玉屏厂址地区龙卷风参数估算与分析

利用玉屏核电站厂址周围3个经纬度区域范围内1950-2021年期间的龙卷风调查资料,采用富士达F等级划分法评定龙卷风级别,按照《核电厂厂址选择的极端气象事件（HAD101/10）》的规定,估算出核电站设计基准龙卷风相关参数和设计基准等级。结果表明：玉屏核电站厂址区域设计基准龙卷风最大风速估算值为63.9m/s（对应10-7概率值）,总压降为29.5hPa,压降速率为7.1hPa/s,最大旋转风速为51.8m/s,最大平移速度为12.1m/s,设计基准等级为F2。计算结果为项目设计和建设提供重要理论参考依据。     

核电站周边地区龙卷风时间分布与灾害特征

通过气象站记录、灾害大典、气候影响评价等多种途径,收集到湖北通山核电站周边300km×300km区域范围内1956-2000年龙卷风资料,对龙卷风的时间分布和灾害特征进行了分析。结果表明：龙卷风有明显的时间分布,一年中主要集中在夏春季,以7月、4月最多;一天中,午后至傍晚最多;龙卷风平均持续时间为17min;近45年,1976～1985年这10年中龙卷风出现最频繁;龙卷风出现时,蒲福风力等级一般在10级以上,平均12～13级,最大17级,富士达风力等级平均F1级,最大F3级,风速约70m·s^-1;龙卷风从NW→SE向移动的频次最多;龙卷风影响宽度一般在0．5km内,平均带长为10．0km;龙卷风灾害呈并发性,主要是风灾,往往伴有冰雹、暴雨、雷击及飞射物,使灾害加重。     

福清核电厂厂址区域龙卷风设计基准参数的估算

基于1959～2017年福清核电厂区龙卷风的调查资料,采用Rankine涡模型估算该区域超过某一特定风速的概率分布,通过概率值导出设计基准龙卷风和基准设计风速,按照压降模型计算出龙卷风的压降,研究结果表明:福清核电评价区域龙卷风的总压降为4.29 kPa;平移速度13.8 m/s,最大旋转风速57.6 m/s,最大压降速率为1.18 kPa/s,基准设计风速为71.4 m/s,属于F3级别的龙卷风;在125 kg下落的穿甲弹类和2.5 cm实心钢球两种不同情景下计算出的龙卷风产生的飞射物的最大水平碰撞速度均为24.99 m/s、碰撞动量依次为3123.75 kg m s?1和1.615 kg m s?1。这些计算结果,从龙卷风的角度,为政府相关部门在规划和建设福清核电厂时提供了可靠的理论依据。     

湖北浠水核电站周边地区龙卷风特征

根据湖北省浠水核电站周边300 km×300 km区域范围内1964—2007年龙卷风资料,对龙卷风的时间分布和灾害特征进行了分析。结果表明：龙卷风有明显的时间分布,一年之中主要集中在春、夏两季,秋、冬季无龙卷风发生,以7月最多;一天之中,午后至傍晚最多,集中在16：00—18：59之间,龙卷风平均持续时间27 min。近44年,21世纪头7年中龙卷风出现最为频繁。龙卷风出现时,蒲福风力等级一般在10级以上,集中出现在12级;富士达风力等级集中出现在F0、F1级,F2级以上出现的几率较小。龙卷风多以自西向东方向移动,影响宽度平均1.20 km,平均带长21.66 km。龙卷风灾害主要是风灾,往往伴有冰雹、暴雨、雷击,破坏力极强。     

2012~2020年成都市不同等级能见度的时空分布特征

利用2012~2020年成都市气象站观测资料和环境空气质量监测数据,研究了该地区能见度时空演变规律以及不同等级能见度下气象要素和污染物浓度的关系。结果表明:（1）成都市近9 a年平均能见度呈上升趋势。四季平均能见度由高到低依次为夏季（12.25 km）、春季（10.82 km）、秋季（9.04 km）和冬季（6.33 km）。成都市能见度日变化呈单峰型分布特征,07时能见度最低,17时能见度最高。（2）能见度空间分布特征为东高西低且北高南低,中部中心城区最低。（3）成都市3 km以下低能见度出现频率为10.92%,3~5 km、5~10 km和10~20 km能见度出现频率分别为15.92%、24.95%和22.51%。（4）能见度上升与对应的PM_2.5和PM₁₀浓度、相对湿度减少以及风速增加有关。当能见度低于1 km时,多为高湿（RH>96%）低温（T<10.6℃）和小风速（<1.0 m/s）和高浓度（PM_2.5>84.8 μg/m3,PM₁₀>129.0 μg/m3）。      

湖北大畈核电站周边飑线时空分布与灾害特征

湖北通山大畈核电站是我国政府批准兴建的第一个内陆地区核电站,为了保障核电站的绝对安全性,在选址和设计阶段对飑线出现的一些基本气候特征和设计参数进行科学评估尤其重要。通过气象站记录、灾害大典、气候影响评价等多条途径,收集了湖北通山核电站周边80 km×80 km区域1956—2000年间的飑线资料,并据此对其时空分布和灾害特征进行了分析,同时与龙卷风对应特征进行了比较。结果表明:(1)飑线发生频次的年代、季(月)、一日内差异明显,且主要集中在对流强盛的时期(段),这些特征与龙卷风基本一致;飑线平均持续时间为95 min,远比龙卷风的17 min长。(2)飑线局地性很强,其中站址东北部和南部50 km以外的地区最多,而站址中心区的通山及邻近的崇阳没有出现,这种特征与地理位置、地形以及系统移动路径有关。(3)飑线的移动方向以自西向东为主,即主要集中在NNW—SSW等7个方位,尤其是WNW、W、WSW等3个方位最多。(4)除风灾外,飑线出现时常伴有强烈的雷电、暴雨和冰雹天气,使灾害加重。(5)与龙卷风相比,飑线风力略小,所以设计风速取12级应当比较恰当。     

大陆性积云不同发展阶段宏观和微观物理特性的飞机观测研究

2014年7月3日,山西省人工降雨防雹办公室在该省忻州地区开展了国内首次大陆性积云飞机穿云探测。本文利用机载云物理探测资料,分析研究了不同发展阶段的积云宏、微观物理特性,主要结论有:（1）初生发展阶段的积云水平尺度约为8.2 km×5.5 km（经向×纬向,下同）,云厚约2 km;云中以小云粒子为主,云滴凝结增长;水平方向上,云液水含量（LWC）和粒子浓度（N_c）的最大值均位于云体中心位置;垂直方向上,云水分布相对均匀,但随着高度增加,云粒子浓度变小,粒子尺度增大;粒子谱符合伽马分布,峰值量级为102 cm-3 μm-1,谱宽在100 μm以下。（2）成熟阶段的积云水平尺度约为4.6 km×10 km,云厚约4 km;云内可以观测到积冰和雨线;小云粒子浓度随高度增加起伏变化,3600 m、4100 m和4900 m高度处存在峰值;大云粒子浓度随高度先增加后减小,最大值出现云底以上1.6 km高度,云底以上1.3 km高度附近有降水粒子形成;粒子谱呈多峰分布,暖区符合伽马分布,冷区为伽马分布和M-P分布相结合,且随着高度的增加拓宽,4400 m高度以下的谱宽小于200 μm。（3）消散阶段积云尺度约为11 km×5.6 km,云厚约2 km,云下有降水粒子存在。     

基于核安全导则推荐方法的京津冀龙卷风灾害评估

本文根据美国《建筑和其它结构最小设计荷载》中t秒平均最大风速与1h平均最大风速的比值公式,推导出EF级别和F级别风速测量标准间的转换方法,将京津冀1956—2016年122个龙卷风个例由EF等级转化为F等级,再按照《核电厂厂址选择的极端气象事件》HAD101/10中推荐的龙卷风风险评估方法,对京津冀龙卷风风险度进行了定量评价,结果表明:京津冀122个龙卷风个例的风程1/4mile平均最大风速均比3s平均最大风速低,平均偏低2.1m·s~(-1),风速越大,两者差距越小;122个龙卷风个例分布在F0到F3共4个等级中,F0等级31个,F1等级78个,F2等级12个,F3等级1个;京津冀龙卷风发生次数最多依次为天津、唐山和张家口市,分别为21、21和14次,强龙卷发生最多的是廊坊市(3个),衡水、承德、保定、北京4个市没有发生过强龙卷;京津冀发生超越EF1、EF2、EF3、EF4等级龙卷风重现期分别为5.8、10.1、20.2、49.5a,发生超越F1、F2、F3、F4等级龙卷风重现期分别为4.9、13.8、38.5、130.7a;京津冀一年中单位面上(1km~2)10~(-7)概率水平对应的龙卷风设计基准风速为73.4m·s~(-1)。     

基于火箭探空资料的冰雹云内部结构个例分析

利用探空火箭、新一代天气雷达和气象探测资料对2015年7月17日延安宝塔区冰雹云进行了综合探测,结果表明:（1）当日08:00（北京时,下同）500 hPa河套低涡分裂东移,有较强冷平流且移动速度较快,地面14:00升温明显造成了这次降雹。（2）偏后位置的冰雹云内部温、湿条件以及对流指数（T_g）、整层比湿积分（IQ）、总指数（TT）均小于外部的自然大气;层结稳定度指数（K）、抬升指数（LI）、沙氏指数（SI）冰雹云内部比外部自然大气偏小;热力参数风暴强度指数（SSI）冰雹云内部低于外部自然大气;冰雹云内部能量参数（CAPE）明显低于自然大气;冰雹云内部0°C层高度低于冰雹云外部自然大气。（3）火箭探测的位置偏冰雹云后部,冰雹云由低层到高层风向呈逆时针变化,探空仪摆动明显,?20°C温度层偏高,气流较强,整层偏下沉气流。（4）冰雹云0°C附近,在温度区间?1.8～5.0°C、厚度1.0 km范围内有最大湿度区,湿度达80%以上,最大湿度87.1%,为冰雹的形成提供了水汽条件。（5）紧贴0°C下正温区,有最大水平风速为19 m s?1急流,厚度为0.022 km。在温度区间?4.8～5.0°C、厚度1.6 km范围内维持13 m s?1以上水平风速,为冰雹的形成提供了动力场条件。（6）在温度区间?8.7～?9.2°C、厚度0.2 km,有小于或等于2 m s?1弱风区;弱风区下方,在温度区间?4.6～?8.8°C、厚度0.889 km有上升气流,平均上升速度1.79 m s?1,最大上升速度4 m s?1,这种配置为冰雹的生长提供了环境场。     

淮河流域风场垂直结构特征分析

为进一步加深南北气候过渡带上山地丘陵地区的风场认识,利用淮南2015年3月至2016年2月ST（Stratosphere-Troposphere）风廓线雷达的探测资料,分析了该地区20 km高度内风场的变化特征及垂直结构。结果表明:淮河流域850 hPa、700 hPa、500 hPa、100 hPa等压面高度上,风场有明显的垂直变化,风速及其波动幅度随春、夏、秋、冬先减小后增大,且随高度增加,夏季最小、冬季最大的季节规律逐渐增强;风场的垂直分布存在差异,在中低层以下,以小于10 m/s的风为主,风向转换多,中低层以上10～25 m/s的偏西风居多;年平均风场结构为低层以5 m/s北风为主,到2 km左右向西偏转,风速小于10 m/s,在5 km高度处形成15 m/s的西风,且风速持续增大,10 km左右达到25 m/s后逐渐减小,到15 km左右风向顺时针向北偏转,直到20 km附近与低空风场相近。     

2017-08-11内蒙赤峰EF4级山地多发龙卷灾调与成因分析

2017年8月11日下午,三个EF4级龙卷袭击了内蒙古自治区赤峰市的地形复杂地区,造成5人死亡,58人受伤。这是1961年以来中国有记录的最强山地龙卷事件。首先给出了此次龙卷过程的灾情调查结果,接下来分析了此次龙卷母体风暴-龙卷超级单体产生的天气背景、关键环境参数以及多普勒天气雷达观测特征。本次龙卷事件发生在东北冷涡东南象限的地面锋前和干线向湿侧发展处,CAPE(对流有效位能)值为1 800 J/kg,0～6 km风垂直切变为12.9 m/s,0～1 km风垂直切变达到10.8 m/s;同时,0～1 km相对风暴螺旋度达到67.3 m²/s²,接近美国龙卷发生环境的中位数,有利于超级单体龙卷的发生。现场灾害调查发现,灾害路径具有多涡旋和不连续的特点,可能与当地的复杂地形有关。基于多普勒天气雷达相对径向速度图识别出三个龙卷涡旋特征(TVS),TVS径向速度差最大达到38 m/s。三个龙卷及对应TVS出自同一个超级单体的同一个中气旋,其中两个TVS出现时间重叠。     

2013年7月7日苏皖龙卷环境场与雷达特征分析

以雷达探测资料为主,结合探空资料、天气图和地面灾情,对2013年7月7日苏皖2省交界处的龙卷进行了分析。结果表明：⑴龙卷是在低层有明显的风切变的有利形势下产生的,环境场具有较强的对流不稳定性、大的低层垂直风切变和较低的对流凝结高度。⑵反射率因子在60 dBZ左右;速度图上有正负速度对,低仰角的转动速度〉13 m·s-1;近地面相邻像素间速度差〉11 m·s-1,满足TVS速度差的最低阈值要求;天长龙卷和高邮龙卷都是发生在风暴发展极为旺盛后的1~2个体扫内,也发生在VIL比较大而下降到40~45 kg·m-2左右之时;天长龙卷发生在连续多个TVS之后,高邮龙卷发生在中气旋下降和TVS出现之时。风暴参数和TVS参数表征的指标越强越有利于龙卷的发生,影响范围也越大。⑶这次龙卷验证了出现龙卷的各项雷达识别指标：最强回波在6 km以下;有气旋性辐合,低仰角旋转速度〉13 m·s-1;既探测到中气旋也探测到TVS。⑷对经典龙卷概念模型进行简化,建立的简易模型证实了传统的龙卷风暴概念模型,给出了龙卷发生在TVS靠近上升气流一侧的解释。     

皖北两次龙卷过程对比分析

利用常规资料、NCEP再分析资料、高密度地面自动站资料、多普勒天气雷达资料,对安徽省灵璧县和泗县发生的两次龙卷过程进行对比分析。结果表明：龙卷风发生在低空急流的北端左侧以及高湿中心和水汽辐合中心的交汇处;龙卷风发生前低层垂直风切变强烈;龙卷风发生在地面辐合最强的地方,为判断龙卷风可能发生的区域提供了线索;龙卷风发生前10～20 min均有龙卷涡旋特征报警,同时有中等强度中气旋配合;灵璧龙卷风出现在母体风暴的南端,强回波在3 km以下;泗县龙卷风发生在带状回波的中部,中气旋由弱发展为中等强度后一个体扫龙卷出现,龙卷风发生时强回波有断裂和突前以及中气旋顶高下降的特征。     

台风“艾云尼”（2018）外围两次近距离龙卷的环境条件和雷达特征

2018年6月8日在距台风“艾云尼”中心80 km、160 km的广州市南沙区横沥镇、佛山市南海区大沥镇两地罕见地先后出现了龙卷天气。利用X波段双偏振雷达组网、广州S波段双偏振雷达、风廓线雷达和区域加密自动站等观测资料对两次近距离台风龙卷过程的环境条件和雷达特征进行了分析。环境条件分析表明,两次龙卷发生地位于低层西南急流和东南急流辐合区,所处环境为弱的对流有效位能（CAPE）、低的抬升凝结高度和强的低层垂直风切变环境中,0~1 km垂直风切变值超过15×10-3 s-1。中小尺度雷达特征分析表明:（1）两地龙卷由台风外围微型超级单体引起,超级单体在发展强盛阶段有钩状回波、入流缺口、中层回波悬垂等典型特征,最强反射率因子55~60 dBz,强度≥50 dBz强回波发展高度在4 km以下,微型超级单体有水平尺度2~3 km的中气旋,由于速度模糊影响,仅在南海龙卷发生前9 min广州S波段雷达能自动识别中气旋。（2）与南沙龙卷相联系的中气旋核心高度低,强度进一步加强紧缩导致龙卷发生;而与南海龙卷相联系的中气旋从中层发展,中气旋加强紧缩下降到更低导致龙卷发生。（3）两地弱龙卷发生时广州和南海双偏振雷达没能捕捉到龙卷碎片（TDS）特征,南海X波段雷达能提前30 min监测到入流急流,提前27 min探测出钩状回波等特征,并通过分析ZDR弧和KDP弧可判断低层强盛的上升气流和强的垂直风切变利于风暴的发展。（4）佛山四部X波段组网雷达反演的1 km水平风场可分析出小尺度涡旋结构,对应钩状回波尾端有强的风向切变,这对龙卷发生地点的判断和风暴的流场结构有较好指示意义。      

我国近30年龙卷风研究进展

从3方面总结了龙卷风研究成果:①研究概况,最初的龙卷风灾后调查到开展天气气候特征分析至近年来开展龙卷风本体结构、产生机制的探讨,获得了丰硕成果;②研究方法提高,从事实调查到利用统计方法,从利用台站常规观测资料到运用卫星、多普勒雷达、风廓线仪等非常规资料开展分析,近年数值模式WRF、ARPS等也被用来研究龙卷风,研究的方法手段不断得到改进;③龙卷风研究、预报面临的困难和未来展望。     

2013年3月20日广东东莞罕见龙卷冰雹特征及成因分析

利用常规观测、NCEP/NCAR再分析、多普勒天气雷达及自动气象站资料等,对2013年3月20日发生在东莞的一次罕见龙卷、冰雹等致灾性强对流天气过程进行分析。结果表明：1）龙卷过境时的单站气压、温度、风向风速与雷雨大风过境时明显不同,前者具有较典型的龙卷特征。2）华南地区高低空强的风随高度增大的垂直变化、上干下湿的位势不稳定层结以及低层高湿、增温为对流天气发展提供了有利的环境条件,冷空气南压和近地面边界层中小尺度辐合系统为其提供了触发机制。3）中等强度的对流有效位能（CAPE）、强的0-6 km深层垂直风切变以及较强的0-1 km低层垂直风切变为龙卷产生提供了可能性。4）龙卷、冰雹强对流风暴的发展加强与近地面边界层中小尺度辐合系统加强有密切关系。5）同时出现冰雹、大风、龙卷时,最强回波为72 dBz;龙卷出现在超级单体的钩状回波附近,更靠近后侧V形缺口;多时次观测到三体散射（TBSS）回波,与降雹对应;反射率垂直剖面图上可见明显的低层弱回波区、中高层回波悬垂,有界弱回波区（BWER）先于龙卷20多分钟出现。径向速度图上,龙卷出现时超级单体风暴同时具有龙卷涡旋特征（TVS）和中气旋特征。