河北平原一次春季强对流天气分析

利用NCEP6小时一次1°×1°再分析资料、常规高空地面资料和自动站、FY-2C卫星云图及石家庄CINRAD/SA型多普勒雷达等资料,从天气形势、物理机制、雷达回波和云图演变特征、地形作用等方面入手,分析了河北平原一次春季强对流天气的演变和成因。结果表明:这次强对流天气过程发生在高空槽由垂直结构向前倾结构转变的过程中,中高层干冷平流、低层暖湿平流的大气层结增强了对流不稳定的发展,飑线是此次强对流天气的直接影响系统;太行山地形和平原南部的中尺度辐合线,对飑线系统的触发、组织、移动具有重要作用,强对流区发生在地面中尺度辐合线南侧的偏南气流里。分析还发现,低层θse高能区、水汽通量大值区、强的辐合上升区和CAPE的高值区等物理量场都与强对流天气区有较好的对应关系。     

三门峡地区一次飑线天气成因及特征分析

2013年7月31日20时-8月1日08时,三门峡地区出现了一次飑线天气过程。对本次过程高低空天气形势、卫星资料、NCEP再分析物理量、雷达产品等资料的分析结果表明:这次飑线天气过程是在上干冷下暖湿的不稳定大气层结条件下产生的,地面辐合线是这次飑线产生的触发机制;飑线发生前热力不稳定层结的存在和中低层的正涡度区、高层的辐散区,对预报强对流天气有一定指示作用;飑线天气发生在Tbb梯度最大区。从雷达回波看,这次飑线过程分为生成、旺盛和消散三个阶段。东西方向飑线由对流单体合并而成,在移动过程中,受中条山地形抬升和黄河湿热河面影响得到发展和增强;南北方向飑线由上游陕西东移过来,受低层强的偏西急流影响形成弓形回波;两个飑线合并成"人字形"共同影响三门峡地区。在飑线旺盛阶段,雷达回波存在低层有界弱回波区和中高层悬垂回波结构,冰雹发生在南北向飑线(弓形回波)后侧;两条飑线回波合并处出现明显的中气旋特征,是产生局地强降水的有利条件。     

长生命史飑线在强、弱对流降水过程中的异同点分析

利用常规气象资料、自动站资料、NCEP再分析资料和多普勒雷达资料,对发生在我国中纬度地区不同对流环境下两次长生命史飑线过程的物理机制和中尺度特征进行了分析。结果表明:(1)飑线在近地面层有较强的水汽辐合,但强对流降水过程中的飑线湿层深厚,水汽辐合的层次更为深广、强度更强,存在较低的抬升凝结高度。(2)高层强冷平流与低层暖平流的叠加是飑线的共同特征之一;不同之处在于弱对流降水过程中飑线不稳定层结的建立更多地依靠高层冷平流的作用,有更高的温度直减率,具有弱降水超级单体的一些特征;强对流降水过程中飑线低层暖平流的加强也是造成大气不稳定的重要原因,θse在中层呈现出湿中性层结特征,存在更大的热力不稳定度,是典型的强降水超级单体特性。(3)长生命史飑线的发展离不开强环境风垂直风切变;强对流降水过程中垂直风切变主要是风速随高度变化而产生的,弱对流降水过程中垂直风切变主要表现为风向随高度的变化。(4)飑线沿着出流边界和引导气流方向移动。(5)飑线在雷达回波上的共同点:都出现典型弓形回波,减弱的标志亦是阵风锋逐渐远离回波主体,弓形回波逐渐断裂,强回波后侧的层状云回波面积开始增大;不同点在于弓形回波的演变方式不同,弱对流降水过程中的弓形回波有超级单体风暴的典型结构,而强对流降水过程中弓形回波的形成是由强降水超级单体的发展而来,单体结构明显不同于经典超级单体中非降水或弱降水超级单体。(6)速度场上低层存在着径向速度的大值区,中低层有辐合,并伴有中气旋存在,中层存在明显的MARC(Mid-Altitude Radial Convergence)。1km高度以下的径向速度大值区、MARC和中气旋对地面灾害性大风有提前预警作用。     

湖北一次飑线过程的观测分析及数值模拟

用武汉新一代多普勒天气雷达(CINRAD)9层体扫模式观测资料、常规和地面加密观测资料、以及NCEP一日4次的1°×1°再分析资料,采用中尺度非静力模式(WRF)对2007年5月31日湖北飑线过程进行观测分析及数值模拟研究。结果表明,雷达回波显示出飑线前方强而窄的回波带、过渡带、后方宽广的次强层状回波区特征;新单体在对流区前沿周期性地产生,成熟单体减弱为后面的弱回波区,在不断的生消交替过程中系统向前传播。数值模拟表明,在飑线前方上空是强而窄的上升气流,后方中层偏上是一支宽广的从前向后(由南向北)斜上升气流,下方是从后向前(由北向南)的斜下沉气流;飑线低空有两支入流:前方偏南气流和后方下沉入流,高空出流一部分向北倾斜上升,另一部分翻转向南。飑线系统内气流沿着湿而高θse值带进入和上升,在干而低θse值区下沉。低层风切变和飑线后部冷丘的作用是造成飑线垂直结构的可能原因。飑线结构的数值模拟与雷达观测结构基本一致,其特征与美国经典飑线概念模型(TS型:拖曳层状)类似。     

浙北地区一次飑线天气的数值模拟分析

利用NCEP1°×1°的再分析资料对2014年3月29日发生在浙北地区的一次飑线天气过程进行诊断分析,并用中尺度数值模式WRF3.2.1对该过程进行数值模拟。结果表明,高空槽、低层冷涡和地面气旋为这次飑线天气的主要影响系统;K指数和θse等值线反映了浙北地区大气层结的不稳定性。此外,WRF模式基本上能模拟出本次飑线过程的中β尺度结构特征。数值模拟结果显示,低层正涡度,高层负涡度的配置有利于强对流的产生和发展;850hPa的流场特征能够很好地分析出飑线系统经历发生、发展到消亡的演变过程。     

天山北坡2次暴雪过程机理分析

利用FNL及常规资料,对比分析了2010年2月22—24日(过程Ⅰ)和2015年12月10—13日(过程Ⅱ)天山北坡2次暴雪过程。结果表明,暴雪区上空θse锋区陡立和条件性对称不稳定及次级环流是形成暴雪的主要机制。不同点是:过程Ⅰ暴雪产生在西西伯利亚低涡底部强锋区上,南北支短波槽汇合的区域,冷高压为西北路径;过程Ⅱ是乌拉尔山大槽东移北收,冷高压为偏西路径;2次过程在温压的时间演变上有显著的区别。在高低空配置上也有明显的区别:过程Ⅰ 500 hPa以下为暖平流,以上为冷平流,低层为暖湿结构;过程Ⅱ 700 hPa以下为冷平流,700—600 hPa为暖平流,低层有湿冷空气锲入。过程Ⅰ暴雪区位于θse锋区上,锋区低层强,中高层弱;过程Ⅱ暴雪区位于θse锋区中后部,锋区低层弱,中高层强。水汽输送和输入量及比湿过程Ⅰ大于过程Ⅱ。     

“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)。     

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。     

2011年4月中旬华南一次超级单体风暴过程分析

利用常规资料和WRF模式计算的结果,对2011年4月17日华南地区一次超级单体风暴过程进行综合分析。结果表明,此次强对流发生在高空槽、切变线配合地面锋面的天气背景条件下,切变线和地面锋面共同作用触发了强对流天气的发生;沿倾斜的等θse面下滑的高层正位涡冷空气与低层暖湿空气相互作用,产生明显的辐合上升区,促使强对流不断发展;新的超级单体在原有单体的右前方不断生成,从而维持了强对流较长的生命史,使得超级单体风暴在移动过程中呈现东南向移动的特点。     

一次强飑线天气过程的新一代天气雷达资料分析和临近预报

针对2007年5月27日影响伊犁的锋前强飑线过程,利用常规探空资料和伊犁新一代天气雷达资料,从天气背景、能量转换、水汽供给以及飑线内部对流单体演变特征等进行探讨.结果表明:此次天气过程先后出现2条飑线是天气过程维持较长时间的原因.对流单体在飑线中可发展为成熟的超级单体,可造成局地冰雹;可根据VIL值确定大多数强对流风暴的位置,辨别带有冰雹的强风暴,从而对强对流天气做临近预报.     

2013年8月河南三次西南气流型强对流天气分析

利用常规气象观测、区域加密自动站、NCEP/NCAR 逐6 h 1°×1°再分析资料和多普勒雷达探测资料,对2013年8月河南三次西南气流型强对流天气的环境条件、回波特征和成因进行了分析,结果表明:（1）三次强对流天气均发生在中纬度低槽和副热带高压相互作用,河南高、中、低层受一致西南气流影响的环流背景下,地面存在温度和露点温度梯度及辐合线,大范围强对流天气是在高空槽动力作用和地面辐合线的触发作用下,使得不稳定能量释放而引起。（2）三次强对流天气对流层中下层有比较深厚的暖湿层结,热力和水汽条件充分,对流层中上层有明显干层,从而形成了低层暖湿、上层比较干冷的对流不稳定大气层结。强的垂直风切变位于对流层中下层,对流有效位能非常大,配合一定的动力抬升条件,有利于超级单体和飑线的发生和发展。综合来看,8月1日不稳定、水汽、垂直切变和动力条件最强,11日次之,7日相对较弱。强对流形成条件的强弱对对流系统的组织结构有一定影响。（3）雷达和自动站加密观测资料显示,强天气过程初始阶段,主要表现为多单体回波结构,初始对流都在河南西南部和西部到山西南部的辐合线、干线附近生成,随后逐渐加强,形成多单体回波群（其中部分发展成为非典型超级单体）。成熟阶段,都发展成为线状对流系统,8月7日在河南北部形成由强对流单体组成的不连续的东北—西南向线状对流回波,8月1和11日在河南黄淮平原和华北平原高温高湿环境中形成了有组织的飑线。飑线东移过程中其前侧不断有暖湿空气辐合上升、后侧冷空气下沉辐散,互为对峙的上升和下沉气流相互作用是飑线得以发展和维持的主要原因。（4）对流层中低层相对深厚的暖湿层结及其以上的干层是盛夏西南气流形势下河南强对流天气预报值得关注的内容,CAPE、Δθse（850-500）、ΔT850-500、K指数、对流层中低层垂直风切变等对西南气流超级单体、飑线等强风暴的形成具有很好的指示意义。     

一次致灾强冰雹过程分析与高分辨率数值模拟研究

为提高冰雹天气过程的预报预警能力，减轻其对农业生产的影响，利用多种气象资料，对2018年5月16日南通市北部首场大冰雹过程从环流背景、水汽、热力条件等方面进行了详细分析；并应用中尺度非静力WRF模式，对该降雹过程进行数值模拟，再现了冰雹形成的背景条件及过程。分析表明：上冷下暖的配置导致大气层结不稳定，本次过程的动力抬升条件是由高低空急流、中低层切变线及露点锋等系统相配合提供的；地面切变线是触发系统。在高0 ℃层的不利背景下，高CAPE值、较强的深层风垂直切变、600 hPa以上明显的冷平流、低层较强的水汽输送及边界层 θse随高度明显减小均有利于冰雹天气的出现。深层垂直风切变、中低层温湿梯度大值区及边界层 θse锋区与高能舌重叠区均与冰雹落区有较好的对应。雹暴单体具有入流V型缺口、钩状回波、高悬的强反射率因子、三体散射、持续高VIL值等大冰雹回波特征；70 kg/m2 以上VIL 高值的稳定维持与大冰雹的出现对应较好。WRF模式较为成功地呈现了本次冰雹影响的全过程，是局地不断生成的对流单体与飑线相结合，促使飑线南段对流增强，飑线系统再次发展的过程。对流有效位能的释放、风垂直切变的加强、暖平流的增强及明显干入侵对强对流的发展增强有提前指示意义。     

鹤壁市夏季一次雹暴过程的成因分析

运用天气图、物理量场、卫星云图、雷达回波及相关气象资料,分析了2005年6月19日发生在鹤壁的雷雨大风、并伴有局地冰雹的强对流天气过程.结果表明:在低层θse高能舌区内,地面冷锋移到 500 hPa高空急流出口区下方左侧时,高低空次级环流耦合,触发不稳定能量释放、产生强烈的上升运动,是这次强对流天气产生的直接原因.     

滇南飑线的发生环境及其多普勒雷达回波特征

通过对NCEP资料、常规气象资料和CIND3830-CC多普勒雷达观测资料的统计分析,归纳出滇南普洱市2004—2009年18次飑线发生前的天气形势及物理量场特征、飑线的时间分布特征、飑线的移动路径等。总结了飑线在多普勒雷达图上的基本结构、飑线中强对流单体的基本反射率特征、径向速度特征及天气对应关系,并分析飑线中回波单体的结构与灾害天气类型的对应关系、垂直液态水含量(VIL)的变化与飑线中冰雹的相关关系等。根据灾害类型和飑线中单体的结构将飑线分为5种类型,对飑线的短时临近预报有指导作用。     

冷涡背景下山东省“5·17”极端强对流天气环境条件分析

2020年5月17日,山东省出现大范围强对流天气(简称“5·17”强对流),冰雹范围之广为近10年之首。对流风暴高度组织化,区域性的超级单体群以及一条长度超过500 km的强飑线造成此次极端强对流天气。利用ERA5再分析、加密自动气象观测站、多普勒天气雷达等资料,剖析了此次极端强对流天气的环境条件。结果表明:冷涡位于最有利于山东出现强对流的关键区,大尺度天气系统强迫强,对流层中层异常强的冷空气南下影响前期异常增暖的山东地区,造成“5·17”极端强对流。天气系统的异常程度更能代表动热力强迫的强度,异常程度达到2σ以上有可能造成极端强对流天气。当冷涡南下过程中强度减弱,但异常程度增加时,其东南象限仍能产生极端强对流天气。强的深层垂直风切变有利于对流风暴组织化发展,飑线的长轴走向与0～6 km垂直风切变矢量方向相同,新单体发生、发展、合并的区域位于风矢量差大值中心前沿。低层暖湿平流源源不断地向山东输送暖湿空气,是CAPE重建的机制,是超级单体群和长飑线得以长时间维持的主要能量来源。     

2012年4月广东左移和飑线内超级单体的环境条件和结构对比分析

2012年4月开汛后广东省接连出现强对流天气,尤其是冰雹日数更是超过历史同期平均。本文利用常规天气观测资料和雷达、自动站等非常规资料对广东首次观测到的风暴分裂中左移超级单体风暴和飑线内超级单体风暴引发的两次强对流天气过程进行了对比分析。结果表明:"4·10"冰雹和雷雨大风天气是由局地强烈加热产生的"热雷暴"发展成超级单体风暴造成的;"4·12"冰雹、雷雨大风和短时强降水天气由飑线及飑线内超级单体风暴造成的,其产生于切变线、较强冷空气南下过程中的低层暖平流和中层冷槽共同作用的环境条件下,较强的平流过程使垂直风切变明显增大;两次过程中0℃层高度都低于4月当地0℃层高度平均值。风切变矢量随高度的变化决定了左移和右移风暴的发展趋势,"4.10"风切变矢量随高度逆时针变化,使风暴分裂后左移风暴得以发展成超级单体;"4·12"风切变矢量随高度顺时针变化,有利于有组织风暴即飑线和飑线内超级单体的形成和发展,超级单体向承载层平均风的右侧运动。左移超级单体回波具有中反气旋、弱回波区和旁瓣回波及强回波中心位于其移动方向左侧等特点;飑线内超级单体的中气旋、弱回波区和强回波中心位于回波移动方向右侧,三体散射长钉长度和中层辐合厚度都很大,后侧下击暴流产生了31.1 m·s~(-1)地面强风。     

一次飑线过程的雷达观测和数值模拟分析

利用NCEP再分析资料、国家级自动气象站降水资料、武汉探空和多普勒雷达回波资料,借助WRF模式,对2011年7月26日发生在湖北的一次飑线过程进行环境场分析和数值模拟研究。结果表明:此次飑线发生在弱的垂直风切变和强对流不稳定环境下。飑线形成阶段,系统内存在左、右2条强对流回波带。对不断发展增强的左支回波带进一步模拟发现:初期,环境风垂直切变较弱,飑线前部强不稳定能量是飑线新生单体不断发展加强的主要原因;此后,不稳定能量逐渐释放,垂直于飑线系统水平动量的垂直逆梯度输送使得与飑线发展方向平行的对流层低层风垂直切变增强,为飑线发展提供动力条件。在飑线发展过程中,新生单体不断在对流区前沿触发加强以及对流单体合并与增长使得飑线系统得以长时间维持,而成熟单体减弱为后方的层状云降水区,正是单体的生消交替保证飑线系统向前传播。     

春季两次强对流天气过程多普勒雷达回波中尺度特征分析

根据贵阳多普勒天气雷达获取的2005年春季贵阳市两次典型的强对流天气过程的雷达径向速度场、垂直液态水含量和强度场回波资料,结合当日探空、高低空及地面天气形势等资料进行分析,2005年3月28日贵阳市冰雹天气（以下简称3．28）由经典超级单体引起的强对流天气及4月28日贵阳飑线天气过程（以下简称4．28）的发生、发展,均...     

一次强对流天气过程的成因分析

利用常规气象资料和多普勒雷达资料，从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征分析2005年5月5日福建省强对流天气过程的成因。结果表明：这次强对流天气过程发生在锋前暖区内，高空弱冷空气的侵入对不稳定能量释放起触发作用，高低空急流的相互配置为强对流的发生提供了有利的动力抬升条件，大气的不稳定和良好的水汽输送条件有利于飑线的形成和发展，移入型的回波在福建境内发展加强形成飑线，飑线是此次强对流天气过程的直接影响系统。     

2008年6月1日鄂西北飑线天气过程综合分析

利用NCEP 1°×1°6 h再分析资料以及常规观测资料、多普勒雷达资料等,采用天气学动力诊断分析方法,对2008年6月1日下午到傍晚发生在鄂西北十堰市的一次飑线天气过程进行了分析。结果表明：高空冷槽、低层切变线与地面冷锋是此次天气过程的影响系统;地面中尺度辐合线是此次强对流天气的触发机制,同时高层干冷空气侵入增强了空气柱的对流性不稳定层结,有利于强对流天气发生与发展;雷达产品资料较好地反映了飑线特征,飑线的风暴中心与强对流天气落区有很好的对应关系。