福建春季西南急流暖湿强迫背景下的强对流天气流型配置及环境条件分析

根据2002—2013年福建26次春季强对流天气过程中12例由西南急流暖湿强迫产生的强对流天气的高低空环流配置,利用常规高空、地面观测资料以及NCEP再分析资料,运用中尺度对流天气的天气图分析技术建立福建春季西南风低空急流暖湿强迫背景下的强对流天气流型的识别方法,并统计静力稳定度、水汽、抬升和垂直风切变条件及相应物理量要素,初步揭示了福建省春季西南急流暖湿强迫背景下的强对流天气过程的特征和规律。此类强对流天气是由对流层中、高层干冷空气位于低层强烈发展的暖湿平流之上形成显著条件不稳定层结,逆温、干暖盖、中低层有利的水汽条件,上干下湿的温湿廓线以及低空辐合、高空辐散为强对流天气的发生提供了有利的环境条件,强对流天气系统由地面的锋面、辐合线、热低压、925 hPa辐合线以及西南急流脉动等中尺度天气系统触发,对流生成后在西南风急流引导下移入有利于对流发展的不稳定区域使得对流持续发展,强垂直风切变配合较大的对流有效位能有利于对流风暴持续发展。     

江门地区一次冰雹过程的分析

利用常规气象资料、新一代天气雷达资料对一次冰雹天气过程中2个强风暴单体的形势背景、强对流发生条件、强风暴单体演变及结构特征进行了分析。结果表明:该次冰雹过程属前汛期强对流天气类型的复合型;强垂直风切变条件下,上干下湿有利于冰雹的产生;对流有效位能(CAPE)、K指数、SI指数能够很好地预示强对流天气的发生;该次过程中强对流风暴表现为由右移超级单体和左移超级单体组合而成的复合体;垂直累积液态含水量(VIL)>65 kg/m2有利于冰雹的产生;S波段雷达出现中气旋特征时应关注冰雹的产生。     

2014年5月17日广东强对流天气过程分析

利用常规资料及WRF模式对2014年5月17日出现在广东省的强对流天气过程进行了天气尺度背景和中尺度分析,并对此次强对流天气过程范围大、生命史较长的机制进行了分析。结果表明,WRF模式可以较好地模拟出此次强对流天气过程,可有效地用于强对流天气预警预报;此次强对流过程天气尺度背景属于典型的高空槽配合、切变线配合地面锋面,850 h Pa切变线配合地面锋面共同作用触发了强对流天气发生;环境场强的垂直风切变、强对流雷暴内部有组织的垂直上升和下沉运动是此次强对流天气维持较长生命史的主要原因。     

一次混合强对流天气的环境条件及演变特征分析

使用探空观测资料、NCEP再分析资料及多普勒天气雷达产品等多种气象资料,对2015年4月3日湖南出现的一次大范围不同类型强对流天气过程进行了分析,结果表明:强对流天气过程发生前大气环流出现明显调整;低空西南急流的发展加强、中层干冷空气的卷入为大范围强对流天气提供了有利的环境条件;高层辐散、低层辐合的抽吸作用及气旋性切变、湿斜压强迫作用,是湘东北发生混合对流和极端强降水的主要原因。汉寿在逆温层之上暖湿气流抬升和强垂直风切变作用下产生的冰雹,具有高架雷暴特征。新晃具有较高热力不稳定,在冷暖空气交汇时产生冰雹。雷达产品分析表明,冰雹、雷雨大风发生时分别具有典型的三体散射与中高层较强辐散特征,而短时强降水发生时具有低质心和高效降水效率及列车效应特征。     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

利用常规气象观测资料、自动站资料、卫星、雷达和NCEP再分析资料,针对2015年8月22日冷涡背景下华北东北部和黄淮地区同时出现的不同类型强对流天气,对比分析引发不同天气的两种中尺度对流系统的演变过程及冷涡背景下不同强对流天气的成因。具体结论如下:(1)同一冷涡背景下,华北东北部位于冷涡中心外围西南象限和地面冷高压前沿,触发的分散性多单体风暴位于冷涡外围的涡旋云系中,引发以短时强降水为主的强对流天气;黄淮地区位于冷涡后部和地面冷锋前,槽后晴空区的多个对流单体,合并后形成人字形飑线系统引发短时强降水、冰雹和雷暴大风天气;(2)环境热力和水汽的差异为形成不同的强对流天气提供了前提条件:华北东北部受高层暖脊影响,地面高压后部的偏东气流带来水汽输送,整层暖湿的条件利于产生强降水;黄淮地区高层有补充干冷空气,利于热力不稳定条件发展,但黄淮地区低层水汽不足,风雹天气在较干环境场中不易被触发;(3)引发不同强对流天气的对流触发机制不同,两处的初始对流均受同一地面辐合线影响,但华北东北部在地形抬升与辐合线共同作用下不断新生单体;黄淮地区的初始局地热对流形成后,其前沿的辐散出流与环境风形成新的辐合,使原辐合线断裂和转向;(4)出现不同强对流天气时垂直风切变不同,黄淮风雹区的中层垂直风切变更显著,有利于形成持续性的强风暴;强对流天气发生时,华北东北部中低层风场的演变与天气尺度系统的变化有关,黄淮地区中低层风的垂直分布与中尺度对流系统的发生发展有关。     

基于配料法的“08.6.3”河南强对流天气分析和短时预报

采用基于构成要素的预报方法(配料法),使用业务中能够及时获取的常规观测资料、静止气象卫星云图和多普勒天气雷达资料,对2008年6月3日下午发生在河南大部的以雷暴大风为主的强对流天气进行分析.针对2008年6月3日08时500、700、850 hPa和地面图上温、湿、风等的配置,结合探空、水汽云图和多普勒天气雷达回波图,对构成强对流天气的几个主要因素:层结稳定度、水汽、触发机制、垂直风切变、对流层干层等进行分析,结果表明:河南大部处于较强的条件不稳定、强烈的深层(地面到500 hPa)垂直风切变和明显的高空干平流的环境中,这种环境有利于高度组织性的超级单体风暴的产生和发展,导致雷暴大风和冰雹天气.而地面冷锋、辐合线和高空次天气尺度涡旋伴随的正涡度平流共同作用产生的上升气流导致雷暴在山西中南部生成,然后向东南方向移下太行山.进入河南有利的环境下获得猛烈发展.在充分利用"配料法"的主要思路和现有观测资料条件下,结合预报经验,2008年6月3日强对流过程可以提前数小时进行正确的短时预报.     

一次冷涡横槽型强对流天气过程分析

利用加密探测资料和新一代天气雷达产品资料,对2012年7月12日夜到13日凌晨发生在河南省东北部的一次局地强对流天气过程进行分析可知:此次过程为典型的东北低涡后部横槽转竖携带冷空气下摆造成,发生在弱垂直风切变和大CAPE的环境条件下,具有干对流特征,850-500 hPa的温差在25～30℃之间,高空冷槽叠加低层暖脊,使得CAPE从当日08时的≤1000 J/kg增大到20时的1000～3500 J/kg;郑州0-6 km和0-2 km的垂直风切变分别是6.06 m/s和2.89 m/s,属弱垂直风切变.地面中分析表明,强对流天气发生在地面高温高湿及等温、等露点线密集区和辐合相叠加区.雷达资料分析表明:此次强对流回波自山东南部生成并向西传播影响开封地区,随后与西北和北部东南移的对流回波在新乡地区东部汇合加强,然后西移影响郑州地区;径向速度图上具有明显的辐散系统和大风区,在大风发生时段有中气旋产品出现,中气旋直径为4.50～5.00 km,大风发生前后中气旋的切变值由10×10-3s-1增大到16×10-3 s-1,最大值52×10-3 s-1出现在00:37,即延津大风发生时和兰考大风发生前19～ 44 min,为强对流天气的临近预报预警提供了参考依据.SWAN产品虽有偏差,但具有一定参考价值.     

2008年盛夏阿克苏一次强对流天气成因及雷达回波分析

2008年7月24日阿克苏地区出现了暴雨、冰雹强对流天气。利用常规高空、地面观测资料和新一代天气雷达资料系统地分析了此次天气中环流背景、物理量场、雷达回波的演变特征。分析得出,此次强对流天气在上层干冷、下层暖湿的不稳定层结、充沛的水汽条件和较强的抬升运动的配合下,导致不稳定能量突增,直接诱发了强对流天气的发生、发展。雷达回波上的“v”形槽口、有界弱回波的出现、较强的垂直风切变以及气流辐合现象,均为强对流天气回波的典型特征。     

乌鲁木齐机场一次小尺度雷暴天气分析

利用常规天气资料、卫星云图资料、乌鲁木齐市多普勒雷达资料、AWOS资料对乌鲁木齐机场2006年5月18日发生的一次小尺度天气带来的强雷暴进行分析,结果表明：雷暴天气发生在较强降水过程之后较低气温条件下的一次特殊天气。雷暴天气发生时,乌鲁木齐机场个别时刻跑道两端出现了风向和风速变化的不连续,在跑道上形成了水平风切变。此次雷暴天气是在北疆地区存在高空急流及500hPa高空槽的特定大尺度天气背景下,由地面能量锋、地面辐合线、干线触发的强对流天气。     

2014年春季华南地区两次强对流天气过程对比分析

基于常规观测、气象卫星和雷达等资料,利用WRF模式对2014年3月31日和5月17日发生在华南地区的两次强对流天气过程的水汽条件、不稳定层结、抬升触发机制、垂直风切变,以及分别造成不同程度灾害性天气的机制进行了对比分析。结果表明： 1） 两次强对流天气过程,均是在充足的水汽和不稳定层结条件下,由850 hPa切变线与地面锋面共同抬升触发而成。在移动过程中强对流前部和后部低层都存在有组织的上升和下沉运动,配合大气环境中有利的垂直风切变,有利于强对流系统内部不断触发新的对流单体生成,从而维持了两次强对流过程完整的回波形态和较长的生命史。2） 在低层0—3 km高度,两次强对流均存在风随高度顺时针旋转、垂直风切变,但3月31日过程的风随高度顺时针旋转更显著,风速增大更明显,垂直风切变更大。在移动过程中强回波后部均有冷池结构形成,但3月31日过程的冷池强度、分布范围和厚度都明显强于5月17 日过程。这种显著差异,使得前者更有利于出现大风、冰雹等灾害性天气。 归纳出的基于“配料法”的预报思路：在水汽条件充足、K指数大于38°C、CAPE大于1 400 J/kg、SI指数小于-2,有锋面、切变线等抬升触发条件存在的情况下,在华南地区需要考虑对流天气发生的可能;当低层0—3 km高度出现风向强烈顺时针旋转、风速增大、垂直风切变增强,并出现强冷池中心时,还需要考虑有组织的强对流天气生成,这有利于提前做好冰雹、大风预警预报。