海南岛雷暴大风天气形势和环境参数特征分析

利用海南岛区域加密自动站资料和海口站探空资料,结合ERA-Interim再分析资料对2014-2018年海南岛雷暴大风的强度、时空分布、环流形势和物理量参数特征进行分析研究。结果表明:(1)海南岛雷暴大风主要出现在5-8月的午后到傍晚时段,最大阵风风速大部分在8级及以上。(2)雷暴大风的环流形势可以分为三类,即西南热低压型、季风槽型和冷锋型,其中季风槽型根据槽线位置可以分为华南沿海槽型和南海低压槽型。(3)西南热低压型雷暴大风的大气不稳定能量最大,上干下湿,垂直风切变较小;冷锋型的大气不稳定能量最小,上干下湿,垂直风切变最大;季风槽型的大气不稳定能量较大,整层较湿,垂直风切变最小。(4)季风槽天气形势下发生雷暴大风时,较容易伴随短时强降水天气,西南热低压型的雷暴大风风力比其他类型更大。     

基于Logistic模型的干、湿环境下江淮夏季雷暴大风潜势预报研究

利用2009—2015年江淮夏季雷暴大风观测资料和NCEP再分析资料,按整层可降水量将雷暴大风环境划分为干、湿两种环境,结果发现湿环境雷暴大风日约占总雷暴大风日数的86%。基于物理量参数和Logistic回归方法构建了江淮夏季干、湿环境下区域雷暴大风的潜势预报模型。西南区、东南区和北区湿环境雷暴大风的最显著预报因子分别是冰雹指数(CS)、K指数和沙氏指数(SI)。干环境雷暴大风的最显著预报因子是总指数(TT)。相对于大风指数(WINDEX),综合考虑热力学作用和高空水平动量信息的新大风指数(GUSTEX)对江淮干、湿环境雷暴大风的预报指示意义更好。通过历史样本回报确立了预报模型的概率阈值,并利用2016年独立样本试预报检验证明Logistic模型预报效果良好。     

佛山致灾雷暴大风环境背景和雷达回波特征分析

利用常规观测、区域自动站、多普勒雷达等资料,统计佛山近10年来雷暴大风灾害并对其发生的环境背景及雷达回波特征进行分析。结果表明:致灾雷暴大风多发在前汛期,占总数的70%;以5月最多,10月到次年2月没有雷暴大风灾害。致灾雷暴大风环流背景主要有锋面低槽型和暖区对流型。大风灾害对应温湿探空曲线"上干下湿",湿层较薄,中层存在明显干层,垂直风切变较大;雷击灾害对应对流不稳定能量更大,垂直风切变较小。飑线、弓形回波、带状回波、孤立单体等对流风暴是致灾雷暴大风的主要回波形态,速度图上表现为速度大值区、中气旋(中涡旋)、低层强烈辐散等特征。     

大连地区雷暴大风的气候和天气学特征

基于1999—2013年大连地区的雷暴大风、雷暴和冰雹等观测资料,对大连地区雷暴大风天气的气候和天气学特征进行了分析。结果表明:1999—2013年大连地区雷暴大风天气具有较强的地域特点,夜间雷暴大风天气的发生频率明显高于白天,海岛站雷暴大风出现次数明显多于陆地站;雷暴大风天气主要集中出现在夏季,10月雷暴大风发生也较多。统计表明,大连地区雷暴大风天气通常发生在空间尺度和时间尺度均相对较大的雷暴群中,单体雷暴出现雷暴大风的概率极低,且大都伴有降水,但雷暴大风与暴雨或冰雹相伴出现的概率较低。大连地区的雷暴大风天气是由多种有利的高低空系统配置及高低空急流和中高空干空气的共同作用产生的,其中高空急流和中高空干空气是制约雷暴大风产生的重要因素,高空急流有时制约雷暴大风的产生方位和分布形态,大连地区雷暴大风通常位于高空急流轴下方及其附近区域;中高空干空气具有3个作用:一是增强大气不稳定度;二是在干湿区的交界处形成较强的露点锋,有时具有雷暴的触发作用;三是与其他天气系统叠加时具有增强上升运动的作用。     

南充雷暴大风天气学概念模型和环境物理量分析

利用1981～2016年气象常规观测和自动站资料对南充大风的基本气候特征进行统计分析,重点探讨不同类型区域雷暴大风的天气系统配置和环境物理量基本特征。结果表明:(1)南充雷暴大风按照形成原因主要分为高空冷平流强迫类和斜压锋生类,按落区出现情况分为全市型、东部型和西部型,东部型雷暴大风主要由高空冷平流强迫所致,全市型和西部型雷暴大风过程则多为斜压锋生所造成。(2)斜压锋生类雷暴大风主要发生在显著冷暖平流导致的斜压锋生与锋面动力强迫共同作用的形势下,高空冷平流强迫类则主要是高空强干冷平流的作用。(3)雷暴大风过程发生前大气环境呈上干下湿、湿层浅薄或为“喇叭口”形态,对于不同类型雷暴大风过程发生前的环境物理结构不同,斜压锋生类雷暴大风产生时大气环境多为明显斜压特征,高空常伴有强锋区,低层不稳定能量大,因此热力因子比较重要。高空冷平流强迫类主要发生在川陕槽后强烈冷平流形势下,水平风垂直切变大、要求低层增温快,故热力和动力因子都重要。      

内蒙古强对流天气时空演变特征分析

利用1985—2013年内蒙古自治区119站逐日雷暴、冰雹、大风观测资料,运用数理统计和相关分析等方法,对内蒙古地区雷暴、冰雹、雷暴大风的时空分布特征和变化规律进行了分析。结果表明:内蒙古这三种强对流天气的分布形态在西部地区为沿阴山山脉的准东西走向,东部地区为沿大兴安岭山脉的准南北走向,发生强对流天气现象的大值区主要集中在鄂尔多斯市、包头市、呼和浩特市、乌兰察布市、锡林郭勒盟、赤峰市;多雷暴中心年平均雷暴日累计达30 d以上,多冰雹中心年平均冰雹日累计到达1.4 d以上,多雷暴大风中心年平均雷暴大风日达3.5 d以上;雷暴、冰雹和雷暴大风天气在夏季出现次数最多;内蒙古雷暴、冰雹、雷暴大风总站次随时间的变化整体均呈现减少的趋势,其活动月份均呈现单峰的分布形势,内蒙古雷暴、冰雹和雷暴大风的活动期主要集中在5—9月,发生雷暴最多的是7月,单站雷暴日约为8 d,发生冰雹最多的是6月,单站冰雹日约为0.3 d,雷暴大风最多的是6月,单站雷暴大风日约为0.89 d。     

南海雷暴大风时空分布及闪电和对流活动特征北大核心CSCD

利用2019-2020年风云四号气象卫星A星(FY-4A)多通道扫描成像辐射计(AGRI)提供的云顶数据和地基全球闪电定位网(WWLLN)提供的闪电数据,结合MICAPS气象观测站和海洋浮标记录的极大风数据,研究南海区域(5°~30°N,105°~125°E)71次雷暴大风过程的时空分布及其闪电和对流活动特征。结果表明:观测站记录的雷暴大风主要分布在南海北部;雷暴大风主要发生在5-9月,峰值出现在8月,3月发生次数最少;雷暴大风主要发生在07:00-12:00(北京时,下同),10:00频次最高,午后频次减少。雷暴大风闪电密度的极大值分布在广东南部近海区域,且闪电集中发生在距离观测站40~80 km半径范围内;孤立雷暴大风过程首次闪电跃变的发生时刻相对大风峰值时刻超前30 min至2 min。在对流特征方面,在雷暴大风风速峰值时刻,观测站处的云顶亮温为200~220 K,云顶高度为12.5~15 km。孤立雷暴大风云团云顶亮温最低值(即最强对流发生位置)与大风观测站点的距离平均为77.2 km,云顶亮温平均相差2.6 K。     

渤海西部雷雨大风统计特征及对流参数指标分析

使用2011—2016年5—9月渤海西部7个海岛、平台、浮标站加密资料等,对渤海西部雷雨大风统计特征进行分析,结果表明:渤海西部雷雨大风以8～9级为主,主要发生在渤海西部偏南海区;6月发生最多,其次是7月,5月最少,其中,6月过程主要发生在19—23时,同时,高空冷涡影响过程是低槽影响过程次数的两倍,且以带状回波影响最多,占68.8%;大风发生前6～12 h,渤海西部比上游陆地站温度每经度低6℃,而在大风发生前1～2 h,比上游沿岸温度每经度高4℃以上,气压每经度低2 hPa;同时,使用订正探空资料分析渤海西部雷雨大风发生前对流参数指标及其参考阈值,结果表明:抬升指数、大风指数、最佳对流有效位能和0～3 km垂直风切变在渤海西部相对华北陆地更明显,分别给出渤海西部6—9月逐月以及高空冷涡和高空低槽背景下的抬升指数、大风指数、最佳对流有效位能和0～3 km垂直风切变参考阈值,为渤海西部雷雨大风预报提供参考。     

雷州半岛雷暴大风时空分布与环境参数特征

根据2012—2019年雷州半岛110个自动气象站的资料，统计分析了雷暴大风(风力≥17.2 m/s)的时空分布特征，结果表明：雷州半岛雷暴大风主要发生在3至6月，全年呈双峰型分布，其中5和8月各是1个峰值；具有日强夜弱特征，白天主要发生在午后。雷暴大风主要集中在雷州半岛东部和南部沿海，其中3—6月高值区集中在中北部和南部，7—10月高值区位于南部和东部。雷暴大风关键环境参数中值分别为大气可降水量55.9 mm、对流有效位能2 555.8 J/kg、下沉有效位能689 J/kg、K指数37℃、潜在下冲气流指数1.4,特征表现较为明显；但垂直风切变整体表现偏弱，0～6 km垂直风切变6.7 m/s。雷暴大风天气背景主要可归纳为3类：槽前切变型和副高边缘南风型、东风扰动型，占比分别为54%、24%和21%。对比发现，槽前切变型环境参数整体差异较为明显，其中CAPE、风暴承载层平均风速在3种天气背景下差异更为显著。     

北京雷暴大风日环境特征分析

雷暴大风是指由对流活动带来的除龙卷以外的地面灾害性强阵风。根据北京地区21个观测站2000～2007年的观测资料,将出现在该期间的雷暴大风按强阵风出现时降水量的大小划分为干、湿两种类型,探讨了两类雷暴大风日环境大气的热力稳定度条件、环境风垂直分布及演变等特征。结果表明,绝大多数干型雷暴大风产生在对流有效位能较小但对流层中低层环境风垂直切变却比较大的环境中,因此反映热力不稳定性的对流参数在干型雷暴大风的预报中具有一定的局限性,给对流初生的预报带来了一定难度。而湿型雷暴大风则多发生在热力不稳定的条件下。两种类型雷暴大风日环境大气温湿廓线有较大差别是造成热力不稳定性不同的原因之一。因此在预报雷暴大风时,除了环境大气的热力不稳定性外,还应考察环境风垂直切变等因素。下沉气流的热力稳定性和对流层中下层环境风速的演变是判断对流活动能否给地面带来短时强阵风的两个重要因素。下沉对流有效位能（DCAPE）的分析结果表明,多数雷暴大风日临近时刻的下沉对流有效位能大于600 J·kg-1,而且86%的干型个例和59%的湿型个例在地面大风出现前DCAPE呈现增加的趋势,这对雷暴大风特别是干型雷暴大风的潜势预报具有一定的意义。在雷暴大风来临前,抬升凝结高度以下的环境温度直减率明显增加,这种演变趋势也可为临近预报提供有用的信息。此外,风廓线仪观测资料是对常规探空的有效补充。分析表明,有一些雷暴大风的产生与高空水平动量下传有关。在雷暴大风出现前,高空环境风陡增,具有较高数值的等风速线连续下落,在雷暴大风产生时到达地面。有效地使用风廓线仪观测资料,将有利于提高雷暴大风的临近预报和预警水平。       

川藏高原一次混合型强对流天气的观测特征

利用中国气象局地面自动气象站、探空、天气雷达等观测资料和ERA-Interim再分析资料,分析2016年9月8日川藏高原一次强对流天气过程。结果表明:该过程多站出现8级雷暴大风、10 mm以上小时强降水且伴有最大直径为18 mm的冰雹,是川藏高原一次混合型强对流过程。对流系统发生在500 hPa弱冷平流和低层切变线影响下,中低层深厚湿层、环境中等强度对流有效位能和垂直风切变为超级单体的形成和维持提供有利条件。初始北侧多单体和南侧弱对流在地面辐合线上生成,向东南移入适宜环境后,北侧多单体发展成线状对流系统,与南侧单体合并且促使其迅速发展成超级单体。成熟超级单体低层具有清晰的前侧入流缺口、钩状回波和中气旋特征。强回波区随高度前倾,呈显著的上冲云顶突起、回波悬垂和有界弱回波区。风暴内中层径向辐合、上升气流减弱和反射率因子核心快速下降预示下击暴流的产生。中层干空气的夹卷和水凝物快速下落的拖曳作用加强下沉气流,结合峡谷地形的狭管效应,引起地面大风。     

沈阳桃仙机场春季冷锋型雷暴与冷锋型大风合成对比分析

以1996～2005年逐年沈阳桃仙国际机场春季雷暴的天气演变过程相似资料为依据,采用合成方法,选取4个典型冷锋雷暴个例进行分析。结果表明:蒙古气旋前部的暖平流、大范围正涡度区和正涡度平流导致了我国沈阳地区不稳定层结的建立和加强;高空辐散和低空辐合为雷暴天气的发生和加强创造了动力抬升条件;高空具有高湿位势涡度值的干冷空气叠加在低层扰动上,有利于不稳定层结的加强和降水发生。与相似形势下只产生春季大风而未产生雷暴的4次大风个例天气过程的合成对比分析,结果显示:冷锋的伸展方向及沈阳上空深厚的辐散层和低空湿位势涡度的不同分布可能是产生雷暴和大风不同天气现象的主要成因。     

华北冷季一次大范围雷暴与暴雪共存天气过程分析

利用常规气象资料、多普勒雷达及NCEP客观分析资料,对2013年3月12日华北出现的一次比较罕见的大范围雷暴和暴雪共存天气过程进行了诊断分析。结果表明：本次大范围的雷暴为发生在低层冷空气堆之上的高架雷暴。虽然雷暴区中低层水汽通量辐合较弱,但中高层θe平流差造成中层出现条件不稳定,在850 hPa切变线前部西南风中辐合配合冷平流以及切变线的先后触发下,不稳定能量得以释放,这是河北中部发生大范围雷暴的主要原因。暴雪区中层较强的水汽通量辐合及辐合层厚度爆发性增长、700 hPa槽区以及槽前西南气流和偏西气流的强辐合是造成北部暴雪天气的重要原因。此外,中低层正的差动涡度平流较散度场对暴雪及雷暴区的动力作用的反映更明显。     

复杂地形下北京雷暴新生地点变化的加密观测研究

2008 年8 月14 日北京发生了雷暴群形式的局地暴雨,雷暴新生地点复杂多变,形成了多个γ 中尺度的强降水中心。本文利用近年来北京气象现代化建设取得的加密地面自动站、多普勒雷达、风廓线仪、微波辐射计等多种新型高时空分辨率观测资料及雷达四维变分同化系统（VDRAS）反演资料,通过精细分析地面（边界层）风场、温度场等的演变特征,讨论了雷暴新生地点变化的机制。结果表明:复杂地形与雷暴冷池出流作用相结合,主导了雷暴新生地点的变化,进而影响γ 中尺度强降水中心的变化;天气尺度高低空涡、槽的配合不一致,并且系统移动缓慢,以及对流层低层的弱的环境垂直风切变,是雷暴冷池结合复杂地形发挥雷暴新生地点主导作用的重要前提;复杂地形使得冷空气在一定范围内流动,在边界层产生碰撞和辐合,起到触发和增强对流作用,并使得对流风暴的形态和走向与地形呈现出紧密相关性;一定强度的冷池出流、边界层前期的暖湿空气和对流不稳定能量的积累,是冷池出流触发雷暴新生和演变的必要条件;北京周边地区的雷暴,通过其雷暴冷池出流沿着沟谷地形或向平原地区流动,与北京山谷或城区的边界层暖湿空气形成辐合抬升机制,触发雷暴新生。     

宁夏雷暴天气过程划分及环流分型和环境场特征

利用1961—2005年宁夏25个气象站雷暴观测资料,根据雷暴发生特点对雷暴天气过程进行划分,得到全区(大部)性、区域性Ⅰ、区域性Ⅱ、持续性、局部性、分散性6类雷暴天气过程;并利用1996—2005年NCEP/NCAR逐日全球再分析资料,对10年来5—9月263例区域性雷暴天气过程进行分析,总结得到有利于宁夏雷暴天气发生的主要环流分型有4类:蒙古冷涡(槽)型、东北冷涡后部横槽型、河套低涡型、西风槽型。其中,前3种类型下易出现持续性雷暴天气过程。易于发生雷暴的环境场特征为宁夏处于500 hPa"西高东低"环流形势下的(弱)西北气流中,地面一般为气旋或热倒槽所控制,蒙古国至我国新疆一带或河西一带有冷锋、切变东移南下,中低层有一定的水汽和辐合抬升条件。     

渤海西岸一次极端大风的特征和成因分析

利用NCEP-FNL资料、FY-4卫星红外云图资料、雷达资料和自动站资料,对2021年4月15日渤海西岸由大尺度冷空气和中尺度对流系统共同作用形成的极端大风进行特征和成因分析。结果表明：(1)FY-4卫星红外云图云顶亮温表现出指状特征,雷达反射率因子表现为两个弱回波带在渤海西岸合并加强为一条带状回波,随着系统东移由带状回波演变为弓状回波。(2)上冷下暖的不稳定层结为锋面触发对流提供有利环境条件,在径向速度图上出现较大范围速度模糊和中层径向辐合。(3)此次大风过程具有雷暴大风和冷空气大风混合的大风特征,大风成因是由大尺度冷空气产生的动量下传、大尺度变压风、梯度风以及中尺度雷暴冷池出流共同导致的。     

Comparison of tropical and midlatitude thunderstorm characteristics anchored in thermodynamic and dynamic aspects

Thunderstorms prevailing over tropics and midlatitudes depict dissimilar features relating to the thermodynamic and dynamic aspects. The identification of the physical characteristics of the tropical and midlatitude thunderstorms is the main objective of the present study. The stations Kolkata (22.6°N, 88.4°E) and Denver (39.47°N, 104.32°W) are selected from the tropics and midlatitudes for the comparative analyses. The study reveals that the average storm relative helicity (SRH) and the lapse rate between 700 and 500 hPa level is much higher over Denver compared to Kolkata during thunderstorm days. The study further reveals that the surface to mid troposphere (upto 500 hPa) become drier (～2 times) over Denver than Kolkata prior to the occurrence of thunderstorms while the upper tropospheric (300–100 hPa) humidity remains comparable for both the locations.     

一次华北暴雨过程中边界层东风活动及作用

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°逐6 h分析资料、微波辐射计资料及FY-2E气象卫星及雷达探测资料,针对2013年6月4日发生在北京及周边地区的一次暴雨过程中边界层东风活动及作用进行了天气学诊断分析,结果表明:对流性暴雨过程伴随有源自东北平原的边界层东风活动,东风活动具有尺度小、降温明显和湿度大等特点。暴雨过程是边界层东风和中低空暖式切变线、偏南风急流和500 hPa短波槽共同作用的结果;东风湿冷空气的锋面抬升和地形抬升作用共同加强了中低层暖湿气流的辐合上升运动,同时东风冷垫和地形抬升作用触发了雷暴的再次发生,相应雷暴具有高架对流特点。东风气流起到了边界层水汽输送作用,中低层偏南暖湿气流为暴雨的产生提供了充足的水汽和不稳定层结条件。     

海南雷暴气候特征及大气环流背景分析

利用1966～2005年海南地区18个市、县逐日雷暴观测资料及NECP再分析资料和EOF分析方法,分析了海南地区雷暴天气的气候特征及其气候变化的可能影响因素.结果表明:海南雷暴的年际变化呈较明显的下降趋势;空间分布丰要旱现北部内陆地区多、南部沿海地区少的特点;全省雷暴集中发牛在4～10月,盛发期在5～9月;雷暴异常年5～9月平均大气环流与同期500 hPa大气环流特征的关系表现在雷暴频繁年低纬地区的位势高度距平场出现大范围的负距平.当年夏季西太平洋副热带高压较弱,位置偏东,雷暴偏少年则副高较强,脊线偏西.不稳定凶子K指数和TT指数对海南的雷暴有一定预报能力.     

中川机场雷暴的气候统计特征

利用兰州中川机场1986～1995年的气象资料,通过统计分析,揭示出兰州中川机场雷暴变化特征。结果显示:中川机场雷暴集中在5～9月,以高空槽后西风气流中存在冷温度槽形势的热雷雨居多。