沈阳地区强对流天气潜势预报环境参数特征分析

利用常规探空观测和WRF分析场等资料,分析了2005—2014年沈阳地区强对流天气的气候背景特征、演变规律及日变化特征等,将强对流天气划分为冰雹、雷暴大风(≥17.2 m·s-1)、短时强降水(≥20 mm·h-1)和混合型4种类型;并分析探空资料在强对流天气潜势预报中的作用,着重探讨14时(02时)探空资料对沈阳地区强对流天气短时临近潜势预报的作用。结果表明:2005—2014年沈阳地区4种强对流天气中,以短时强降水天气发生次数最多,其次为雷暴大风天气,冰雹天气的发生次数最少,多数强对流天气发生在午后至傍晚。由合成T-Log P图的温湿廓线可知,沈阳地区短时强降水天气发生时中低层存在显著湿区,与雷暴大风和冰雹为主的强对流天气温湿廓线明显不同,多数合成T-Log P图的显著特点为中层大气干燥。冰雹型强对流天气的0℃层和-20℃层高度明显低于其他强对流天气类型的高度;冰雹型强对流天气T700-T500和T850-T500显著大于短时强降水型及雷暴大风型强对流天气,且T850-T500的指示意义更好;4种强对流天气类型平均SI均出现了正值,说明SI失去了不稳定性的指示意义;短时强降水天气的K指数明显高于冰雹天气;雷暴大风天气发生时对流有效位能明显小于其他强对流天气类型。可见,WRF中尺度模式中的T-Log P预报图对沈阳地区强对流天气的预报具有一定的指导意义。     

西风槽影响下豫西北两类强对流天气流型和物理量特征分析

西风槽是诱发豫西北雷雨大风和暴雨等强对流天气的一种重要的天气系统。利用常规高空、地面观测和探空资料,对2001-2015年6-9月受西风槽影响在豫西北发生的区域性强对流天气过程的分析发现,由于近地面暖湿空气势力和侵入冷空气的强弱不同,致使天气系统配置差异显著。根据不同天气系统配置,将由西风槽入侵引起的强对流天气过程分为斜压锋生类和低层暖平流强迫抬升类两种。斜压锋生类的显著特征是配合高空槽的移近,影响系统在700 h Pa上有明显的冷槽,在近地面层有明显的锋生和锋面移近,锋面逼近使抬升运动增强是强对流天气启动的重要因素;低层暖平流强迫类的影响系统在700 h Pa上有位势高度槽而无冷槽,槽的南段紧贴或者落后于500 h Pa槽线,呈前倾结构,强的热力不稳定和深层垂直风切变所形成的动力不稳定是引发这类强对流天气的主要因素,地面辐合线、干线触发了强对流天气。二者在物理量场分布上也有着显著的异同:相同之处在于两类强对流天气均有较强的位势不稳定且积累了大量的不稳定能量,两类强对流过程的0℃层均接近或超过5km。不同之处主要有以下几点:1)斜压锋生类中低层湿度更大,湿层更厚。2)低层暖平流强迫类850-500 h Pa的温差均值为27. 7℃,大于斜压锋生类的温差。3)斜压锋生类K指数均值达39. 6℃,低层暖平流强迫类K指数均值为28. 7℃,二者差值高达10. 9℃,而其抬升凝结高度却明显偏低。4)斜压锋生类中低层的垂直风切变较大,而低层暖平流强迫类的对流层高层与近地面间的垂直风切变较大。     

丰都县强对流天气特征分析

该文利用2005-2014年丰都县地面天气、探空数据、NCEP 1°×1°FNL再分析资料等,对丰都地区冰雹、雷暴大风、短时强降水这3类强对流天气特征进行统计分析,得出这3类强对流天气的时空分布特征,并从天气个例出发,利用实况资料对强对流天气的差异进行分析,为强对流天气的预警预报提供参考。得到如下结果:短时强降水通常出现在5-9月,大风通常出现在5—8月,冰雹通常出现南部的七跃山脉和北部的蒋家山和黄草山脉附近~([1]),2005—2014年间共出现了7次,3—8月均有发生。通过计算3种强对流天气环境场参量,归纳出3种物理量参数的差异:大气可降水量、AT500-T850,K指数、抬升指数(LI)、相对湿度、散度场分布等在冰雹、短时强降水和大风天气中有明显的差异,冰雹和短时强降水的AT500-T850相差了近5℃,大风天气的值介于冰雹和短时强降水之间。大气可降水量分布上,短时强降水的大气可降水量(PW)平均值为58 mm,比冰雹值大约多了10 mm,比大风值多了14 mm。短时强降水出现时几乎整层都是处于饱和的状态,冰雹和大风天气几乎只在中低层有较饱和的水汽,而高层的相对湿度平均值在40%～50%左右。对流指数方面,K指数和LI指数都很好的指示了强对流天气的发生,K指数在短时强降水发生时其平均值在39.8℃左右,较冰雹和大风分别高1.6℃和3℃。短时强降水出现环流位置大多位于600 hPa以下,而冰雹则在300 hPa左右,大风在400 hPa左右。     

冷高压后部的强对流暴雨

百色地区１９９７年春季出现的２次区域性暴雨天气,均属于冷高压后部强对流暴雨。诊断分析结果表明,在此类暴雨天气过程中,对流层上层的槽前正涡度平流与冷空气入侵,对流层低层的风速风向辐合与急剧升温增温等因素,都是产生强对流暴雨不可缺少的条件。     

冷高压后部的强对流暴雨

百色地区１９９７年春季出现的２次区域性暴雨天气,均属于冷高压后部强对流暴雨。诊断分析结果表明,在此类暴雨天气过程中,对流层上层的槽前正涡度平流与冷空气入侵,对流层低层的风速风向辐合与高后急剧升温增湿等因素,都是产生强对流暴雨不可缺少的条件     

基于指标叠套法的安徽省强对流天气潜势预警研究

对2005-2007年4-9月安徽省冰雹、雷雨大风等强对流天气日数进行统计,分析了基于探空资料计算的不稳定指标与强对流天气发生的关系。结果表明：K指数、A指数、沙氏指数和对流有效位能、归一化对流有效位能和对流抑制能量这几个指标对于强对流天气指示意义较好。基于此结果,挑选K指数、沙氏指数和对流有效位能针对不同季节划分闽值,建立强对流天气潜势预警指标,并利用中尺度模式MM5的数值预报产品计算该指标,对2005—2010年13个强对流天气过程预报结果进行对比检验表明。MM5模式给出的强对流天气潜势预警产品对大多数过程均能起到预警作用。对其中两次强对流天气过程分析表明,模式具备预报强对流发生潜势的能力,预报结果对强对流天气发生的时间、落区有预警意义。     

基于指标叠套法的安徽省强对流天气潜势预警研究

对2005－2007年4-9月安徽省冰雹、雷雨大风等强对流天气日数进行统计,分析了基于探空资料计算的不稳定指标与强对流天气发生的关系。结果表明：K指数、A指数、沙氏指数和对流有效位能、归一化对流有效位能和对流抑制能量这几个指标对于强对流天气指示意义较好。基于此结果,挑选K指数、沙氏指数和对流有效位能针对不同季节划分阈值,建立强对流天气潜势预警指标,并利用中尺度模式MM5的数值预报产品计算该指标,对2005-2010年13个强对流天气过程预报结果进行对比检验表明,MM5模式给出的强对流天气潜势预警产品对大多数过程均能起到预警作用。对其中两次强对流天气过程的进一步分析表明,模式具备预报强对流发生潜势的能力,预报结果对强对流天气发生的时间、落区有预警意义。     

滇西北高原强对流天气客观物理量特征分析

应用MICAPS客观物理量资料,对丽江市2006—2011年82次强对流天气进行诊断分析。结果表明,强对流天气发生前,水汽大多处于高湿或中等湿度状态,一般暴雨时700hPa比湿大于等于9g/kg,冰雹时大于等于6g/kg,或700hPa相对湿度暴雨时大于等于80%,冰雹时大于等于60%;热力状况大多处于高温、高热、高能和对流不稳定状态,部分在川滇间有明显的能量锋存在,特别是暴雨,一般沙氏指数SI小于等于0℃、K指数大于等于35℃、丽江假相当位温θse大于等于68℃,丽江与西昌或成都间的θse差大于等于10℃;动力条件则大多表现为低层正涡度,高层负涡度的有利配置,部分中高层有明显的冷平流,特别是冰雹时,一般700hPa涡度大于等于0×10-5s-1,300hPa以上任一层涡度小于等于-30×10-5s-1,或700hPa层以上任一层温度平流小于等于-1×10-5℃·s-1。     

珠三角地区前汛期强对流潜势预报方法研究

利用2004—2006年前汛期探空资料计算的物理量,选取与强对流天气相关性好的大气温湿类(整层比湿积分IntegralQ)、层结稳定度类(K指数)、动力类(潜在下冲气流指数MDPI)、热力动力综合类(瑞士第一雷暴指数SWISS00)作为预报因子,通过对各指数的空间分布特征和数值进行二值Logistic回归分析,得到各指数的参数估算值,建立强对流诊断预报方程,得到前汛期强对流潜势预报因子P,从而制作珠江三角洲(以下简称珠三角)地区未来12小时出现强对流天气的潜势预报。并用此法回报2003—2006年3—6月前汛期的强对流天气。结果表明,P值大于0.9的准确率可达77.5%,P值小于0.5出现强天气的概率仅为3.8%。由于资料有限,对2007年3—4月发生的7次强对流的经验检验效果不明显,但P值小于0.5时不发生强对流的经验检验效果明显。此法对珠三角地区的短时强降水和雷雨大风等强对流天气的临近监测预警有较好的指示意义。     

一次强对流天气的大气物理量及雷达回波特征分析

利用常规天气资料和多普勒雷达资料对2007年7月3日承德市一次强对流天气过程进行了综合分析,发现大气不稳定指数的变化和θse的水平、垂直分布反映了大气的层结状态和不稳定能量积聚的状况;温度平流和螺旋度的垂直分布,显示了强对流发生前大气的热力、动力特征;散度、垂直速度随时间—高度的变化,对强对流天气的发生有着动力触发作用;高低空风场的配置和通气管指数可以判断垂直风切变的大小,是决定强对流天气发生及强度的重要条件;多普勒雷达基本反射率因子的形态、强度、移向、垂直结构等特征及平均径向速度场中气旋、中尺度辐合线、逆风区等中小尺度系统特征对强对流天气的预警至关重要。     

中尺度重力波指数与暴雨冰雹等强对流天气的关系

该文采用中尺度风场计算低频重力波指数,对暴雨、冰雹、大风等强对流天气进行了诊断分析和预测。结果表明:低频重力波指数Cし*与对流的暴发性发展相联系,对暴雨、冰雹、大风等强对流天气都有很好的预报意义;强对流天气一般发生在Cし*-10的区域;Cし*的大小与预报时效相联系;中尺度风场比大尺度风场的重力波指数更能反映出重力波指数与强对流天气的关系。     

鲁中地区强对流天气的气候特征及相关环境参数特征分析

利用鲁中地区2001—2016年伴随瞬时风力不低于8级的所有强对流天气个例共106次进行分析,总结其气候特征,并通过箱须图的形式研究了分类强对流天气相关环境参数的分布特征和预报阈值。结果表明：2001—2016年强对流天气分布呈山区多、平原少、中部多、北部和西南部少的特点;6月和6月中旬是主要月份和旬份;地面辐合线是最主要触发机制类型;雷暴大风型、冰雹雷暴大风型和强降水混合型对应的地面和850 hPa的平均温度露点差,0～1 km和0～3 km垂直风切变,SWEAT指数、LI指数、K指数、风暴相对螺旋度、高度指数等环境参数各有不同的最低阈值;鲁中地区易发生强对流天气的0 ℃层高度为4.1 km左右;对于伴随冰雹的强对流天气,其融化层高度比0 ℃层高度低0.6 km左右。根据以上环境参数的分布特征、高低空垂直风切变的强弱变化可对3类强对流天气进行一定程度的区分。     

一次春季区域性暴雨过程诊断分析

2009年5月9日08时～10日08时,长治出现了春季历史罕见的区域性暴雨天气,给农业、交通和电力等带来严重影响。通过对500hPa环流形势特征,700hPa切变系统,物理量场的相对湿度、散度经向剖面、Ki指数平均场及fy-2c红外卫星云图的综合分析,得出结论：南支槽是这次暴雨天气的主要形势。700hPa切变激发出强对流云带,在缓慢东移过程中造成暴雨天气。强降水期间,相对湿度〉80％的湿中心抬升至150hPa,最大对称的湿中心与暴雨落区近于一致,而且低层幅合,高层幅散呈现出较为明显的对称结构,中低层大气一直处于不稳定状态。     

江西安福县一次局地强对流天气过程成因浅析

对2006年6月26日江西安福县强对流天气过程的天气形势、雷达回波资料和对流参数等进行了分析。分析结果表明,本次过程中高层有明显的低槽和切变线东移,中低层具备较好的水汽条件;对流有效位能不断积累,各种不稳定指数不断增大,为这次强对流天气过程提供了有利的热力条件;在强对流区,地面有中尺度涡旋生成;强对流发生在强反射率因子与强逆风区(伴随强辐合与中气旋系统)同时出现的区域,且回波经过山区迎风坡时明显加强,表明地形对强降水分布有明显影响。     

陕北黄土高原夏季2次典型强对流天气环境参量对比

利用常规气象资料,对榆林2013年8月4日(简称"8·4过程")和2017年7月23日(简称"7·23过程")两次不同类型的极端强对流天气综合分析,通过比较环境参量,将两类强对流天气分为混合型强对流("8·4过程")和强降水型强对流("7·23过程")天气,并给出两类强对流天气不同参量的预报参考阈值。结果表明:(1)地面温度T、地面露点温度Td、比湿q、水汽通量散度等环境参量反映了天气区高温高湿的特性;对流有效位能CAPE、假相当位温θse、T850-500、θse850-500、T-Td等环境参量反映了不稳定条件;850～500hPa垂直风切变和地面风速等环境参量反映对流触发和抬升力。(2)主要参量的参考阈值:混合型强对流天气,T850-500≥28℃,(T-Td)700≥22℃,地面风速≥4m/s;强降水型强对流天气,θse850≥87℃,q850≥17g/kg,地面温度T≥32℃。     

极端天气指数在强对流天气中的应用及检验

数值预报特别是集合预报技术大大提高了对极端天气的预报能力,目前对于温度、风、降水等要素,欧洲中心基于集合预报产品计算的极端指数产品为其极端性提供了定量化依据。但目前尚没有应用于业务预报的强对流天气极端指数产品,本文统计了与强对流天气密切相关的物理量,并计算了其极端天气指数,统计了极端天气指数在不同强对流天气中的阈值分布。结果表明,极端天气指数与强对流天气有密切的关系,且不同类型的强对流天气极端指数的分布和阈值具有各自的特点。基于上述结果,利用极端指数和模式降水资料,使用支持向量机方法,建立了不同类型强对流天气的客观预报方法,为业务预报极端强对流天气提供客观支持产品。     

1991-2008年福建省强对流天气特征

利用1991-2008年强对流资料,分析福建省强对流天气时空分布和形成原因以及主导天气型。结果表明：3-6月是福建省强对流天气的高发期,7-8月是次高发期;主要发生在14-20时,且多为孤立日,1-2个站次较为多见。不同季节强对流天气的地理分布有较大差别,春季地域性强,内陆山区明显比沿海多,中北部地区明显比南部多,其他季节分布较为均匀。强对流天气主要发生在强切变类天气形势下,主要出现在春季和秋冬季,其中66.5%的伴有低空西南急流,并以急流适中型和偏北型居多,≥3站次或≥10站次的主导天气形势为低槽型和低涡切变与高空槽配合型;弱切变类强对流天气主要发生在7-9月,主导天气型为副热带高压边缘型和台风外围型。低层无西南急流,发生较大范围强对流天气的可能性小。     

福建春季西南急流暖湿强迫背景下的强对流天气流型配置及环境条件分析

根据2002—2013年福建26次春季强对流天气过程中12例由西南急流暖湿强迫产生的强对流天气的高低空环流配置,利用常规高空、地面观测资料以及NCEP再分析资料,运用中尺度对流天气的天气图分析技术建立福建春季西南风低空急流暖湿强迫背景下的强对流天气流型的识别方法,并统计静力稳定度、水汽、抬升和垂直风切变条件及相应物理量要素,初步揭示了福建省春季西南急流暖湿强迫背景下的强对流天气过程的特征和规律。此类强对流天气是由对流层中、高层干冷空气位于低层强烈发展的暖湿平流之上形成显著条件不稳定层结,逆温、干暖盖、中低层有利的水汽条件,上干下湿的温湿廓线以及低空辐合、高空辐散为强对流天气的发生提供了有利的环境条件,强对流天气系统由地面的锋面、辐合线、热低压、925 hPa辐合线以及西南急流脉动等中尺度天气系统触发,对流生成后在西南风急流引导下移入有利于对流发展的不稳定区域使得对流持续发展,强垂直风切变配合较大的对流有效位能有利于对流风暴持续发展。     

2006年5—9月雷暴天气及各种物理量指数的统计分析

对2006年5-9月全国雷暴天气时空特征进行了统计分析,结果表明:雷暴天气的发生具有明显的短时局地特征,大多数发生在17-20时,上午11时发生最少.全国范围发生过雷暴天气的站点不到总数的三分之一.从空间分布来看,广东、广西及云南三省(区)是雷暴发生最为频繁的省份,内蒙古中西部、新疆北部、青海北部等地则发生较少.此外,统计分析各物理量指数后发现,各种物理量指数对于雷暴等强对流天气发生呈现出不同的概率分布特征,其中最主要的特征是当雷暴等强对流性天气发生时,存在3个高概率区域,每个区域对应物理量指数值相对集中在一个特定范围内.     

不稳定能量对四川盆地春季强对流天气的高分辨诊断

强对流天气(如强雷暴、冰雹、大风)是四川盆地春季经常出现的灾害性天气,常给国家财产和人民生活带来重大损失。它具有尺度小,落区变化大,前期征兆不明显等特点,是预报工作中的一大难题。本文采用位势厚度差和二次曲面拟合的方法计算地面测站上空的不稳定能量,用此时空分辨率较高的不稳定能量水平分布对强对流天气个例进行诊断分析,我们初步发现了不稳定能量水平分布与强对流天气发生、发展及落区的内在关系和规律,为实际工作中对灾害性天气的短时预报和监测提供了一种有效的方法和依据。