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。     

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。     

一次聊城强降雨天气过程诊断分析

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、NCEP1°×1°逐日再分析资料和济南多普勒雷达资料,对2015年8月3—4日聊城市一次强降雨天气过程进行分析。结果表明:此次强降水天气的主要影响系统有500hPa西风槽、850~700hPa切变线、850hPa西南急流;降水前边界层逆温层有利于不稳定能量积聚,是产生雷电、大风的有利条件;强降水前低层大气高温、高湿,冷空气从700~850hPa入侵,触发不稳定能量释放造成强降水;850hPa以下水汽大量积聚到鲁西北地区,强水汽输送为本次强降水的发生提供了有利的水汽条件;降水时间内整层大气都存在强上升运动,加强了低层水汽辐合和不稳定能量释放;雷达回波显示本次强降水过程分为2个时段,3日14:16—15:37主要为对流性降水,3日16:01—4日00:00为层状云降水。     

我国春季冷锋后的高架雷暴特征分析

利用常规气象观测资料和国家气象中心对流天气综合监测等资料,对2010-2012年我国春季冷锋后的高架雷暴的时空分布特征和强对流天气特点等进行统计分析,并通过一次典型个例给出影响高架雷暴的主要天气系统,再结合雷暴物理条件的统计特征探讨高架雷暴发生发展的物理机制。研究结果表明,此类高架雷暴主要发生在我国南方地区,具有一定的日变化,常伴冰雹和短时强降水天气。影响高架雷暴的主要天气系统为高低空急流、低层切变线以及500 hPa西风槽等。预报着眼点主要为850和700 hPa大气相对湿度在70%以上;700与500 hPa的温差达16℃以上,有一定的热力不稳定;700 hPa上建立一支低空西南急流,配合500 hPa西风槽以及低层的切变线,这些因素为雷暴触发及发展提供条件。     

陕西盛夏一次强雷暴天气成因分析

利用常规观测资料、地面加密观测资料和NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,对2017年7月27—28日发生在西北地区东部的一次以短时暴雨为主、局地伴有强风和冰雹的强雷暴天气特征及成因进行分析。结果表明:此次过程发生在副热带高压控制区内部;过程期间500 hPa无低值系统影响,中层无干冷空气入侵,低层东路冷空气持续侵入是此次强雷暴天气发生的主要触发条件;高低空急流耦合产生的次级环流提供了持续强劲的上升运动,低层充沛的水汽、较强的动力以及不稳定的大气层结等条件对强降水的发展起到促进作用;过程开始阶段,陕北短时暴雨落区与水汽通量大值区完全对应,而在过程后期关中及陕南东部的暴雨出现在水汽通量大值区西北侧约30～40 km风速辐合的区域;雷达图上强反射率因子区与短时暴雨以及冰雹发生位置相对应,阵风锋的出现以及径向速度上强风速核和气旋式辐合也促使短时强降水和大风天气加强。     

2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程分析

利用常规观测资料、1°×1°NCEP分析资料和雷达资料,对2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程的天气形势、大气层结和水汽、动力、能量等物理量场的特征及雷达回波特征进行分析。结果发现:500h Pa高空低槽、700h Pa低空切变线和低空急流是此次暴雪天气的主要影响系统;700h Pa西南急流和850~925h Pa低空东北以及东风急流为河南上空输送充足的水汽,同时850~925h Pa低空急流为暴雪提供了深厚的冷垫。暴雪天气出现时西南急流加强、湿层增厚,河南上空具有强水平风垂直切变说明大气层结动力不稳定、对称不稳定。水汽通量大值区和水汽通量散度大值区与降水大值区较吻合;散度和垂直速度大值区与强降水区域对应较好;对流不稳定能量释放有利于暴雪天气的出现;高层对称不稳定能量释放是桐柏出现雷暴天气的原因之一。雷达径向速度图上零线两次出现清晰完整的"S"形状对应暖平流加强,暴雪出现在暖平流强盛的时间段内,28日14时河南南部地区对流回波强度为35~40d Bz,回波顶高8km,对流云顶高度达到了-40℃~-20℃的温度层,有助于雷暴天气出现。     

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。     

江苏近10 a高架雷暴特征分析

对2007—2016年发生在江苏地区的冬半年雷暴进行特征分析,筛选出12次典型的高架雷暴天气过程,揭示江苏发生高架雷暴的时空分布特征和典型的环流形势,发现逆温层顶之上的不稳定浅层和上下层强垂直风切变分别为高架雷暴的发生提供弱热力不稳定和强动力不稳定条件。强垂直风切变、850 hPa附近强烈的锋生导致的锋面次级环流,高空槽前正涡度平流随高度增加以及高层辐散、低层辐合造成的抽吸作用,为高架雷暴的发生和维持提供逆温层之上的动力抬升条件。高架雷暴发生时高仰角反射率因子呈现出类似零度层亮带的环形特征,对流单体不断生成在圆环附近。初步归纳了江苏高架雷暴的预报着眼点:500 hPa先后高空槽东移,700 hPa有16 m·s~(-1)以上的西南急流,850 hPa切变线东伸,存在逆温层顶高于1. 5 km,逆温强度大于5℃的较强逆温,0～6 km垂直风切变超过18 m·s~(-1),700 hPa与500 hPa温度差在15℃以上以及700hPa的相对湿度高于80%,且比湿在5～6 g·kg~(-1)。     

基于高分辨率资料的湿螺旋度指标及其对成都强降水的预报应用

为了更好的提高成都地区(30.1°N-31.5°N,103°E-104.9°E)强降水的预报准确率,利用国家气象中心(T639)高分辨预报场(0.28°×0.28°)资料以及加密自动站降水量资料对成都地区2011-2012年汛期(7-9月)共计15例强降水个例进行湿螺旋度指标的统计分析,分别归纳总结出3 h、24 h内强降水发生、发展及落区分布的判据。利用这些判据对2013年6月20日以及7月8日发生在成都地区的两例强降水过程进行检验,同时根据这些判据对成都2013年6-8月强降水过程进行检验评分并投入业务试应用。结果表明,低层湿螺旋度对成都区域性暴雨的预报准确率较高。700 h Pa和850h Pa湿螺旋度正值区的分布对强降水落区分布有较好的预报效果,强降水出现在700 h Pa湿螺旋度正、负值等值线密集区(靠近正值一侧),以及850 h Pa正值区;当700 h Pa连续5~8个3 h维持在20×10-11~80×10-11Pa·s-3湿螺旋度时,出现区域性暴雨天气;当700 h Pa连续5~8个3 h维持在20×10-11~140×10-11Pa·s-3湿螺旋度时,出现区域性大暴雨天气;当不同层次上出现300×10-11~500×10-11Pa·s-3时,可能出现局地强对流天气,如大风、短时强降水等。     

陕西中部一次局地短时暴雪天气的机理分析

利用高低空实况观测资料、卫星云图和物理量,对2018年1月28日陕西中部局地短时暴雪天气机理进行了诊断分析,结果表明:局地短时暴雪是在系统性降雪结束之后,低层850hPa、700hPa已经转为干冷的西北气流,水汽条件差,大气低层绝对稳定的不利条件下产生的;有利的条件是:500hPa低槽东移,带来了强的冷空气;低层风速的辐合或中层较强辐合,配合高层辐散,仍然产生很强的上升运动,具有高架雷暴的特点。前期的系统性降水使得低层保持一定的湿度,当上升运动足够强时,将低层的水汽抬升,对局地强降水提供了比较有利的水汽条件。     

东北冷涡背景下强对流天气的基本特征分析

利用呼伦贝尔市CIMISS系统实况资料,统计分析了2010—2021年5—9月东北冷涡背景下的强对流天气时空分布及物理量参数特征。结果表明：(1)5月雷暴大风次数最多,6月冰雹次数最多,6—8月是短时强降水集中发生期,尤以8月次数最多。(2)强对流天气主要出现在12:00—20:00,其中短时强降水每个时次均有发生,但雷暴大风与冰雹天气在21:00—次日08:00基本没有发生过。(3)大兴安岭西部雷暴大风站次较多;大兴安岭东北部、岭上及岭西北的冰雹站次较多;短时强降水与强对流天气空间分布特征较为一致,均是大兴安岭岭上南段与岭东的站次较多。(4)雷暴大风天气的风速多以17.2～20.7 m·s^-1为主;短时强降水量级为20.0～29.9 mm的站次占总站次的74.3%;持续时间小于5 min冰雹居多,直径小于5 mm冰雹的站次占总站次的49.1%。(5)短时强降水850 hPa的比湿、水汽通量、水汽通量散度的物理量参数均值均大于冰雹、雷暴大风;短时强降水K指数均值大于冰雹、雷暴大风,T₈₅₀-T₅₀₀均值大于26℃,短时强...     

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。     

黔东南一次区域性强降水的诊断分析

利用常规资料、自动站降水资料及NCEP/NCAR再分析资料(水平分辨率为1°×1°)等对2015年6月7—8日发生在黔东南州一次强降水过程进行诊断分析,结果表明:此次强降水的环流背景为副高西伸北抬,内蒙冷涡发展强盛,高原低值系统活跃,不断引导冷空气南下;700 h Pa与850 h Pa上西南急流加强并维持,低层风速风向辐合,为暴雨提供了水汽和动力条件;在降水发生前期,CAPE较大,不稳定能量明显积蓄,降水产生及雨势减弱停止时,CAPE迅速释放,强降水落区位于地面辐合线与850 h Pa切变线之间;雷达资料显示对流回波长时间维持并发展,"列车效应"显著。     

“2011.07.25”山东乳山强降水中尺度分析

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、NCEP1°×1°再分析资料、卫星FY-2E的TBB资料、多普勒天气雷达观测资料等,对2011年7月25日山东乳山强降水进行分析研究,结果表明:(1)这次强降水主要影响系统是高空槽、低层暖式切变线和副高边缘的低空急流。强降水产生在850h Pa和925h Pa切变线附近,低层850h Pa以下有较强的西南气流向北输送大量的水汽,强降水的水汽来源于低层近海面的水汽输送和辐合。(2)强降水产生在高温高湿区,强降水期间,低层有明显的暖平流,高层有明显的冷平流,低层暖平流增强或高层冷平流增强时,降水强度也明显增强。(3)强降水期间,乳山的特殊海岸线地形抬升作用产生的上升运动与中高层入侵的干冷空气(伴有下沉运动)相遇,从而触发对流不稳定能量释放,降水强度增大,产生强降水。(4)乳山出现短时强降水主要是由中-β尺度对流云团造成的,此次强降水的TBB在-63~-52℃,云团发展迅速,高度较高,在云团发展阶段,其反应的云顶温度比实际的云顶温度偏高。(5)风暴低层逆风区和中-γ尺度气旋性涡旋,及风暴顶的强烈辐散,利于回波发展与维持,同时使高值区维持在风暴中层及以下高度,在环境因子有利的情况下产生降水效率较高的强降水风暴。     

广西地区一次强雷暴天气过程雷达特征及环境场分析

利用常规气象观测资料、区域自动站观测资料、多普勒雷达探测资料、NCEP的1.0°×1.0°和2.5°×2.5°再分析资料,采用天气学诊断的方法对2014年6月5日广西区域性强雷暴天气过程的雷达特征和环境场进行了分析。结果表明:广西地区此次强雷暴天气过程是在500 h Pa前倾槽与地面静止锋配合的有利天气背景下,由两个弓形回波造成的。广西北部地区的弓形回波强度较弱,移动较慢,呈低质心和垂直上升结构,属强降水雷暴系统,造成了短时强降水重复出现,导致大范围暴雨;广西南部地区的弓形回波强度较强,移动较快,具有前侧和后侧入流缺口、前倾结构、中层径向辐合等雷暴大风的典型特征,造成大范围雷暴大风和局地短时强降水。中层环境湿度及垂直风切变的差异是造成广西北部和南部地区雷暴天气类型差异的环境背景原因。广西南部地区中层干区是由副热带高压环流内的干空气在西南急流作用下向北输送造成的。850—500 h Pa西南急流和较强的垂直风切变则是由高空槽与副热带高压快速靠近导致的强气压梯度造成的。     

2014年初春江苏一次高架雷暴成因分析

利用1°×1°NCEP客观分析资料,对2014年3月19日发生在江苏地区的一次高架雷暴天气过程的成因进行了天气学分析。结果表明：此次雷暴过程是江苏初春一次典型的“高架雷暴”天气过程,前期500hPa高空槽引导地面冷空气南下,地面先后受两股冷空气影响,地面附近存在较强逆温,暖湿空气在冷垫之上爬升。850hPa附近浅薄的对流不稳定层和0-3km强烈的垂直风切变共同为此次过程提供弱热力不稳定和强动力不稳定条件。此次过程850hPa附近存在强烈的锋生。雷暴发生的水汽主要源自孟加拉湾,沿江苏南上空存在明显的水汽积聚。雷暴发生期间回波强度最大达55dBZ,移速达75km/h,使得沿江一带自西向东产生雷暴。垂直风廓线上可见此次对流天气有较强的西南暖湿气流。强回波质心发展高度在4.5km左右,强回波发展高度主要在0度层高度之下,-20度层高度高于江苏春季冰雹发生时的预报指标,以及垂直上升运动强度不强和伸展高度不高是此次过程没有产生冰雹的主要原因;0度层高度、-20度层高度以及大气可降水量均低于江苏春季发生短时强降水的最低指标,是此次过程没有产生大范围短时强降水的主要原因。     

3次南海秋季台风在宁波沿海强天气过程对比分析

通过常规观测站和卫星、雷达等资料,对1619号"艾利"、1720号"卡努"和1822号"山竹"3个南海秋季台风在宁波沿海造成的强降水和大风天气过程进行对比分析。结果表明,3次过程分别由台风本体倒槽、近地层风辐合和强对流主导,强降水主要集中在宁波沿海区域,台风外围东南气流提供远距离持续充沛的水汽输送,低层弱冷空气渗透大幅提高降水效率;高的整层比湿积分、不稳定大气层结和高对流能量条件均有利于强降水的发生;强降水发生时,宁波沿海低层存在比湿和水汽通量散度辐合高值区,850 hPa强的东南风水汽输送有利于强降水的发生;3次过程大风成因不同,"艾利"由台风倒槽低压大风主导,"卡努"为冷高压与近海低压间梯度堆积造成,而"山竹"为强对流雷雨大风。     

华北冷涡背景下山东两次强对流天气过程对比分析

基于地面和高空观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料及多普勒雷达等资料,对发生在山东两次相似环流形势的华北冷涡背景下,造成不同类型的强对流天气进行对比分析。结果表明：(1)2016年6月14日发生的强对流天气(“6·14”过程)以雷暴大风和短时强降水为主,发生在低层弱的垂直风切变环境中,对流层中下层(400～900 hPa)存在较为深厚的暖湿平流,水汽输送充沛,同时造成0℃、-20℃层高度抬升,有利于短时强降水而不利于冰雹产生;2018年6月13日发生的强对流天气(“6·13”过程)以雷暴大风和冰雹为主,发生在较强的条件不稳定层结和强的低层垂直风切变环境中,400～500 hPa冷平流以及低层暖平流的同时增强,有利于对流层中层的温度垂直递减率进一步增大,造成-30～-20℃层进一步下降,促成了大冰雹的发生环境。(2)“6·14”过程是由地面辐合线触发,“6·13”过程是由锋面触发。(3)“6·14”过程强反射率因子高度低,无明显高悬强回波结构,利于出现短时强降水;“6·13”过程具有单体结构密实和明显高悬强回波结构特征,因此,6·13”过程对流强度更强,更容易出现冰雹。     

江西一次极端雷暴大风过程的中尺度特征与成因分析

使用常规观测资料、区域自动站资料、多普勒天气雷达资料、风廓线雷达产品以及GFS (Global Forecast System)0.5°×0.5°再分析资料,分析了2018年3月4日江西极端雷暴大风过程的中尺度特征及其成因,并探讨了该过程的极端性。结果表明:(1)该过程由强飑线横扫江西造成,飑前低压、飑锋、雷暴高压、尾流低压特征清晰。(2)飑线系统进入江西后强烈发展的有利环境条件:低层强暖湿平流、中层干空气、地面增温、低层增湿形成了"上干冷、下暖湿"异常不稳定层结;中层低槽东移、多层急流叠加、地面辐合线共同形成强抬升条件;中低层强的风垂直切变使得飑线生命史延长。(3)飑线与引导气流交角增大,移速异常加快;鄱阳湖地区平坦地形和丰富水汽都可能对地面大风产生增幅作用。(4)南昌站地面低压、下沉对流有效位能(DCAPE)、850 h Pa与500 hPa温度差、925—1 000 h Pa风垂直切变等物理量极端异常,与其多年旬平均差值超过2σ(σ为均方差),对极端雷暴大风潜势预报有一定的指示性。另外,风廓线雷达产品1.0 km以下大风速区提前雷暴大风30 min出现,高层折射率结构常数(C_n~2)大幅跃升提前雷暴大风10～20 min出现,均对其临近预警有一定的参考价值。     

冷垫背景下回流暴雪成因与雷达回波特征分析

利用气象台站观测资料、赤峰市多普勒雷达(CINRAD/CA)观测资料、全球地形资料(水平分辨率1°×1°)以及NCEP的FNL(水平分辨率1°×1°)逐6 h再分析资料,对2019年3月20日内蒙古东南部春季暴雪天气进行分析。结果表明:这是一次典型回流降雪天气,低层925 hPa东北风急流与中层700 hPa西南急流形成明显的垂直风切变和温度差,产生强的动力锋生;低层辐合有利于垂直上升运动发展;850 hPa偏南风和偏东风水汽通道汇合于内蒙古东南部;850~700 hPa有强逆温层,冷暖空气剧烈交汇;南北向大兴安岭地形对东麓迎风坡东北风超低空急流有阻挡作用,有利于干冷空气长时间堆积,低层冷垫厚度加大,暖湿气流被迫抬升到更高层结,有利于水汽凝结和降雪加大;降雪最强时段,雷达基本径向速度图上低层为偏北风,中层有表征暖平流的“S”形回波,高层西南急流长时间维持,同时有西北风—西南风冷式切变线和西南风—东南风暖式切变线,雷达速度图上强降雪和西南暖湿急流在冷垫上爬升有很好的对应关系,这对短时预报预警有指导意义。