山东省初秋一次大范围强对流过程落区和抬升触发机制分析

利用常规观测、加密自动站、多普勒天气雷达、风廓线雷达及NCEP再分析资料,对2016年9月11日山东省初秋大范围强对流天气的落区和抬升触发机制进行了分析。结果表明:受高空槽影响,有、无对流区上空大气层结均不稳定,大的对流有效位能(CAPE)与小的对流抑制能量(CIN)环境条件下,强对流云团呈现"遍地开花型",抬升触发成为强对流发生的关键因素。地面辐合线、干线、海风锋、冷池出流是主要的抬升触发系统。由于对流抑制小,抬升强迫一般不需要太强,不同区域雷暴的抬升机制不同,鲁西北地区强对流天气由地面辐合线抬升触发,山东半岛地区的对流是由海风锋与冷锋共同触发,而鲁中地区强对流则由老的雷暴的冷池前沿阵风锋抬升触发,鲁东南地区的对流是由干线与地面辐合线共同作用造成的。辐合线抬升强迫的大小很重要,其量化可通过边界层散度衡量。在同样具备地面辐合线的情况下,不同温湿性质气团的中尺度边界对雷暴触发起关键作用。预报落区的偏差主要是因为短期阶段无法获取低空东南风气流这一关键中尺度系统,不同起报时间模式预报的调整趋势、季节等因素是对流强度预报偏弱的主要原因。经验表明,通过对大量个例的分析研究,提高对数值模式的订正能力是提高预报准确率的有效方法。     

“9.24”内蒙古东南部致灾飑线过程成因分析

利用常规观测、地面自动站加密观测资料、NCEP(0.25°×0.25°)再分析资料以及多普勒雷达资料等,对2016年9月24日发生在内蒙古东南部一次致灾飑线天气过程进行分析。结果表明:(1)中高层干冷空气扩散东南下与低层西南急流的辐合急剧加强为强飑线提供了非常有利的大尺度环流背景;(2)对流有效位能(CAPE)在强对流爆发前有明显跃升;假相当位温(θse)中低层分布呈显著的倒漏斗状,而且随高度增高递减率明显增大,这种上干下湿的层结有利于雷暴大风和冰雹等强对流天气产生;(3)地面中尺度露点锋(干线)和中尺度辐合线长时间维持、耦合并加强成为这次强对流天气的直接触发和维持机制;飑线后部一直维持雷暴高压,表明有地面大风存在;(4)雷达回波伴有弓形回波特征,低层呈现有界弱回波区(BWER),中高层有明显的回波悬垂,50～55 dBz强回波区延伸到7.5 km,表明对流风暴内有强烈的上升气流,有利于短时强降水和大冰雹的形成;(5)弓形回波径向速度剖面图上存在中层径向辐合(MARC)。     

一次区域性雷暴大风的特征分析

2021年8月23日午后黑龙江省西南部地区出现了一次区域性雷暴大风天气。本文利用常规观测资料和ERA5再分析资料对此次过程进行了特征分析。结果表明：该过程是在冷涡背景下,低层暖湿输送强迫形成的区域性多类型雷暴大风天气,强垂直风切变、中层干层、大的对流有效位能提供了有利的环境条件。地面辐合线触发在暖锋锋生区内产生了下击暴流和多单体风暴,造成了局地的雷暴大风和低质心强降水;线状对流系统中的弓形回波其前侧入流缺口、后侧弱回波区、高反射率因子梯度大值区、超过60 d Bz的强中心不断生消及其V型缺口,都对雷暴大风和冰雹有很好的预警指示;冷池的面积与冷源强度同雷暴有明显的对应关系且对流的发展和冷池加强也形成了反馈机制。     

一次南岭山脉前汛期强对流天气过程诊断分析

利用常规观测资料、FY-2G/2E卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料与ERA-Interim再分析资料,对2016年4月17—18日南岭山脉一次强对流天气过程进行了诊断分析。结果表明:(1)该过程前期,受地面倒槽与辐合线影响出现暖区降水,后期随着地面冷空气侵入配合低空切变线与高空槽东移南压迅速转变为锋面降水,强降水落区与南岭山脉走向一致,大暴雨由多个中尺度对流系统(MCS)移入和有利地形作用造成;大冰雹、雷暴大风主要出现在暖区降水时段,暖区短时强降水以高质心降水为主,锋面越山之后强天气主要为低质心短时强降水,雷暴大风和冰雹较少出现。(2)雷达回波图上中层径向辐合的出现,对雷暴大风具有预警参考意义;中气旋、高垂直累积液态水含量(VIL)、回波悬垂、有界弱回波等回波特征对提前预警大冰雹有一定的指示作用。(3)不同类型强天气发生的大气层结条件存在差异,上层干区深厚、低层湿度条件较好有利于产生大冰雹,大的0—6 km垂直风切变有利于冰雹增长;大的下沉对流有效位能(DCAPE)是预报雷暴大风的一个参考指标;整层温度露点差和DCAPE小是判断只出现短时强降水的参考依据。(4)南岭及其附近地区"喇叭口"地形和迎风坡地形有利于低层气流辐合触发对流,造成暴雨多发和降水时间延长,南岭背风坡的锋生作用使南岭山脉南麓出现雷暴大风、冰雹等天气的可能性增大。     

地形、冷池出流和暖湿空气相互作用造成北京一次局地强降水的观测分析

利用地面和探空常规探测资料、多普勒天气雷达以及风廓线雷达资料,对2015年8月7日发生于北京的一次伴随有闪电和冰雹的突发性局地强降水过程的成因进行了分析。结果表明:这次过程发生在强层结不稳定环境中,对流层中层低槽配合低层切变线,促进河北西北部对流发展,并向东南方向移动,形成北京西北部短时强降水;北京中部地区强降水的直接制造者则是新生的局地性雷暴单体,由雷暴冷池出流和暖湿空气在边界层交绥和辐合所触发。北京西北部地形促使冷池出流下山速度加快、冷池出流高度抬高,以及偏东暖湿气流的辐合抬升作用,则是局地雷暴新生的重要影响因子。     

通辽市2016年6月22日强对流天气的特征及成因分析

利用常规气象资料、多普勒雷达资料以及NCEP2.5°×2.5°再分析资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征分析2016年6月22日通辽市强对流天气成因。结果表明:此次强对流天气发生在中高层偏西气流带来的弱冷空气叠加在低层切变线南侧的暖湿空气之上,促使对流强烈发展;垂直累积液态含水量大值区和"逆风区"分别对冰雹和短时强降水有很好的指示意义;强对流天气发生在地面中尺度辐合线附近;高空急流与低层低涡的配置结构,为这次强对流天气提供了必要的动力条件。     

2014年7月14日新乡强对流过程成因分析

利用常规和区域自动站观测资料、卫星和多普勒雷达监测产品及NCEP再分析资料,对2014年7月14日新乡强对流过程进行了综合分析。结果表明：高空东移冷槽与低层暖脊叠加使新乡上空形成明显的不稳定层结,而中低层暖湿空气在午后表现出明显的北抬和向高空扩展的趋势,使大气对流不稳定度进一步加强,有利于雷暴大风和冰雹强对流天气的出现;同时,强对流天气发生前0—6 km垂直风切变达到中等偏强程度,有利于对流系统的形成和维持。地面中尺度辐合线起对流触发作用,辐合线尾部前侧的对流云团发展更强更快。云团合并导致对流云团迅猛加强,对流单体合并有利于对流回波的暴发性发展及回波顶快速抬升。过程中雷暴外流边界也是强对流的重要触发机制,太行山脉东侧的雷暴外流边界受地形抬升作用,触发大范围分散的对流单体,导致了局地短时强降水天气。风灾主要是由多单体风暴中的下击暴流和雷暴外流边界造成的,下击暴流造成的大风比由雷暴外流边界导致的大风更强。此外,强回波中心强度增强、质心高度迅速升高,回波顶高和VIL值跃增等对强对流过程中局地冰雹预报有较好的指示意义。     

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。     

河南省一次致灾强对流天气的中尺度分析

利用常规观测资料、中尺度分析产品和雷达资料对2013年8月1日凌晨发生在河南省西部、北部的一次致灾强对流天气过程进行分析.结果表明:这次强对流是在上干冷下暖湿的不稳定大气层结条件下产生的,较大的垂直风切变出现在强对流发生后,可能与强对流天气产生时间较晚有关;地面辐合线是这次强对流产生的触发机制,强对流发生在地面等温线和等露点线的密集区内.云图亮温的低值中心对应地面的强雨区.1日凌晨,对流回波东移加强,先后形成的两条弓形回波,均存在明显的低层弱回波区和中高层的悬垂回波结构,大风发生在弓形带状回波后侧;对流回波带低层有很强的西南风急流,使得强对流回波形成弓形带状回波;强回波带的前沿速度场上,有中尺度辐合线、辐合区、逆风区存在,它们的出现和维持是产生局地强降水的一个有用指标,中尺度系统的存在是强对流风暴产生、维持、发展的必要条件;较大垂直液态含水量的维持为产生强降水提供了有利条件,垂直液态含水量的增减,预示着地面强对流天气的开始和减弱.     

秦巴山区一次罕见雷暴大风天气成因分析

利用MICAPS资料、NCEP1°×1°逐6 h再分析数据以及FY-2G卫星、安康雷达探测等资料,对2019年6月2日发生在秦巴山区的一次罕见雷暴大风天气进行成因综合分析。结果表明:2日陕南中东部地区存在有利于强对流风暴发生和发展的热力不稳定条件;地面图上,傍晚前后从关中向陕南发展移动的冷池触发了本次雷暴大风天气;过程发生时,云图上中尺度对流系统云系逐渐东移南压,云顶亮温梯度最大区域和地面冷池前方辐合线位置基本一致;雷暴大风发生时低层雷达速度图上有显著的大风速核、明显的中层径向辐合和低层辐散及其雷达强回波质心的下降,这些都为雷暴大风天气的预报预警提供了一定的指示。     

石河子地区一次强对流天气综合分析

针对2008年主汛期期间7月25—26日在新疆石河子地区出现的冰雹、雷暴、短时强降水等强对流天气过程,对大尺度的天气形势、卫星云图和新一代天气雷达产品进行分析,剖析了石河子地区出现强对流天气的环流背景以及雷达产品的特征。结果表明：此次过程中高空有明显的低槽不断向该地区分裂干冷空气,并与槽前西南气流和中低层的辐合系统相配合,使得对流有效位能不断积累,不稳定指数不断增大,为这次强对流天气过程提供了有力的动力、热力条件。局地出现的冰雹、雷暴、短时强降水与大于50dBz的回波强度、9km以上的云顶高度和45—50kg／m^2的VIL回波特征,在雷达图上均有较好的对应,且发生地与回波的移动方向相一致。     

豫西地区一次冰雹天气多普勒雷达资料分析

利用常规气象资料和多普勒雷达资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征等方面分析2006年8月豫西地区一次大范围冰雹天气过程的成因。结果表明:高空冷空气的侵入对不稳定能量释放起了触发作用,华北冷涡和低层切变线的相互配置为冰雹的发生提供了有利的动力抬升条件,地面冷锋的南压迫使暖湿空气抬升利于冰雹的形成;普通单体风暴或超级单体风暴都可导致冰雹发生,中气旋、逆风区、低层辐合的存在及产生冰雹前的高反射率因子、高的强冰雹概率、高垂直积分液态水含量这些典型的强回波特征,对冰雹的短时(临近)预报具有一定的指示意义。     

基于WRF模式和CloudSat卫星资料对黄淮下游一次强对流天气过程的诊断分析和数值模拟

利用Cloud Sat卫星资料和WRF中尺度模式,结合NCEP再分析资料及FY2G静止气象卫星资料,研究了发生在黄淮地区的一次深对流天气过程,分析了此次过程的天气特征、动力结构,重点分析了该次强对流过程中各水成物的时空演变特征。结果表明:(1)黄淮下游地区处于副高西北边缘,温度高,湿度大,对流潜势好。在地面冷锋和低层切变线的抬升触发下,气流不断辐合上升,同时高层冷平流与低层暖湿空气为强对流的发展提供了热力不稳定条件;(2)使用静止卫星TBB产品可以很好的定位、追踪深对流系统,但单一的TBB产品无法分辨深对流云和较厚的高云。本文结合Cloud Sat卫星资料和TBB产品把剖面上的云分为3种:非对流云(NDC),一般深对流云(DC),深对流核(DCC);(3)深对流云核(DCC)位于对流系统南部边缘,在3种云中DCC中冰相粒子粒径大、数浓度多、冰水含量大,且其最大值区域都位于12 km高度附近,这一区域可能是对流云内冰晶凝华增长、凇附增长、聚并增长形成大冰相粒子的关键发生区;(4)耦合了NSSL双参方案的WRF模式对于本次过程体现了较好的模拟效果,并通过模拟再现了此次天气过程中水成物的分布特征,发现本次过程深对流云中存在过冷水累积带特征。冰核核化形成的冰晶通过碰并过程形成雪晶,霰又由雪晶碰撞冻结过冷水滴以及过冷雨滴冻结产生,之后不断增长转化形成冰雹,雹增长到足够大后降落,其中雪晶和过冷水累积带对霰(雹胚)及雹的产生及增长至关重要。     

桂林市2019年“3.21”极端大风与“4.24”致灾冰雹过程特征对比分析

利用常规、非常规观测及NCEP再分析资料,对比分析广西壮族自治区桂林市中γ系统造成的极端大风和中β 系统造成的致灾冰雹过程。(1)高低空急流耦合为强对流天气提供有利背景条件,锋面及辐合线为触发系统。大风过程锋面、冰雹过程高空槽动力作用更强。(2) 均具有强的上干冷下暖湿不稳定层结、强下沉动能、CAPE及中低层垂直风切变,大风过程中层干层更显著,冰雹过程CAPE更大。(3) 冷池出流与环境风垂直切变维持平衡使上升速度区呈垂直状态,利于飑线发展。变压风与冷池共同影响使风暴发展并向变压低中心移动,大风过程冷池前沿与变压低中心在广西临桂迭加,表明强风暴造成的下击暴流与低层中气旋迭加导致极端大风。(4) 大风、冰雹均由镶嵌在飑线系统中的超级单体风暴造成,超级单体强回波中心达65 dBZ,具有弱回波区、三体散射。大风过程强风暴借助冷锋热力边界的斜压性形成低层中气旋,低层钩状回波更明显,并有明显的MARC及强回波核心下降特征;冰雹过程强回波质心高,VIL达55~65 kg/m2,并有跃升现象。(5) 均有中等强度中气旋。大风过程中气旋比冰雹过程低,半径明显减小。大风过程中气旋与龙卷涡旋特征同时出现,对极端大风有预警作用。      

滨海新区2014-06-22强对流天气过程分析

依据常规高空、地面观测及雷达资料,对2014年6月22日滨海新区的强对流天气(短时强降水、冰雹)过程进行分析。结果表明:1)500 h Pa低涡位于40°N,滨海新区上游有冷空气侵入,并且700 h Pa和850 h Pa也有切变线存在,是滨海新区地区发生强对流天气的环流背景。2)对流层低层水汽充沛,探空CAPE、SWEAT等指数指示意义较好,存在较好的不稳定能量和弱的垂直风切变,尤其是地域性的海风过程提供了触发条件和底层水汽。3)雷达回波演变上可以清晰看到出流边界(阵风锋)和海风锋共同作用触发单体回波及单体发展、旺盛、消亡演变过程。该过程中,冰雹移动路径沿滨海新区地面辐合线(海风锋)呈东北—西南向移动,该路径是滨海新区的强对流天气常有的移动路径之一。     

江苏沿江地区一次强冰雹天气的中尺度特征分析

利用常规气象资料、卫星、多普勒天气雷达、风廓线雷达等资料,对发生在江苏沿江地区一次强冰雹天气形势背景、环境热动力条件、强冰雹发生前地区环境场变化、超级单体雷达回波中尺度特征等进行了详细分析。结果表明:(1)在东北冷涡槽后干冷气流影响下,中高层干冷、低层暖湿的不稳定层结,高低空急流以及地面辐合系统的配置为此次强对流天气的产生提供了有利热动力条件;高CAPE值、逆温层、低层适当水汽条件及较强的深层垂直风切变有利于强冰雹天气的发生。(2)利用多普勒天气雷达、风廓线仪数据反演垂直分布的物理量场(平均散度、平均垂直速度、相对风暴螺旋度、垂直风切变)能够反映本站上空环境场的快速变化情况:强对流系统移入本站前雷达站上空逐渐调整为低层辐合、中高层辐散的风场配置结构,螺旋度和垂直风切变数值逐渐增加,表明环境场有利于强对流系统的维持发展。(3)强降雹超级单体除具有三体散射现象、入流缺口等雷达回波中尺度特征外,持久深厚的中气旋存在造成了显著的有界弱回波区和高悬垂强回波区。应用双多普勒雷达风场反演技术揭示了超级单体内部环流结构:低层气旋性旋转,中层旋转加强,高层风场辐散。超级单体内部涡旋特征的出现和维持有利于支撑空中大冰雹的增长。     

2013年3月20日广东东莞罕见龙卷冰雹特征及成因分析

利用常规观测、NCEP/NCAR再分析、多普勒天气雷达及自动气象站资料等,对2013年3月20日发生在东莞的一次罕见龙卷、冰雹等致灾性强对流天气过程进行分析。结果表明：1）龙卷过境时的单站气压、温度、风向风速与雷雨大风过境时明显不同,前者具有较典型的龙卷特征。2）华南地区高低空强的风随高度增大的垂直变化、上干下湿的位势不稳定层结以及低层高湿、增温为对流天气发展提供了有利的环境条件,冷空气南压和近地面边界层中小尺度辐合系统为其提供了触发机制。3）中等强度的对流有效位能（CAPE）、强的0-6 km深层垂直风切变以及较强的0-1 km低层垂直风切变为龙卷产生提供了可能性。4）龙卷、冰雹强对流风暴的发展加强与近地面边界层中小尺度辐合系统加强有密切关系。5）同时出现冰雹、大风、龙卷时,最强回波为72 dBz;龙卷出现在超级单体的钩状回波附近,更靠近后侧V形缺口;多时次观测到三体散射（TBSS）回波,与降雹对应;反射率垂直剖面图上可见明显的低层弱回波区、中高层回波悬垂,有界弱回波区（BWER）先于龙卷20多分钟出现。径向速度图上,龙卷出现时超级单体风暴同时具有龙卷涡旋特征（TVS）和中气旋特征。     

2011年7月黑龙江省西部罕见暴雨成因分析

利用区域自动站和常规观测资料及卫星云图、多普勒雷达资料,对2011年7月31日黑龙江省西部大区域暴雨过程进行分析。结果表明：黑龙江省西部暴雨区位于高空西风急流出口区左侧、低空和超低空急流的左侧,高空辐散和低空辐合作用为暴雨过程提供了动力条件,低空和超低空急流为暴雨提供了水汽条件;在对流层中层有较强的干冷空气侵入,短时强降水落区位于干侵入边界,并且与TBB大梯度区有较好的对应关系;而在雷达回波中,短时强降水落区位于速度图中的风场不连续线附近。     

2013年6月30日皖南山区对流性暴雨成因及漏报原因分析

利用地面自动站、雷达、FY-2E红外卫星云图,以及Laps等资料,对2013年6月30日发生在皖南山区的一次局地、突发性的对流性暴雨过程的成因和预报失误原因进行了分析,结果表明：首先,由中尺度地面辐合线和中气旋触发形成的MCS是这次过程的直接影响系统;中高层的干空气侵入有利于对流不稳定层结的形成与发展,导致对流性暴雨产生;强降水中心出现在对流云团发展强盛到成熟阶段,落区位于MCS的中心附近或MCS上风一侧、边界光滑整齐的位置;此外,地形阻挡产生强迫上升运动对MCS的发展起到促进和加强作用。其次,CAPE值、K指数、SI指数等物理量,以及反射率因子、中气旋、回波顶高、垂直液态含水量等雷达产品的演变对对流性暴雨的发生、发展、结束有一定的指示作用。在有利的天气形势下,当出现大于50dBz的强回波,且配合气旋性辐合时,可能出现大于30mm／h的强降水。这次暴雨过程漏报的主要原因是：大尺度天气形势配置不是很有利,对中层干侵入的分析不够深入和未能充分运用中小尺度的Laps分析资料等。     

干旱区冰雹天气特征分析——以新疆石河子为例

文章针对2010年石河子出现的4次致灾冰雹天气,从环流特征、热力场和C波段多普勒雷达资料等方面进行综合分析。结果表明:低(涡)槽型和西北气流型天气系统与地形抬升作用的共同影响,是石河子产生强冰雹天气的主要原因。生成于石河子西北一带的对流单体合并加强后,沿东南方向入侵新疆地区,如果其移动路径为西北—东南向,且发展为强冰雹云,则带来的冰雹天气来势较猛,强度大,灾害较严重。依据RHI回波顶高度H与45dBz回波顶高H45的差距识别冰雹云,当H-H45≤1.5 km时,为强冰雹云;当1.5 kmH-H45≤2.5 km时,为中等雹云;当2.5 kmH-H45≤3.5 km时,为弱雹云。