数值模拟及诊断分析

2003年04月12日江西、福建交界处发生一次飑线过程,该飑线过程造成了雷暴、冰雹和大风等强烈天气．本文使用NCEP1°×1°逐6h分析资料及卫星、雷达观测资料对这次飑线过程发生的大尺度背景进行了分析,之后本文使用Advanced Research WRF（ARW）2．2对该过程进行了模拟,并利用模拟结果对飑线系统的演变过程、近地层结构、对流层结构进行了分析,结果表明：1）本次飑线发生于大尺度鞍型场中,它是在冷锋、切变线、低空西南急流、高空西风急流以及中尺度对流复合体等系统共同作用下生成,从位涡角度看,它是高空正的湿位涡移至低层斜压不稳定的冷锋上所诱生的一次强对流过程;2）位于江西、福建交接处的武夷山地形对本次飑线的形成、移动和发展有较大影响,敏感试验表明若将武夷山地形高度减至一半则无法生成飑线系统,但对流单体依然能够生成;3）近地层风场表明本次飑线过程主要为南北向气流的辐合,东西向气流的辐合较小,温度场和海平面气压场上则可以清晰的看出冷空气丘和中高（低）压结构,冷空气丘的存在对风场有明显的加速作用,风速在飑锋处达到最大,且飑锋出流与飑线系统的移速和方向较为匹配,这是本次飑线过程维持和发展的主要因子;4）对流层结构的分析则显示,本次飑线介于前部层云降水飑线（LS）和平行层云降水飑线（PS）之间,其移动方向上（纬向）的垂直结构类似于Front—Fed LS（FFLS）结构,垂直于其移动方向（经向）的垂直结构则与典型的尾部层云降水飑线（TS）结构一致．     

一次飑线过程的数值模拟和动力分析

用美国俄克荷马州大学“风暴分析预报中心”（CAPS）开发的ARPS（Advanced Regional Prediction System)非静力中尺度数值模式讨论了美国VORTEX－95试验期间的一次飑线过程的触发和维持机制。试验表明，地面中尺度汇合线或切变线是此次飑线过程主要的触发系统和重要的维持机制之一；对流凝结潜热加热和高低空急流耦合在飑线的发展和维持有重要作用。此外，ARPS模式成功地模拟了飑线的β中尺度结构特征，表明该模式对飑线强对流天气系统有较强的模拟能力。     

江苏一次飑线初生的诊断分析与数值模拟

为研究飑线初生的原因,利用美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料、探空资料、多普勒雷达资料和数值模拟等手段,对2009年6月14日发生在江苏的一次飑线天气过程进行了详细分析。南京站及其上游的阜阳、安庆等站的温度-对数压力图揭示了对流层顶强降温的垂直结构有利于强对流天气的形成。通过分析NECP的物理量分布,发现江苏地区在飑线初生和发展中有较大的温度梯度、充沛的水汽输送和强辐合上升运动,飑线回波的初生具有典型特征。天气研究与预报(WRF)模式的模拟发现,起转延迟(spin-up)阶段之后,模式较好地模拟了飑线的初生发展。研究结果为深入认识飑线初生机理并改进预警提供了参考依据。     

“2013.03.19”冰雹飑线天气过程分析

利用常规气象探测资料和多普勒天气雷达产品,对2013年3月19日在江西发生的一次强冰雹天气过程从天气形势、雷达回波演变特征等几个方面进行了综合分析。结果表明:本次飑线天气过程是在江西省典型天气形势背景下发生的,深厚的高空低槽、低层切变、地面处江南倒槽中。本次天气过程前,水汽条件充足,储备了大量的不稳定能量;这次冰雹天气出现在对流不稳定层结条件下,0℃层和-20℃层的高度适宜。多普勒雷达能很好地监测冰雹天气的发生发展演变过程,大于60 d BZ强回波区和悬垂结构及逆风区的出现,垂直累积液态含水量(VIL)增加等都对冰雹天气的出现具有指示意义。     

云南南部一次大范围飑线天气过程的诊断分析

利用常规气象资料和多普勒雷达资料,对2004年4月13日17时至24时发生在滇西、滇南和滇东南的大范围飑线天气过程进行分析,揭示了产生飑线天气的环流形势和影响系统,并从短期、临近预报角度对这次飑线天气过程归纳出预报指标,得出了飑线所引起的强对流天气的落区及各要素之间的关系,揭示了此次飑线的发生、发展和演变情况,以及飑线天气出现时天气和要素变化情况,为更好地提高预报飑线天气的准确率提供一定的参考.     

云南省2009/2010年秋-冬-春连旱与近50a严重持续干旱过程的对比分析

利用云南122站日平均雨量、气温资料以及美国NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2009/2010年云南秋、冬、春连旱与云南近50 a最严重的3次干旱过程进行对比分析发现:2009/2010年秋冬春连旱无论从干旱强度、干旱面积、还是持续时间上都要重于其它3次.干燥的对流层大气和强烈的下沉运动;同时在亚洲中纬度东西部地区出现的高度距平差异小以及冷空气活动不强,是云南最严重的4次干旱过程中最主要的大气异常状态特征.但2009/2010年干旱过程中,对流层大气干燥程度以及下沉运动的剧烈程度较高,同时干燥的对流层大气与强烈的下沉运动结合得比其它3次过程更为紧密,而且在亚洲中纬度东西部地区的高度距平差异最小,纬向环流最为明显,其冷空气活动是4次严重干旱过程中最弱的,因此造成2009/2010年秋、冬、春连旱过程较其它3次更为严重.     

滇西北强对流灾害天气的多普勒雷达回波特征研究

 选取了2006年丽江多普勒天气雷达（CINRAD/CC）投入使用以来观测到的59次强对流灾害天气过程的雷达资料,重点分析了造成短时暴雨和冰雹的雷达各产品特征,初步得出：①触发丽江强对流天气的环境风场;②强回波在雷达速度场中切变类型、分布特征及其与强对流天气的相关关系;③丽江强对流天气初生阶段和旺盛阶段雷达反射率因子形状场、数值场、高度场、垂直累积液态水等指标的特征及其预警临界值;④灾害天气从初生阶段至旺盛阶段回波发展的时间间隔特征.通过分析丰富了丽江周边短时暴雨和冰雹的探测方法,得出部分多普勒雷达研究指标,对滇西北开展灾害性强对流天气的预警预报具有一定的指导作用.     

2010年云南“6.25”特大暴雨中尺度特征及成因的数值模拟分析

 使用1°×1°NCEP再分析资料、TBB黑体亮温资料和自动站逐时降水资料,应用MM5V3.6中尺度数值模式对2010年6月25日发生在云南曲靖马龙罕见的特大暴雨进行数值模拟,主要从动力结构和不稳定机制研究本次特大暴雨的中尺度特征及其成因.研究表明：降水发生期间中低层有较强的水汽辐合柱存在,强降水发生前中低层积累了较大的对流不稳定能量,近地层辐合线的形成诱发中低层辐合的产生,强烈的垂直上升运动促使对流不稳定能量迅速释放,触发强对流降水,高层辐散中低层辐合形成的“抽吸作用”以及利于垂直上升运动和降水的维持.地形敏感试验表明,近地层辐合线出现的位置与云南地形有很大的关系,从而影响强对流暴雨的落区.     

一次飑线引发的强雷暴大风大雨分析

利用常规探测、地面加密观测资料和850～500 hPa高空图环流形势及影响天气系统,对2009年4月15日22时广南县发生的1次飑线天气过程进行综合分析.结果表明:飑线发生在冷暖气流的汇合前缘,导致上干冷下暖湿的不稳定层结中,高空急流入口区与低涡切变快速移动对不稳定能量的释放有触发作用;飑线是在深厚冷温槽扩展到低层增温增湿中形成的,并在风速垂直切变条件下发展成熟.偏南气流水汽输送和能量积聚是这次飑线过程的能量来源.     

山东两次强对流天气中尺度对流系统的闪电特征分析

利用闪电定位资料叠加红外辐射亮温(TBB)、雷达资料,分析了山东连续两次强对流天气过程中出现的两个中尺度对流系统(MCS)、飑线、超级单体的闪电特征,结果表明:两个MCS正地闪比重很大,强盛阶段能达一半左右。地闪多分布在TBB小于220 K、对流发展旺盛且TBB梯度大的地带,地闪的分布可以很好地指示对流区;总地闪的变化与TBB极值和降水量有对应关系;对流云合并促进2016年6月14日中尺度对流系统(MCS)强烈发展,使其在初生发展阶段正闪居多并降雹。飑线中地闪多位于强回波区附近35~45 d Bz中;初生发展阶段地闪多集中于对流区,正闪多分布于云体倾斜度大的区域;成熟阶段地闪向层云区转移,多集中在低层入流边界后部,后侧入流急流上。超级单体在降雹前及降雹初期以正地闪为主,降雹前地闪频次迅速降低;降雹后,单体下沉气流增强且质心下降引发地闪猛增,最大反射率与地闪频数的变化趋势基本一致;最大反射率和回波顶高维持大值与地闪频数的骤减可以作为冰雹预测的指标。     

bin和bulk微物理方案在我国飑线模拟中的敏感性研究

分别利用weather research and forecasting(WRF)中尺度模式中的bulk和bin微物理参数化方案,对2014年7月12日发生在华东地区的一次飑线过程进行了数值模拟。结果表明:bulk方案基本模拟出了飑线初生、发展、成熟和消亡的生命史,但与实况存在1~2 h的延迟,且强度偏弱;而bin方案模拟的雷达回波结构松散,组织化程度较低,更类似于现状对流。从模拟的地面降水看,bin方案模拟的雨带偏窄,且强降水区偏北;而bulk方案则基本模拟出了强降水区的位置。在此基础上进一步分析了两种方案模拟的各水凝物的垂直分布,结果表明bulk方案在高层产生了大量云冰,而bin方案中雪和霰粒子数量较多。     

用NCEP资料分析华北暖季对流性天气的气候背景

由于华北地区(北京、天津、河北)对流天气临近预报的需要,利用2000—2005年5—8月每日4次1°×1°NCEP最终分析资料的平均场分析了该地区暖季对流性天气的气候背景。分析内容包括:高、低空平均环流,湿度、温度、假相当位温、对流有效位能(CAPE)、对流抑制能量(CIN)等多年各月各时次的平均场和气候日较差分析。结果表明,华北地区5、6月与7、8月的对流天气是发生在两种不同的气候背景下。5、6月份北方冷空气比较活跃,华北地区受中纬度西风带扰动影响为主;7、8月华北地区受中纬度扰动和低纬度扰动的共同作用,从而造成5、6月份和7、8月份对流的性质有显著差异,前者的对流发生在变性的大陆冷气团中,常出现冰雹和雷雨大风天气,后者的对流发生在锋前热带季风气团中,易出现暴雨天气。因此,5、6月份和7、8月份的对流天气临近预报应该采用不同的预报思路。00UTC和06UTC近地面层975hPa相对湿度场的差异表明,午后华北地区容易出现干线(或露点锋)的气候特点。00UTC和06UTC的850hPa平均流场对比还表明,在北京地区的北侧存在热力作用下产生的地形性边界层辐合线的气候特点。上述两点为华北地区初始对流的临近预报提供了气候背景。     

用NCEP资料分析华北暖季对流性天气的气候背景

由于华北地区（北京、天津、河北）对流天气临近预报的需要,利用2000?2005年5?8月每日4次1°×1°NCEP最终分析资料的平均场分析了该地区暖季对流性天气的气候背景。分析内容包括：高、低空平均环流,湿度、温度、假相当位温、对流有效位能（CAPE）、对流抑制能量（CIN）等多年各月各时次的平均场和气候日较差分析。结果表明,华北地区5、6月与7、8月的对流天气是发生在两种不同的气候背景下。5、6月份北方冷空气比较活跃,华北地区受中纬度西风带扰动影响为主;7、8月华北地区受中纬度扰动和低纬度扰动的共同作用,从而造成5、6月份和7、8月份对流的性质有显著差异,前者的对流发生在变性的大陆冷气团中,常出现冰雹和雷雨大风天气,后者的对流发生在锋前热带季风气团中,易出现暴雨天气。因此,5、6月份和7、8月份的对流天气临近预报应该采用不同的预报思路。00 UTC和06 UTC近地面层?975 hPa相对湿度场的差异表明,午后华北地区容易出现干线（或露点锋）的气候特点。00 UTC和06 UTC的850 hPa平均流场对比还表明,在北京地区的北侧存在热力作用下产生的地形性边界层辐合线的气候特点。上述两点为华北地区初始对流的临近预报提供了气候背景。