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。     

两次强对流天气的热力不稳定条件对比分析

利用常规高空和地面观测资料、西安探空资料、陕西省闪电定位监测等资料,对2010年8月陕西关中东部的两次强对流天气过程影响系统及其热力不稳定条件进行对比分析。结果表明：两次强对流天气具有相似的环流背景,都是副热带高压西伸北抬,河套西部有西风槽东移,为副高边缘的对流天气。不同的是影响系统不同,8月12日过程西风槽的垂直结构为前倾槽结构,且地面存在明显的中尺度辐合线,使8月12日过程的对流天气强于8月18日过程。两次强对流天气过程都具备较好的热力不稳定条件,主要表现为：强的垂直温度梯度和上干冷下暖湿的垂直热力结构特征,8月12日过程高空冷空气更强T-logp图上的“喇叭口”型探空曲线、不稳定能量区、风的垂直切变等对流性特征反映明显;两次过程各对流参数在强对流发生前后演变趋势基本一致,对流有效位能（CAPE）剧增、对流抑制能量（CIN）剧减明显。K大于39℃、△θ_se（500-850）小于-20℃,对流有效位能值大于1600J／kg,对对流天气的预测、强度判别具有较好的指示意义。     

两次春季强风暴天气环境场对比分析

利用NCAR/NCEP再分析资料和常规气象观测资料,对发生在长江中下游的两次春季强风暴天气影响系统、不稳定条件、触发机制进行对比分析。结果表明:(1)两次强风暴天气,都是在东北冷涡大背景、高空槽、低层切变线和偏西气流的有利形势下产生的;(2)两次强风暴过程的近地面比湿不足12 g/kg,相对湿度在600 hPa附近呈现低—高—低的变化,近地面的水汽通量在强对流发生地附近辐合;(3)流场分布表征:低层辐合、高层辐散;强风暴发生前后垂直速度是下沉—上升—上升运动减弱的变化;(4)风暴发生前近地层温度梯度明显加强;K指数30℃、SWEAT指数100;(5)上层干冷空气下传侵入引发的对流不稳定层结、较强垂直风切变、能量锋区的存在、高低空急流耦合所造成的抽吸作用均有利于触发强对流天气的产生;(6)两次强风暴过程的不同点有:近地面第1次过程的湿度比第2次过程的湿度低;第1次过程的能量锋区自下而上北抬,第2次过程南撤。     

贵州2011年4月15日冰雹大风天气成因分析

利用实况观测资料、多普勒雷达资料、TBB资料及NCEP/NCAR再分析资料等对2011年4月15日发生在贵州西南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、低层切变线和地面中尺度辐合线的配合下产生的,上层干冷、下层暖湿的对流不稳定层结有利于强对流天气的产生;强对流天气的发生发展伴随地面辐合线上多个中尺度对流云团的东移南压;雷达回波上回波中心强度较大,强回波伸展高度也有利于强对流天气的发生;对流有效位能和抬升指数对于此次过程有较好的指示意义,强对流天气发生前,CAPE值跃增,LI值由正转为负值,并且CAPE高值中心区和LI的负值中心区与这次过程的强对流天气发生区域吻合;强对流天气发生在能量锋区和湿度锋区的高能高湿区,当日14 h的θse廓线呈"弓"状,结合温度平流、水汽条件和垂直速度的分析得知中高层有干冷空气向下入侵,强对流天气发生时垂直速度伸展很高,促进深对流系统的发展;对湿位涡分析发现强对流天气发生在700 hPa MPV1负值中心与MPV2正值中心之间的区域。     

新疆西南部一次局地对流性暴雨成因分析

利用常规地面和探空气象资料、NCEP逐6h1°×1°的再分析资料和(CINRAD-CC)多普勒雷达探测资料,对2012年7月19日新疆阿图什罕见的短时对流性暴雨形成原因进行了诊断分析。结果表明:此次天气是在南疆低涡有利的环流背景下、低层中尺度低涡促进上升运动及触发不稳定能量释放产生的;冷空气的入侵是造成对流扰动发展的重要原因,同时地面小尺度系统对触发不稳定能量释放也有一定的作用;涡散场的配置、垂直速度、低层偏东急流和强不稳定能量满足了对流发生的基本条件,而较强的垂直风切变则使风暴明显增强;从喀什探空订正图来看,修正后的探空资料中各要素对开展强对流潜势预报有很好的指示意义,有待进一步总结验证;对多普勒雷达资料的分析表明,此次强降水具有强回波、强的垂直风切变、大的垂直液态水含量和较高回波顶高等,与强对流天气的发生发展及落区有较好的对应关系。     

重庆永川2018年5月21日强对流天气过程分析

2018年5月21日夜间至22日白天,重庆市永川地区出现了一次强对流天气过程。为了更深入地认识强对流天气过程中大尺度系统与中小尺度系统的作用机制,提高永川地区强对流天气预报能力,该文利用常规地面观测资料、探空资料、多普勒天气雷达CINRAD/SA探测资料及FY4A卫星红外C011资料,采用天气动力学诊断方法,分析此次强对流天气过程。结果表明:①21日夜间至22日白天,中高纬度的低槽东移,副热带高压略有南移,中低层系统对峙,形成低涡切变线稳定少动,不断激发中小尺度扰动,使对流云团发展。②对流云团在低涡的辐合动力作用和暖湿条件下发展为MCC,孤立的对流单体发展成为飑线,东移过程中演变为弓形,大风出现在飑线强回波带、回波前沿,强降水主要发生在强回波区及回波后侧。③大气处于上干下湿的不稳定状态,强的CAPE指数、SI指数、K指数、LI指数显示热力、动力条件较好,同时垂直风切变较强,有利于飑线中的上升、下沉气流共存以及暖湿气流输送到发展的上升气流中,以致出现大风、短时强降水。中高纬度的低槽、副热带高压、低涡切变线等天气尺度系统与MCC、飑线等中小尺度系统共同作用,配合较好的热力、动力条件,以及较强的垂直风切变与水汽辐合中心,形成了此次强对流天气过程。     

2008年洛阳地区雷暴初日的局地大暴雨分析

2008年4月7日夜间,洛阳市出现了入春以来的首次区域性雷暴天气,栾川县出现局地大暴雨,12 h降水量达到96 mm.利用常规气象资料和乡镇雨量站、新一代多普勒雷达资料,分析了此次区域雷暴过程中伴随的局地大暴雨成因,结果表明:这次局地大暴雨是在强垂直温度梯度条件下,低涡系统的东移,致使涡前切变线移入不稳定能量区,诱使不稳定能量暴发而产生的强对流天气,涡前切变线是这次过程的触发机制;前期晴朗高温天气所积蓄的不稳定能量释放是导致强降水形成的有利条件;K指数、SI指数等对流指数对此次局地暴雨有很好的反映;对流触发后生成的中β尺度对流系统稳定维持在栾川且获得发展是造成强降水的主因;栾川特殊的山地地形(伏牛山脉)对降水有一定的增幅作用.     

西风槽影响下豫西北两类强对流天气流型和物理量特征分析

西风槽是诱发豫西北雷雨大风和暴雨等强对流天气的一种重要的天气系统。利用常规高空、地面观测和探空资料,对2001-2015年6-9月受西风槽影响在豫西北发生的区域性强对流天气过程的分析发现,由于近地面暖湿空气势力和侵入冷空气的强弱不同,致使天气系统配置差异显著。根据不同天气系统配置,将由西风槽入侵引起的强对流天气过程分为斜压锋生类和低层暖平流强迫抬升类两种。斜压锋生类的显著特征是配合高空槽的移近,影响系统在700 h Pa上有明显的冷槽,在近地面层有明显的锋生和锋面移近,锋面逼近使抬升运动增强是强对流天气启动的重要因素;低层暖平流强迫类的影响系统在700 h Pa上有位势高度槽而无冷槽,槽的南段紧贴或者落后于500 h Pa槽线,呈前倾结构,强的热力不稳定和深层垂直风切变所形成的动力不稳定是引发这类强对流天气的主要因素,地面辐合线、干线触发了强对流天气。二者在物理量场分布上也有着显著的异同:相同之处在于两类强对流天气均有较强的位势不稳定且积累了大量的不稳定能量,两类强对流过程的0℃层均接近或超过5km。不同之处主要有以下几点:1)斜压锋生类中低层湿度更大,湿层更厚。2)低层暖平流强迫类850-500 h Pa的温差均值为27. 7℃,大于斜压锋生类的温差。3)斜压锋生类K指数均值达39. 6℃,低层暖平流强迫类K指数均值为28. 7℃,二者差值高达10. 9℃,而其抬升凝结高度却明显偏低。4)斜压锋生类中低层的垂直风切变较大,而低层暖平流强迫类的对流层高层与近地面间的垂直风切变较大。     

三门峡一次致灾冰雹过程的中尺度分析

利用高空、地面观测资料,NCEP 1°×1°6h间隔再分析资料和三门峡多普勒雷达产品,对三门峡市2017年7月10日的一次强冰雹天气过程进行了分析。结果表明:此次冰雹过程是在高空西北气流背景下产生的,低层切变线为对流的发生提供了动力条件;强不稳定层结和垂直风切变的长时间维持是导致对流快速发展并且持续的重要原因之一;在干对流环境中的不稳定能量条件下,强对流发生在边界层中的高湿区内;中气旋基本沿着超级单体入流方向前部的辐合区移动;垂直累积液态含水量(VIL)跃增和骤降的时间与冰雹和大风发生的时间相对应,指示大风天气的VIL变化值远小于指示冰雹天气的VIL变化值。     

一次华南海岸带台前飑线的结构特征与环境条件的观测研究

2007年8月8日,热带风暴“帕布”移动到华南近海,在珠江三角洲至湛江以西地区出现了一次强飑线天气过程。根据多普勒天气雷达、风廓线雷达和气象探空等观测数据,分析此次台前飑线的生成、演变过程、组织结构以及环境大气条件特征,并对热带风暴“帕布”与台前飑线环境大气的关系进行初步探讨。观测和分析结果显示:(1)此次台前飑线系统是由孤立的对流单体逐渐发展而成,陆风环流的抬升作用有可能对飑线的初始生成起到重要作用;(2)台前飑线移动路径和强度受海岸附近环境条件的影响;在海岸靠近陆地一侧的强度远比内陆和海洋上强,移动路径倾向于沿海岸线平行;(3)台前飑线在发展和成熟阶段,其水平结构具有典型的尾流层云降水特征;其冷池强度和垂直结构具有典型的热带飑线特征;(4)台前飑线发生在具有深厚水汽层、对流凝结高度较低的环境大气条件中,与热带飑线的环境大气条件类似;而对流不稳定能量和低层垂直风切变强度与中纬度飑线接近;(5)热带气旋外围大风一方面使低层风切变加强,同时为环境大气提供了高层的水汽。在下沉环流区内太阳辐射使陆地明显增温,一方面使位势不稳定能量增大,另一方面也使海陆温差增大、海风环流加强,导致低层风切变进一步加强,低层水汽输送增大。下沉逆温抑制了低层弱对流的发生,为强对流的发展积累了对流不稳定能量。      

浙江一次江淮气旋后部强对流暴雨过程诊断研究

利用地面降水观测、NCEP/NCAR FNL再分析、ECMWF模式预报场和FY-2H静止卫星TBB资料, 对2020年6月30日浙江省一次暴雨过程进行了综合分析。结果表明: (1) 200 hPa南亚高压强高空辐散、中纬度低槽东移、副热带高压带状稳定的阻塞形势、江淮气旋后部下摆冷空气与暖湿气流交汇形成的冷式切变等共同提供了有利的环境条件; (2)对流层中低层水汽通量向高空伸展、700 hPa正的垂直螺旋度中心都对暴雨落区有示踪作用, 高层正水汽通量散度强于低层负水汽通量散度, 垂直螺旋度和垂直速度中心几乎重合, 先低层强辐合后强垂直上升运动均为本次暴雨的发生提供了重要的水汽和动力条件; (3)暴雨发生在MPV、MPV1和MPV2为正负过渡的零值区, 为对流不稳定和斜压不稳定相结合区域, θ_se线密集区与地面近乎垂直, 湿位涡的高值中心位于θ_se梯度最大处, 高空湿位涡下传触发了位势不稳定能量的释放, 引起大范围的强对流暴雨; (4) 850 hPa冷切变线附近的降水云团, 是由多个块状对流云团合并加强形成完整的带状积雨云团, 而上游不断有新生对流云团生成东移补充消散的老单体, 触发阶段对流云后向传播, 扰动发展阶段对流云团合并过程, 形成对流云串的“列车效应”。      

北京“7.10”暴雨β-中尺度对流系统分析

采用NCEP/NCAR再分析资料、自动站加密观测资料、逐时云顶亮温TBB资料、多普勒雷达资料以及成功模拟基础上的高分辨率模式输出资料，对2004年7月10日北京突发性暴雨过程β-中尺度对流系统的发生发展、结构与成因进行了综合分析。结果表明:此次过程影响系统为β-中尺度对流系统，它发生在大尺度暖脊之中，对流层中层的短波槽以及低层西风槽前西南气流与暖切变线北侧东南气流的汇合为其发生提供了良好的环境条件；该β-中尺度对流系统由两个对流云团合并而成，具有椭圆形结构特征，其水平尺度为150 km×100 km，时间尺度约为5 h；低层流场上它表现为中尺度辐合线或强辐合中心，雷达回波和径向速度场所反映的中尺度回波带和辐合线与它的演变有密切关系；在发展强盛期，β-中尺度对流系统具有较强的斜压性特征，垂直倾斜的上升气流及其两侧有明显的下沉补偿气流，显示它具有对流型风暴结构特征；在强对流不稳定层结条件下，700 hPa以下对流层低层具有明显的假相当位温θ_se暖湿舌，近地面层偏南风与偏东风两支气流的辐合及冷空气的侵入，导致行星边界层内能量锋区的加强，从而有利于β-中尺度对流系统发生发展。     

Distribution of convective energy at upper level in South Korea and the possibility of artificial showery rain caused by activated CAPE

This paper reports a theoretical study on the possibility of inducing artificial showery rain using the convective available potential energy, which is naturally stored in the troposphere. We calculated the environmental parameters (frequency of climatic values, extreme value of stability index, etc.) in the upper troposphere using rawinsonde data from six main stations in Korea from 2001 to 2008 and examined the temporal spatial convective energy according to region. Our results showed that convective available potential energy, which can induce artificial rainfall, existed in the troposphere mainly in summer and were low in other seasons. Its value was found to be highest during late afternoon and in inland regions. We examined the vertical structure of the atmosphere using moisture convergence and vertical velocity (omega) and found that precipitation occurred under strong real latent instability conditions with high convective available potential energy (>3,000?J/kg) in summer and was characterized by moisture convergence at 1,000?C400?hPa, moisture divergence at 400?C300?hPa, and continuous ascending air current at 1,000?C300?hPa (?C??), on average. However, precipitation still did not occur in more than half the cases with high convective available potential energy because, according to the analysis, convective rainfall is affected to a greater extent by the value of convective inhibition than by convective available potential energy. It was also verified that in spite of zero convective inhibition, if the updrafts at a lower level were not sufficient to generate high convective available potential energy at a level higher than the level of free convection, convective rainfall would not occur under real latent instability. Therefore, we suggest it might be possible during the summer to secure the water resources in regions without precipitation by inducing ascending air current artificially under unstable atmospheric conditions to induce showery rain.     

华南前汛期一次特大暴雨过程的数值模拟及其诊断分析

利用WRF3 DVAR同化常规观测和全国自动站资料的WRF模拟结果,对2010年6月18—20日华南前汛期一次特大暴雨过程发生发展的动力条件和热力条件进行详细的诊断分析和研究。结果表明,同化观测资料的WRF模式能较好地模拟出特大暴雨过程的强降水中心、雨带分布及降水强度的变化趋势。稳定的大尺度环流是特大暴雨发生的背景条件。高低空急流及其耦合产生的次级环流的建立是特大暴雨过程的主要动力机制。地面不稳定能量的累积和西南急流输送的充沛水汽和不稳定能量在强垂直运动作用下形成的湿上升,以及中高层冷空气在次级环流的下沉支作用下向低层侵入是特大暴雨过程的热力条件。湿位涡和锋生函数的诊断表明,对流层中高层的干冷空气在次级环流作用下向低层侵入与上升的暖湿空气相互作用,促使斜压不稳定和对流不稳定的释放和发展,是特大暴雨发生发展的触发机制。     

2013年3月20日三明市大范围冰雹过程分析

利用常规观测资料、Micaps资料、三明市区域站加密资料以及多普勒雷达资料,对2013年3月20日三明市大范围冰雹大风过程进行诊断分析。结果表明：500hPa高空槽加深、南支槽东移、三层强劲西南急流、中低层的低涡切变及弱冷空气南下、地面锋面低槽等是该次冰雹过程的主要影响系统。冰雹的发生需要较强的垂直温度梯度t850-500≥25℃,上干下湿,冰雹的0℃层高度约3．5～4．3km左右,一20℃层约在7．0～7．8km左右,低层比湿q≥10g／kg。地面气象要素的剧烈变化对强天气的发生具有一定的指示意义。850hPaθse高能舌向降雹区输送不稳定能量,低层水汽充沛,地面冷空气南下渗透触发了不稳定能量的释放使得中尺度对流天气发生发展。该次冰雹过程强度强、范围大,对流回波（飑线）呈带状自西而东影响三明市。     

陕西一次持续性强对流天气过程的成因分析

利用常规资料、地面加密资料、TBB和NCEP再分析等资料,对2006年6月23—25日陕西一次持续性的强对流天气过程进行了天气动力学诊断和中尺度特征分析。结果表明：（1）这次持续性的强对流天气发生在蒙古冷涡的大尺度环流背景下,从冷涡底部分裂的下滑冷槽是强对流天气的影响系统;中高层冷槽和低层暖温度脊、湿舌的上下叠置,有利于对流不稳定的建立和发展。（2）对流层低层850 hPa附近的逆温层所形成的干暖盖,更有利于深厚对流活动的发生;大气温度直减率越大越有利于雷暴大风的发生,对流有效位能（CAPE）和垂直风切变的大小与对流性天气的强弱有很好的对应关系。（3）23和24日的强对流天气是由生命史达6小时左右的β中尺度雹暴云团造成,而25日的剧烈天气是由生命史达10小时左右的α中尺度飑线云团造成。（4）地面辐合线或干线是触发强对流天气的因子之一,对流单体一般生成于地面辐合线附近,在地面辐合线与干线结合处易于对流单体或云团的新生和发展。     

冷空气影响辽东半岛热带气旋降水的数值试验

Matsa（0509）是直接登陆辽东半岛的变性台风,利用MM5v3模式对2005年8月8~9日在山东半岛和辽东半岛发生的暴雨过程进行模拟,并通过敏感试验研究冷空气对辽东半岛热带气旋降水的影响。结果表明:冷空气入侵热带气旋外围,对辽东半岛地区对流云团的强度、上升运动及其降水具有明显的增强作用。对流层中下层弱冷空气和对流层中上层较强冷空气的作用,使辽东半岛地区的回波强度和上升运动明显加强,有利于半岛地区暴雨增幅,其中对流层中上层较强冷空气对辽东半岛暴雨的作用显著。无冷空气影响或对流层中下层强冷空气作用时,辽东半岛上空的上升运动和回波强度明显减弱,强对流维持时间短,半岛地区的降水量明显减少。     

江西夏季雷电天气热力条件及不稳定指数对比分析

选取2007年夏季两次强度不同的致灾雷电过程进行对比,并将其能量参数与典型历史个例进行比较。结果表明：（1）副高位置、500hPa低槽移速、中尺度辐合系统以及热力结构的差异是导致雷暴强度不同的原因之一;（2）中尺度辐合系统移向鄱阳湖时,对流天气更加剧烈,但对大尺度系统鄱阳湖的阻挡作用不显著;（3）对流层上干下湿的特征越明显,强雷电发生的概率越大;（4）CAPE〉632J/kg,K〉34℃,Si〈0℃,Li〈0℃,TT〉43℃,SSI〉43可以作为江西致灾雷电发生的阈值,超过阈值越多,强对流天气发生的概率越大;（5）能量参数的演变对致灾雷电的潜势预测、强度判别具有较好的指示,夏季对流参数的指示意义较春季更好。     

强对流天气对O3和CO的垂直输送作用

利用ACTIVE（aerosol and chemical transport in tropical convection）试验资料,取2006年1月20日澳大利亚北部达尔文岛附近发生的一次飑线强对流天气的AE17航次和2006年1月27日无对流天气的AE21航次飞行路径中的探测资料,对澳大利亚达尔文地区夏季风盛行期间发生的有无强对流发生时O₃和CO浓度垂直分布变化进行对比,考察强对流性天气发生对O₃和CO浓度垂直输送作用。深对流云内强烈的垂直上升运动将O₃和CO等化学气体携带输送至对流层上部并在对流层顶堆积,从而在对流层上部产生浓度峰值。当有强对流发生,飞机进入对流云上层时,O₃浓度和CO浓度升高,O₃和CO浓度变率增大,在对流层上部浓度出现峰值;当飞机飞出对流云时,O₃和CO浓度相对较低,在对流云外出现谷值。在无对流发生的条件下O₃和CO浓度相对较小,浓度变率也较小,无峰值产生。分析表明:O₃和CO浓度分布不仅与强对流的垂直输送作用关系密切,且与气象要素垂直和水平分布以及动力输送过程密切相关。     

一次强对流天气及其中短时强降水的成因分析

利用常规地面、高空观测资料,自动站资料,NCEP再分析资料,多普勒雷达资料和WRF模式模拟资料等,对2009年6月初晋豫鲁皖苏5省的一次强对流天气及其中短时强降水的形成原因进行了分析。结果表明:本次过程是在高空东北冷涡不断引导冷空气南下,与低层低涡扰动形成冷暖空气汇合的有利天气形势下发生的。边界层内的强烈辐合抬升是触发对流发生和释放对流不稳定能量的主要原因之一。高空有明显的干侵入并叠加在低层高假相当位温的暖湿空气之上,这种较强的位势不稳定形势对本次过程中对流系统的触发提供了有利的条件。对流系统移动方向一侧有较强的风暴相对螺旋度,通过低层辐合上升气流的倾斜作用,使更多的水平涡度转化为垂直涡度,为本次过程的发展、维持以及其短时强降水的发生提供了有利的条件。