基于大气不稳定参数的广东地区雷暴特征分析

利用广东省清远地区2011、2012和2014年6—8月地闪定位资料将每天发生的雷暴情况进行分级,并结合对应的探空资料,计算对流有效位能、沙氏指数、K指数等反映大气稳定性或能量关系的参数,分析其在发生时间和强度不同的雷暴发生前的分布情况。结果表明,沙氏指数、抬升指数、K指数、全总指数、强天气威胁指数和对流有效位能与雷暴强度有一定的相关性,而对流抑制能量、粗理查森数与雷暴强度间没有发现较好的相关性。广东地区雷暴发生前沙氏指数小于0℃,抬升指数小于-2℃,K指数大于30℃,对流有效位能大于500J/kg,更容易产生中强雷暴。广东地区的K指数高于青藏高原地区20℃左右,对流有效位能的平均值高于青藏高原及陕甘宁地区约300J/kg,其余参数分布特点与部分地区相似,进一步反映了广东地区雷暴特征的特殊性,加深了对广东地区雷暴特征的认识。     

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。     

对流有效位能在强对流预报中的应用研究

利用2003年3-10月清远探空站逐日资料，得到不同气块抬升高度的对流有效位能（CAPE），利用相关统计方法，对CAPE与强降水、雷雨大风的关系进行统计分析，结果表明：不同气块起始高度得到的对流有效位能相差很大，其中最佳对流有效位能始终是最大的；CAPE850与强降水呈显著正相关；CAPE850、MUCAPE、CAPEINV与雷雨大风呈显著正相关；CAPE850、MUCAPE、CAPEINV三者中，CAPE850与强对流的相关系数最高，但计算MUCAPE，了解大气的极端不稳定状况可以减少漏报的几率；CAPE变化趋势与强对流日的对应关系在前后汛期有不同的表现，前汛期对应关系较好。     

对流参数气候特征在短期预报中的应用

利用对流参数气候特征,可以判断对流天气出现的可能性,进而提高预报时效。以2004年和2005年6－8月石家庄17个地面站观测资料和邢台站高空探测资料为例,计算了对流有效位能（CAPE）、沙氏指数（SI）、K指数（KI）和对流性稳定度指数（IC）等对流参数的气候平均值（气候特征）,求取雷暴日和强雷暴日各对流参数的平均值。结果表明：不同的月份与不同强度对流天气的气候特征有明显差别。计算了2006年7月逐日4个时次的对流参数,并分析这些参数和石家庄天气的关系表明：CAPE和SI能够较好的反映出强对流的一些特征;02时和14时加密探空资料弥补了08时和20时时间间隔较长的缺陷,对提高对流天气的短期和短时预报水平,有着十分重要的意义。     

基于地基遥感设备构建遥感探空廓线

利用天津地基遥感(风廓线雷达和微波辐射计)数据及地面自动气象站数据构建地基遥感探空廓线系统(简称遥感探空廓线), 旨在弥补常规探空层结信息时空密度不足, 对2020—2021年5—9月遥感探空廓线反演结果进行模式检验, 并从中选取10次强对流过程进行个例效果评估。结果表明:反演数据与欧洲中期天气预报中心再分析数据(ERA5)比湿的平均绝对偏差为1.06 g·kg-1, 对流有效位能相关系数为0.84(达到0.01显著性水平)。10次强对流过程中强对流发生前临近时次常规探空对流有效位能平均值为322 J·kg-1, 遥感探空廓线具有分钟级时间分辨率, 能高时效性地跟踪大气状态的演变趋势, 对流发生前8 h内对流有效位能平均峰值为1451.88 J·kg-1, 与常规探空相比具备明显对流指征。研究表明:遥感探空廓线能动态描述热动力参数的配置及对流潜势的发展与释放过程, 有利于提高短时临近预报的精细化水平。     

广西雷暴天气预报指标研究

利用2003-2012年的地面填图和探空资料,统计常用对流参数满足指定阈值条件时广西6个探空站出现雷暴天气的概率（简称＂雷暴概率＂）。统计结果表明：整层比湿积分（IQ）、K指数（KI）和抬升指数（LI）与雷暴概率有显著的线性关系,当IQ、KI增大,或LI减小时,雷暴概率增大。对流有效位能（CAPE）在0-200J·kg-1之间增长时雷暴概率迅速增大,但超过200J·kg-1后雷暴概率增大不明显。根据统计结果,选取IQ、KI和LI作为预报因子,CAPE作为消空因子,定义了一个适用于广西雷暴天气的经验预报指标。用2013年资料做试报检验,结果表明该指标对6小时内的雷暴天气有较好的预报能力。     

渤海西部雷雨大风统计特征及对流参数指标分析

使用2011—2016年5—9月渤海西部7个海岛、平台、浮标站加密资料等,对渤海西部雷雨大风统计特征进行分析,结果表明:渤海西部雷雨大风以8～9级为主,主要发生在渤海西部偏南海区;6月发生最多,其次是7月,5月最少,其中,6月过程主要发生在19—23时,同时,高空冷涡影响过程是低槽影响过程次数的两倍,且以带状回波影响最多,占68.8%;大风发生前6～12 h,渤海西部比上游陆地站温度每经度低6℃,而在大风发生前1～2 h,比上游沿岸温度每经度高4℃以上,气压每经度低2 hPa;同时,使用订正探空资料分析渤海西部雷雨大风发生前对流参数指标及其参考阈值,结果表明:抬升指数、大风指数、最佳对流有效位能和0～3 km垂直风切变在渤海西部相对华北陆地更明显,分别给出渤海西部6—9月逐月以及高空冷涡和高空低槽背景下的抬升指数、大风指数、最佳对流有效位能和0～3 km垂直风切变参考阈值,为渤海西部雷雨大风预报提供参考。     

广州白云机场雷雨大风的天气气候特征

利用实况资料统计分析了1998－2007年广州白云机场雷雨大风天气的气候规律,将雷雨大风天气发生前背景场按对流层中水平风的强、弱切变分为4型：强风速和强风向切变型、台风外围中小尺度天气型和副高边缘型。从中总结出产生雷雨大风的前期天气系统特征,指出强切变类主要发生在春夏季,其中强风速切变型主要集中在3－5月,强风向切变型多发生在6－8月。弱切变类常发生在夏秋季,其中副高边缘型主要发生在5－8月,台风外围型发生在7－9月。白云机场雷雨大风出现最多的是在副高边缘,午后热力对流旺盛,风的切变不明显的天气形势下。分别计算每类型合成平均的能量和稳定度指数,发现对流有效位能（CAPE）、对流抑制能量（CIN）、强天气威胁指数（SWEAT）等指标,对雷雨大风有较好的预报意义。     

环境与强对流(雹)云相互作用的个例模拟

基于北京2005年5月31日雹云个例数值模拟结果,分析了对流有效位能(CAPE)和水平风垂直切变(下称shear)等环境因素演变对对流活动的影响,并进一步分析了强对流云与局地环境之间的相互作用.长生命史的超级单体风暴需要shear和CAPE之间相互配合,一般用理查逊数(Ri=CAPE/shear)表示.本文给出了个例中这种配合的具体表现:当对流有效位能达到1000 J·kg-1时,小的垂直风切变产生一般单体对流,对应Ri数＞10,较强切变产生超级单体强对流,对应Ri数在1～5之间.环境影响对流形态,同时对流对局地环境也有明显影响:一般单体对流组成的飑线使其移动方向的局地环境shear增大,超级单体强对流随着其发展对环境shear的消耗明显,使得其周边几十甚至上百公里的环境shear明显减小.强对流活动区域局地环境shear的减小和CAPE的降低相配合,使R2数维持在1～5之间,有利于超级单体流型的维持.     

呼伦贝尔市雷暴的时空分布特征及类型分析

利用呼伦贝尔市地区8个气象观测站1971—2000年的雷暴观测资料,统计分析了雷暴的时空分布特征并总结呼伦贝尔市雷暴的一般天气类型。结果显示:呼伦贝尔市雷暴日数的空间分布呈现出大兴安岭山地多、平原低地次之、草原地带较少的特点;各站的雷暴年际变化较大,有很强的季节性特点,集中出现在4—10月,夏季6—8月的雷暴次数占80%以上,发生雷暴的峰值时段在14—17时,雷暴日数具有较强年代际变化,呈明显的波动下降的特点;呼伦贝尔市雷暴天气有4种基本天气类型。     

江门市雷暴多发期气候特征研究

使用江门市1961-2010年和广东省其他20个地级市1971-2010年期间的逐日雷暴日数资料,用频率分析和主因子分析等方法,对江门地区雷暴多发期的气候特征进行了研究。结果表明,江门地区的雷暴气候特征与广东省其他市的相关性高,其雷暴发生的气候规律在广东地区有很强的代表性。江门地区的雷暴多发期为4-9月;其中雷暴多发期又分为4-6月和8-9月的前、后雷暴多发期,7月为过渡期。前雷暴多发期有先下降然后上升的气候变化趋势,突变年份是1983年,与西风带大气环流的20世纪80年代初的突变对应。在候尺度的突变分析中,发现突变出现在5月第4候,与很多研究公认的南海夏季风的平均爆发日期一致。     

环境场条件对雷暴传播运动影响实例分析

通过对一个明显后向传播雷暴和一个无明显传播特征雷暴的环境场进行对比,分析环境场条件对雷暴传播运动的影响。结果表明：二者高空均受冷涡后部西北气流控制,有中空急流,低层受暖温度脊影响,气温较高,傍晚前后受短波槽影响,在鲁西北地区产生对流天气;后向传播雷暴的环境场水汽条件较好,大气斜压特征明显,近地面层高温高湿,θse锋区位于对流层中层,中层干空气与低层冷空气入侵,二者共同作用是雷暴的产生机制;无明显传播特征雷暴的环境场水汽条件较差,θse锋区位于850 hPa以下,对流层低层干冷空气与暖湿空气交绥是雷暴的产生机制;雷暴易发生在水汽通量散度中心北侧梯度较大的区域,主回波后部大气为不稳定层结且具有辐合中心、相对湿度较大的特征,这是产生新对流单体的关键;若雷暴区有湿平流,雷暴的下游方向有水汽辐合中心,且辐合中心具有斜压特征,有利于雷暴新生,反之,则不利于雷暴新生。     

小浪底水库蓄水前后雷暴气候变化特征分析

利用小浪底库区及周边地区具有代表性的12个气象站蓄水前后共20 a逐日雷暴资料,采用数理统计方法对各站雷暴日数、初日、终日及其空间分布特征等进行统计,结果表明:小浪底水库蓄水后,因水域面积增大,对小浪底库区及周边雷暴气候特征等有较大影响,库区和周边东部年雷暴日数和初终间日数呈增加趋势,周边南部呈减少趋势;雷暴日数秋季增加,夏季减少;库区和周边雷暴初日均呈明显的提前趋势,终日多呈推迟趋势。     

鹤壁市雷暴短时监测和临近预报流程

利用卫星云图数字化资料、雷达探测和雷电定位探测资料对雷暴天气进行短时监测 ,并与多种短期预报方法集成 ,建立时效为 3～ 6小时的雷暴临近预报流程 ,从而达到预测强对流天气之目的。     

湖北省雷暴日数与云地闪电密度关系研究

为了研究年雷暴日数与雷击大地年平均密度关系,以满足雷电防护工程设计、雷击风险评估和雷电灾害防御工作需要,采用湖北省ADTD雷电监测定位系统探测的2007--2010年云地闪电资料和雷电监测理论探测效率在95％以上的28个气象台站的年雷暴日数,对台站周围不同半径距离范围内年平均云地闪电次数与年平均雷暴日数进行统计分析。结果表明：在台站周围18～20km范围内,相关系数明显增大,其中18km范围内相关系数最大为0．8521。由此可以认为,观测人员一般只能听到观测站点周围18～20km左右的雷声。经统计计算,拟合年平均雷暴日数与雷击大地年平均密度关系式为：Nc=0．029Td^1.5。通过2011年检验表明,采用拟合方程：Nc=0．029Td^1.5计算各台站雷击大地年平均密度明显优于规范方程：Nc=0．024Td^1.3计算的效果。     

基于温度层强回波区域面积的天气雷达雷暴自动识别方法北大核心

为利用天气雷达回波资料实现雷暴的自动识别,提出了一种基于温度层强回波区域面积的天气雷达雷暴自动识别方法。该方法首先利用雷达回波体扫数据在水平范围内搜索强回波区域;再对某一温度层上,达到设定阈值的雷达回波反射率因子的区域进行面积求和,当水平范围强回波区域面积达到识别面积阈值时,判定该强回波区域为雷暴区域。在此基础上,结合S波段双偏振多普勒天气雷达观测资料、闪电定位资料,采用了17个雷暴天气过程的312个雷暴区域检验识别算法。结果表明:当等高度平面位置显示(CAPPI)数据处理中采用(35 dBZ,0℃,2 km^(2))参数组合能够达到最优的识别效果,识别概率可达87.5%,虚警率为32.9%,临界成功指数为61.2%。该方法可以用于天气雷达的雷暴计算机自动识别业务。     

ENSO期间海洋性大陆典型地区闪电活动特征分析

利用星载闪电探测器(光学瞬变探测器(OTD)和闪电成像传感器(LIS))的观测资料,配合其他气象资料,对厄尔尼诺期间(1998年春季)和拉尼娜期间(1999年春季)海洋性大陆典型地区(11.25°S—3.75°N,96.25°—128.75°E)的闪电活动变化特征进行研究,分析了雷暴单体数目以及雷暴单体闪电率对闪电活动变化的影响,并通过对比厄尔尼诺年春季和拉尼娜年春季的大气环流形势、相对湿度、最大对流有效位能、对流风暴高度等气象要素,讨论闪电活动变化的原因。结果表明:(1)从ENSO期间雷暴单体密度和闪电密度的空间分布变化特征来看,厄尔尼诺年春季的闪电活动及雷暴活动均比拉尼娜年春季的多,并且,从闪电数目和雷暴单体数目的纬向平均、经向平均的年际变化可以发现在厄尔尼诺年春季闪电活动、雷暴活动有东伸南移的趋势。(2)在海洋性大陆典型地区,雷暴单体数目的变化是闪电数目变化的主要因子,而雷暴单体闪电率的变化是闪电数目变化的次要因子。(3)与1999年春季相比,1998年春季的副热带高压范围大、强度大;地面相对湿度大,高空相对湿度小,上下层湿度差异大,有利于对流发展;对流风暴高度较高,冰相粒子层厚度也较深厚,对流发展旺盛;最大对流有效位能大于300 J/kg的天数的空间分布极大值区域正好与闪电密度、雷暴单体密度的大值区域对应,雷电活动与对流有效位能值密切相关。     

海南儋州雷暴天气气候特征分析

利用1971-2000年儋州30年逐日雷暴观测资料,对海南儋州地区雷暴时间分布特点和变化规律进行分析研究,总结了儋州雷电活动的气候特征.结果表明:儋州年平均雷暴日数达111天,高发季节为每年5-8月,高发时段为午后13-17时,年雷暴日数年代际线性变化呈下降趋势,但二阶滑动平均变化趋势为先减后增.对1991-2000年雷暴产生的天气影响系统统计表明:儋州雷暴主要产生于冷空气、变暖的高压脊、热带气旋、副热带高压、热带低值系统5类天气系统中,有明显的季节特征.     

中川机场雷暴的气候统计特征

利用兰州中川机场1986～1995年的气象资料,通过统计分析,揭示出兰州中川机场雷暴变化特征。结果显示:中川机场雷暴集中在5～9月,以高空槽后西风气流中存在冷温度槽形势的热雷雨居多。