江苏副高型强对流天气特征及环境参数分析

副热带高压控制下的强对流天气常常漏报和错报。为了提高此类天气的预报准确率,利用2007—2016年常规地面和高空观测资料以及地面区域自动站资料,运用统计分析方法,对苏南地区56例副高型强对流的天气特征和环境参数特征进行分析。结果表明:副高型强对流主要有短时强降水、雷暴大风、冰雹雷暴大风和强降水混合型,其中混合型出现频率最高(66%),雨强在30～79.9 mm/h的短时强降水频率(68%)最高,雷暴大风的风力多为8～9级(61%);强对流触发时间峰值在12:00—14:00时。静力稳定度方面,850与500 hPa的温差ΔT_(85)和沙氏指数S_I的中位值分别为25℃和-1℃左右,3种类型强对流的差异不大;混合型强对流的对流有效位能C_(APE)的中位值(2 510 J/kg),远大于短时强降水(1 570 J/kg)和雷暴大风(1 220 J/kg);而对流抑制有效位能C_(IN)的中位值则是雷暴大风(160 J/kg)的最高。3种类型强对流低层水汽条件相似,1 000 hPa露点T_d的中位值均在25℃左右;水汽条件差异主要在中层,中层大气越干、露点垂直递减率越大,越利于雷暴大风的发生,反之,则利于短时强降水的发生,混合型强对流介于两者。K指数的中位值,雷暴大风(32℃)、混合型(34℃)到短时强降水(36℃)是逐渐增大的。自由对流高度L_(FC)和抬升凝结高度T_(CL),雷暴大风的25%值分别为650、910 hPa,远小于短时强降水的900、970 hPa,混合型强对流则位于两者。差异明显的环境参数,对副高型强对流天气的分类预报有一定的指导意义。     

昆明市雨季短时强降水特征分析及预报研究

利用1981—2015年昆明市逐时降水观测及短时强降水个例期间的探空、雷达、地面观测等资料,分析了昆明市雨季短时强降水时间分布、关键影响系统、物理量及雷达观测特征,尝试寻找该类天气的预报着眼点.结果表明:①昆明短时强降水天气具有明显的日内变化特征.短时强降水主要出现在19:00—次日05:00,并在次日02:00达到峰值.②地面辐合线和700 hPa切变线是昆明出现短时强降水的关键影响系统,当500 hPa有低压槽或高压间辐合区配合时则更有利于昆明出现短时强降水.③从物理量指标看, 700 hPa比湿大于10.0 g·kg~(-1)、温度露点差≤3℃、假相当温度≥75℃和沙氏指数0.1是昆明站出现短时强降水天气的有利条件.④当雷达观测图上出现积云、块状回波,回波反射率因子强度最大值达40～45 dBz且大值区质心较低,回波顶高小于8 km,对应的径向速度图出现中尺度辐合或低空急流特征时,应该考虑发布短时强降水预警.     

低纬高原一次短时强降水过程的综合分析

利用卫星、雷达、地面自动站及闪电定位仪等多种观测资料分析了2017年9月5—6日出现在云南的一次短时强降水天气过程的成因及中尺度对流特征.结果表明:此次过程期间短时强降水天气落区分布呈现自东北向西南逐渐移动趋势,系统性降水特征明显;700 hPa切变线和地面锋面是此次过程的关键影响系统,切变线提供了中低层水汽辐合及对流抬升运动的维持机制,地面锋面则为低层对流抬升运动提供了触发机制;中尺度对流云团的空间尺度和持续时间对短时强降水的分布区域和规模有很好的指示意义,短时强降水主要出现在云顶亮温-50℃的区域,对流云团空间尺度大、持续时间长,则对应时段的短时强降水分布范围广、频次多.雷达观测有助于短时强降水天气的精细化订正和及时预警,当雷达回波强度达到45 dBz以上并具明显低质心特征、径向速度图上有中尺度辐合配合时,出现短时强降水的可能性较大.     

一次地面辐合线突发局地短时强降水特征分析

为了研究局地短时强降水天气的特征,使用MICAPS天气资料、南昌探空资料、宜春SA天气雷达等资料,对2020年6月8日新余局地暴雨天气过程进行分析,结果表明:暴雨天气过程是由突发性局地短时强降水造成,降水系统移速较慢、长时间维持、降水效率高,出现20 mm/h以上的短时强降水.地面辐合线是形成局地短时强降水的触发机制,降水系统随着地面辐合线的移动;辐合线移动过程中存在气旋性环流,导致系统移速缓慢,形成局地暴雨.新生云系如果出现合并现象,往往会快速地发展加强形成强天气.回波基本上沿地面辐合线排列和移动,在移动过程中还伴随回波单体的新生、发展、合并、减弱等过程,短时强降水发生在回波发展合并过程中.雷达剖面分析得出回波强度在垂直上发展的比较均匀,强回波中心分布在6 km以下高度上;水汽大部分集中在地面与5 km融化层之间,这种回波特征适合产生高效的降水.这些特征为新余短时强降水造成的暴雨天气提供了理论依据.     

丰城市短时强降水天气分型分析

为了有效监测丰城短时强降水和预警大暴雨天气的发生，使用自动气象站数据、MICAPS天气图、云图、探空等资料，采用多种分析方法，对丰城市2012—2020年(5—8月汛期)短时强降水过程进行分析，结果表明:1)丰城市20次短时强降水过程有28个短时强降水回波系统个例，最多一次过程出现4个短时强降水回波系统个例，短时强降水最大值为65.6 mm/h;丰城短时强降水的统计是以雷达回波系统来体现，表现在回波形态和组合反射率CR强度上; 2)强降水主要出现在5—9月，大部份个例伴有明显的低层辐合，200 h Pa有分流区，同时有“上干下湿”“上冷下暖”的温湿场垂直结构，低层辐合与高层辐散相配合导致强降水的发生; 3) T-lnP图上强降水过程多伴有深厚的湿层，但中层也会有“干盖”结构，上干下湿导致强对流的发展，触发强降水的发生; 4)强降水过程中850 h Pa气温平均19.6℃，700 h Pa气温平均11℃，500～1 000 h Pa风垂直切变平均为10 m/s,700 h Pa相对湿度平均为89%,500 h Pa相对湿度平均为89%,CAPE平均614 J/kg、K指数平均38℃、SI...     

"6·22"鄂东突发性大暴雨的观测分析和数值模拟

利用多种观测资料和中尺度数值模式输出资料,分析了一次中尺度对流系统造成的鄂东地区突发性大暴雨天气过程．结果表明：(1)鄂东中尺度暴雨团由-准东西向的中β尺度强降水窄带缓慢东移南压过程中形成,强降水窄带位于850hPa正涡度带上和冷式切变线西南暖湿气流一侧．(2)对流层中低层切变线提供天气尺度辐合,暖湿气流在辐合区气旋式旋转抬升至250hPa高度附近后辐散,并向南走在副高脊区下沉,构成一中α尺度垂直环流;对流层中上层干冷空气南侵下沉,与北进的暖湿空气对峙导致θse锋区的锋生,同时干冷的下沉气流与天气尺度辐合区的上升气流在锋区环绕逐渐形成另一中α尺度垂直次级环流,使θse锋区锋生加强,促使对流爆发形成暴雨．     

江西省三类强对流天气环境物理量对比分析

利用2001—2010年89个国家级地面观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,分别从水汽条件、动力特征、0℃层和-20℃层的特征高度以及大气不稳定条件等方面,对江西省三类典型的强对流天气(冰雹、雷暴大风及短时强降水)的特征进行统计分析,从而给出江西省地区这三类强对流天气过程主要预报物理量的分布特征及阈值区间,为江西省精细化的强对流天气预报提供参考指标。结果表明:1三者对比,强降水具有更深厚的"湿"对流特征,冰雹多具有上干下湿的"干"对流特征;2低层辐合、高层辐散条件中,短时强降水高于冰雹和大风,表现为短时强降水低层辐合中位数为-17×10-5s-1,高层辐散中位数为14×10-5s-1,对应冰雹和大风低层辐合都为-14×10-5s-1,高层辐散都为10×10-5s-1;风垂直切变值,冰雹最大,大风次之,强降水最弱,具体表现为500 h Pa到1 000 h Pa风速差中位数冰雹为18 m/s,大风为17 m/s,强降水为11 m/s;3不稳定条件方面,冰雹的对流有效位能、抬升指数以及850 h Pa与500 h Pa温差中位数分别为2 651 J·kg-1;-6℃、26℃,远远强于强降水的735 J·kg-1;-2℃、23℃,大风对应中位数为1 924 J·kg-1;-5℃、25℃,介于冰雹和强降水之间;4特征高度0℃层和-20℃层冰雹最低、大风次之、强降水最高,4 800 m和7 700 m可以作为0℃层和-20℃层冰雹和强降水的分界线。当对应高度大于该值时有利于强降水的出现,小于该值有利于冰雹的出现;5不稳定条件和动力条件具有互补关系,两者中其一出现极有利条件时,在江西省的实际预报业务中,就要考虑强对流天气的发生,当一条件异常偏大(很有利条件),另一条件不是很有利情况下,也有可能出现强对流天气。     

2012年11月福建省多暴雨过程成因分析

为分析2012年11月福建省降水异常偏多的现象,利用统计学和天气学的分析方法,对11月的降水气候特征和下旬3场暴雨的环流形势、影响系统及水汽输送特征进行了分析。整个11月,200 hPa西风急流偏强,在福建省上空有气流的辐散;500 hPa乌拉尔山脊偏强,贝加尔湖槽偏深,有利于冷空气南下;850 hPa为较强西南急流。下旬3场暴雨期间,500 hPa南支槽位于105°～110°E,副高强度偏强;中低层700,850 hPa有切变线和西南急流,850 hPa比湿大于8 g/kg。结果表明,稳定的环流形势、频繁出现的天气系统以及充沛的水汽条件是发生多暴雨现象的主要原因。     

福建省一次典型的暖区对流过程分析

利用常规观测、加密自动气象站观测和新一代天气雷达等多源观测资料,从环流背景条件和中尺度过程等角度,对2019年4月22日影响福建的一次长时间、大范围、局地性强的典型暖区对流天气过程进行分析,得出结论:(1)冷槽带来两路冷空气分别影响福建西部、东部,地面回暖加剧东部对流;(2)高层辐散、低层辐合的散度形势等,CAPE等不稳定能量的积蓄和发展,温度露点差偏低、整层含水量持续较多等分别为对流发生提供良好的抬升条件、能量和水汽条件;(3)不均匀的中层明显干区、Δθse85极值分布和斜压性锋区、水汽聚积等,是对流以风雹为主、局地短时强降水的主要原因;(4)多普勒雷达速度图对强天气的发生有一定的指示作用,雷达风暴追踪等产品则可指示冰雹、短时强降水等强天气的发生,可见雷达回波资料可广泛运用于临近预报预警服务。     

2018年9月7日宁德市大暴雨过程分析

利用常规资料及EC、NCEP逐6小时再分析资料对2018年9月7日福建省连续大暴雨天气过程研究分析,结果表明:(1)此次区域暴雨、大暴雨过程影响系统主要是西南涡和切变线.6日20时西南涡开始影响,其向北偏东移动,7日08时前高空经向度加大,槽加深,低空西南涡经过,超低空在暴雨、大暴雨区有偏东风与东北风辐合,造成宁德一带的暴雨、大暴雨,是最强降水时段以短时强降水为主.(2)700 hPa存在西南急流输送水汽,大气静力不稳定加强,有助于中尺度系统和暴雨的发展,配合850 hPa偏东风及超低空偏东风,造成了强降水.0 km～3 km垂直切变大有利于上升气流不断发展,持续较长时间,影响范围大.(3)700 hPa涡度以曲率涡度为主,涡度场低层正涡度高空负涡度的状态持续时间短,降水结束迅速的一个表现.大暴雨中心附近存在低空辐合、高层辐散,在暴雨发生、发展时,高空的辐散较明显,但低层辐合区较暴雨落区偏南.(4)此次过程850 hPa比湿峰值为10 g·kg~(-1)～12 g·kg~(-1),924 hPa为12 g·kg~(-1)～14 g·kg~(-1),大值区一定程度上指示了暴雨落区.(5)850 hPa假相当位温图上,强降水区处在北伸的高能舌中.     

东北冷涡持续影响下郑州地区多日对流性天气特征分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料、加密自动站资料、FY2E红外云图及大气电场仪数据对2015年8月22~30日期间东北冷涡持续影响下郑州地区多日对流性天气特征进行分析结果表明:①东北冷涡长时间维持一方面与上游阻塞高压前部冷平流补充有关,另一方面与北上台风变性并入有关;②对流天气发生时,低层有一定的比湿,比湿锋区在一定程度上能触发对流。θ_(se)的密集带是高能高湿区,与对流性天气的落区有对应关系;③雷暴大风、冰雹天气不要求湿层深厚,但需要较高的CAPE,短时强降水需要一定厚度的湿层,CAPE并不一定很大;④中尺度福合线是5次対流性天气的触发机制,对流性天气起源于冷涡涡旋云系尾部因为该区域大气不稳定层结强。强降水与对流云边缘TBB梯度大值区对应⑤大气电场强度的变化和対流性天气的发生、维持及结束关系密切。     

东北冷涡背景下河南不同强度对流天气特征分析

筛选2015—2017年河南处于东北冷涡形势下连续两日发生对流天气、且过程强度有明显区别的3组共6个个例,利用多种观测资料分析比较其发生发展的环境条件和形成机制.结果表明：(1)3个较弱过程均以雷暴天气为主,3个较强过程均有较大范围雷电和雷暴大风天气,且同时多有小冰雹.(2)所有过程发生时均处于东北冷涡后部较强西北气流区,高空干冷同时低层辐射增温.(3)3次弱过程CAPE均小于1000 J/kg;3次强过程CAPE形态宽而高,数值均在2000 J/kg以上,850～500 h Pa温差大于30℃,低层有浅薄湿层,中层干层清晰且边界相对明显.(4)对流天气基本发生在当日地面最高温度≥33℃的区域内,3次强过程地面温度分别较前一日的弱过程升温2～4℃,同时伴有露点升高.(5)从对流过程雷达图像演变可以发现,山西南部和河南西部是河南东北低涡背景强对流天气的关键区,当对流回波自关键区进入河南并迅速加强组织化或以40 km/h以上速度快速移动时,即预示将出现灾害性强对流天气.     

山东近15年首场区域性暴雨物理量特征诊断分析

利用近15年（2008—2022年）资料对山东首场区域性暴雨进行分析,结果表明：(1)山东首场区域性暴雨均发生在4—6月,发生在鲁中、鲁南的概率最大.(2)影响系统主要有三类,以温带气旋暴雨最多,其次是低涡切变线暴雨和低槽冷锋暴雨.(3)首场区域性暴雨发生时,700、850、925 hPa比湿分别在7.33、9.97、11.6 g/kg左右,绝对水汽条件弱于常规区域性暴雨,但湿层深厚;850 h Pa假相当位温在60℃左右,能量条件弱于常规区域性暴雨;700和850 hPa有19.5和17.1 m/s的低空急流,动力条件强于常规区域性暴雨.综合利用以上条件和数值模式预报结果,可以对数值模式的降水量级进行有效订正.     

南昌市一次短时强降水成因分析

2012年8月21日晚上南昌地区出现了短时强降水,时雨量最大达54.6 mm,短时强降水一直以来是短时和短期预报的难点。利用常规资料及日本GMS卫星TBB资料以及自动站资料对本次短时强降水天气的成因进行分析,结果表明:1)南昌上空气柱内丰沛的水汽以及一定的水汽输送为南昌短时强降水提供强大水汽条件;2)500 h P高空槽东移,引导地面冷空气南下,台湾以东有热带低压活动,其东侧的东南气流与副高南侧偏东气流伸入江西与北风冷空气交汇,导致了南昌附近局地强锋生,锋面抬升作用触发了对流层中低层不稳定能量的释放,导致了南昌短时强降水的发生;3)相当黑体亮温-63℃以下的面积对短时强降水有很好的指示意义,因此利用卫星资料,可对短时强降水的演变进行详细的监测,为短时强降水的分析和预报预警提供依据。     

2009年夏季云南一次由MCC引发的致洪暴雨分析

 利用卫星云图、常规天气资料及物理量场资料等,对2009年6月25日夜间到26日上午云南省一次中尺度对流复合体(MCC)和致洪暴雨天气过程进行诊断分析.结果表明:MCC是造成暴雨的直接影响系统,MCC从生成、持续到消亡长达10 h多,强降水出现在MCC进入成熟阶段.中尺度MCC发生发展于500 hPa四川东南部和云南东部的槽区,700 hPa切变线东南侧.云南上空总能量逐步增强,不稳定能量的积聚为中尺度MCC发展提供了重要能源.低层水汽条件较好,MCC发生区700 hPa湿度接近饱和,T-T_d≤2℃,最大比湿达12 g/kg,为MCC的发生、发展提供了充足的水汽条件.云南低层辐合高层辐散的形势逐渐加强,850～100 hPa大部都处于明显的上升运动区,为MCC的活动及发展提供了有利的动力条件.     

华南西部高架冰雹强对流天气过程的特征及成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料及雷达资料,综合分析2001年以来华南西部3次高架冰雹强对流天气过程的环流形势、温湿风特征、触发机制、抬升机制、雷达的回波特征及成因,得到以下结论:(1)该类过程出现在春天,发生在地面锋面北侧冷气团后约600km以上区域,发生时地面气温较低。(2)发生期间空气下湿上干,低层存在逆温,850~700hPa为强风垂直切变,有利于对流风暴生长和维持,而且高空槽前正负变温使700hPa与500hPa处的垂直温度递减率加大,加剧对流不稳定性。(3)高原槽前正涡度平流东移导致强烈上升运动是触发对流的条件之一;过程的暖湿气流在850hPa附近才开始抬升,而不是从地面开始。(4)较低的0℃、-20℃等温线高度,较厚的冻结层厚度,极小的对流有效位能CAPE值导致雹体较小。(5)冰雹云系的雷达回波特征是,基本反射率不强,无明显的倾斜或悬垂回波;回波高度不高且VIL值较低,沿径向在最大反射率后部有相对较大的谱宽值。     

一次低层冷空气触发下的局地强对流过程分析

从环流背景、影响系统、物理量条件、雷达产品四个方面,对2019年4月10日福州地区局地出现冰雹、雷雨大风等强对流天气特征进行了分析。结果表明,①本次局地风雹过程,回波在锋前暖区、闽中山脉附近发展,海上南下冷空气与暖空气的交汇及925hPa三支气流的辐合作用下迅速加强;②过程发生时地面高温高能,静止锋与地面热低压相结合触发强对流发展;③涡度锋区和θse锋区与冷空气南下的位置对应,强对流发生在Δθ_(se)(500-850)负值中心附近,能量锋有利于激发释放大量不稳定能量,易产生强对流天气;④在回波发展的成熟阶段,雹暴最强回波达到70dBz以上,VIL最大值55kg/m~2。VIL在降雹前出现跃增,-20℃层高度回波强度超过50dBz,单体结构出现明显的前倾,并具有回波悬垂、有界弱回波区、三体散射长钉等回波特征,但0℃层高度相对于福建春季降雹略偏高,所以此次冰雹不大,局地性强;⑤在强对流监测预警中,关注雷达的风暴追踪产品,其对冰雹的预报具有很好参考价值,提前量10分钟左右,主要对下游地区的指导意义较大;⑥分析中尺度系统时,当该系统距离最近的探空站超过20km,尤其是有锋面存在时,对t-logp的订正要用该区域本站的要素进行修正。     

南平市一次暖区暴雨成因分析与预报反思

2020年5月7日,南平市出现一场暖区暴雨过程。但无论是数值预报,还是主观订正,都没有预报好此次暴雨,造成暴雨漏报。该文利用多元资料分析暴雨的成因,并对短期预报进行总结和反思,得到以下结论:(1)暴雨分为两阶段,分别是小飑线引发的强降水和线状对流主导的强降水,第二阶段的强降水有明显列车效应。(2)从环流背景看,低层暖切北抬,西南风控制华南地区,在500hPa弱波动,地面辐合线的触发下,产生暖区暴雨。风廓线雷达分析到07日02时-08时700hPa存在狭窄的反气旋式辐合线,为第二阶段线状对流提供有利条件。(3)数值模式对暖区暴雨的预报能力有限,此次过程体现在没有预报出触发条件,同时预报员订正能力不足,因此要在短临预警中弥补短期预报的不足。     

宁夏平原极值暴雨遥感资料中小尺度特征分析

利用卫星、多普勒雷达、区域自动站、闪电定位等遥感资料和常规气象资料,对2012-07-29夜间宁夏平原大暴雨过程的中小尺度特征进行了分析.结果表明,造成大暴雨的天气系统主要是200hPa急流、500hPa短波槽、700hPa低涡、850hPa辐合切变,宁夏上游地区中低层存在一明显的辐合带、高湿区和多低值系统;卫星云图上中尺度对流云团快速发展并东移影响宁夏造成暴雨,强降水阶段云团平均亮度温度达220K,最低亮度温度达210K,亮度温度低于220K的云团面积达到20 000km2;闪电时空分布特征与强降水高度一致,表明中小尺度强对流是造成暴雨的主要原因;雷达反射率图上多个强对流单体先后影响,出现明显"列车效应",单体基本反射率和组合反射率在分别达到40~60,50~60dBz,40dBz的强回波高度突破了0℃层高度,同时3km高度还存在大于50dBz的强反射率因子核心;强降水阶段,径向速度图上伴有多个"逆风区"和风速辐合区,垂直方向径向速度正负相间分布;雷达回波顶高度和垂直累积液态水含量在强降水阶段分别达到8~11km和10~30kg/m2.     

济南市区夏季局地短时强降水特征及成因分析

利用2008-2010年6-8月济南市区区域自动站以及NCEP/NCAR1°×1°再分析等资料研究了济南市区局地短时强降水的特征及成因,为今后济南市区局地短时强降水的临近预报和预警提供参考。