s－r螺旋度在皖西南强风暴预报中的应用

应用常规探空资料，对皖西南地区强风暴天气的ｓ－ｒ螺旋度进行了计算分析。结果表明。ｓ－ｒ螺旋度作为一个新的诊断量，对皖西南非孤立龙卷、大范围冰雹及距测站５０ｋｍ内的局地龙卷有较好的预报能力。     

河北张家口一次超级单体龙卷雷达回波特征分析

利用ERA5 再分析资料、雷达资料以及北京VDRAS资料，对2021年7月1日发生在张家口的一次与超级单体伴随的龙卷天气特征进行分析。结果表明：①此次龙卷天气发生在高空冷涡的东南象限、低空切变线前侧暖区及地面辐合线附近。②雷达资料分析显示在超级单体的南侧产生了此次龙卷，龙卷过程中超过50 dBz的高度在6 km以下，强核中心在3 km以下，为低质心的对流系统，反演的风场上在低层1 km高度存在闭合的气旋性环流。③北京VDRAS资料分析表明低层强辐合与高层强辐散配置、中低层强的正风暴相对螺旋度为龙卷发生提供了有利的环境条件；垂直速度分布显示龙卷生成地存在强上升运动，其两侧均存在下沉运动；扰动温度的垂直分布表明4 km以下存在负中心，4 km以上存在正中心。     

1971—2020年辽宁龙卷的气候特征及环境条件分析

为了解辽宁龙卷气候特征,基于《中国气象灾害大典》《中国气象灾害年鉴》和其他相关资料,根据“改进藤田分级”龙卷级别分类标准,对1971—2020年辽宁龙卷进行强度分类和时空分布特征统计,并对比我国辽宁与美国龙卷高发区环境背景差异,分析辽宁龙卷典型的环流形势、物理量特征。得到以下主要结论:1971—2020年辽宁地区共记录到97个龙卷日发生龙卷105次,年均为2.1次,年平均龙卷生成密度为1.4×10^-5个·km^-2,约为美国的1/10。EF2及以上级别强龙卷共记录到17次,年均出现0.3次。95%的龙卷出现在5—9月,67%出现在14—19时。EF2及以上级别强龙卷主要分布在辽宁中部以西地区,东南沿海地区多为弱龙卷,辽宁西北部龙卷季明显早于东南部。对流有效位能和中低层风切变随季节呈反相位变化,两者的合适配置是龙卷等强对流天气产生的前提条件。低层风暴相对螺旋度偏小是我国辽宁较美国龙卷高发区龙卷密度明显偏小的主要原因。辽宁87%的龙卷与冷涡相关,分为低层锋生主导的冷涡底部短波槽和冷涡前部型(65%)、中高空干冷气流主导的冷涡后部型(12%)以及强热...     

夏季安徽槽前形势下龙卷和非龙卷型强对流天气的环境条件对比研究

利用NCEP再分析资料,对安徽省夏季高空槽前形势下两类强对流天气各5次个例的环流特征、热力和动力条件进行了对比分析。结果表明：以大风、短时强降水天气为主的非龙卷类表现为高空的低槽比较深厚,而龙卷的产生多是由于较浅的短波槽引起的,并且低层有西南急流存在,导致较强的垂直风切变。通过比较热力和动力物理量平均场的分布特征发现：在槽前形势下水汽条件都比较好,夏季整层大气可降水量平均在55mm以上,但出现龙卷时中低层的垂直风切变非常强,龙卷类0-1km垂直风切变大约是非龙卷类的3倍。由于存在较强的垂直风切变,龙卷类低层的风暴相对螺旋度也强于非龙卷类。从动力和热力条件综合来看,出现龙卷时的对流有效位能并不是很大,但能量螺旋度很大,即风暴相对螺旋度上差异更加明显。因此在预报槽前类龙卷天气时,应重点关注环境风场的垂直切变和风暴相对螺旋度。     

台风“圣帕”中小尺度强对流系统分析

通过台风登陆前的探空、多普勒雷达资料以及数值模拟,对0709号台风“圣帕”登陆前龙卷发生的环境背景、发生、发展和消亡的过程特点进行了分析。从周围环境场分析表明,龙卷发生地处于高的能量不稳定区并且具有非常低的抬升凝结高度和较强的低层垂直风切变,利于龙卷生成。雷达分析显示龙卷发生前存在弱的中气旋和低层气旋式切变,龙卷发生时伴随着这两个弱涡旋的合并增强,这可能是爆发龙卷的重要原因之一。数值模拟能较好地模拟出在龙卷发生时该区域有较强的风切变和水汽通量的辐合,并且螺旋度和风暴相对螺旋度有瞬时的强烈变化。     

2002年8月20日强热带风暴的螺旋度诊断分析

2002年8月19－20日，受14号强热带风暴影响，我省出现大范围降水。利用T213数值预报产品对螺旋度进行计算，并对降水进行诊断分析。     

中国龙卷时空分布及其环境物理量特征

利用2004—2012年《中国气象灾害年鉴》和CFSR再分析资料,研究中国龙卷的时空分布以及三个龙卷频发区的环流背景场和环境物理量特征,并比较他们之间的区域差异。结果表明:中国龙卷多发生于春夏季,午后傍晚较多,江苏和广东等平原地区出现龙卷概率最高。龙卷临近时,“江苏及其邻近地区”位于500 hPa槽前,850 hPa上有西南急流,造成了较强的低层垂直风切变;“广东及其邻近地区”在龙卷发生前地面对流有效位能均值达997.3 J/kg,0~1 km螺旋度均值达91 m2/s2,层结不稳定,动力抬升强;“东北地区”受深厚东北冷涡控制,整层水汽含量低,中低层比湿均值小于10 g/kg。通过比较环境物理量平均场的分布特征发现:螺旋度、垂直风切变、能量螺旋度指数和强龙卷参数对分析龙卷发生有很好的指示意义。“东北地区”对流有效位能和比湿均值远低于“江苏及其邻近地区”和“广东及其邻近地区”,但高低空的温度直减率大、中低层的垂直风切变强,该地区也会产生龙卷。      

“91.7”梅雨锋暴雨的螺旋度分析

螺旋度（Ｈｅｌｉｃｉｔｙ）是近年来引入天气分析预报中的一个非常重要的物理量，其严格的定义式为风速和涡度点积的体积分［１，２］：其中是相对涡度（以下简称涡度）。可以看出，螺旋度的大小反映了旋转与沿旋转轴方向运动的强弱程度。虽然有关该量应用的研究目前在国内外刚刚起步，但是已展现了广阔的前景。伍荣生［１］曾经给出了螺旋度的平衡方程式，并指出：在准地转运动中大气的螺旋度是守恒的，许多研究还表明［２－４］，螺旋度对雷暴、龙卷等天气现象的预报具有一定的指示意义。１９９１年７月（集中在６月３０日至７月１２日）的梅雨锋暴雨给长江中下游地区带来了严重的洪涝灾害，图卫给出该时段的平均２４ｈ降水量。本文对这一时段暴雨的螺旋度进行了分析，得出了一些有意义的结果，发现螺旋度作为一个新的诊断量，在暴雨研究中是有一定应用价值的。     

2018年8月31日广东热带扰动龙卷天气分析

利用现场灾调资料、Micaps资料、地面加密自动站和广州SA雷达资料等，对2018年8月31日广州番禺龙卷天气过程进行分析。结果表明：该次龙卷发生在14:25前后，路径长度约80 m,最大破坏宽度约52 m,破坏等级为EF1级。龙卷发生在季风低压活动天气背景下，中低空西南急流的叠加交汇及低层辐合、高层辐散的配置为龙卷的发生提供了有利的天气尺度条件；较大的对流有效位能、深厚的湿层和极低的抬升凝结高度为龙卷的发生提供了充足的对流不稳定能量和水汽条件；较大的低空垂直风切变、较大的风暴相对螺旋度和较大的能量螺旋度，为超级单体风暴的发生提供了有利的动力条件，地面中尺度辐合线和小尺度涡旋是对流风暴触发的有利中小尺度系统；龙卷产生在微型超级单体风暴中，伴有弱中气旋，龙卷触地前后伴有风暴质心明显下降、中气旋强度增强和直径尺寸明显缩小等特征。     

螺旋度在对流天气预报中的应用研究进展

螺旋度表征流体旋转与沿旋转方向运动的强度，在等熵流体中具有守恒性。螺旋性是维持大气运动的基本物理图案：边界层流体、湍流、强风暴、热带气旋等都有较强的螺旋结构；对流风暴常发生在螺旋度值大的地方，流体稳定性与螺旋度密切相关，高螺旋度阻碍了扰动能量串级，对超级单体风暴的维持有重要作用；z螺旋度对大范围暴雨有较好的指示意义。风暴相对螺旋度对决定对流风暴类型有重要作用，其大小决定超级单体是否能形成中气旋，同时，其对冰雹预报有一定的指示意义；风暴相对螺旋度用于预报时计算的难点在于确定预报风暴移动速度。热力场与螺旋度有内在联系，地面相对螺旋度可视为地转风或实际风引起温度平流的一个量度。     

甘肃一次强对流天气的数值模拟和分析

分析了2005年5月28日甘肃中部强对流天气过程的环流形势,同时利用中尺度数值模式MM5对该强对流天气进行了数值模拟及成因分析。结果表明:这是一次较典型的蒙古低涡型强对流风暴;28日上午在甘肃中南部有不稳定能量区,午后由于局地热对流、地形等抬升作用,不稳定能量发展旺盛,地面冷锋经过甘肃中部时,由于其强烈的抬升作用,低层流场急剧辐合并有强烈的旋转上升运动,触发了不稳定能量的释放,为暴雨、冰雹等强对流天气提供了动力条件。风暴相对螺旋度和能量螺旋度指数高值区对暴雨、冰雹等强对流天气有很好的指示预警作用,强对流天气往往出现在风暴相对螺旋度极大值中心的右侧,出现时间较能量螺旋度最大值出现时间滞后1~2 h。     

甘肃夏季特强沙尘暴分析

夏季沙尘暴的气候特征表明,夏季是甘肃省沙尘暴的次多发季节,主要集中在民勤、鼎新、金塔。通过对一次罕见的甘肃省夏季强沙尘暴天气分析发现:高空小槽、切变线、热低压是引发夏季沙尘暴的主要天气系统,而春季沙尘暴一般是大尺度天气系统造成的;夏季沙尘暴发生前期高空急流反映并不明显,急流风速的突然加大和沙尘暴几乎同时发生,这是夏季沙尘暴预报的难点之一;沙尘暴发生前8~12 h的螺旋度场对沙尘暴预报有较好的指示意义,正值越大,沙尘暴越强,但当沙尘暴与强降水同时发生时,沙尘暴区螺旋度值明显小于强降水中心螺旋度值。     

2011年5月11日内蒙古地区强沙尘暴天气过程分析

基于1°×1°NCEP资料、常规气象观测资料及地面加密观测资料,对2011年5月11日发生在锡林郭勒盟地区的强沙尘暴过程进行天气学分析和诊断,得出如下结论:(1)此次强沙尘暴过程特点是落区集中、强度大、强沙尘暴持续时间长、沙尘暴区与大风区(6级以上)非常一致。冷涡及强锋区、蒙古气旋和冷锋是触发这次强沙尘暴天气过程的重要天气系统,此次强沙尘暴天气过程则属于蒙古气旋和冷锋共同作用引起的类型;(2)高空急流左中和左后方的辐合区,及左前侧的高空辐散区均出现了沙尘暴,下沉只在动量下传中起到了重要作用。垂直螺旋度在东移的过程中正值中心与强沙尘暴区域对应较好,且具有典型的上负下正的垂直结构,构成了低空强辐合、高空强辐散的深厚上升运动区,这样螺旋度垂直分布是十分有利于沙尘暴发展的一种形式;(3)在沙尘暴发生前,具有不稳定特征。沙尘天气开始时,等位温线几乎垂直于横坐标,表明此时大气层结非常接近绝热状态(中性层结),由于中性层结能够减小抬升所需的能量,因而有利于干对流的产生。     

“艾云尼”台风龙卷天气过程分析

利用常规观测、地面自动气象站、多普勒天气雷达、现场灾调及互联网视频等资料,对2018年6月8日发生在广东省佛山市南海区大沥镇的1804号“艾云尼”台风龙卷天气过程进行分析。结果表明:龙卷发生在台风“艾云尼”登陆后前进方向的右后侧,强度为EF1级。高层辐散抽吸、中低空强劲的东南风急流叠加和地面中尺度辐合线的抬升触发作用是其有利的环流背景。对流参数表现为弱的对流有效位能和对流抑制能量、强低层风垂直切变、低抬升凝结高度和大的风暴相对螺旋度。产生龙卷的风暴为低质心微超级单体风暴,龙卷出现在钩状回波的弱回波区内。速度图上中气旋提前龙卷约30 min,临近龙卷发生时中气旋旋转速度增至最强,尺度缩小,底高降至最低,对龙卷预警有一定指示作用。     

螺旋度——预报强风暴的风场参数

介绍了螺旋度概念,指出螺旋度作为描述环境风场是否有利于强对流风暴生成的一个物理参数,在业务预报中具有实用价值。并用实例讨论了将其用于强对流预报时应注意的问题。     

2016年6月海南一次龙卷过程分析

利用19612015年陕西省70个气象观测站的逐日降水资料,采用线性倾向估计、趋势分析及Mann Kendall等方法,分析了陕西省不同等级降水量、降水日数及降水强度的气候变化特征。结果表明：无论是降水量、降水日数,还是降水强度,均呈现出南多北少的分布特征,且随着降水级别的逐级增加,地区分布差异逐渐增大;整体上降水量和降水日数呈现出减少趋势,其中降水日数的下降趋势均非常显著,全省年均降水日数的气候倾向率达到了-3.83天·10a-1,通过了0.01的显著性检验,降水强度的增加趋势通过了0.05的显著性检验,每10 a全省年均降水强度增加0.15 mm·d-1;陕西降水量及降水日数的减少主要体现在春秋两季小雨及中雨的减少上,小雨降水强度在夏、秋两季的气候倾向率分别为0.05和0.04 mm·d-1·10a-1,其上升趋势分别通过了0.01和0.1的显著性检验,这是年均降水强度上升的主要原因;陕西年均降水量及降水日数自1984年出现了突变性下降,而降水强度的突变则出现在2004年,之后一直呈现持续的上升趋势。     

2013年7月7日苏皖龙卷环境场与雷达特征分析

以雷达探测资料为主,结合探空资料、天气图和地面灾情,对2013年7月7日苏皖2省交界处的龙卷进行了分析。结果表明：⑴龙卷是在低层有明显的风切变的有利形势下产生的,环境场具有较强的对流不稳定性、大的低层垂直风切变和较低的对流凝结高度。⑵反射率因子在60 dBZ左右;速度图上有正负速度对,低仰角的转动速度〉13 m·s-1;近地面相邻像素间速度差〉11 m·s-1,满足TVS速度差的最低阈值要求;天长龙卷和高邮龙卷都是发生在风暴发展极为旺盛后的1~2个体扫内,也发生在VIL比较大而下降到40~45 kg·m-2左右之时;天长龙卷发生在连续多个TVS之后,高邮龙卷发生在中气旋下降和TVS出现之时。风暴参数和TVS参数表征的指标越强越有利于龙卷的发生,影响范围也越大。⑶这次龙卷验证了出现龙卷的各项雷达识别指标：最强回波在6 km以下;有气旋性辐合,低仰角旋转速度〉13 m·s-1;既探测到中气旋也探测到TVS。⑷对经典龙卷概念模型进行简化,建立的简易模型证实了传统的龙卷风暴概念模型,给出了龙卷发生在TVS靠近上升气流一侧的解释。     

一次强对流系列风暴个例的多普勒天气雷达资料分析

讨论了新一代（多普勒）天气雷达对2002年5月14日19:00至21:00影响湖南常德地区的3个对流风暴的探测情况，其中两个为超级单体，一个为飑线。观测到了与超级单体相联系的中气旋和龙卷式涡旋特征（TVS）。上述强对流系统产生了地面大风、大冰雹和龙卷等强烈天气，与雷达的探测相吻合。特别值得一提的是在中国首次探测到了三体散射（TBSS）和龙卷式涡旋特征（TVS）这两个分别指示大冰雹和龙卷的雷达回波特征，并得到了地面报告的印证。