江苏沿江地区一次强冰雹天气的中尺度特征分析

利用常规气象资料、卫星、多普勒天气雷达、风廓线雷达等资料,对发生在江苏沿江地区一次强冰雹天气形势背景、环境热动力条件、强冰雹发生前地区环境场变化、超级单体雷达回波中尺度特征等进行了详细分析。结果表明:(1)在东北冷涡槽后干冷气流影响下,中高层干冷、低层暖湿的不稳定层结,高低空急流以及地面辐合系统的配置为此次强对流天气的产生提供了有利热动力条件;高CAPE值、逆温层、低层适当水汽条件及较强的深层垂直风切变有利于强冰雹天气的发生。(2)利用多普勒天气雷达、风廓线仪数据反演垂直分布的物理量场(平均散度、平均垂直速度、相对风暴螺旋度、垂直风切变)能够反映本站上空环境场的快速变化情况:强对流系统移入本站前雷达站上空逐渐调整为低层辐合、中高层辐散的风场配置结构,螺旋度和垂直风切变数值逐渐增加,表明环境场有利于强对流系统的维持发展。(3)强降雹超级单体除具有三体散射现象、入流缺口等雷达回波中尺度特征外,持久深厚的中气旋存在造成了显著的有界弱回波区和高悬垂强回波区。应用双多普勒雷达风场反演技术揭示了超级单体内部环流结构:低层气旋性旋转,中层旋转加强,高层风场辐散。超级单体内部涡旋特征的出现和维持有利于支撑空中大冰雹的增长。     

“4·11”海南致灾雷暴大风环境场与多普勒雷达回波特征分析

利用海口多普勒雷达、海南省区域加密自动站和常规资料对2016年4月11日凌晨发生在海南岛北部近海和陆地的大范围雷暴大风过程进行天气学分析。结果表明:（1）这次雷暴大风过程发生在500 hPa槽前、低空急流左前侧、低层切变线南侧、高空急流分流区下方和地面静止锋南侧的有利于对流发展的较大范围上升气流区域内;（2）对流风暴移动路径上的大气环境具有中等程度的条件不稳定、对流有效位能CAPE以及上干冷下暖湿的温-湿廓线垂直结构、强的深层垂直风切变,对流风暴形成后最终组织发展产生雷暴大风、大冰雹和短时强降水的多单体带状回波和弓形回波;（3）在多单体带状回波中镶嵌的风暴A和B各自发展成为具有中层径向辐合特征的超级单体,风暴B和C合并形成弓形回波,其中风暴C的中气旋加强成为弓形回波北部的气旋式中尺度涡旋;（4）阵风锋对对流风暴的正反馈作用、对流风暴前侧强劲的暖湿入流与风暴后侧径向风速相当的冷池出流,长时间倾斜依存的自组织结构及其与强的低层环境风垂直切变的相互作用,是多单体风暴和弓形回波长时间维持和加强的主要原因;（5）地面原来存在的β中尺度辐合切变线,对流风暴主体回波沿着海南岛北部近海东移等因素,有利于多单体带状回波和弓形回波的长时间维持。      

鄂西南冬末一次罕见的强冰雹过程分析

利用常规观测资料、多普勒天气雷达和风廓线雷达资料,对一次罕见的鄂西南冬季强冰雹（直径1～3 cm）天气过程进行了分析,结果表明:强冰雹产生在上干冷、下暖湿,低空辐合、高空辐散的环流背景下,地面中尺度辐合和“喇叭口”的有利地形,给冷锋前暖区对流性天气提供了触发机制;地面冷锋南下伴随的垂直风切变增强有利于已经生成的对流风暴的维持和加强。强冰雹分别由孤立的超级单体和超级单体复合体（多单体结构中含有占支配地位的超级单体）产生。比较而言,孤立的超级单体发展更为高大,持续时间更长。风暴具有中气旋、高悬的强回波、低层入流、弱回波区与回波悬垂、中层径向辐合、风暴顶强辐散等超级单体风暴的典型特征;垂直累积液态含水量及其密度分别较长时间维持在35 kg·m^-2和4 g·m^-3以上的冬季高值;新一代天气雷达冰雹探测算法输出的冰雹指数产品预测到高概率的强冰雹。此次过程出现在冬末,虽然对流出现之后呈现出典型的风暴结构,可以提前10～30 min做出强冰雹的临近预警,但对于对流出现之前的提前数小时的强冰雹短时潜势预报而言,常用做判断强降雹潜势的探空特征（包括对流有效位能...     

2011年7月5日赤峰地区冰雹成因分析

利用常规气象资料和赤峰多普勒雷达资料,从环流背景、中尺度分析、温度对数压力蚓和雷达产品演变特征对2011年7月5日赤峰地区一次冰雹天气过程进行分析。结果表明：此次冰雹过程属高空冷涡型降雹,冰雹落区位于冷涡东南象限,距离冷涡中心大约7个纬度,发生在冷涡天气系统的对流多发区域。在冷涡形成过程中,干冷空气的不断南侵,高空槽在中低空逐渐前倾,在前倾槽和地面冷锋之间形成上干冷下暖湿的环境场,促使不稳定能最的不断积累。200hPa高空急流的发展促使低层切变线和地面系统的发展,触发了不稳定能量释放引发雹暴的生成。850hPa风场条件和湿度条件对出现冰雹非常有利。多普勒雷达资料表明,强对流属于超级单体风暴。可以分析出：发展旺盛时有中气旋,回波顶高在11kin以上,风暴底层有钩状回波和弱回波区,对应中高层回波悬垂,强回波达到55dBz以上且强回波垂直跨度在2～9km之间。垂直累积液态水最大值达到52kg．m-2。等特征,是典型的雹暴。     

冰雹天气过程的综合分析

选取发生在邯郸辖区内的5次冰雹天气过程,应用常规观测资料并结合雷达回波资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征等几方面进行了综合分析。结果表明:冰雹天气出现在对流性不稳定层结条件下,中高层干冷低层暖湿,地面有中尺度辐合切变线配合,0℃层、-20℃层和强垂直风切变的高度适宜。多普勒雷达能很好地监测中尺度天气系统的发展演变过程,回波强度和回波顶高度的变化、速度对和逆风区的出现、1 h降水累积值和垂直积分液态水含量的急剧增加等都对冰雹的出现具有指示意义。     

贺州市一次致灾冰雹天气过程诊断分析

利用常规地面、高空观测资料和梧州S波段新一代天气雷达探测产品资料,对2012年4月12日夜间发生在贺州市的一次致灾冰雹天气过程的成因及雷达回波特征进行诊断分析,结果表明:在高空槽、低层切变线和地面冷空气共同影响的中小尺度天气环流背景下,配合高空干冷、低层暖湿的不稳定大气层结是这一次降雹天气过程产生的主要原因。此次降雹天气过程在多普勒雷达回波图上呈现出典型的超级单体风暴特征。     

东北冷涡背景下超级单体风暴环境条件与雷达回波特征

利用常规观测、地面加密自动站、多普勒天气雷达观测资料以及NECP(1°×1°)逐6 h再分析资料对2016年8月16日内蒙古东南部地区由于超级单体风暴诱发的强冰雹、雷暴大风等强对流天气进行了分析。结果表明:这次超级单体风暴发生在高空东北冷涡和低层暖式切变线形成的强不稳定层结背景下,低层丰富的水汽、中等强度对流有效位能和大的深层垂直风切变,为强对流天气的发生提供了非常有利的环境条件;地面中尺度辐合线和露点锋两种对流系统耦合并加强是对流风暴的触发机制;雷达回波有钩状回波、弱回波区WER (Weak Echo Region)、回波悬垂、回波墙、中气旋等超级单体风暴特征,其中弱回波区,回波悬垂由反射率因子从低到高向低层入流一侧倾斜且回波强度梯度大;风暴内中层维持较深厚的气旋性辐合,风暴顶则表现出明显的气旋性辐散特征,标志大冰雹的三体散射长钉TBSS(Three-Body Scatter Spike)特征回波,50 dBZ以上的反射率因子核心的高度伸展到-20℃以上,为典型的产生冰雹的回波结构;垂直液态水含量VIL(Vertical Integrated Liquid Water Content)与风暴顶高之比即VIL密度达到5 g·m~(-3),这也是大冰雹的预报指标。     

一次长生命史超级单体风暴的雷达观测特征和维持机制

2016年6月14日一个长生命史的超级单体风暴在山东产生了大范围的冰雹和雷暴大风天气。利用常规观测资料、中尺度自动站资料、多普勒天气雷达资料和风廓线雷达资料对其天气背景、雷达观测特征进行分析,对其维持机制进行探讨。结果表明:在华北冷涡的背景下,在较强的深层垂直风切变和中等强度对流有效位能环境条件下,地面中尺度辐合中心触发生成强对流风暴;维持阶段风暴右前方低层一直存在暖湿气流的入流槽口,垂直结构呈现出经典超级单体的结构特征,中气旋发展深厚且强盛,最大垂直涡度在1.0×10~(-2)s~(-1)以上,每次单体强中心高度的跃升和快速下降均伴有一次地面大冰雹事件的发生;发展和维持阶段地面冷池边界扩张与低层垂直风切变大小相当,达到平衡状态,在风暴前方形成较强的辐合上升运动,大于150m~2·s~(-2)的风暴相对螺旋度环境,风暴沿地面中尺度辐合线移动,这些都是超级单体风暴维持较长生命史的有利条件。     

塔里木盆地西缘两次致灾冰雹环境场和雷达特征对比分析

利用常规气象观测资料、雷达资料、探空资料、NCEP再分析资料,对2018年5月19日和7月29日喀什地区北部2次致灾冰雹天气的环境场及雷达特征进行对比分析。结果表明: (1)两次冰雹都是在中亚低涡的有利的环流背景下产生,午后垂直温度递减率增大,中高层干冷空气与低层暖湿空气交汇增强了大气不稳定性、冰雹发生前强对流指数明显增强、深层风切变加强、0℃～-20℃层高度适宜,为冰雹产生提供了有利的环境场条件。不同之处在于,两次过程中亚低涡中心强度和南伸的位置不同,“5.19”过程低涡位置偏南; 低层触发系统不同,“5.19”为地面中尺度辐合线触发对流,“7.29”为700 hPa切变线附近触发；θse能量锋区、比湿、中高层干冷空气入侵势力、深层风切变等变化上“7.29”冰雹比“5.19”冰雹偏强；(2)雷达回波形态和风暴类型上,前者为多单体线性风暴,后者为超级单体风暴,反射率因子剖面均出现弱回波区和悬垂回波等特征结构,≥50 dBZ 的回波伸展到-20 ℃层高度以上；径向速度图上均出现中小尺度辐合辐散特征；冰雹发生前VIL值出现跃增,冰雹结束后迅速下降,可以作为监测冰雹特征之一。上述特征结构在“7.29”过程表现的更明显。     

合肥机场一次低空风切变机理分析

应用地面、探空、机场自动观测、NCEP再分析资料、多普勒雷达等资料,重点分析了多普勒雷达数据产品,探讨了机场低空风切变形成原因。结果表明:(1)机场低空风切变的主要原因是γ中尺度对流单体底部的紊乱气流造成,此对流单体由北阵风锋与地面中尺度辐合线交汇诱发生成,多个γ中尺度对流单体迅速消亡后产生的下沉气流加强了地面中尺度辐合线,阵风锋和辐合线引起机场低空风切变的产生;(2)风切变过程发生前,皖北地区为不稳定大气层结,925hPa的风场辐合为强对流天气提供触发机制,流经黄海的偏东气流为低层带来充足水汽,皖北强对流风暴的发展和消亡是北阵风锋发生的根本原因;(3)风暴后侧中层干冷空气的侵入阻碍了风暴前沿上升的暖湿气流,促进了风暴内部冷空气的下沉和垂直动量交换,增强了近地层出流强度,两次强反射率因子核高度的迅速下降是北阵风锋发生的直接原因。     

黑龙江省玉米低温冷害风险评估及预估

利用气候资料、地理信息数据及社会经济数据,根据自然灾害风险理论和低温冷害形成机制,采用GIS技术,分析了黑龙江省玉米低温冷害的危险性和易损性,实现了玉米低温冷害的风险评估与区划,并利用CMIP5中的MRI-CGCM3模式模拟结果对黑龙江省2015-2044年玉米低温冷害风险进行预估。结果表明：1961年以来共有24年是低温冷害年,其中12年是严重低温冷害年。松嫩平原大部、三江平原大部及黑河南部是玉米一般低温冷害的多发区,同时该区暴露性较高,如有重度灾害发生,则对全省粮食产量产生严重影响。未来30年,黑龙江省低温冷害发生的概率有所减少,松嫩平原东部和南部是一般低温冷害的高风险区,三江平原西部是严重低温冷害的高风险区。     

阿勒泰地区寒潮天气特征分析及预报

采用阿勒泰地区7个气象站1961年9月—2006年5月的地面观测资料,筛选出该地区寒潮天气过程,运用统计法,概括了该地区寒潮天气的气候特征。重点分析了该地区1991年9月—2006年5月111个寒潮个例的历史天气图及NCEP/NCAR再分析资料、欧洲中心和T213数值预报产品,并对500hPa高度场、850hPa温度场、地面气压场的季节特征及地面积雪深度和云天状况在形成寒潮天气中的作用进行了分析,从而确立了阿勒泰地区寒潮天气的预报指标。运用欧洲中心和T213数值预报产品以及预报员的经验建立了寒潮天气的预报模式,并进行了检验,效果较好,在预报业务中具有重要的参考价值。     

基于TIGGE数据的我国寒潮自动识别预报方法

利用1951—2006年中央气象台寒潮天气过程数据以及NCEP/NCAR 500 hPa高度场等逐日再分析资料,通过客观聚类方法与主观对比分析确定寒潮爆发的典型形势场,结合寒潮过程特征量阈值,建立了基于TIGGE集合预报产品的寒潮自动识别客观预报方法,并利用TIGGE集合预报数据对2008年1月和2009年1月两次寒潮天气过程进行预报试验。结果表明:利用500 hPa高度距平场进行聚类分析,一方面可以消除环流季节特征对划分结果的影响,另一方面也突出了寒潮这种强天气的异常扰动表现;基于集合预报产品的寒潮自动识别预报方法浓缩了集合预报产品信息,可直接为预报员提供寒潮发生的概率预报,从而在集合预报产品与我国实际灾害性天气之间建立了直接联系。     

影响化州的寒潮强冷空气特征及其与ENSO事件的关系

利用化州1959年以来的气温资料与ENSO资料,分析了化州近54a中寒潮及强冷空气爆发的天气气候特征和在全球大气环流和天气气候异常的大背景下,ENSO事件对影响化州的寒潮及强冷空气异常活动产生的作用,得到一些相关性的结论.统计分析表明,化州出现寒潮的拉尼娜影响年,其时拉尼娜事件爆发型均为东部型,强度中等或偏强,而化州出现寒潮的厄尔尼诺影响年,其时厄尔尼诺事件爆发型均为中部型,强度中等或偏弱.化州寒潮和强冷空气活动多的年份一般出现在中等或弱的厄尔尼诺事件期间或非ENSO年期间.少寒潮和强冷空气活动容易发生在拉尼娜事件影响年期间以及非ENSO事件影响年期间.     

2009年6月3日商丘市强飑线过程分析

利用商丘新一代天气雷达（CINRAD／SB）观测资料,以及MICAPS资料和自动气象站观测资料,对2009年6月3日发生在商丘的一次以大风为主,并伴有降水、雷电发生的强飑线天气过程进行了分析。分析表明：地面辐合线是这次强对流和飑线天气过程的触发机制。高空冷涡后部冷空气南下,近地层为暖中心,形成了上冷下暖的位势不稳定层结;风力突增、气压涌升、气温骤降、湿度猛升等气象要素变化符合飑线特征。飑线最大回波强度达69dBz,最大负径向速度值达-37m／s,强回波区呈“厂”字形,位于回波区前沿,移动速度快,并具有径向风速辐合等特征。径向速度场上表现为高层负径向速度中心值的迅速减小和低层负径向速度中心值的快速增大。     

2009年大连春季强对流雨雪天气过程分析

2009年4月15日大连出现了春季最晚的降雪天气。利用常规资料、自动气象站和雷达等多种资料及中尺度模式MM5对这次强对流雨雪天气过程进行了分析和模拟,结果表明,200hPa急流、500hPa贝加尔湖冷槽南压形成的冷涡、中低层南支槽前水汽输送以及地面冷锋是产生大连春季强对流雨雪天气的环流背景;中层干冷空气叠加在低层暖湿层...     

2009年6月3日商丘市强飑线过程分析

利用商丘新一代天气雷达(CINRAD/SB)观测资料,以及MICAPS资料和自动气象站观测资料,对2009年6月3日发生在商丘的一次以大风为主,并伴有降水、雷电发生的强飑线天气过程进行了分析。分析表明:地面辐合线是这次强对流和飑线天气过程的触发机制。高空冷涡后部冷空气南下,近地层为暖中心,形成了上冷下暖的位势不稳定层结;风力突增、气压涌升、气温骤降、湿度猛升等气象要素变化符合飑线特征。飑线最大回波强度达69 dBz,最大负径向速度值达-37 m/s,强回波区呈"厂"字形,位于回波区前沿,移动速度快,并具有径向风速辐合等特征。径向速度场上表现为高层负径向速度中心值的迅速减小和低层负径向速度中心值的快速增大。     

1961-2010年5-9月东北冷涡气候特征及其对辽宁气温的影响

应用1961-2010年5-9月辽宁地区逐日气温和NCEP 2.5°×2.5°资料,分析了东北冷涡的气候特征及其与辽宁气温短期变化的关系。结果表明：近50 a东北冷涡气候趋势变化不明显;年平均东北冷涡过程8.3次,平均每次过程持续3.97 d;5月东北冷涡过程次数最多,9月东北冷涡过程次数最少;5-7月平均每年受东北冷涡影响分别为7.3、7.5 d和7.4 d;东北冷涡过程次数存在13、9 a和5 a的年际变化周期。按照结构,将东北冷涡分为深厚冷涡和浅薄冷涡;受深厚北涡、中涡和南涡过程影响时,辽宁地区气温距平均为负值,而深厚中涡负距平最明显,且深厚冷涡过程持续时间越长,辽宁地区气温负距平越显著;浅薄北涡影响时,辽宁气温距平均为正值,浅薄中涡、南涡影响辽宁时,气温为弱负距平,没有深厚中涡、南涡过程影响时负距平显著,而且浅薄冷涡过程日期长短对气温影响的差异不明显。     

一次初春东北冷涡的结构特征及其降水成因

利用ERA-Interim逐日再分析资料及中国753站逐日降水资料,对2008年3月23—28日的东北冷涡天气过程进行诊断分析,并探讨了冷涡降水的主要影响因子。结果表明：1）与夏季冷涡过程不同,此次初春冷涡过程高层环流场由经向环流向纬向环流转变;冷涡发展初期,经向环流的建立使得冷涡向南移动,而成熟阶段冷涡后部的低槽引导冷空气向冷涡输送,导致了冷涡环流的维持。2）亚欧大陆上空强阻塞形势的发展是初春东北冷涡形成的关键因子;乌拉尔山和鄂霍次克海阻塞高压分别受到前期北大西洋和热带太平洋海温异常的调控,为冷涡向南发展维持提供了有利的环流背景,并影响了高低空急流的配置,有利于冷涡降水的形成。3）涡度场和温度场的高低空配置使得东北冷涡发展成深厚的环流系统,干侵入对冷涡的形成和维持同样有重要作用。冷涡环流的发展为东北地区降水提供了有利的水汽和垂直运动条件,冷暖平流交汇引起的锋面过程则促进大范围降水的形成。     

GRAPES模式对2011/2012年冬季寒潮天气过程预报能力的检验

利用台站常规观测资料和NCEP-FNL再分析资料,检验了GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction Enhanced System）对2011/2012年冬季我国寒潮天气过程的预报能力。结果表明,GRAPES模式能较好地预报出该冬季4次寒潮过程的明显降温、高低空环流形势及冷平流的入侵,模式对2月22日寒潮的预报效果较差。对于强降温预报,在1月18日、2月5日及2月14日寒潮过程中,模式在新疆部分地区、云贵高原和四川盆地的预报效果较差。在2月22日寒潮中,我国东部地区出现了较大偏差,模式预报的500 hPa上阻塞高压及东亚大槽等系统的强度和位置出现较大偏差。4次过程中,模式预报的冷、暖平流在我国东北部大小兴安岭及长江流域以南有较大偏差。对于2月22日寒潮,模式预报新疆地区、大兴安岭和辽宁的冷平流范围和强度、及长江流域以南暖平流的范围和强度都要大于实况,导致此次寒潮温度预报误差大,这可能与在地形区域模式物理过程存在一定误差有关。