梅州地区两次雷暴过程的多尺度气象资料分析

利用闪电定位、多普勒雷达、探空数据以及自动气象站资料对2016年4月17日梅州地区的两次雷暴过程进行了分析。结果表明:两次雷暴过程均是强对流系统造成的,地闪以及降水空间分布呈北多南少特征;正闪密集时段,有明显降水以及风速突变特征,地闪密集区对应着强风切变区域;地闪变化与风速变化相关性明显,地闪较降水有一定的滞后性;地闪的密集区域与雷达回波强度中心基本吻合;多普勒雷达回波特征、不稳定层结参数特征均符合强对流系统的特征。     

肇庆高新区雷暴的频次特征及危化场所防雷策略

采用统计学方法研究肇庆高新区雷暴发生频次特征,并针对相应的防雷安全策略进行探讨,结果表明:肇庆高新区属于多雷区,年际差异显著,2005年以后年雷暴日数明显减少且呈逐步下降趋势;危化场所防雷安全策略在安全管理方面应建立灾害天气的应急响应机制,定期巡检,完善危化品台帐。在技术要求上主要是满足相关规范要求,各电气系统的可靠接地。     

雷暴单体合并进行中雷达回波参数演变及闪电活动的特征分析

雷暴单体合并是促使对流系统成长、增强、持久的重要因素,合并与灾害性天气有着密切的关系。针对23次合并样本（其中有闪电活动的样本10例）,利用多普勒雷达和Safir3000闪电定位系统的探测数据,基于雷达回波参数的构建与计算,分别以一次冰雹暴雨过程和一次强降水过程为例,对合并及雷暴系统的演变进行了物理过程分析,对所有样本特征进行了统计归纳。最后发现并验证了雷达回波参数F_V40up-6（即6 km以上对流单体大于40 dBz体积的变率）常常在合并进行中出现突然减小现象,简称为"突降";同时揭示了合并进行中闪电活动的特征。具体结论如下:（1）就合并最初开始位置而言,高度在5 km之下的样本最多,比例达86%。从合并用时看（即RHI图中30 dBz回波开始衔接至最强回波合为一体为止）,全都在6-36 min,其中用时在12 min以内的占56.5%;达到30 min的仅占16%。合并开始后,在97%的样本中,回波参数V₄₀（即大于40 dBz的总体积）、V_40up-6（即6 km以上大于40 dBz的总体积）出现增大;V₄₀增幅为7%-590%,V_40up-6增幅为3%-638%;V_40up-6最大值出现时刻距合并开始时刻12-18 min的,占总样本的60.1%;24-36 min的,占总样本的34.8%。（2）在雷暴单体合并进行中有"突降"现象的,占总样本的87%;其中又有77%的"突降"出现在距合并开始后的6-18 min内。（3）在10个闪电活动样本中,有9个样本在合并开始后,闪电频数出现了"跃增",甚至出现峰值;全部样本中参与放电的主正电荷区高度随着"突降"均有下降,降幅在1-4 km,而此时的闪电频数几乎没有变化。      

太行山地形影响下的极端短时强降水分析

2015年8月2日午夜和2011年8月9日前半夜,在两种不同天气系统背景下太行山东麓都出现了小时雨量超过50 mm的极端短时强降水天气,两次过程都是雷暴先在太行山区触发加强,经过下山2 h先后在丘陵站平山和山前平原站石家庄市区产生极端短时强降水。利用常规探测资料、地面加密观测资料、石家庄SA多普勒天气雷达资料,对不同天气系统背景下太行山特殊地形影响的极端短时强降水成因进行分析。结果表明:偏东气流被南北向的太行山地形强迫抬升,且与下山雷暴出流形成中尺度辐合线触发新的雷暴,雷达回波呈现后向传播特征和列车效应造成局地极端短时强降水。太行山地形通过增强辐合上升运动、增大垂直风切变使雷暴下山加强。不同天气系统强迫下,太行山特殊地形对雷暴发展作用不同。在偏西气流引导下,暖区极端短时强降水由阵风锋触发,具有突发性、降水时间短、伴随风力大的特点,下山雷暴出流加快且与山前偏东风的辐合加强,陆续在丘陵区和山前平原触发对流与下山雷暴合并加强造成极端短时强降水;而在东北气流引导下,回流冷锋和阵风锋共同触发的极端短时强降水具有持续时间较长、降雨总量较大、伴随风力较小的特点,太行山东坡对东北冷湿回流有阻挡积聚作用,东北偏北来的雷暴出流边界西端在迎风坡上强迫抬升使雷暴触发并加强,东北气流遇山后发生气旋性偏转使雷暴出流转向东南下山,与平原的偏东风辐合加强,造成丘陵区和山前平原的总降雨时间更长、降雨总量更大。     

昆明长水国际机场雷暴天气特征及其成因

利用2006~2015年共10年云南地闪定位网资料和对应的常规气象资料,综合分析昆明长水国际机场地闪时空分布和强雷暴过程的大尺度环流特征,得出如下结论:机场附近的负地闪年平均密度为6次/km^2,正地闪年平均回击密度为0.1次/km^2。大约95%的负地闪发生在5至9月。正地闪最多发生在8月(27%),在4月份还存在另一峰值(12%)。地闪活动日变化的第一个高峰出现在17∶00~18∶00,第二个次高峰出现在凌晨3∶00,这与当地中尺度系统具有夜发性的特点有关。建立了包括天气背景、地闪回击频率和雷暴持续时间等的长水机场强雷暴过程的概念模型,以期为长水机场雷暴预警提供参考依据。     

相似环流背景下海南两次不同类型强对流天气对比研究

2016年6月5日和6日海南岛处在类似的环流背景下,5日海南出现了大范围8级以上阵风且伴有EF2级龙卷,而次日以短时强降水为主。为了研究两日产生不同类型强对流天气的原因,基于常规地面-高空观测、海南逐10 min的地面加密观测、海口多普勒雷达观测、NCEP-GFS 0.5°×0.5°分析资料进行对比分析,结果表明:(1)5日整层大气相对较干(可降水量为49 mm)且中层干层尤为清晰(700—500 hPa平均相对湿度41%),925—700 hPa温度垂直递减率为7.25℃/km,有利于产生强下沉气流及冷池形成,从而产生雷暴大风天气,而6日气层高湿,可降水量为60 mm,环境风弱,风暴移速慢,有利于产生强降水;(2)两日均属于弱的环境背景气流下的对流,相对而言,5日0—3 km风垂直切变均较6日大,有利于形成飑线;(3)结构分析表明5日对流风暴伴有较强阵风出流,较强的风垂直切变加之多个单体阵风出流合并抬升下,产生了持续1.5 h的飑线,并出现了弓形回波,而6日为低质心一般单体且阵风出流相对弱,尽管多个单体合并成了准线性的风暴,其持续时间亦与一般单体生命史相当;(4)5日对流抑制能量相对较大,需较强的地面辐合抬升和午后强烈升温触发雷暴,雷暴触发后强烈发展;6日对流抑制能量近乎为0,弱的海风锋辐合及热力作用均触发对流;(5)此次龙卷过程的风垂直切变与典型超级单体龙卷差异显著,产生龙卷的低层中气旋出现时间与龙卷发生时间仅差3 min,故提前预警龙卷的可能性极小。      

雷暴大风过程中对流层中低层动量通量和动能通量输送特征研究

2014年5月31日北京发生一次雷暴大风过程。以雷达资料同化结果为初始场,对此次过程进行高分辨率数值模拟。采用非静力平衡和非地转平衡的经向动量方程和质量权重动能方程,利用模拟资料,对雷暴大风过程中经向动量和质量权重动能进行收支分析,以此来研究雷暴过程中对流层中低层动量通量和动能通量输送特征,讨论地面大风的可能成因。分析结果表明,在对流层中低层,经向动量通量散度是影响经向动量局地变化的主要强迫项。雷暴系统后部的入流把中低层的经向动量倾斜向下输送,系统前部对流云区中低层的下沉气流也向下输送经向动量。这两支下传动量通量先后与近地面经向动量的水平通量汇合,向系统前沿输送经向动量。在北京西北部地形阻挡作用下,经向动量通量在系统前端近地面辐合,促进那里的经向动量局地增长,有利于增强那里的南风。质量动能收支的特征与经向动量收支类似,在近地面层质量动能的局地变化主要是由质量动能通量散度引起的。系统后部入流把中层质量动能向下传输到近地面层,然后与近地面质量动能的水平通量汇合,向系统前沿输送质量动能。相对来说,近地面层经向动量和质量动能的水平通量比下传通量更重要,这主要与低层较强的东南急流有关。     

基于BPSO-NBayes的雷暴释用预报技术研究

提出了一种新的雷暴预报法,即二进制粒子群-朴素贝叶斯分类器(Binary Particle Swarm Optimization-Naive Bayesian Classifiers,BPSO-NBayes)方法,以福州、连城、宁波3站为例,对使用T511数值预报产品站点的雷暴释用预报技术进行研究。利用2010—2014年T511数值预报产品和单站观测资料,使用BPSO-NBayes方法,建立了0~72 h雷暴预报模型,并与Fisher判别准则和Bayes判别准则进行比较。预报结果表明,BPSO-NBayes模型临界成功指数都在0.29以上,平均值达到0.33以上,是3种方法中最好的,空报率都在0.59以下,漏报率在0.60以下,而且变化幅度很小。BPSO-NBayes模型明显优于Fisher判别准则和Bayes判别准则,具有良好的稳定性和预报能力。     

2013年宁波地区一次海风锋对雷暴过程影响分析及数值模拟

利用浙江省常规气象站观测资料、地面自动站加密资料、新一代多普勒天气雷达资料、NCEP GFS分析资料以及WRF中尺度模式,对2013年7月29日发生在宁波市地区的一个局地强雷暴天气过程进行了诊断分析和数值模拟。通过对天气环流和数值模拟结果的分析发现：本次强雷暴过程发生在较稳定的大气背景下,主要影响系统是中尺度辐合线海风锋;多普勒雷达出现弱窄带回波时,对应中尺度辐合线海风锋;海风锋向内陆推进时,对应站点温度降低、湿度增大。WRF模式能较好地模拟出此次雷暴过程以及宁波地区低层海风锋环流,高空回流随时间和空间的演变特征;海风锋的锋生造成的地转强迫促使次级环流加强,在东西风辐合线西侧有垂直上升运动出现;通过与敏感试验的对比可知,海陆热力差异是影响雷暴降水强度、海风锋水平垂直环流的重要因素。     

四川雷暴大风的预报因子筛选及预报效果

利用ECMWF历史预报资料,从动力、热力、水汽、不稳定条件四个方面选取影响雷暴大风发生的因子,构建多因变量数组,并利用主成分分析确定配料系数及其阈值,在此基础上进行配料,研发了四川省雷暴大风概率预报产品投入应用。2018年汛期应用表明:雷暴大风产品对预报概率超过65%的区域有指示意义,且优于ECMWF数值预报的100 m高度风,在检验的个例中,有效命中率达25%以上。