两次长寿命非超级单体孤立强风暴多普勒天气雷达观测对比分析

利用济南多普勒天气雷达资料,结合探空和天气实况资料,对2次历时超过4 h的孤立非超级单体风暴强度结构、流场结构和环境物理量及其差异性进行了分析。结果表明,0611和0915风暴均产生于东北冷涡底部西北气流和低层切变线环境形势下,上干冷下暖湿,0~6 km具有强垂直风切变,600 hPa为起点的下沉对流有效位能（DCAPE）具有较大值。旺盛阶段,0915风暴的最大反射率因子（DBZM）、基于单体的垂直累积液态含水量（C-VIL）和强中心高度（HT）参数平均值明显大于0611风暴,差值分别是6.7 dBZ、11 kg·m-2和2.4 km。0915风暴成熟阶段的前期表现为明显中层径向辐合（MARC）特征,中期风暴中层表现为强气旋性旋转气流结构,后期又演变为MARC特征,同时辐合强度更加显著。0611风暴旺盛阶段中层具有双涡结构,但前期气旋性旋转强度明显大于反气旋性旋转强度,后期情况相反,反气旋性旋转强度明显大于气旋性旋转强度。两次过程中环境物理量差别明显的是对流有效位能（CAPE）和低层比湿,0915风暴CAPE和低层比湿明显大于0611风暴过程。在相似的形势背景下,低层湿度大,具有大的CAPE值,风暴内部上升气流的最大上升速度较大,利于强反射率核的悬垂和维持。     

一次超级单体风暴雷达产品特征及气流环境结构分析

2011年5月1日黔西南部分地区遭受了不同程度的灾害性天气,通过兴义多普勒天气雷达观测表明是超级单体风暴所致。利用兴义多普勒天气雷达探测资料及自动站观测资料对这次典型超级单体的基本产品及导出产品进行了分析。结果表明:风暴表现为单体自身发展型,基本属于右移风暴,风暴从发展到消亡的各个阶段其强度、最大强中心高度、垂直累积液态水含量、顶高、中气旋等产品均有不同的演变特征,风暴成熟阶段表现为典型的超级单体特征,有界弱回波区(BW-ER)及弱回波区(WER)明显,回波强中心高度及顶高上升明显,垂直流场表现为低层气旋性辐合,高层气流辐散。     

2010年福建一次早春强降雹超级单体风暴对比分析

利用探空、地面资料以及建阳、龙岩、长乐三部新一代天气雷达资料,对2010年3月5日福建中北部地区5cm强降雹的两个超级单体风暴进行了对比分析。结果表明,干暖盖、强垂直风切变、中高层正涡度区及地面中尺度低压为超级单体的形成提供了良好的环境场。两个超级单体都是由多单体合并后发展起来的,在成熟阶段以右移为主,属长寿命右移风暴:第一个超级单体在发展过程中由于地形作用和新单体的并入经历了3次加强过程,低层出现明显的钩状回波、中高层三体散射特征;第二个超级单体经历了多单体风暴—超级单体风暴—多单体风暴3个阶段,成熟阶段低层呈现出明显的倒"V"形回波特征,中高层有明显向右伸展的云帖。两个超级单体风暴的中气旋都是由中层发展起来,随着中气旋强度不断加强和厚度加大,最强切变中心突降时出现冰雹、大风强对流天气。通过对第一个超级单体中气旋流场分析,发现风暴前、后侧的下沉气流与低层入流形成了明显的辐合旋转作用,下沉的干冷气流进一步推动低层的暖湿入流,形成强烈的上升气流,并在风暴顶形成强辐散,使得风暴长时间维持。第二个超级单体在风暴减弱阶段,风暴右侧出现中气旋分裂,之后减弱、消失。产生强对流天气时,中高层维持高反射率因子,出现三体散射现象、风暴顶强烈辐散以及较大的VIL密度等特征。     

造成临桂极端大风的超级风暴单体观测分析

2019年3月21日21:13 (北京时),广西桂林市临桂区国家气象观测站录到60.3 m·s-1极端大风,打破了广西气象站建站以来的历史极值。综合利用多种观测资料对临桂极端大风的发展演变和成因进行详细分析,结果表明:(1)地面锋前暖区对流在移近临桂站时地面冷空气的适时入侵促进其发展成超级单体风暴,其产生的下击暴流击中临桂测站造成极端大风。(2)雷达回波表明该超级单体具有明显的钩状回波、中层径向辐合、近地面强辐散及反射率因子核心下降等雷达特征;风暴垂直方向流场结构表现为上面是反气旋性旋转或辐合、中间为径向速度辐合、底下为气旋性旋转。(3)中层径向辐合加强导致中气旋旋转性加大、直径减小、厚度增加,近地面层的强中气旋对下击暴流有加强作用。(4)环境条件分析表明临桂上空具有极好的产生雷暴大风的环境条件和发展成超级单体风暴的潜势。(5)极端雨强与极端大风相伴出现,表明降水拖曳作用是极端大风产生原因之一;在地形作用下冷空气大风对极端大风形成有叠加效应。     

2004年4月29日常德超级单体研究

利用常德和长沙多普勒天气雷达资料和常规资料,对2004年4月29日发生在湖南安乡且产生了10 cm直径降雹和广泛8级大风的超级单体风暴进行了详细分析.该超级单体风暴发生在西南高空急流和西南南低空急流的交汇区域,加强的热力不稳定趋势和较大的垂直风切变条件非常有利于超级单体的产生.超级单体风暴呈现出典型的钩状回波,钩状回波位于该超级单体风暴移动方向的右后侧,从低层一直扩展到将近6 km高度;同时出现了指示存在大冰雹的三体散射回波.此次超级单体风暴成熟阶段中气旋的最大旋转速度为24 m·s-1,属于强中气旋,相应的垂直涡度为1.6×10-2 s-1.反射率因子的垂直剖面显示该超级单体风暴具有一个宽大的有界弱回波区(穹窿),其水平尺度超过10 km,垂直扩展超过4 km.在有界弱回波区之上,是一个强度超过70 dBZ的反射率因子核区,其中心高度为9 km,展现出典型的强烈超级单体雹暴结构.超级单体风暴在演变过程中经历了3次分裂过程.     

湖北宜昌超级单体风暴发生的环境条件分析

利用Micaps高空、地面实况资料以及雷达基数据产品资料,分析2004—2009年湖北宜昌境内出现的10例强对流天气过程中的超级单体风暴生成的环境条件和回波结构。结果表明:产生冰雹的湿层相对浅薄,产生强降水的湿层较深厚。使用雷暴发生前地面温度和露点进行订正后的CAPE值可判断午后是否有冰雹发生:若订正后CAPE值有较大幅度增长,其值超过1000J.kg-1以上,则出现冰雹的可能性较大;反之则小。0—6km中等到强的垂直风切变有利超级单体风暴生成和发展,垂直风切变越大,越有利出现极端大风。若超级单体风暴高度的特征值和特征底有迅速下降迹象,则未来0.5h内很可能出现8级以上大风。超级单体风暴中正负速度对的切变值越大,风力越大,风灾越明显。超级单体风暴反射率因子的低层或表现为钩状、或向着入流方向突起、或密实块状等回波特征,中高层有强度达55dBz的强回波。超级单体风暴中,中气旋大多从逆风区或切变区中发展而来,且其在垂直气流结构上表现为低层气旋式辐合,中层辐合逐渐增强,为气旋式旋转,有时出现气旋式旋转与反气旋式旋转共存的双涡结构,至高层,则转为反气旋,表现为辐散。VIL密度(DVIL)对大冰雹有一定的指示意义,当DVIL≥3.5g.m-3时,出现直径超过2cm的大冰雹的可能性非常大。     

低层暖平流强迫下两次大冰雹超级单体风暴结构特征分析

2020年3月21日和5月4日在低层暖平流强迫背景下湖南怀化出现两次罕见的6 cm大冰雹。基于常规气象资料和多普勒天气雷达资料,对这两次大冰雹过程的超级单体风暴的强度结构、动力场结构进行分析。结果表明：(1)两次过程均发生在低层暖平流强迫背景下,中等强度对流有效位能、大的深层垂直风切变和高的能量螺旋度,有利于风暴组织性发展与维持,地面辐合线是主要触发因子。(2) 6 cm冰雹均发生在超级单体风暴强烈发展初期,由无中气旋特征的“类超级单体”造成,出现钩状回波、旁瓣回波以及三体散射和回波悬垂等特征。(3)风暴强烈发展阶段垂直动力场均表现出低层辐合、中层气旋性旋转和反气旋旋转并存的双涡管式旋转、高层辐散特征。(4)大冰雹降落前风暴最大反射率因子和单体垂直累积液态水含量均达到67 dBz和69 kg·m^-2。强中心高度和最强切变高度的下降均反映出冰雹的降落。     

一次超级单体风暴的多普勒雷达回波特征

利用滨州CINRAD／SC雷达产品资料,对2008年6月25日发生在鲁北沿海地区的超级单体风暴过程进行了分析。结果表明,超级单体右前方的低层反射率因子呈现明显的“钩状”结构,弱回波区上方存在强大的回波悬垂,低层存在中尺度辐合现象,中层呈现气旋性旋转结构,风暴顶为强烈辐散。风暴成熟阶段反射率因子维持在60dBz以上,最强达70dBz,相应的垂直累积液态水含量维持在60kg·m^-2以上,最大值达到78kg·m^-2。风暴内部强烈的旋转上升气流使得风暴维持较长时间,造成了严重的风雹灾害。     

长生命史超级单体结构特征与形成维持机制

利用地面加密自动站、多普勒天气雷达等观测资料及NCEP再分析资料对2015年4月28日冷涡背景下发生在苏皖地区的强对流天气过程进行了分析,重点探讨了此次过程中导致苏南区域性冰雹的长生命史超级单体风暴结构特征及形成维持机制。结果表明:冷涡后部偏北急流的建立及其携至南下的冷平流,促进了条件性不稳定层结和深层垂直风切变的发展,为强对流天气的发生提供了有利的环境。地面中尺度低压及与之伴随的辐合线是对流风暴的触发机制之一。长生命史超级单体风暴起源于对流层中层,成熟阶段具有高度组织化的动力结构,风暴内伴有显著旋转特征,中层旋转最为明显,风暴内中层及以下对应较深厚的辐合区,风暴顶则表现出明显的辐散特征,有利于风暴内上升气流和风暴低层暖湿入流的增强,促进了低层较丰富的水汽向风暴内输送,导致对流风暴的垂直增长和强烈发展。冰雹出现前后,风暴顶高、质心高度呈现波动特征,冰雹出现在对流风暴顶高及质心高度迅速下降阶段,质心高度下降趋势更显著。超级单体风暴较长时间维持与对流层中层持续南下的冷平流、强垂直风切变的维持及风暴内旋转特征持续有关。     

冷涡背景下一次微型超级单体龙卷的雷达特征和物理过程探究

2019年8月16日渤海北部沿岸出现了一次冷涡背景下的EF1级龙卷。利用营口S波段双偏振多普勒天气雷达探测资料、5 min间隔的地面自动气象站观测资料、盘锦风廓线雷达探测资料及ERA5再分析资料,研究了该龙卷风暴产生的环境条件、龙卷风暴结构特征及龙卷形成的可能物理过程。结果表明:此次龙卷过程发生在500 hPa冷涡主体控制下,低空位于“利奇马”台风残涡西侧水汽输送带内,环境条件表现为弱的风垂直切变和强低层热力不稳定。营口双偏振雷达位于距龙卷发生地15 km处,探测到产生龙卷的微型超级单体钩状回波、下沉反射率核心（DRC）、弱回波洞（WEH）、龙卷残片特征（TDS）等结构。处于消亡阶段雷暴的阵风锋出流向西传播,而营口附近海风锋缓慢东移,两条边界层辐合线相遇加强,在水平切变不稳定的作用下,辐合线上有γ中尺度涡旋形成。辐合线相遇造成的辐合抬升、低层强热力不稳定导致的环境正浮力以及中层中气旋扰动低压共同作用产生强上升气流,γ中尺度涡旋与上升气流叠置,强拉伸作用增强了垂直涡度,可能是低层微尺度气旋形成的关键机制。微尺度气旋直径收缩至最小伴随旋转速度达到最大时刻,对应龙卷生成,中层中气旋与微尺度气旋分离导致龙卷消亡。      

Analysis of Three Supercell Storms with Doppler Weather Radar Data

Three supercell storms on 24 June 2004 (0624), 28 June 2003 (0628), and 27 September 2002 (0927) induced different damages in Shandong Province. Storm 0927 was inferior in size and intensity to storms 0628 and 0624. The structure and evolvement of the three storms were analyzed in detail based on the WSR-98D radar data in combination with weather charts. The results show that mesoscale surface convergence triggered release of instable energy, which resulted in severe convection. During the development stage, storms 0927, 0628, and 0624 displayed multi-cell propagation, single-cell evolution, and multi-cell mergence, respectively. The storm tracks were similar: they were all right-moving supercell storms, i.e., moving at an angle of 30°–70° to the right of the mean wind and at a speed of about 45%-70% of the mean wind speed. In the mature stage, the maximum reflectivity appeared at the low level in storm 0927, mid level in storm 0628, and mid-upper level in storm 0624. These storms possessed almost all typical features of supercell storms: weak echo region (WER), bounded weak echo region (BWER), and mesocyclone. An organized mesocyclone formed at the middle height of an updraft, deepened gradually downward and upward, and became a typical mid-level mesocyclone with strong updrafts. The vertical structures of airflows in the three storms were similar, i.e., significant convergence at low level, nearly pure rotation at mid level, and divergent rotation at upper level. However, signatures of mid-level horizontal airflows in the three storms were different: at mid level, there was a single vortex in storm 0628, but a double-vortex flow pattern was seen in storms 0927 and 0624. The horizontal structure of the double-vortex flow was hard to be blown away by the environmental airflow, and thus the storms could persist for a longer period of time than the single vortex storm.     

2004年两次对流风暴的多普勒雷达资料对比分析研究

误码用常规天气资料、卫星云图、多普勒雷达资料对2004年6月20日、2004年6月24日在河北境内发生的两次风暴天气进行了对比分析,分析表明：（1）速度场的涡旋分析与M产品的结合,可以从雷达资料中获得局地强风和冰雹预报的参考信息;（2）云图中圆形的云团强弱和雷达垂直积分液态含水量的大小,能够反映风暴的强弱。     

河北中南部两次超级单体雷达特征对比分析

2004年河北省中南部地区共有17次冰雹天气过程,以6月20日和24日2次天气过程最为典型。将这2个典型个例对照天气背景和灾情,主要运用新一代多普勒天气雷达的基本反射率、平均径向速度、垂直积分液态含水量(VIL)等产品进行对比分析,发现6月20日是典型超级单体,24日呈强降水超级单体。回波强度大于等于50dBz、回波顶高大于等于10 km、垂直积分液态含水量大于等于35 kg/m2时极易降雹,冰雹落区与VIL的大值区有较好的对应关系,VIL高值维持时间越长冰雹直径越大,降雹范围越大,三体散射维持的时间越长产生的灾情越是严重。风暴相对径向速度产品上,可更早更清楚地得到对流风暴将发展加强的信息。     

Catastrophic winter storms: An escalating problem

Winter storms are a major weather problem in the USA and their losses have been rapidly increasing. A total of 202 catastrophic winter storms, each causing more than $1 million in damages, occurred during 1949–2003, and their losses totaled $35.2 billion (2003 dollars). Catastrophic winter storms occurred in most parts of the contiguous USA, but were concentrated in the eastern half of the nation where 88% of all storm losses occurred. They were most frequent in the Northeast climate district (95 storms), and were least frequent in the West district (14 catastrophic storms). The annual average number of storms is 3.7 with a 1-year high of 9 storms, and 1 year had no storms. Temporal distributions of storms and their losses exhibited considerable spatial variability across the nation. For example, when storms were very frequent in the Northeast, they were infrequent elsewhere, a result of spatial differences in storm-producing synoptic weather conditions over time. The time distribution of the nation’s 202 storms during 1949–2003 had a sizable downward trend, whereas the nation’s storm losses had a major upward trend for the 55-year period. This increase over time in losses, given the decrease in storm incidences, was a result of significant temporal increases in storm sizes and storm intensities. Increases in storm intensities were small in the northern sections of the nation, but doubled across the southern two-thirds of the nation, reflecting a climatic shift in conditions producing intense winter storms.     

Trends and fluctuations of rainfall regime in the Brahmaputra and Barak basins of Assam, India

Severe weather conditions create negative impacts on humans. One of the severe weather conditions is storms. In the scope of this study, the storm effects on the Marmara Region were investigated using data for the period 2000 to 2010 giving the hourly averaged wind direction and speed in the Marmara Region, as provided by the Turkish Meteorological Service. The monthly distribution of storms has been estimated and their daily variability has been investigated. Additionally, air masses that cause storms have been determined by using NCEP/NCAR re-analysis data. Other than this, by studying the storms, extreme values have been ascertained and northerly values from these storm values (since in percentage terms they are larger) and hourly variability in a single day for 17 weather stations have been depicted graphically. The days that northerly storms reached extreme values are shown with the meteorological maps (surface chart, 850, 700, 500, and 300 hPa) and the temperature diagrams for Istanbul in the Marmara Region have been examined and analysed.     

中国北方特强沙尘暴的天气系统分型研究

使用中国中央气象台出版的历史天气图资料,对1957—1996年和2001—2002年间发生在我国北方的33次特强沙尘暴过程的天气系统进行了分析研究,重点归纳了形成各次沙尘暴过程的天气系统的热力和动力结构、活动特征及高低层系统的相互配置。在此基础上,以触发沙尘暴强风的主要地面天气系统为主要依据,将形成我国北方特强沙尘暴的天气系统,划分成纯冷锋型、蒙古气旋与冷锋混合型、蒙古冷高压型和干飑线与冷锋混合型4种类型。研究了各类型天气系统在沙尘暴强风形成中的作用、各类型强风的特点及沙尘暴天气的时空分布特征,给出了各类型特强沙尘暴的天气学概念模型。     

兰州市冰雹预报方法研究及系统介绍

采用近10a5～9月天气资料为样本,结合兰州地形、地貌、地理位置以及兰州冰雹时空分布、天气气候等特点,应用高空、地面、数值预报产品,以区域内任一点的冰雹为预报对象,以24h不漏报为原则,以自动和人机交互结合的方式进行消空条件、入型条件、启动系统、冰雹有无的判别,制作了兰州冰雹天气的短期(短时)预报工具,主要侧重于为人工消雹作业提供预警、预报信息。2004年5月业务试运行中,成功预报2次局地小冰雹,准确率达67％。     

Simulation of time series of storms and weather windows based on wind conditions data

Stated is an approach to the simulation of time series of storms and weather windows using the data on their frequency. Using the results of wind reanalysis for the Norwegian, Barents, and White seas for 1975–2002, the statistical relationships are obtained between the frequency of storms and the mean values of the number of storms and their continuous duration, as well as between the distribution functions of the number of storms and their continuous duration and the mean values. Based on the revealed regularities, the simulation model is constructed enabling to generate the time series of storms and weather channels. The model is verified by means of computing the residuals between the specified and simulated frequency of storm conditions for the set of 100 monthly series, as well as by means of comparing the results of the computation of weather channels based on the reanalysis and simulation data.     

2006年极端天气和气候事件及其他相关事件的概要回顾

2006年1月中旬欧洲东部地区经历10年来的最低温天气;2月,非洲南部地区遭遇20年以来的最强降水;2006年上半年美国路易斯安那州经历111年来最干旱的时期;7月,欧美地区经历破纪录的高温炎热天气;菲律宾、印尼、印度等东南亚国家遭受暴雨洪灾。2006年春季,我国北方地区遭受18次沙尘天气的侵袭;夏季重庆等地区遭遇百年一遇的大旱;我国东南沿海等地受到多次强台风袭击;波及全国31个省(市、区)的冰雹、雷雨等强对流天气……。2006年是全球有气象记录以来的第6个高温年,极端天气和气候灾害并没有缓和的迹象;我国又经历了许多极端天气和气候灾害。     

库尔勒市历年沙尘天气发生特性分析

本文根据1971~2010年库尔勒市气象实测资料,分析了库尔勒市沙尘天气40年变化特征,以及沙尘天气与平均风速,降水量,平均相对湿度,平均地面0cm温度和平均气温等气象因子之间的关系。结果表明:沙尘暴、扬沙、浮尘等沙尘天气在年际、季节与各月变化上具有一致性。20世纪的70年代沙尘天气发生日数最多,从1971~2005年沙尘天气发生日数呈波动下降趋势,1971年最高,共出现沙尘天气112d但不同沙尘天气发生日数最值出现的年份不同,2005~2010年沙尘天气发生日数又开始回升,到2010年沙尘天气的发生次数已接近70年代的平均水平。其次,沙尘天气呈现春夏季节发生日数多,秋冬发生日数少的季节变化趋势,每年的4月沙尘天气出现最多,1月沙尘天气出现最少。沙尘天气的发生与空气相对湿度、降水量呈现极显著的负相关,与风速呈现极显著的正相关,而与气温的变化关系不明显。根据2010年4月的沙尘颗粒物监测表明,沙尘天气使大气中的Ca、Mg、Fe等地壳元素含量增加。