一次冰雹强对流天气过程的潜势条件和中尺度特征分析

基于常规观测资料、NCEP(2.5°×2.5°)再分析资料、FY-2G卫星云图资料和多普勒雷达等资料对2018年6月10日发生在甘肃省平凉市的冰雹等强对流天气过程进行分析,得出以下结论：(1)此次强对流天气过程属于典型的西北气流型,高空强冷平流、强对流发生区明显的切变线和地面辐合线以及高层气流引导地面辐合线附近生成的中尺度对流系统MCS,是造成此次强天气的主要影响系统。(2)中尺度辐合线和干线为此次强对流天气提供较好的触发机制；强对流发生区螺旋度的异常增大为雹暴系统的发展增强提供了强有力的环境场条件；强垂直风切变可促使不稳定能量释放形成冰雹等天气,和湿斜压作用共同形成MCS发生发展的有利条件；冰雹发生区0℃层、-20℃层高度及二者之间的厚度均有利于大冰雹的形成。(3)卫星云图中MCS发展明显,容易给局地强对流输送能量,利于强对流的维持发展,且强对流区主要位于云顶亮温TBB低值区的后部和南部,多普勒雷达资料显示,引发强对流天气的回波单体附近,悬垂回波、弱回波区、钩状回波等特征明显,对应径向速度图有明显的中气旋、中层径向辐合及风暴顶辐散等特征配合,对此次冰雹等强对流天气有很好的指示作用。     

2013年6月喀什地区一次强冰雹天气的成因分析

利用常规气象观测资料、ECMWF细网格资料、FY-2E卫星云图、喀什新一代多普勒雷达资料和新疆区域自动站气象观测资料,对2013年6月18日发生在新疆喀什地区境内的一次罕见的强冰雹天气从天气形势、中尺度系统、水汽条件、雷达回波特征等方面进行了综合分析。分析显示,此次冰雹天气是在有利的大尺度环流背景下产生的,冰雹出现前,雹区附近低层到地面存在中尺度切变线、涌线和地面中低压等多个中尺度系统;水汽在中低层集中,并不断向冰雹区输送;雹区附近强烈的辐合上升运动为冰雹的出现提供了水汽和动力条件;探空物理量参数有利于大气不稳定能量的聚积和爆发。分析此次强冰雹天气的成因,有利于改进南疆地区冰雹短时和临近预报、预警的基本思路。     

一次云南强对流暴雨的中尺度特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及常规观测资料与雷达、卫星等非常规观测资料,综合分析了2014年6月6日云南暴雨过程的天气成因及中尺度对流系统特征。结果表明:500hPa前倾槽、700hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的天气尺度影响系统;高能高湿的对流不稳定层结、明显的垂直风向切变是强对流天气形成的有利条件;在Q矢量散度辐合区内多个β中尺度对流系统(MCS)发生发展,短时强降水主要出现在MCS移动方前沿对流活跃的云顶亮温(TBB)等值线密集区,雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关;多普勒雷达及地闪资料显示多个γ中尺度对流系统是强对流暴雨产生的直接影响系统,雷暴易发生于回波强度在35~45dBz、回波顶高超过10km的区域,中尺度辐合线、第二类γ中尺度辐合区附近负地闪密集区与短时强降水、雷暴天气有很好的对应关系。     

天山南麓一次弱垂直风切变条件下的致灾冰雹成因分析

利用常规气象观测资料、区域加密自动站风场资料、NCEP1°×1°再分析资料和喀什多普勒雷达资料,从天气背景、中尺度特征、物理量和雷达回波特征等方面对2018年春末喀什地区岳普湖县发生的一次致灾冰雹天气成因进行分析。结果表明：本次冰雹天气发生在中亚低涡影响的有利环流背景条件下,中尺度切变线、中尺度地面辐合线及中层干冷空气侵入是产生冰雹的触发系统,冰雹发生前大气处于上干冷、下暖湿的不稳定层结;冰雹云具有反射率强、回波顶高、垂直液态含水量大等特点,冰雹发生时垂直累积液态含水量值发生跃变,对判断冰雹的发生具有明显的指示意义;雷达径向速度场上显示有中小尺度气旋性流场存在,气旋性辐合出现的时间、位置与冰雹出现时间、位置有较好的对应关系,风场气旋性辐合有利于上升运动发展形成小冰雹;垂直风廓线（VWP）产品显示此次冰雹发生在较弱的垂直风切变环境下,弱的垂直风切变不利于上升气流和下沉气流的长时间维持,不利于产生大冰雹。     

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。     

豫北一次强降水过程的多尺度诊断

2013年7月8日河南濮阳发生强降水天气,利用常规天气观测资料、NECP再分析资料、地面自动站加密资料、卫星云图和天气雷达产品,诊断此次强降水过程产生的原因及中尺度特征。分析表明:(1)此过程属切变线暴雨过程,高空低槽东移、副热带高压加强北上、西南暖湿气流加强、中低层切变线和地面倒槽发展是强降水过程的环流特征。强降水发生在大气层结不稳定区域,低层水汽充沛,有低层强辐合、高层强辐散的环境场特征。降水中心位于中低层"人"字型切变顶端右侧暖切变线附近、地面倒槽顶端冷暖空气气旋性辐合最强区域;(2)沿倒槽辐合线强烈发展的β中尺度的对流云团东北移与濮阳周围发展的对流云团合并加强,形成较强的中α尺度的对流系统(MCS),对流性强降水落区处于MCS的前端对流发展旺盛区及附近,此处云顶亮温(TBB)值达到最低(203 K);(3)多普勒雷达回波图上,多条中尺度回波短带汇合加强,形成"人"字型带状回波北抬,与濮阳附近发展的对流回波合并加强,强回波在濮阳当地打转滞留,造成强降水;径向速度图上,低层较大的东南风入流和中层大范围强盛的西南风入流在雷达站周围形成中小尺度的强旋转辐合风场,使对流上升运动增强,造成极端对流性强降水。同时此处也是地面中小尺度的气旋性辐合处。     

江西省北部地区一次致灾冰雹天气环境条件和特征分析

利用常规气象观测资料、天气雷达资料、FY-2E卫星TBB资料和NCEP1°×1°再分析等资料,对2015年4月2日发生在江西省北部地区的冰雹强对流天气环境条件和特征进行了分析。结果表明:1)高空槽、低层切变线和地面锋面共同影响,导致此次冰雹强对流天气过程,冷锋及其附近的中尺度地面辐合线是主要触发系统。2)降雹前6—12 h,江西省北部地区对流层中低层西南风速跃增,并且500 hPa高度层存在干急流轴,干空气卷入能使雨滴脱离上升气流,减弱雨滴的拖曳作用,形成"上干冷、下暖湿"对流不稳定温湿层结。3)江西省北部地区边界层有假相当位温能量锋区维持;且处于水汽通量辐合区中心,低层维持较强水汽辐合和输送,为冰雹云内雹胚的形成和生长提供了充足的水汽条件。4)风暴单体具有有界弱回波区、高悬的强反射率因子、强回波伸展至-20℃层高度之上、高VIL密度、强中气旋等大冰雹回波特征。TBB分布反映了一个MCS的演变,降雹地点与TBB小于-52℃的冷云区及其北侧TBB大梯度区对应较好。     

一次强风雹天气的干侵入作用及雷达回波特征分析

利用6小时NCEP 0.25°×0.25°再分析资料、常规观测资料和多普勒雷达资料等，对2018年6月13日发生在河南省北部地区的一次风雹天气过程进行诊断分析，结果表明：（1）此次强风雹天气发生在华北冷涡后部西北气流中，强天气发生前大气整层较为干燥，冷涡后部横槽南下，自上而下带来干冷空气，低层水汽辐合与午后地面高温共同作用，形成上干冷下暖湿的不稳定层结；（2）地面辐合线和弱冷锋是此次风雹天气的触发机制；（3）对流单体在干侵入的一侧首先发展加强，随后在地面辐合线附近不断产生小的对流单体，对流单体合并后进一步加强，逐渐形成弓形回波带,大风出现在回波带前侧地面辐合线附近，冰雹出现在中气旋左侧区域;（4）对流单体的移动方向与地面辐合线一致，地面辐合线稳定少动有利于对流系统的增强，地面辐合线断裂后对流系统迅速减弱消亡。这些结论为强风雹短临预报预警提供了参考依据。     

“9.24”内蒙古东南部致灾飑线过程成因分析

利用常规观测、地面自动站加密观测资料、NCEP(0.25°×0.25°)再分析资料以及多普勒雷达资料等,对2016年9月24日发生在内蒙古东南部一次致灾飑线天气过程进行分析。结果表明:(1)中高层干冷空气扩散东南下与低层西南急流的辐合急剧加强为强飑线提供了非常有利的大尺度环流背景;(2)对流有效位能(CAPE)在强对流爆发前有明显跃升;假相当位温(θse)中低层分布呈显著的倒漏斗状,而且随高度增高递减率明显增大,这种上干下湿的层结有利于雷暴大风和冰雹等强对流天气产生;(3)地面中尺度露点锋(干线)和中尺度辐合线长时间维持、耦合并加强成为这次强对流天气的直接触发和维持机制;飑线后部一直维持雷暴高压,表明有地面大风存在;(4)雷达回波伴有弓形回波特征,低层呈现有界弱回波区(BWER),中高层有明显的回波悬垂,50～55 dBz强回波区延伸到7.5 km,表明对流风暴内有强烈的上升气流,有利于短时强降水和大冰雹的形成;(5)弓形回波径向速度剖面图上存在中层径向辐合(MARC)。     

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。     

一次南支槽引发德宏州强对流天气成因分析

利用常规气象观测资料、静止气象卫星云图资料和多普勒雷达探测资料,对2013年5月3日一次南支槽引发云南德宏州发生雷暴大风和冰雹强对流天气过程的特征、中尺度环境场及成因进行了分析,结果表明:5月3日在南支槽天气背景下德宏区域内为对流不稳定,具上干下湿的不稳定层结,有强的垂直风切变;在干线和中尺度辐合线的触发下产生了这次强天气过程。高分辨率卫星云图能够清楚的监测MCS的发生发展,雷达监测提高了时空分辨率,监测到速度模糊、弓形回波、三体散射、后侧"V"型缺口、有界弱回波区等指示冰雹、大风等强对流天气的雷达回波特征。     

一次滇中暴雨中尺度对流系统特征分析

应用MICAPS常规资料、FY-2卫星观测资料及昆明CINRAD-CC雷达回波资料,将诊断分析与探测资料相结合综合分析了2003年7月21日滇中暴雨过程的中尺度对流系统特征,指出：500、700hPa高低层冷暖平流的配置、500hPa低槽、700hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的大尺度环境背景;高能高湿的不稳定能量、低层辐合、强的垂直风切疫的存在,利于强对流形成并诱发中尺度对流系统MCS;多普勒雷达上强风暴的发展,与暴雨区范围及强弱对应;多普勒速度图显示,中尺度涡旋、中尺度辐合线、逆风区等多个中尺度系统,是此次滇中强对流暴雨产生的直接影响系统。     

通辽市2016年6月22日强对流天气的特征及成因分析

利用常规气象资料、多普勒雷达资料以及NCEP2.5°×2.5°再分析资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征分析2016年6月22日通辽市强对流天气成因。结果表明:此次强对流天气发生在中高层偏西气流带来的弱冷空气叠加在低层切变线南侧的暖湿空气之上,促使对流强烈发展;垂直累积液态含水量大值区和"逆风区"分别对冰雹和短时强降水有很好的指示意义;强对流天气发生在地面中尺度辐合线附近;高空急流与低层低涡的配置结构,为这次强对流天气提供了必要的动力条件。     

一次伴有尾随层状云类MCS强降水过程结构特征

利用常规观测资料、多普勒天气雷达资料及NCEP再分析资料,对2018年5月18日湖北省中东部地区一次尾随层状云类中尺度对流系统(MCS)的雷达回波特征和地面中尺度系统演变特征进行了分析。结果表明:1)短波槽东移南压,引导冷空气南下,与副热带高压外侧强劲的西南暖湿急流长时间在湖北省中东部地区交汇,形成有利于诱发MCS的大尺度环流背景;2)强降水的主要发生时段集中于尾随层状云降水回波对流线形成的初始阶段和成熟阶段,强雨团主要位于对流线附近及层状云降水回波头部,同时伴有雷暴大风天气;3)西南涡的发展为尾随层状云类MCS高效降水产生提供有利的环境场,边界层中尺度辐合线在对流的触发、发展、组织的过程中起到重要的作用,地形的抬升作用及阻挡作用,使MCS持续发展,同时,MCS后部"冷池"能量累积溢出形成雷暴冷出流与环境南风辐合,不断激发新的MCS;4)对流线附近存在明显的上升气流,环境风入流提供了充足的水汽供应,其前侧、后方分别有一支不同高度的下沉气流(出流或入流),并与环境风辐合,使MCS向前持续发展,并在后方不断激发新的MCS,造成较长时间的强降水。     

鄂东一次下击暴流天气的中尺度分析

利用自动气象站观测网资料,计算了逐分钟地面散度场,并将散度场等与多普勒天气雷达资料叠加形成综合分析场,对2007年7月27日鄂东地区雷雨大风天气过程进行了中尺度分析。结果表明:地形辐合线对中尺度对流系统(MCS)触发和加强起到重要作用。MCS发生发展期间,多普勒天气雷达上相继有两个弓状回波形成。第一个弓状回波在速度图上因弓状回波移动方向与雷达波束有较大夹角后部入流急流特征不明显,但强度图上有弱回波通道特征;第二个弓状回波沿雷达径向移动,后部入流急流特征明显。武汉地区灾害性雷雨大风是一个强盛的多单体风暴所产生的系列下击暴流造成的,它位于第二弓状回波向前突出的位置。系列下击暴流发生期间,地面附近强辐散峰值与多单体风暴强回波高度显著下降的时间和位置基本一致。除弓状回波特征、后部入流急流、中层速度辐合及回波重心高度下降等特征外,弱回波通道、风暴相对速度图上沿雷达波束方向的正负速度对等也是下击暴流发生的典型特征。     

一次飑线天气过程的综合分析

利用常规观测资料和自动气象站资料、雷达回波图,从天气学、不稳定层结及水汽条件和雷达回波特征等方面综合分析了2006年6月25日影响洛阳的一次飑线天气过程的活动规律和物理成因.分析表明:此次较强的飑线天气过程是在高空冷涡后部西北气流的天气尺度形势下出现的,中尺度对流系统飑线以后续线型为主的型式形成.高空弱冷空气的入侵加剧了层结的不稳定性.弓形或带状回波、强(55 dBz以上)又高(或高度突降)的雷达反射率因子、逆风区、入流缺口、强的风速辐合带、高VIL值(50 kg·m-2以上)或VIL值突变及冰雹指数等雷达回波特征,对此类强对流天气的发生有较好的预警作用.     

新疆天山南麓一次冰雹天气成因分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°的6h再分析资料和地面加密自动气象观测资料,分析了2010年5月15日发生在新疆沙雅县境内的一次强冰雹天气。分析显示,巴尔喀什湖低槽、冰雹区上游的中尺度切变线是冰雹天气的直接影响系统,其水汽源于塔里木盆地西部和中部地区,水汽在低层集中和输送,冰雹区上空的辐合上升运动为冰雹出现提供了水汽和动力条件,强冰雹产生在地面高能区附近,冰雹发生前低层和整层大气存在不稳定能量。此次强冰雹过程中对应地面上有中尺度低压、中尺度辐合线和中尺度涡旋,强冰雹是由γ中尺度对流单体产生的,中尺度辐合线维持5h,中尺度涡旋维持3h,γ中尺度对流单体的生命史为30min左右。     

2012-08-13关中西部致灾大暴雨中尺度分析

利用实时资料、自动站加密资料、FY-2C卫星、宝鸡多普勒雷达等资料,对发生于关中西部宝鸡2012-08-13大暴雨天气成因进行分析,重点揭示其中尺度系统特征。结果表明生命史10 h的中尺度对流系统(MCS)是大暴雨的直接原因。而MCS是天气尺度和中尺度系统共同影响造成的:天气尺度东北急流提供大尺度辐合上升运动动力、水汽输送、辐合,从而使关中水汽、稳定度演变为利于对流性降水天气发生,且携带冷空气触发形成MCS,地面中尺度切变线提供带状辐合使对流组织加强。雷达图上,带状、块状强回波对应强降水,当组合反射率因子40 dBz、垂直液态含水量5 kg.m-2、回波顶高9 km时,雨强≥16 mm/h(出现短时暴雨)。     

豫西南一次局地大暴雨中尺度对流系统的结构特征分析

利用FY静止卫星资料、多普勒雷达监测及四维变分(4DVAR)反演产品、区域自动站和常规观测资料、NCEP分析资料,对2011年8月16日淮河上游副热带高压(简称副高)边缘MCS的结构、演变规律及形成原因进行研究。结果表明:卫星监测的中尺度对流系统(Mesoscale convective system,简称MCS)形成于副高边缘切变线附近,扩散南下冷空气触发高对流不稳定能量释放是系统形成发展的主要机制。对流系统的发展演变可分为四个时期:对流系统初生期、β中尺度对流系统(简称MβCS)合并发展期、圆形α中尺度对流系统(简称MαCS)旺盛期和减弱衰亡期,前三个阶段是产生强降水的主要时期。卫星监测的MCS初生期在雷达上表现为单体和多单体风暴,后三个时期则多表现为β和α中尺度对流系统,成熟期在雷达上表现为带状对系统。对流系统在低层辐合线附近发展,辐合区合并造成对流系统合并,进而造成MCS爆发性发展和降水强度的增加,边界层气旋式旋转气流使冷云罩具有圆形特征。对流系统的垂直辐合辐散层及正负涡度层均呈交替分布特征,高层辐散和垂直上升运动相对弱。低层辐合区的宽度与系统的水平尺度有关。地面冷暖气流交汇及地形辐合线具有重要的对流触发作用,地面气流汇合和豫西中尺度地形对降水落区和中心强度均有影响。     

一次低涡型冰雹天气的环境条件和中尺度特征分析

利用常规天气观测、多普勒天气雷达、自动气象站和NCEP1o×1o格点再分析资料,研究在绍兴发生的一次典型低涡型冰雹天气过程环境场和中尺度特征,结果表明:此次冰雹天气出现在西北冷涡的右前方,中高层的干侵入激发了对流不稳定;中尺度辐合线出现在对流风暴的前沿,是由冷池出流与外界暖湿气流交汇而形成,为强对流的发展提供了近地面辐合抬升条件;本次过程先后有三个明显的强单体风暴产生,回波核心区高度均扩展到-20℃层以上,符合弱回波区、悬垂回波和中低层径向辐合的强对流风暴结构,还具有标志大冰雹的三体散射特征(TBSS)。在降雹前最大反射率因子(DBZM)及其所在高度(DBZM HT)的突降和垂直累积液态水含量(VIL)的突增可作为判断降雹的指标。