武汉天河机场一次下击暴流天气的多普勒雷达分析

利用常规气象资料、跑道自动观测资料(AWOS)、自动观测站资料和多普勒天气雷达资料等,对武汉天河机场的一次下击暴流天气过程进行了分析。结果表明:1)本次下击暴流发生在副热带高压减弱,西风槽向东移动,地面辐合线相配合的天气背景下;2)下击暴流影响机场期间,具有气压陡升、温度骤降、风向变化和风速突增等气象要素的演变特征;3)阵风锋与雷暴之间距离的变化一定程度上可以预示未来雷暴的强弱;4)本次下击暴流与阵风锋有紧密的联系,阵风锋北移过程中激发出β中尺度对流单体,β中尺度对流单体产生了下击暴流,并且雷达速度图上沿雷达径向的正负大值速度对是下击暴流发生的典型特征之一。     

一次下击暴流风暴的成因和结构特征分析

2017年7月28日四川省东北部出现了一次罕见的湿下击暴流大风天气过程。本文利用地面自动站、雷达、卫星等观测资料以及FNL数据、视频资料,对下击暴流风暴的成因和结构特征进行研究分析。研究表明:此过程发生前,对流层中低层的环境温度及其直减率均达到同期历史极端值,有利于雷暴大风类型中尺度对流风暴的形成;此次下击暴流,主要由阵风锋与地面中尺度辐合线相交后触发,阵风锋水平涡度不断输入对流系统内,产生正的相对风暴螺旋度,利于对流风暴持续发展到较高高度,为下击暴流的产生提供条件;下击暴流发生前的对流风暴,在视频截图和反射率因子剖面图上均表现为悬垂倾斜结构,倾斜方向与对流层中层平均风向较一致;对流风暴中层的气旋性涡旋结构特征可作为下击暴流的预警指标之一。     

阵风锋差异及强迫作用对雷暴触发影响的模拟分析

为加深了解强对流的机制和特点,弥补雷达探测能力的不足,针对一次由3条阵风锋共同触发强对流过程,利用业务中尺度模式WRF进行了数值模拟,通过经本地化改进的指数探索触发关键因素,并与雷达探测资料对比分析。结果表明:(1)本地业务模式对此次过程天气背景与关键系统具有一定的模拟效果,但把握对流单体的能力十分有限,需辅以其他参数方可揭示新生雷暴触发机制。(2)本地化改进Micro Burst Index(MBI)与Turbulent Kinetic Energy(TKE)相互印证,体现了对流与阵风锋的重要特征。MBI高值区的范围、强度与原生对流特征相符,外缘与阵风锋位置吻合,强内核面积与各阵风锋强度一致,反映出各阵风锋及其触发能力存在差异。(3)3条阵风锋及MBI强度、850 hPa风场和下垫面特征的不同,决定了阵风锋各个交汇点是否触发新生对流,以及新生对流的强度与传播方式的不同。(4)强迫上升由3部分组成,其中阵风锋沿地形强迫上升贡献占垂直运动的1.1%,围拢挤压占40.9%,阵风锋的直接强迫最强占58.0%。上述共同作用导致强烈的上升运动,促使地表空气上升到海拔4300 m远超出LFC,并与局地水汽条件相配合,是触发异常强烈新生对流的关键。大气低层自东向西传播的重力波也有利于新生对流的触发。(5)MBI计算简单方便,可揭示模式难以直接反映的重要特征,经不断完善可望为无缝隙网格预报提供关键线索。     

关中一次阵风锋触发的强对流天气分析

利用雷达、探空和自动站等观测资料以及NCEP1°×1°再分析资料对2018年7月26日关中地区快速发展移动的强对流天气进行研究,重点分析了出流边界在对流风暴局地生成、快速发展中的作用。结果显示:26日上午关中东部地区存在有利于对流风暴发生、发展的中尺度环境条件,包括明显的热力不稳定,低层强的偏南气流及暖平流;午后秦岭山区对流云团下山过程中和西安南部多个对流单体合并加强,形成强的冷池和雷暴高压,激发出阵风锋,阵风锋是本次强对流天气的触发机制;雷达图上新的对流单体在阵风锋前径向风风向切变最大处触发,大风天气出现在阵风锋后部强的反射率因子梯度区;阵风锋位于冷池前沿,两者的发展演变密切相关,雷暴合并补充加强了冷池强度,有利于阵风锋及强对流天气维持较长时间;边界层风向与阵风锋移动方向相反,而边界层以上的风向与之相同是阵风锋触发的对流风暴维持发展的一个因素。     

一次槽前“干”对流背景下阵风锋天气过程分析

对2015年8月23日发生在陕西关中的一次伴有阵风锋的强对流天气过程的不稳定度条件、卫星云图和雷达资料进行分析,结果表明:本次强对流天气过程虽然发生在槽前,但垂直环境配置为"上干下湿",属于槽前"干"对流,850 h Pa的切变线为强对流提供了初始扰动,地面辐合线触发了强对流天气的发生;两条阵风锋均出现在对流云团边缘TBB梯度最大的区域内、对流有效位能剧烈释放时;另外,两条阵风锋的相向运动,导致两条阵风锋之间强对流单体的产生。当强对流云团与阵风锋叠加时,一方面,二者相互抑制,互为削弱,阵风锋很快消散;另一方面,与阵风锋相联系的对流云团中因为有新的对流单体补充又迅速发展,产生更剧烈的强对流天气。     

一次多单体风暴的传播特征及其预警研究

利用多普勒雷达和4DVAR反演的0.5—5.0 km中低层风场资料及地面、高空、区域自动气象站等观测资料,对2016年6月8日秦皇岛地区一次致灾性强对流天气过程中风暴的生成和发展进行了综合分析,并探讨了多单体风暴的短临预警。结果表明:上干冷、下暖湿的层结条件有利于强对流天气的发生,地面辐合线和露点锋是秦皇岛地区此次强对流天气的触发机制,区域自动气象站风场和温度的突变对风暴单体的出流阵风锋具有指示作用。当风暴加强为超级单体并与阵风锋接近时,在超级单体的中低层(0.5—5.0 km),出流与入流形成的辐合上升运动位于回波强度为15—30 d Bz的边缘区域,而低层较强回波区域多为下沉气流,上升和下沉运动的分离确保了超级单体可以维持长时间的发展,出现传播运动;出流阵风锋远离成熟风暴单体后侧,在其后侧约15.0—20.0 km处触发生成新的对流单体,导致对流系统的后向传播运动。通过传播运动矢量方向的估算可以提前预判风暴单体的发展区域,预警时效可以提前30 min,垂直累积液态水含量密度持续大于4 g·m-3对2—5 cm大冰雹的预报具有重要指示作用。     

下击暴流形成机理及监测预警研究进展

下击暴流指对流单体强下沉气流引发的地面或地面附近的爆发性辐散出流,单个下击暴流会导致千米尺度地面强阵风,而下击暴流簇可导致较大范围间断性地面灾害性强阵风,其形成机制亦不限于强下沉气流辐散。文章回顾了下击暴流的界定,然后分为孤立风暴产生的下击暴流和中尺度对流系统内嵌的下击暴流两种情况进行讨论,内容包括对流大风和下击暴流产生的物理机理、风暴结构特征以及基于多普勒天气雷达的预警技术。在上述回顾基础上,对下击暴流形成机理及监测预警难点进行了讨论,提出了与下击暴流相关的亟需研究的问题。     

陕北连续两天局地强冰雹天气过程多普勒雷达特征分析

利用榆林多普勒雷达资料对2006年07月12—13日连续两天局地强冰雹天气分析,结果表明:7月12日阵风锋在移动过程中的强迫抬升作用触发对流,地面附近的偏东气流为强对流的发展和维持起到了积极作用;7月13日地面温度升高本地湍流触发局地强对流天气;三体散射是强冰雹天气预报、预警的特征之一。     

四川盆地一次阵风锋触发的局地强对流天气雷达特征分析

应用自动气象站资料和多普勒雷达观测资料,对盆地南部一次阵风锋引起的局地强对流天气进行分析,结果表明:阵风锋是对流风暴产生的下沉气流到达地面时产生强烈辐散,与低层暖湿空气交汇产生的剧烈天气现象;阵风锋在多普勒雷达上表现为一条狭窄弧线,回波强度弱,速度图上有辐合,阵风锋与强雷暴的发生、发展和维持有促进作用;阵风锋过境会引起气象要素陡变,阵风锋经过的地方,强雷暴的产生地与地面风场辐合线的位置和温度槽线的位置有很好的对应关系,对短临预报预警的提前发布有较强的指示意义。      

2018年3月4日强对流过程多源资料分析

本文针对2018年3月4日苏州地区冬末春初的一次强对流天气过程,运用S波段多普勒雷达、C波段双偏振雷达、闪电定位仪和雨滴谱仪等资料对强对流天气中尺度特征进行分析,发现综合分析各种新型探测资料对于分类强对流监测预警有一定作用。分析表明:(1)冬末春初强对流发生的各种阈值与汛期强对流形成的阈值明显不同,虽然不稳定能量没有春夏高,但在动力条件下触发低层冷空气强烈抬升暖湿气流,继而引发局地冰雹、下击暴流和短时强降水的发生。(2)双偏振雷达可以有效识别强冰雹;下击暴流发生时反射率因子质心和VIL快速下降,低层风场为辐散及中层有径向辐合特征存在。(3)昆山短时强降水发生时雨滴数密度有突然增大特征。