江苏典型下击暴流风暴结构特征统计分析

为了研究江苏地区下击暴流的结构特征,利用常规天气资料、雷达探测资料、自动气象站观测资料和ERA5再分析资料等,选取2007—2018年江苏地区19个典型下击暴流过程进行统计分析。结果表明:江苏下击暴流的分布呈北多南少,以湿下击暴流为主,7月是下击暴流的高发月份,孤立风暴型下击暴流具有弱的天气尺度强迫和上干下湿的结构,风暴移速较慢,飑线镶嵌型下击暴流具有很强的天气尺度强迫特征,风暴移速较快。下击暴流影响期间地面温度变化剧烈,温度降低伴随有明显风速增大过程。统计显示,产生下击暴流风暴的环境温度平均垂直递减率为6.8℃/km,能够保证负浮力的维持,干冷空气被中层辐合气流夹卷进入风暴内进一步加强了下沉气流,使得下击暴流得以维持和加强。下击暴流的初生阶段,强反射率因子核心和中层径向辐合出现在下击暴流发生前20—30 min,成熟阶段,强反射率因子核心高度有明显降低,低层呈辐散结构。      

下击暴流形成机理及监测预警研究进展

下击暴流指对流单体强下沉气流引发的地面或地面附近的爆发性辐散出流,单个下击暴流会导致千米尺度地面强阵风,而下击暴流簇可导致较大范围间断性地面灾害性强阵风,其形成机制亦不限于强下沉气流辐散。文章回顾了下击暴流的界定,然后分为孤立风暴产生的下击暴流和中尺度对流系统内嵌的下击暴流两种情况进行讨论,内容包括对流大风和下击暴流产生的物理机理、风暴结构特征以及基于多普勒天气雷达的预警技术。在上述回顾基础上,对下击暴流形成机理及监测预警难点进行了讨论,提出了与下击暴流相关的亟需研究的问题。     

一次系列下击暴流事件的多普勒天气雷达分析

该文首次利用我国新一代天气雷达资料对一次系列下击暴流过程进行了详细分析。2003年6月6日在安徽定远县和肥东县交界处附近发展起来的一个孤立的强烈多单体风暴, 产生了一次伴随强降雹的系列下击暴流事件。此次系列下击暴流事件实际上是由多单体风暴中3个相继发展的对流单体分别产生的3次下击暴流构成的。每轮下击暴流触地前, 都伴随着相应对流单体反射率因子核心的逐渐下降。在首轮下沉气流触地前6 min, 1.5°到4.3°仰角的径向速度图上都出现向着风暴中心的辐合, 其中以2.4°仰角 (地面以上约3~4 km) 的辐合最明显。因此, 反射率因子核心的逐渐降低并伴随云底以上的速度辐合的多普勒雷达回波特征, 可以用来提前数分钟预警下击暴流的发生。     

一次下击暴流风暴的成因和结构特征分析

2017年7月28日四川省东北部出现了一次罕见的湿下击暴流大风天气过程。本文利用地面自动站、雷达、卫星等观测资料以及FNL数据、视频资料,对下击暴流风暴的成因和结构特征进行研究分析。研究表明:此过程发生前,对流层中低层的环境温度及其直减率均达到同期历史极端值,有利于雷暴大风类型中尺度对流风暴的形成;此次下击暴流,主要由阵风锋与地面中尺度辐合线相交后触发,阵风锋水平涡度不断输入对流系统内,产生正的相对风暴螺旋度,利于对流风暴持续发展到较高高度,为下击暴流的产生提供条件;下击暴流发生前的对流风暴,在视频截图和反射率因子剖面图上均表现为悬垂倾斜结构,倾斜方向与对流层中层平均风向较一致;对流风暴中层的气旋性涡旋结构特征可作为下击暴流的预警指标之一。     

一次强雷暴阵风锋和下击暴流的多普勒雷达特征

利用江苏盐城多普勒天气雷达资料结合自动气象站和常规观测资料对2007年7月25日苏北兴化等地的一次雷雨大风过程进行了分析.结果表明:风灾是由两种不同类型的雷暴大风产生的.一种是阵风锋,产生于风暴前沿,影响时地面产生7～9级大风.另一种是下击暴流,产生于多单体风暴中,其反射率因子核初始高度高于-20℃等温线高度,有中层径向辐合和反射率因子核下降的特征.影响时风暴内部下沉气流在地面强烈辐散,产生10级以上的大风.阵风锋上空有新生单体合并进原风暴,风暴发展加强;当下击暴流产生、风暴减弱后,阵风锋上又有新生单体补充进原风暴,导致下击暴流连续产生,阵风锋持续影响.     

北京一次下击暴流的三维数值模拟分析

应用中尺度气象数值模式WRF模拟再现了2001年8月23日北京时间14时至24日00时发生在北京密云县附近的一次典型强对流风暴天气,重点发掘并分析了密云水库附近一次茁中尺度下击暴流的形成与演变过程。研究表明：（1）WRF模拟结果显示该茁中尺度下击暴流的生命期为1 h左右,水平尺度约为20 km,其水平和垂直流场与下击暴流流场的理论结构基本一致,但辐散气流流速在近地面层未能达到下击暴流定义的18 m/s;（2）模拟的下击暴流环境场中扰动位温、各水成物的比含水量与层结不稳定性以及上升气流的联系紧密,并可推断强下沉气流主要由雨水粒子拖曳作用产生,较大的位温扰动则加强了气流上升运动,迫使暖湿气块更大程度抬升,进一步维持和发展下击暴流系统。     

一次宏下击暴流的雷达回波特征分析

利用常规探测资料、区域自动气象站资料和烟台新一代天气雷达资料,对2007年7月28日发生在烟台招远、龙口的一次下击暴流引起的灾害性大风天气进行分析。结果得出：此次下击暴流是在副热带高压边缘“上干下湿”不稳定层结中,由于高空冷空气侵入,不稳定能量得到释放,从而发展起来的多单体团风暴和弓型回波复合体所产生的,其主要特征是强反射率因子核从中高层开始发展,迅速下降到达地面,形成辐散大风,风暴前沿有阵风锋出现。     

一次连续下击暴流天气的成因分析

基于多普勒雷达、闪电定位、地面观测资料和现场勘察情况,对2016年5月2日皖西南发生的一次连续下击暴流天气的成因进行分析。结果表明:引起2次微下击暴流的风暴为同一风暴单体,且为超级单体,旺盛阶段的雷达回波表现为钩状分布和倾斜结构;下击暴流产生的初始原因是液态或固态降水粒子下降的拖曳作用,中后期则主要源于热力不稳定、对流层中层的动量下传和补偿性气流作用,伴随的水成物与环境之间的负浮力增大是下击暴流发生的重要原因;对流层中层盛行风向造成的动量下传决定了2次微下击暴流的地面风走向;超级单体风暴具有反射率因子核最高和下降速度最快的特点,反射率因子核高度超过6 km,1个体扫间隔下降3 km左右或以上;当6 min降水达4 mm以上时,是发生下击暴流的征兆之一。     

三门峡市2006年两次下击暴流天气过程诊断分析

2006年5月26日和6月25日三门峡辖区均出现了以地面大风、冰雹为主的灾害性天气.利用常规观测资料和非常规加密探测资料以及雷达、卫星云图资料对这两次灾害性天气过程进行诊断分析,结果表明:这两次灾害性天气均是由500 hPa华北冷涡后部的下滑槽或横槽转竖带动北方冷空气急剧南下造成的下击暴流引发的强对流天气.当雷达回波顶高超过10 km、强度≥50 dBz并出现回波悬垂结构的超级对流单体或多单体超级对流风暴移来时,易产生强对流天气;强回波质心在移动过程中不断下降或回波悬垂结构、低层弱回波区出现在风暴后部时,是下击暴流发生的前兆;冰雹指数、风暴跟踪信息、中气旋3个产品叠加对强对流风暴发生、发展、移向的预报具有较好的参考作用.     

云顶亮温在一次区域性暴雨中的分析与应用

利用高、低空常规气象观测资料、卫星云图和多普勒雷达资料,分析了2006年6月12日发生在太原机场的一次强对流风暴过程,结果表明：高空气旋性冷槽的迅速东移和地面冷锋过境是本次强对流风暴发生的天气尺度系统背景,机场发生的地面大风是由下击暴流引起的,近地面强辐散引起阵风锋发生在弓形回波中低辐合层对应的下方;雷暴单体回波剖面随时间的演变发现确有反射率因子核心重心下降并接地的现象,并据此证实有两次下击暴流过程.第一次出现在16时前后距本场西北90 km处,第二次出现在18时04分,第二轮下击暴流直接造成本场的地面大风.下击暴流发生的过程始终伴随着中低层长时间的辐合和反射率因子核心的重心下降接地过程.     

2004年7月两次强对流天气过程的对比分析

对两次强对流天气过程的影响系统、物理量场和雷达回波特征等进行了对比分析.分析表明：两次强对流过程有许多相似之处,高、低空西南急流适宜配置而引起的高低层动力场的耦合是强对流发生的动力条件,强对流发生在低层露点锋区及低层水汽通量和散度辐合、高层则相应辐散的大值区域.高低层相对散度正值越大,其所产生的雨量也就越大.多普勒雷达反射率因子图上弓状回波的后侧出现下沉入流急流,相应速度图上的速度值越大,回波移动速度越快,预示着所造成的地面风力也就越大.     

2006年春季寒潮天气对比分析

利用MICAPS资料,应用天气分析和诊断分析方法,对2006年3月9日～12日和4月10日～12日的大范围寒潮天气及相伴的北方沙尘暴过程的环流背景、成因以及物理量进行了分析,结果表明:两次过程均是在前期强烈升温的基础上,有强冷空气向南侵袭造成的,但由于环流背景、影响系统及冷空气的发展、移动路径不同,两次过程造成的影响也不同。     

华北和北京的酷暑天气 Ⅱ. 模拟实验和机理分析

利用Ｐｅｎｎ／ＮＣＡＲ 的ＭＭ５ 中尺度模式对１９９９ 年６ 、７ 月华北的两段高温过程进行了模拟研究, 并利用模拟输出量对高温形成的机理进行了一些探讨。结果表明, 在利用了Ｎｕｄｇｉｎｇ 同化以后, 中尺度模式能对整个过程作较长时间的模拟, 对高压的移动过程、强度和维持能较好的复制出来。分析结果表明, 大陆副热带高压中的下沉增温和辐射增温是造成此高温酷暑天气的主要原因。     

THE RESEARCH ON RELATIONSHIP BETWEEN OUTER CIRCULATION OF TROPICAL CYCLONES AND HIGH TEMPERATURE WEATHER IN GUANGZHOU

Using historical synoptic data, the surface observation data of Guangzhou, the data in the Yearbook on Tropical Cyclones of P. R. China, and NCEP/NCAR reanalysis data of geopotential height, vertical velocity from June to September over the years 1983 to 2004, and defining three days or more in succession with daily maximum temperature over 35°C as a process of high temperature weather, this work analyzes the relationship between the activity of tropical cyclones and the disastrous high temperature weather in Guangzhou. The result shows that disastrous high temperature weather in Guangzhou is closely related to the outer circulation of tropical cyclones, and high temperatures weather over 37°C occur mainly when tropical cyclones move in the range from 400 to 1600 km southeast or east to Guangzhou. Furthermore, rapid temperature increase with descending motion resulting from tropical cyclones is the major factor that induces disastrous high temperature weather in Guangzhou when the city is controlled by the subtropical high.     

热带气旋外围环流和广州灾害性高温关系的研究

利用1983-2004年6-9月常规天气资料、广州单站数据和此期间热带气旋年鉴资料、NCEP／NCAR再分析资料，并定义连续3天或以上日最高气温≥35℃为一次灾害性高温天气过程，对广州灾害性高温天气和热带气旋活动的关系进行了分析，结果发现：（1）广州市的灾害性高温天气的出现和热带气旋外围环流紧密相关，且37℃以上的灾害性高温天气主要出现在广州市东南或偏东方向400—1600km范围内的洋面或海面有热带气旋活动时；（2）副热带高压控制下的强烈太阳辐射是广州灾害性高温出现的基础，而热带气旋外围下沉气流导致的强下沉增温是重要因素。     

Some Characteristics of the Surface Boundary Layer of a Strong Cold Air Process over Southern China

In southern China,cold air is a common weather process during the winter season;it can cause strong wind,sharp temperature decreases,and even the snow or freezing rain events.However,the features of the atmospheric boundary layer during cold air passage are not clearly understood due to the lack of comprehensive observation data,especially regarding turbulence.In this study,four-layer gradient meteorological observation data and one-layer,10-Hz ultrasonic anemometer-thermometer monitoring data from the northern side of Poyang Lake were employed to study the main features of the surface boundary layer during a strong cold-air passage over southern China.The results show that,with the passage of a cold air front,the wind speed exhibits low-frequency variations and that the wind systematically descends.During the strong wind period,the wind speed increases with height in the surface layer.Regular gust packets are superimposed on the basic strong wind flow.Before the passage of cold air,the wind gusts exhibit a coherent structure.The wind and turbulent momentum fluxes are small,although the gusty wind momentum flux is slightly larger than the turbulent momentum flux.However,during the invasion of cold air,both the gusty wind and turbulent momentum fluxes increase rapidly with wind speed,and the turbulent momentum flux is larger than the gusty wind momentum flux during the strong wind period.After the cold air invasion,this structure almost disappears.     

华北和北京的酷暑天气 Ⅰ. 历史概况及个例分析

如果将日最高气温超过３５ ℃的天气定义为酷暑天气, 则近６０ 年的资料统计表明, 北京出现酷暑天气的年频率高达８１ ％ , 并不少见, 尤以４０ 年代和９０ 年代明显偏多。１９４２ 年６ 月和１９９９ 年７ 月都出现≥４２ ℃的酷暑天气。分析表明, 北京和华北酷暑天气的出现与大环流形势密切相关, 大陆副热带高压维持于华北上空是其主要因素, 空气下沉增温是酷暑的主要机制, 而大城市的热岛效应则可使城区百叶箱气温再增高２ ℃左右。     

河西走廊中西部一次特强沙尘暴的对称不稳定诊断分析

2007年4月13日在河西走廊中西部发生了特强沙尘暴,极大风速25m/s,最小能见度50m。用风云2号卫星红外云图对下沉急流云头进行跟踪,并用NCEP(1°×1°)6h再分析数据对高速下沉急流到达冷锋云带前后的静力不稳定、条件不稳定、条件对称不稳定等进行了诊断分析。结果表明:这次强沙尘暴由高速下沉急流引起,急流头部触发了锋区附近强对流发生;凝结潜热释放先在对流层中层发生,然后向下发展,使对流层中下部转为条件不稳定层,700hPa附近的条件不稳定能量释放使边界层对流环流迅速增强,引发了这次特强沙尘暴。     

热带气旋外围环流影响下深圳高温的定量估算

利用NCEP再分析资料提供的风、湿度、垂直速度等资料及深圳地面观测数据,分析热带气旋外围环流造成深圳高温的原因。基于热力学能量方程,估算各因子的增温率和增温比例。结果表明:非绝热加热项是深圳高温的热量基础,增温比例为90.2%,平均增温率为0.83℃·h~(-1),假设8:00-14:00时增温率不变,计算出平均情况下,非绝热加热项使14时温度比08时增加5.0℃。其次湿度减小引起的增温、气流下沉增温、暖平流是深圳出现高温的重要因素,各自的增温比例分别为7.6%、3.8%、7.0%,总的增温率为0.17℃·h~(-1),计算出平均情况下,这3项可使14时温度比08时增加1.12℃。即热带气旋外围环流影响下,非绝热加热项对增温贡献最大,其中由于空气相对湿度小,定压比热减小,增温贡献较大;空气干绝热下沉增温使局地温度升高,但贡献较小;暖平流使局地温度的升高,贡献较大。