湖北一次连续风暴中两次强对流卫星雷达特征及与闪电关系

2018年5月17—18日, 湖北省一次连续强风暴过程中先后出现了不同类型的强对流天气。利用FY-4A卫星、雷达和地基闪电观测等资料, 对相似环境背景下17日夜间鄂西北强对流(第1阶段, 下同)和18日上午鄂东强对流(第2阶段, 下同)的环境背景和天气系统特征等差异进行分析, 提炼卫星雷达和闪电资料对分类强对流的预报依据。(1)此次连续强风暴是副高稳定维持, 西南涡东移, 暖式切变线触发形成的, 强对流出现在副高外围西南气流和低涡东侧的辐合区中, 第1阶段短波快速东移后中高层转为冷平流, 上干下湿的层结利于冰雹和大风出现, 第2阶段则处在槽前暖湿气流中, 湿层深厚, 探空对流有效位能CAPE中等强度, 出现持续性强降水的概率较大。地面中尺度涡旋促使强对流发展维持, 18日冷空气南下是第2阶段雷电密集的主要原因。(2)鄂西北强对流正闪比例较大, 正闪峰值时刻和降雹时刻几乎一致, 零星地闪分布在强回波外侧35~50 dBZ回波中, ≥60 dBZ强回波中并未观测到地闪, 鄂东强对流闪电频次较多, 以负闪为主, 密集的负闪分布在35~55dBZ强回波区, 零星正闪和强回波外围25~35 dBZ层状云对应, 以上雷达特征对分类强对流预警都有很好的指示意义。(3) FY-4A闪电成像仪资料LMI、云顶亮温TBB低值区和二维地闪探测位置吻合, LMI总闪和二维地闪随TBB低值中心移动, 冰雹和对流性大风的TBB更低, 分布在230 K以下, 强降水则在250~270 K。      

强雷电天气过程闪电定位资料分析及预警服务

利用ADTD雷电定位显示监测系统资料和常规天气预报资料及驻马店多普勒雷达回波资料,对2013年7月20日信阳地区强雷暴天气的地闪和雷达回波的特征及相互关系进行了分析,结果表明闪电密集区移动方向的前沿位置与30dBz雷达回波区位置重叠,闪电密集区的移动可以准确地反映出对流云团的移动趋势。闪电密集区消失早于雷达回波区消散,地闪强度减小趋势比雷达回波减弱有30到60min的提前量。正地闪的出现,预示对流云团发展;正地闪消失,预示对流云团进入消亡阶段。利用闪电定位资料分析预测闪电落区和时效性比单一使用雷达回波资料更准确。闪电密集区的移动可以准确地反映出对流云团的移动趋势,因此可以将30或60min闪电分布图引入对流性天气的跟踪监测和预警预报业务中。     

不同下垫面雷暴雷达回波特征与地闪的关系

利用闪电定位资料和雷达资料,研究了宁波市城区、山区和海陆三种地区增强型雷暴的闪电活动特征,结果表明：城区增强型雷暴的≥50 dBz组合反射率面积和≥9 km、≥10 km回波顶高的回波面积,以及山区增强型雷暴的≥45 dBz组合反射率面积和≥12 km的回波顶高的回波面积,这些指标与每6 min地闪次数都有很好的相关性;而海陆增强型雷暴的≥10 km回波顶高的回波面积与每6 min地闪次数的线性关系明显,相关系数高达0.916;3种增强型雷暴对地闪密度分布的影响各有不同,城区增强型雷暴会产生更多的地闪。     

“20110730”辽宁大暴雨过程分析

利用常规气象资料、卫星云图、雷达回波、自动气象站资料和NCEP(1°×1°)再分析资料,对2011年7月30日辽宁短时大暴雨过程进行分析。结果表明：暴雨期间500 hPa高空槽与850 hPa切变线形成前倾形势,前倾槽为大暴雨的产生提供了有利的不稳定条件。此次暴雨过程的中尺度分析表明,降水时空变率大;TBB等值线密集区和上冲云顶的位置对暴雨落区有较好的指示意义;强降水时雷达回波强度达到65 dBz,且有逆风区和正负速度对出现,中小尺度强对流特征明显;地面等温线密集带与地面切变线（或中尺度低压）的共同作用触发中尺度雨团,降水强度陡增。通过涡度方程诊断切变线形成动力机制得出,当正涡度变率发展加强时,切变线向正涡度变率大值区方向移动,产生辐合动力抬升条件;散度项对低层涡度变率的贡献最大,强辐合是低层切变线生成的动力机制之一。     

柳州市强对流暴雨的闪电和雷达回波特征及相关性研究

利用闪电监测资料和多普勒天气雷达探测资料,对2015年汛期强对流暴雨的闪电和雷达回波特征及相关性进行分析,结果表明:柳州强对流性暴雨时的闪电以负闪电为主;暴雨日降水量与日闪电数相关小,强的降水不一定有强的闪电活动;伴随有闪电活动的强对流暴雨逐时降水量与逐时闪电频数演变曲线具有峰型特征和趋势一致,闪电先于降水之前开始,降水量峰值比闪电频数峰值落后1小时;径向速度不均匀风场结构存在利于对流回波的发展和闪电的发生,强对流暴雨的闪电活动与强回波区有较好的对应关系,闪电一般发生在反射率因子≥45dBz和回波顶≥6km的区域。     

一次云南强对流暴雨的中尺度特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及常规观测资料与雷达、卫星等非常规观测资料,综合分析了2014年6月6日云南暴雨过程的天气成因及中尺度对流系统特征。结果表明:500hPa前倾槽、700hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的天气尺度影响系统;高能高湿的对流不稳定层结、明显的垂直风向切变是强对流天气形成的有利条件;在Q矢量散度辐合区内多个β中尺度对流系统(MCS)发生发展,短时强降水主要出现在MCS移动方前沿对流活跃的云顶亮温(TBB)等值线密集区,雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关;多普勒雷达及地闪资料显示多个γ中尺度对流系统是强对流暴雨产生的直接影响系统,雷暴易发生于回波强度在35~45dBz、回波顶高超过10km的区域,中尺度辐合线、第二类γ中尺度辐合区附近负地闪密集区与短时强降水、雷暴天气有很好的对应关系。     

利用TRMM卫星资料对河南一次强飑线过程的闪电活动分析

选取一次飑线过程的3次TRMM卫星同步轨道观测数据,分析了飑线中闪电与雷达回波的关系,结果表明：81％的闪电发生在7km高度雷达回波大于35dBz的像素附近。闪电绝大部分发生在对流降水区,占总闪电数的94％。发生闪电的对流单体其7km最大雷达反射率一般大于35dBz,6km与9km最大雷达反射率因子之差在15dBz以下,其数量占到总数的85．7％。对流单体雷达反射率中值廓线能够较好地表示单体闪电频数。     

广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征

利用FY-4A卫星闪电成像仪LMI、TBB、地基闪电ADTD数据和NCEP-FNL再分析资料等,以2022年5月10日广东一次暴雨过程为例,对两个不同强降水区域对流云团发展演变的观测特征进行了分析。结果表明：中北部清远至九连山南侧的强降水1区属于典型的锋面低槽型暴雨,发生在低槽前部冷暖交汇区,珠江口西侧沿海附近的强降水2区则是暖区西南和偏南气流辐合作用的结果。此个例强降水发生前TBB迅速下降,强降水主要位于对流云团TBB低值中心梯度大值区。对流发展初期TBB逐渐下降到230 K以下,TBB变率较前1 h下降幅度可达-15℃以上,局部可达-30℃,对流云团移动前方的闪电对下一时刻对流的发展移动有很好的指示意义,锋面降水中ADTD较LMI提前出现;成熟阶段TBB大范围下降到220 K以下,局部200 K以下,TBB变率减小,维持在0～-10℃,闪电达到峰值,密集闪电随着TBB≤220 K低值区移动。     

两次对流过程雷电预报的误差分析及思考

2014年6月17日和19日午后鄂西山地先后发生了两次对流过程，雷达回波出现了40 dBz以上的对流特征，最强回波中心超过60 dBz，全闪定位系统监测仅零星云闪，没有出现地闪。本文利用雷达、闪电、逐分钟地面观测等资料，对两次对流过程雷电预报的误差进行了分析，总结两种不同起电机制的对流概念模型。分析表明：（1）两次对流过程是在不同环流形势下发生的，午后热力条件是对流产生的直接影响因子，地面风场和温度场引起的中尺度扰动特征明显，动力和水汽条件偏弱。（2）对流尺度较小，呈直立状且结构松散，对流内部上升气流和环境场垂直风切变偏弱，-20 ℃高度以上≥40 dBz回波所占比例较小，起电条件弱，这种类型的对流不利于电荷累积产生闪电。（3）在雷电预报过程中，雷达反射率强的对流并不意味着闪电发生概率大，判断对流过程中是否出现闪电，不仅要考虑环境条件，强的反射率必须超过0℃层等温线且持续时间较长、回波形态结构和≥40 dBz回波在-20 ℃高度以上的比例和维持时间是决定能否产生闪电的重要预警预报因子。     

2003年4月江西一次强对流天气过程的诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、TBB资料、探空资料及多普勒雷达资料等对2003年4月12日发生在江西以及福建北部的强对流天气过程进行了诊断分析。结果表明:此次强对流天气过程是在高空槽和低层低涡切变线的有利形势下产生的, 这种下层暖湿、上层干冷的对流不稳定层结非常有利于强对流天气的产生; 强对流天气发生发展伴有多个中尺度对流云团东移南压的演变过程; 多普勒雷达资料分析表明, 冰雹发生时可观测到79 dBz的反射率因子极值并伴有弓状回波; 对流有效位能积累、释放随时间的演变过程, 对于此次强对流天气过程有很好的指示意义; 强对流天气发生前高层的干冷空气倾斜状向下侵入到对流层中低层附近, 对此次强对流天气的发生发展起了非常重要的作用; 能量锋区及锋区上强的垂直涡柱为该次强对流天气过程提供了有利的热力和动力学条件。     

冬季南京北郊大气气溶胶中水溶性阴离子特征

2009年冬季在南京北郊进行24 h采样,运用离子色谱法研究大气PM₁₀中水溶性阴离子的分布特征。结果表明:PM₁₀中阴离子的平均总质量浓度在白天和夜间分别为658.21、622.84 μg/m³;PM_2.1则分别为337.86、319.97 μg/m³,阴离子主要存在于细粒子中;主要水溶性阴离子均为SO₄^2-,且海盐对南京北郊大气PM₁₀和PM_2.1中的SO₄^2-质量浓度影响很小。SO₄^2-、Cl^-和F^-粒径谱分布相似,均呈双模态;NO₃^-和NO₂^-主要呈现单模态。SO₄^2-与NO₃^-、F^-与NO₃^-、SO₄^2-与Cl^-的相关系数均大于0.8,相关显著,说明其存在一定的同源性。NO₃^-/SO₄^2-的平均值在白天、夜间分别为0.058 2、0.048 4,说明南京北郊大气污染以固定源为主。分析NO₃^-、SO₄^2-前体物的转化率知道,采样期间SOR和NOR的平均值均大于10%,即SO₄^2-部分来源于SO₂的二次转化,而不是单一来源于一次污染物。     

2019年广西临桂微下击暴流和广东湛江龙卷现场灾情调查对比分析

2019年3月21日21:13广西桂林市临桂区国家气象观测站测得60.3 m·s^-1的瞬时极大风速,2019年4月13日14:11广东湛江市徐闻县下属和安镇镇政府自动气象站测得50.7 m·s^-1的瞬时极大风速,两地均出现比较明显的风灾。通过分析监控视频、无人机航拍资料、现场勘察和走访目击者,获得如下结论:21:09—21:14临桂国家气象观测站及周边区域的风灾过程是一次EF2级微下击暴流,时间尺度大于6 min,空间尺度约为1.6 km×2.0 km,属于α小尺度(400~4000 m)微下击暴流,其中包含7个β小尺度(40~400 m)微下击暴流;灾害现场呈现出受灾区域的纵横比小、灾情不连续和树木倒向有明显辐散的特征。14:09—14:15广东湛江徐闻的风灾过程是一次EF3级的强龙卷,持续时间约为7 min,龙卷路径长约为3.2km,宽约为30~280 m,监控视频显示在龙卷发生地附近出现了持续时间极短的旋转性大风。相对于临桂微下击暴流,龙卷灾害现场具有风灾破坏带纵横比大、灾情连续和多处树木倒向呈现辐合的特征。     

柳州盛夏一次下击暴流特征分析

2021年8月3日柳州市出现一次伴有短时强降水和下击暴流的强雷暴大风天气过程。利用观测资料以及柳州自动站分钟级数据、雷达、风廓线等资料，对此次过程中下击暴流的成因进行分析。结果表明：①此次过程是在大陆高压与热带辐合带间中低层为一致东北气流的背景下，弱垂直风切变与强不稳定能量、深厚干空气源、近地面的干绝热递减等有利环境条件下，由地面中尺度辐合线抬升触发的。②下击暴流初始回波具有脉冲风暴特征，之后发展成多单体风暴；下击暴流发生前有反射率核心下降，低层入流及中层径向辐合增强等特征，其垂直结构表现为低层辐散、中层辐合、中高层辐合旋转。③地面大风出现前风廓线雷达风场有明显高空动量下传和低层风速减小，大风出现在低层风速开始增强时刻，早于低层风速最强时。④下击暴流的产生与降水粒子的拖曳作用和负浮力有关；地形作用使得强对流回波沿地形运动，且下坡地形与峡谷效应对极端大风的形成有叠加作用。     

2003年夏季中国地区降水的模拟研究

利用NCEP／NCAR大尺度再分析资料和区域气候模式RegCM-NCC，模拟了2003年夏季（6～8月）中国地区的降水和土壤含水量的分布。结果表明，RegCM-NCC较好地模拟出江淮地区的洪涝，但是对江南和华南发生的严重伏旱的模拟不明显；模式模拟的土壤含水量能够较好地反映不同地区的降水和洪涝状况，包括江淮地区的洪涝和江南、华南发生的严重伏旱；江淮地区前期高土壤含水量及后期强降水是该地区洪涝形成的重要因素。     

鄂尔多斯地区降水天气过程预报方法

鄂尔多斯素有"十年九旱、年年春旱"之称,降水量是影响当地工农牧业生产的主要因素,根据鄂尔多斯多年的降水资料,找出其降水的季节分布规律,尽可能作准降水预报,为工农牧业生产及党政决策提供参考。     

中国酸雨研究综述

回顾了我国开展酸雨研究以来所取得的各方面研究成果,主要包括酸雨的定义、空间分布特征、化学特征、影响酸雨pH值的因素、酸雨对生态社会的影响以及酸雨控制的对策和方法6个方面。研究表明,海洋降水pH值以4.8、内陆降水以5.0作为酸雨的界限更为合理;我国酸雨空间分布存在明显的地域差异,南方酸雨比北方严重,且以城市为中心分布;我国降水中总离子浓度很高,酸雨是典型的硫酸性酸雨,降水酸度与(SO42- NO3-)/(NH4 Ca2 )的浓度比值有着高度的正相关;酸雨的形成不仅仅取决于酸性物质的排放,还与酸性物质的迁移和扩散、土壤的性质、大气中的氨、大气颗粒物及其缓冲能力和气象条件有关;酸雨对生态系统、建筑物和人体健康都造成了严重危害,我国酸雨还有进一步加重的趋势,因此必须进一步加强和发展酸雨控制的对策和方法。     

辽宁中部城市群夏季大气能见度的观测研究

利用2009年6—8月辽宁中部4个城市的观测资料,分析了辽宁中部城市群夏季的季、月、日能见度分布,并探讨了能见度的日变化特征及其影响因子。结果表明:辽宁中部城市群内各城市夏季大气能见度月际变化趋势基本一致,天气系统和大气环境比较均一,具有明显的区域性特征;各城市大气能见度日变化呈明显的单周期谷、峰形分布,06时前后能见度最差,15—16时最好;大气细粒子、水汽和风速都对城市群能见度有一定的影响,其中,大气细粒子是主要影响因子;城市群夏季的低能见度时次,仅有一小部分是由轻雾引发的,而大部分则是由霾天气造成的。     

新疆夏季降水偏多（少）同期环流特征分析

利用美国ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ全球网格点再分析资料,从大气环流角度系统地分析了１９７９～１９９５年夏季（６～８月）新疆出现降水偏多或偏少时北半球范围内平流层下部（１００ｈｐａ）和对流层中部（５００ｈｐａ）的平均环流形势。结果表明新疆夏季降水偏多或偏少同期具有各自较为显著的环流特征;最后选取１９９６年夏季和１９９８年夏季两个典型个例加以补充说明。     

秦岭地区秋季降水的气候特征分析

利用1961-2005年观测资料和NCEP/NCAR再分析资料, 对秦岭邻近地区秋季(9-10月) 降水的气候特征及其与大气环流关系进行分析,结果表明:秦岭地区秋季降水具有明显年代际变化特征, 1960s后期、1970s和1980s初秋季多雨,而1950s和1960s初前期、1980s中后期和1990s秋少雨, 2000年以后秋季降水略有增多.秦岭地区秋季雨涝年环流特征是高原北侧高空西风急流偏强,乌拉尔山长波脊稳定,西大平洋副热带高压位置偏西,强度偏强,对流层低层东南风气流和西南风气流为秦岭地区输送了大量水汽;而少雨干旱年则高空高原北侧西风急流偏弱,秦岭地区受青藏高压控制或西北气流控制,与东亚冬季风相联系的偏北气流阻断了偏南气流的水汽输送.     

2007年中国气候概况

2007年,中国年平均气温较常年偏高1.3℃,为1951年以来最暖的一年;平均年降水量接近常年.年内,我国气象灾害频发,淮河流域夏季发生特大暴雨洪涝,北方出现罕见秋雨;江南、华南发生五十年一遇特大秋旱;热带气旋登陆多、时间集中,损失接近常年,但死亡人数少;辽宁、山东初春遭遇强暴风雪(雨);局地强对流天气频发,雷击灾害伤亡重;春季北方地区沙尘天气少,出现时间集中.总的来看,2007年我国干旱面积偏大,暴雨洪涝损失重,城市内涝频发,雷击灾害伤亡多.