2021年山东一次罕见区域性“雷打雪”天气成因分析

利用气象观测资料、雷电定位资料、ERA5再分析资料和双偏振雷达资料,分析了2021年11月6—7日发生在山东西北部一次极端“雷打雪”天气过程。结果表明：(1)雷暴和降雪出现在冷锋后部150 km以外,属于冬季冷锋型高架对流。雷电维持时间和出现频数与降雪量有较好的对应关系。(2)环流形势具有下冷上暖的特点,低层为冷锋后的冷层,800 hPa附近为西南暖湿气流形成的暖层。西南低空急流和东北风超低空急流异常强盛,不仅提供了有利于对流产生的充足水汽,也使得深层垂直风切变达到6.7×10^-3 s^-1。(3)“雷打雪”发生前,鲁西北地区上空大气具有对流不稳定,随着冷空气侵入,冷垫逐渐增厚,鲁西北上空锋面附近具有条件对称不稳定,800 hPa中尺度低涡在逆温层之上触发了对流,产生雷电。(4)通过双偏振雷达产品可以看到,雷打雪发生时,站点周围存在明显的2层回波,-10℃层高度(约为600 hPa)冰相粒子浓度较大,可能是雷电机制之一。     

2012年初春华南“高架雷暴”天气过程成因分析

利用华南地区多普勒天气雷达资料、气象站监测资料以及NCEP客观分析资料,分析了2012年2月27日华南地区发生的一次罕见高架对流天气过程特点.结果表明,在低层强大冷气团控制下,地面冷锋后华南地区出现的伴有短时强降水、雷电和冰雹的强对流天气过程是一次较典型的冷区“高架雷暴”,近地面大气层结较稳定,低空存在逆温,强对流天气落区与850 hPa切变线位置有较好对应.中高层的西风槽东南移和高空急流南压,配合低层850 hPa南岭山脉南侧偏南急流显著加强,为高架对流发生发展提供了有利的大气环流背景.边界层冷空气补充南下迫使低层暖湿空气抬升,中高层槽前辐散气流产生高空“抽吸”作用,配合华南上空有利的大气动力和热力不稳定条件,形成了此次罕见的高架强对流.与一般地面发展雷暴不同,此次“高架雷暴”暖湿空气是从逆温以上的850 hPa附近开始对流抬升,而不是从边界层开始.     

一次夏季冷锋后暴雨的形成机制探析

利用常规观测资料,卫星、雷达及NCEP再分析资料,对2013年7月9日山西太原至河北石家庄一带的暴雨成因分析表明:(1)山西太原附近的暴雨发生在持续性层云弱降水持续6 h之后,层云中镶嵌积云并伴有弱雷电活动,暴雨区位于地面冷锋北侧低层冷区中,距离地面锋面120 km以上,极易漏报;(2)850 hPa东北风显著增强,低层假相当位温小的干冷空气随东北风向西南方向伸展,低层稳定层持续增厚,不稳定区位于稳定的边界层之上,强降水由高架对流造成;低层东北风和高层西南风同时增强,锋区斜压性显著增强,锋面抬升加强,锋面抬升和与500 hPa西南气流相伴的干平流使得锋区上空大气层结由近中性的绝对稳定转化为位势不稳定,锋区抬升使得位势不稳定转化为条件性不稳定;(3)午后河北中西部大气层结绝对稳定,石家庄雷达监测到其附近数条平行于热成风方向的水平尺度几十千米的对流云带是由条件性对称不稳定导致的倾斜对流。     

2019年江西省早春一次高架雷暴过程分析

利用常规气象观测资料、探空资料和雷达资料,对2019年2月19—20日江西省早春一次高架雷暴过程的环流形势、物理量和雷达回波特征进行分析,结果表明:(1)对流发生在地面冷锋后,925—850 hPa逆温之上,500 hPa上高度槽落后于温度槽,700 hPa上存在一支20 m·s-1西南急流,850 hPa有辐合切变线,是一次典型的高架雷暴过程。(2)700 hPa强盛西南气流为中层提供热力、水汽条件,700—500 hPa温度梯度配合850 hPa切变线、温度锋区为中层对流不稳定发展提供动力抬升条件。(3)700 hPa与850 hPa风矢量差为5 m·s-1,风垂直切变不强,700 hPa以下温度 0℃,融化层温度较高,不利于冰雹产生。(4)高架雷暴从2 km左右高度上产生,并向上和向下发展。40 dBz回波在2～6 km之间发展,回波质心偏低,有利于产生短时强降水。     

甘肃中部一次冷锋后高架雷暴天气过程综合诊断

利用常规气象观测资料、ECMWF再分析资料和多普勒天气雷达资料等,从环流特征、天气系统配置以及动力、热力条件等方面,对2017年10月8-9日甘肃中部地区的一次冷锋后高架雷暴天气过程进行综合诊断分析。结果表明:冷锋、700 hPa切变线、西南急流以及500 hPa高空槽是本次高架雷暴天气发生发展的主要天气系统。北方南下的冷空气在近地面形成冷垫,暖湿气流沿锋区倾斜爬升,在逆温层顶触发了高架雷暴天气。本次过程逆温层深厚,逆温层及其附近垂直方向上存在3个0℃层。受过程前降水和西南暖湿气流影响,大气层结呈"上干、下湿"结构,且具有"上下冷、中间暖"的特征。对流层中低层垂直风切变、低层辐合与高层辐散,是促使暖湿空气抬升的重要动力,而中低层高能舌和最大对流有效位能值能够较好地反映过程中的不稳定能量。高架雷暴过程中,兰州及附近地区出现降雨(雪)及冰雹天气,并伴有大范围东北-西南向雷电;雷达强回波高度达8 km以上,具有典型的冰雹回波特征。     

2010年8月开封一次大暴雨过程中尺度特征分析

利用常规观测资料、自动站资料、气象卫星云图、雷达监测产品和NCEP 1°×1°再分析资料,对2010年8月19日开封市区出现的一次强对流性暴雨过程进行诊断分析.结果表明:在副热带高压控制之下,能量积聚充分,湿层深厚,大气处于上干下湿的不稳定层结,西南低涡、850 hPa切变线及地面冷锋触发不稳定能量,产生了对流性暴雨;低层切变和地面冷锋辐合区域狭窄并且基本重合,使得垂直辐合上升运动强烈发展.该过程的中尺度特征分析表明,两个在低涡东南侧沿850 hPa切变线东北移的中-β尺度对流系统加强合并为一个中-α对流系统,最强降雨出现在中-α对流云团移动的右前方、tbb梯度最大与tbb冷中心之间的区域,与旺盛发展的强回波前沿相对应.     

吉林省中部一次局地大暴雨的中尺度成因分析

利用探空资料、常规气象资料、中尺度气象加密观测资料及多普勒雷达回波产品等资料,对2010年7月25日吉林省双阳站局地大暴雨的中尺度系统演变特征、动力、不稳定条件及雷达回波特征进行了分析。分析结果表明：低空中尺度切变、地面中尺度辐合线是本次局地暴雨的主要中尺度系统,850hPa露点锋提供本次局地暴雨的触发机制;局地暴雨发生在较强的对流不稳定及冷空气侵入导致迅速增强的垂直风切变的条件下;暴雨发生前中低空有明显较强的上升运动,冷空气开始下沉入侵形成垂直环流,为暴雨的发生提供了动力条件;雷达回波图上“人”字型回波带合并,其上多个对流单体新生持续经过暴雨区造成强降水,回波带上的逆风区与局地暴雨有较好的对应关系,强回波及逆风区对局地暴雨有较好的指示意义。     

黑龙江省一次伴有龙卷的暖区暴雨成因分析

2014年7月19日夜间黑龙江克山出现雨强超过90 mm的短时强降水,利用常规观测资料、区域站资料、NCEP/NCAR再分析资料等对此次冷锋前部的暖区强降水成因进行分析。结果表明:(1)此次强降水出现在580 dagpm线附近,副高诱发的超低空急流为强降水提供了充沛的水汽和不稳定能量。(2)地面辐合线和地形抬升触发对流。高空急流东移,高空急流出口区左侧和辐散区与低层辐合相耦合促使对流快速发展增强。耦合消失,强降水则快速减弱。(3)低层暖平流明显,尤其地面具有暖锋锋生特征。强降水出现在不稳定层结和上升运动快速增强的阶段。(4)地面～200 hPa辐合层形成深厚的上升运动区,促使对流快速发展。(5)中尺度对流雨带沿地面辐合线生消。降水先出现在暖湿舌前部。随后,强降水产生的冷空气抬升暖湿空气形成冷锋特征的降水,由于强降水和冷空气的正反馈作用,降水持续时间长。冷空气势力最强时,伴随中尺度气旋性环流及0～1 km强垂直风切变有利于龙卷产生。(6)开口状地形的辐合作用、抬升及局地地形导致的中尺度环流风场对暖区降水的形成和维持作用显著。     

郑州地区一次冷锋后高架雷暴天气过程特征及成因分析

利用常规气象观测资料和美国国家环境预报中心(National Centers for Environmental Prediction,NCEP)逐6 h再分析资料对2015年早春郑州地区一次高架雷暴天气过程的特征进行分析,探讨此次雷暴天气过程的成因。结果表明:地面冷垫、850 hPa和700 hPa强盛的暖湿急流及500 hPa高空槽为此次郑州地区高架雷暴天气过程的产生提供了有利的动力、热力和水汽条件,850—700 hPa之间的强垂直风切变和700—500 hPa之间较大的温差均表明逆温层以上对流不稳定度增大,有利于高架雷暴天气的产生。低空强比湿平流和负水汽通量散度为高架雷暴天气提供了丰富的水汽条件。高架雷暴天气过程发生前,700 hPa与500 hPa的θ_(se)差值Δθ_(se)大于0℃,表明700 hPa以上大气为对流不稳定,低层湿位涡的第一分量(MPV1)为负值又表明大气为湿对称不稳定,强雷暴落在对流不稳定区和MPV1负值区,因而此次高架雷暴天气过程是由对流不稳定和湿对称不稳定共同作用产生的。地面冷垫以上的暖湿气团逐步加强,进一步加剧了逆温层以上大气的层结不稳定度。通过与历史个例对比分析可知,郑州地区两次高架雷暴天气过程共同之处为:500 hPa高空槽前辐散气流的抽吸作用、低空切变线和低空急流左侧的辐合上升运动、地面冷垫的抬升作用均为高架雷暴天气预报的着眼点。     

北京地区4月一次罕见暴雪的形成机制分析

利用雨滴谱仪、多普勒天气雷达、微波辐射计、地面加密自动站、EC再分析资料及气候整编资料等多源观测资料,分析了2018年4月4—5日,北京地区罕见暴雪过程的极端性及形成机制。结果表明:(1)此次过程是北京地区4月首次出现纯雪日,降雪量和积雪深度均突破历史同期记录,1000～850 hPa温度标准化异常SD值均小于-3,日降雪量排在整个冷季的前5%,是一次极端天气过程。(2)低层强冷空气入侵形成冷垫,700 hPa强西南低空急流输送充沛水汽,使北京地区上空800～500 hPa产生条件性对称不稳定,暖空气在锋区以上的强上升运动触发不稳定能量,产生高架对流,局地雷达回波具有夏季对流单体的倾斜结构特征,有利于暴雪增幅。(3)降雪过程先后受到两次冷空气叠加影响,前期强冷空气持续剧烈降温导致低层温度偏低,使得温度达到降雪阈值,是此次极端降雪过程产生的主要原因。(4)微波辐射计监测显示,降雪的起止时间与逆温具有良好的对应关系,降水相态主要取决于1 km以下的温度变化。     

2017年7月26日榆林区域性大暴雨过程分析

利用高空气象观测资料、物理量、地面逐时降雨量、卫星云图FY-2G等资料,对2017年7月25—26日榆林市一次区域性大暴雨过程成因进行了分析,结果表明：此次大暴雨过程是在高空冷槽、强盛的副热带高压、低空西南急流、东南气流共同影响下产生,暴雨落区位于副高588 dagpm 西北侧的辐合区;700 hPa西南急流和850 hPa东南气流为强降水的产生提供了充沛水汽,长时间充沛的水汽输送和较强的水汽辐合是区域性大暴雨产生的重要原因之一;低层暖湿气流携带大量水汽和不稳定能量影响陕北地区,在中层冷空气触发下产生强对流,强降水出现在能量锋区中;陕北地区500～850 hPa深厚辐合层产生的强上升运动是暴雨发生的动力条件,暴雨落区和强度与上升运动相对应;中尺度对流复合体MCC的发展东移是造成此次大暴雨过程的主要原因。     

2004-07-28新乡市大暴雨成因分析

从环流形势、单站气象要素及中尺度滤波分析等几方面对2004年7月28日新乡市大暴雨过程进行分析,结果表明这次暴雨、大暴雨天气过程是副热带高压西伸北抬和西风槽东移及北方南下冷空气的共同影响造成的,副高西伸北抬的"突变"过程,是造成大暴雨的直接原因;中低层切变线的生成,为强对流天气的产生提供了动力条件;低空西南急流不仅输送暖湿空气,增强层结的不稳定性,而且可以产生低层扰动,触发不稳定能量的释放,新乡地区东南部位于深厚急流区入口处的左侧,是暴雨、大暴雨产生的关键部位;用T213的初始流场经滤波分析后,能清晰显示出形成大暴雨的中尺度辐合系统,对暴雨、大暴雨预报有一定的指示意义.     

2004—07—28新乡市大暴雨成因分析

从环流形势、单站气象要素及中尺度滤波分析等几方面对2004年7月28日新乡市大暴雨过程进行分析,结果表明:这次暴雨、大暴雨天气过程是副热带高压西伸北抬和西风槽东移及北方南下冷空气的共同影响造成的,副高西伸北抬的“突变”过程,是造成大暴雨的直接原因;中低层切变线的生成,为强对流天气的产生提供了动力条件;低空西南急流不仅输送暖湿空气,增强层结的不稳定性,而且可以产生低层扰动,触发不稳定能量的释放,新乡地区东南部位于深厚急流区入口处的左侧,是暴雨、大暴雨产生的关键部位;用T213的初始流场经滤波分析后,能清晰显示出形成大暴雨的中尺度辐合系统,对暴雨、大暴雨预报有一定的指示意义。     

2012年早春广西高架雷暴冰雹天气过程分析

利用常规观测资料和雷达资料,对2012年早春广西高架强雷暴冰雹天气过程进行分析,得出以下结论:(1)冰雹伴随雷暴发生在地面锋后约1000 km,边界层为冷高压控制.850 hPa风速较小,700 hPa以上层有强急流,700～850 hPa有强的垂直风切变,500 hPa高空冷槽东移为对流的发生提供触发条件.(2)冰雹发生在850 hPa切变线南北两侧约200 km范围,等压面锋区强度大;高空槽前正负变温使700～500 hPa垂直方向温度差大,导致层结对流不稳定性加大.当500 hPa低槽移至强锋区上空时,锋面坡度变陡,上升运动加强,不稳定性增大,使得冰胚在对流层中层增长而形成冰雹.(3)风暴追踪信息显示风暴生成高度高,在垂直方向上倾斜增长;质心均在5～6 km,风暴生成后,随着时间的推移逐渐向低层发展,最大反射率以及液态含水量均不大,具有明显高架雷暴特征.     

利用加密探测资料分析冷式切变线类大暴雨的动力结构

利用风廓线雷达、多普勒天气雷达、地面加密自动站和闪电定位仪等非常规观测资料,对发生在山东东南部沿海青岛的一次大暴雨天气的动力结构进行了分析,以探索如何综合应用新资料追踪暴雨的演变过程。结果表明:(1)此次大暴雨过程的影响系统是冷式切变线,冷空气从对流层低层入侵,切变线在850 hPa以下层次明显,地面冷锋逐渐演变为静止锋。(2)暴雨过程经历了两个强降雨和一个弱降雨时段,1小时30 mm以上的短历时强降雨发生在冷空气刚入侵阶段,并伴随雷电。(3)强降雨主要发生在925 hPa切变线附近,降雨分布在925 hPa切变线的东北风与850 hPa切变线的西南风叠置区域。大暴雨的分布与切变线走向基本一致。(4)在切变线移动和发展过程中,水平风有明显不同:冷空气刚影响时,对流层低层产生了明显的中尺度低压环流,是导致对流性短历时强降雨的关键因素;静止锋形成的时段内,从低层至高层,低压环流消失,代之以较强西南风与弱西北风之间的切变线;在静止锋维持的后期,低层和高层均转为西北风,仅在中层有西南风与偏北风之间的切变线,从而产生稳定性弱降雨。(5)风廓线对降雨的起止、盛衰有较强信号,风向风速自上而下顺序变化,当中层西南风风速增大且不断向下扩展,持续4 h后西南低空急流明显加强,当近地面转为东北风时,强降雨开始,强降雨阶段的显著特点是在风廓线雷达上表现为中低层强西北风和强西南风交替出现,降雨强度与交替的高度有关;当各层均转为稳定的西北风时预示降雨结束。     

2012年早春河南一次高架雷暴天气成因分析

利用常规观测、新一代天气雷达、雷电定位监测和1°×1°NCEP分析资料对2012年早春河南一次伴有多种天气现象的高架雷暴(elevated convection)成因进行了天气学分析,建立了高架雷暴天气的流型配置模型。结果表明:(1)本次高架雷暴发生在中纬度暖性低槽发展东移的环流形势下,边界层顶以上近中性条件不稳定性层结(偏向于很弱的条件不稳定)在高空槽前正涡度平流和低层暖湿平流的强迫作用下,使得700 hPa以上出现较大范围的较强上升运动,地面冷高压后部偏东气流对高架对流的产生具有冷垫作用。(2)出现高架雷暴的大气低层存在较强的逆温层,700 hPa暖温度脊前的西南暖湿低空急流为高架雷暴的产生提供了充足的水汽和能量,并使低层逆温层顶以上出现弱条件不稳定层结和较高的露点,两者结合导致弱的最不稳定对流有效位能MUCAPE,其值在10~50 J·kg~(-1)之间,高架对流是由逆温层顶附近及其以上的暖湿气块被抬升而造成的,对应1.0~3.0 m·s~(-1)的雷暴内最大上升气流。(3)此次高架雷暴发生在强斜压环境中,有较强的动力不稳定,中低层0~6 km和0~3 km垂直风切变值分别为(3.0~3.7)×10~(-3)和(5.0~5.3)×10~(-3)s~(-1)。(4)本次过程-10℃、-20℃层高度分别在5、6.5 km,弱对流云顶高度多在6~8 km或以上,超过了冻结层高度,易导致雷电发生。(5)从流型配置模型看,高空暖性低槽、中高层强烈发展的温度脊、700 hPa强西南暖湿低空急流和边界层冷中心、冷温度槽、地面冷高压等是值得关注的影响系统,当这些天气系统有利配置时,应注意低层逆温层、中层弱条件不稳定层结的建立以及高架雷暴发生的可能性。     

一次小概率灾害天气的特征及预报预警

利用Mieaps3.0、汕头站探空资料及多普勒雷达资料分析2009年4月13日揭阳市冰雹天气过程;结果发现:高窄槽和850 hPa切变线快速过境有利于局地强对流天气的发生发展,中层冷空气入侵及地面冷锋触发作用、地面中尺度辐合线的抬升作用共同造成揭阳市冰雹发生;假相当位温θ,的垂直分布表明揭阳市中低层大气存在对流性不稳定...     

滇缅脊前一次弱对流形成的局地大暴雨过程分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、NCEP 1°×1°每6 h再分析资料和多普勒雷达资料,用尺度分离和物理量诊断分析方法,对2005年8月7日发生在云南新平平掌的局地大暴雨进行综合分析,结果表明:低层700 hPa滇缅脊前哀牢山沿线切变线内生成的中尺度气旋,是产生局地强降水的主要天气系统;局地大暴雨发生在低层辐合、中高层辐散的弱对流环境中,低层局地强水汽辐合为此次大暴雨提供了水汽条件;局地大暴雨发生前垂直螺旋度低层为辐合上升,强降水发生在辐合上升运动减弱期;大暴雨发生在对流云团温度梯度迅速增大的位置,多普勒雷达回波强度和回波顶高均无强对流特征;局地大暴雨发生地有逆风区形成,不断南下补充的新对流单体,使得β中尺度回波长时间维持,是导致局地大暴雨发生的重要原因。     

山东“7.18”致灾暴雨成因分析

利用实况观测资料、中尺度自动站资料和NCEP再分析资料,对2007年7月18日山东省大暴雨过程进行了诊断分析,同时还分析了暴雨致灾原因。结果表明,本次大暴雨是由高空冷涡南部的低槽、底层准东西向切变线、副热带高压西北边缘的暖湿气流以及来自东北南下冷空气共同影响所致。低层前期明显的持续升温为暴雨的产生创造了极好的热力条件,强盛的低空西南暖湿气流输送为此次暴雨提供了充足的水汽,同时山东上空低层高温高湿、能量增大,形成上干冷下暖湿的对流性不稳定层结。沿850 hPa切变线北侧东北气流迂回南下的冷空气与低空西南急流携带的暖湿空气在山东交汇,冷暖空气在对流层低层相互作用,具有明显的暖锋锋生特征,弱冷空气的低层侵入对暖湿空气具有抬升作用,促使对流发展和不稳定能量释放产生暴雨。地面存在中尺度辐合中心或辐合线的生成和发展,是这次大暴雨产生的启动机制,大暴雨的分布与地面辐合线的走向基本一致。降水历时短强度大,特殊的地势地貌是本次暴雨致灾的重要原因。     

2012年初春粤北一次少见高架雷暴过程的分析

利用常规观测资料、地面中尺度自动气象站资料以及NCEP再分析资料,分析了2012年2月27日广东发生的一次罕见高架雷暴天气过程的特点及成因。结果表明,这次出现在低层冷高压控制下地面冷锋后部并伴有短时强降水、雷电和冰雹的强对流天气过程,是一次典型的"高架雷暴"过程。与从地面发展的普通雷暴不同的是,强对流天气发生时,近地面层大气层结稳定,低空有逆温层存在,暖湿空气是从逆温层以上开始抬升的,强对流天气落区与850 hPa切变线有较好的对应关系。中高层西风槽东移南压,850 hPa偏南急流的建立和显著增强,为此次高架雷暴过程提供了有利的环流背景。近地面层冷空气补充南下迫使低层暖湿空气抬升,配合高空槽前辐散气流的抽吸作用以及广东上空有利的大气动力、热力不稳定条件,是此次高架雷暴过程形成的原因。