东北冷涡背景下强对流天气的基本特征分析

利用呼伦贝尔市CIMISS系统实况资料,统计分析了2010—2021年5—9月东北冷涡背景下的强对流天气时空分布及物理量参数特征。结果表明：(1)5月雷暴大风次数最多,6月冰雹次数最多,6—8月是短时强降水集中发生期,尤以8月次数最多。(2)强对流天气主要出现在12:00—20:00,其中短时强降水每个时次均有发生,但雷暴大风与冰雹天气在21:00—次日08:00基本没有发生过。(3)大兴安岭西部雷暴大风站次较多;大兴安岭东北部、岭上及岭西北的冰雹站次较多;短时强降水与强对流天气空间分布特征较为一致,均是大兴安岭岭上南段与岭东的站次较多。(4)雷暴大风天气的风速多以17.2～20.7 m·s^-1为主;短时强降水量级为20.0～29.9 mm的站次占总站次的74.3%;持续时间小于5 min冰雹居多,直径小于5 mm冰雹的站次占总站次的49.1%。(5)短时强降水850 hPa的比湿、水汽通量、水汽通量散度的物理量参数均值均大于冰雹、雷暴大风;短时强降水K指数均值大于冰雹、雷暴大风,T₈₅₀-T₅₀₀均值大于26℃,短时强...     

冷涡天气系统影响下内蒙古强对流天气分析

使用卫星云图和雷达回波资料结合常规天气资料，分析冷涡天气系统影响下内蒙古中西部地区强对流天气过程的卫星云图和雷达回波的特,征为中尺度对流天气的实况监测和防雹作业提供依据。     

华北冷涡背景下山东两次强对流天气过程对比分析

基于地面和高空观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料及多普勒雷达等资料,对发生在山东两次相似环流形势的华北冷涡背景下,造成不同类型的强对流天气进行对比分析。结果表明：(1)2016年6月14日发生的强对流天气(“6·14”过程)以雷暴大风和短时强降水为主,发生在低层弱的垂直风切变环境中,对流层中下层(400～900 hPa)存在较为深厚的暖湿平流,水汽输送充沛,同时造成0℃、-20℃层高度抬升,有利于短时强降水而不利于冰雹产生;2018年6月13日发生的强对流天气(“6·13”过程)以雷暴大风和冰雹为主,发生在较强的条件不稳定层结和强的低层垂直风切变环境中,400～500 hPa冷平流以及低层暖平流的同时增强,有利于对流层中层的温度垂直递减率进一步增大,造成-30～-20℃层进一步下降,促成了大冰雹的发生环境。(2)“6·14”过程是由地面辐合线触发,“6·13”过程是由锋面触发。(3)“6·14”过程强反射率因子高度低,无明显高悬强回波结构,利于出现短时强降水;“6·13”过程具有单体结构密实和明显高悬强回波结构特征,因此,6·13”过程对流强度更强,更容易出现冰雹。     

东北冷涡南落型强对流天气的潜势预报分析

通过2005-2008年4-6月Micaps资料,查找500 hPa东北有冷涡,500 hPa和700 hPa江苏境内为大片的西北气流,当天午后到夜里出现强对流天气的若干典型个例,借助Micaps系统通过对一些个例的物理量资料分析,得出它们共同的发生强对流天气的机理;同时还分析得出诊断该类对流天气的不太适合使用的物理量和较适合使用的物理量;并分析个例的大气探空层结曲线,得出它们的对流层结与其它类型的区别,并剖析它们的一日转变情况;同时用Q矢量锋生函数方法分析,发现低层强锋生区域与强对流天气区域有较好的对应关系,锋生函数正值中心区域常出现个别站龙卷或大范围冰雹.     

东北冷涡减弱阶段强对流天气特征及触发机制分析

利用常规观测资料、NCEP（0.25°×0.25°）再分析资料及多普勒天气雷达等资料,对2016年6月17－19日吉林省强对流天气过程进行诊断分析。结果表明：(1)此次强对流天气主要发生在冷涡减弱阶段,低空急流的移动和扰动、地面中尺度系统起到关键作用。根据东北冷涡强度的演变将此次过程分为两个阶段,第一阶段（17日11时至18日17时）冷涡缓慢减弱,强降水伴随相对密集的冰雹和雷暴大风出现在中西部地区,热力条件强于第二阶段;第二阶段（18日17时至19日23时）冷涡减弱为高空槽,强降水伴随相对较弱的对流出现在中南部地区,水汽条件优于第一阶段。(2)SI指数、CAPE值、θse的高、低层差值等在第一阶段均出现了明显高于（或低于）第二阶段的峰值（或谷值）,而第二阶段的湿层厚度远高于第一阶段,湿区范围也随之扩大。（3）两个阶段的主要触发条件均为低空急流和地面辐合线,第一阶段辐合线和露点锋双重触发条件产生了直径较大的冰雹,密集降雹引发地面气温骤降和气压骤升,诱发阵风锋再次触发强对流;第二阶段地形抬升为降水的增幅提供了有利条件。     

一次东北冷涡不同阶段强对流天气特征对比分析

利用NCAR/NCEP再分析（1?×1?）资料、区域自动站观测、FY-2D/2E卫星观测和GPS/MET水汽监测等资料,对2012年6月7-18日长春地区发生在同一东北冷涡系统不同演变阶段的3次强对流天气进行对比诊断分析。结果表明：在冷涡形成期,高低空急流耦合产生的次级环流上升支,触发锋前不稳定能量释放,导致中β尺度孤立深厚湿对流系统出现;在冷涡发展期,对流层高层干冷空气向对流层中下层侵入,形成高空露点锋,触发有组织的中α尺度对流系统;在冷涡消亡期,低涡减弱为高空槽并快速东移,其后部冷空气置于低层大范围暖湿空气之上,地面中尺度辐合触发不稳定能量释放,形成中β尺度对流系统。     

华北冷涡背景下强对流天气的基本特征分析

利用京津冀的危险天气报资料,统计分析2001-2008年5-8月华北冷涡背景下的强对流天气的时空分布及动力热力特征.结果表明:(1) 短时强降水在沿海地区发生的概率最大,尤其是下午至傍晚.河北西北山区上午发生大风和冰雹的概率最大,下午至傍晚的大概率区向东向南明显扩大.龙卷在上午发生的概率最大,其大概率中心位于北京.(2...     

冷涡背景下两次强对流天气对比分析

2010年5月29-30日和2012年6月12日山东半岛均出现由高空冷涡造成的强对流天气,但其强度和范围却差异较大。综合分析天气形势、探空资料、卫星云图、多普勒雷达和风廓线仪等资料,结果表明：两者均受冷涡低槽影响,前者为地面气旋,后者为冷锋过境;水汽图上水汽区的干湿边界、暗区等与强对流的发生发展有着密切关系;红外云图 TBB≤-48℃的范围基本与出现对流的区域吻合,TBB≤-52℃的区域与强降水区域比较吻合,但当湿层比较浅薄时,也可能只出现雷暴天气,而非强降水。     

长生命史冷涡背景下内蒙古地区强对流天气分析

利用常规观测资料、卫星云图、探空资料及2.5°×2.5°的NCEP再分析资料,对2012年6月8-18日一次西折型冷涡影响天气过程的原因进行了分析,并在暴雨时段(13-14日)对比分析了内蒙古东北部和东南部地区强对流形成的原因。结果表明,来自西西伯利亚脊前的冷空气及正涡度不断向冷涡后部补充,使冷涡中心向西移动,而冷涡路径西折是这次冷涡过程持续时间长、影响范围广、连续多日产生强对流天气的最主要原因;内蒙古东部地区均处于高位温区和高位温梯度区,在强对流影响区域上,内蒙古东北部强降水是由两个中小尺度对流云团的强烈发展与合并造成,最强降水出现在亮温(亮温梯度)迅速减小(增大)时,地形造成的迎风坡上升运动和水汽在垂直方向辐合,为局地暴雨提供重要动力条件和水汽条件;内蒙古东南部强降水则是由上游多个对流云团合并,形成的水汽输送带直抵内蒙古东南部影响所致,低空急流、低空切变等次天气尺度系统触发作用更为显著,具有中高层干侵入,强降水出现在次级环流的上升支。     

东北冷涡暴雨的天气概念模型

1引言东北冷涡是造成吉林省夏季暴雨的主要天气系统之一 ,因此也历来被气象工作者所重视,针对冷涡也进行了不少的分析研究工作。本文针对夏季东北冷涡造成的我省区域性暴雨天气从时空分布、降水特征、环流形势特点等方面进行总结分析 ,最后建立了由东北冷涡造成吉林省暴雨的天气概念模型 ,供预报人员参考使用。2东北冷涡的定义东北冷涡是指在500hPa图上35°N～60°N、115°E～145°E范围内出现等高线的闭和圈 ,并伴有冷中心或冷槽配合 ,且持续3天或3天以上的低压环流系统。3东北冷涡的分型标准东北冷涡按其地理位置分为北涡、南涡和中间涡…     

一次蒙古冷涡影响下宁夏强对流天气分析

2004年6月14、15日连续2 d宁夏大部地区出现了强雷阵雨天气,引黄灌区局部地区遭受冰雹袭击。利用常规气象资料、多普勒雷达产品等资料,对此次过程进行了天气学分析,分析表明这是一次典型的蒙古冷涡旋转东移南压造成的宁夏连续性强对流天气过程。并根据一般性雷雨与伴有冰雹的强雷雨天气发生时雷达回波的差异,统计得到宁夏发生强对流性天气的监测预警指标,同时利用宁夏中尺度区域模式MM5预报产品对其相关物理量进行了模拟分析,得到了有价值的结果。     

东北冷涡影响下的冰雹天气物理量特征分析

2009年6月吉林省在4次冷涡天气的影响下共降雹36站次,属于冰雹的高发年份,是2000—2009年6月发生冰雹站次数的第一位。利用常规观测资料、探空资料及2．5°×2．5°的NECP再分析资料,对2009年6月5个主要降雹日的发生时间及物理量进行了特征分析,结果表明：在东北冷涡开始阶段,冷暖空气活动较为活跃,冰雹多发生在11时-17时;适合的0℃层和-20℃层的高度、水汽条件、较好的对流不稳定条件和垂直上升运动都对冰雹的发生有一定的指示意义。     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

结合地理分布将中国北方高空冷涡划分为东北冷涡（120°-145°E,35°-60°N）,华北冷涡（100°-130°E,30°-45°N）以及东蒙冷涡（100°-130°E,40°-55°N）三类,根据2000-2018年NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和日降水资料对19 a冷涡个例进行筛选对比,统计分析三类冷涡的活动规律,利用动态合成分析方法分析三类冷涡的结构和降水特征。结果表明：在490例高空冷涡个例中,遗漏的冷涡个例有2个,重复的个例有13个,剩下475例个例都能较好的被选出和归类,给出的三类冷涡定义较为合理。东北冷涡和东蒙冷涡在全年皆可生成,而华北冷涡在12月和2月没有发现。东北冷涡在4、5月生成最多,在3月和8月生成较少。华北冷涡在5月生成最多,冬季生成较少。东蒙冷涡在5、6、9三个月生成较多,在2、3和11月生成较少。对三类冷涡的动态合成分析表明：在结构方面,考察位势高度、温度、涡度、和等熵位涡分布,得到东北冷涡平均强度最强,东蒙冷涡次之,华北冷涡最弱;在降水方面,冷涡强度最强的时段,冷涡降水主要出现在高空急流出口区以北,对应有强的高层辐散。由于低层湿度分布以及水汽输送强度的不同,三类冷涡的降水大值中心位置有所差别,并且华北冷涡平均降水强度最大,东北冷涡次之,东蒙冷涡相对较小。

     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

为提高对东北地区雷暴大风的分析和预报能力,基于2017—2021年东北地区自动气象站、闪电定位仪、葵花8号卫星综合判识雷暴大风天气,利用ERA5再分析资料计算强对流物理量和东北冷涡中心及半径等特征参量,研究东北地区雷暴大风的观测特征及其与东北冷涡（简称“冷涡”）的关系。结果表明：（1）东北地区雷暴大风（简称“总体”）集中出现在蒙古高原至大兴安岭以西、东北平原和辽宁沿海。冷涡导致的雷暴大风占总体雷暴大风的50.6%,辽河平原是冷涡雷暴大风最高发区域。东北地区总体和冷涡雷暴大风均具有单峰分布的日变化特征,在午后发生频率最高,但是深夜和上午时段雷暴大风多与冷涡有关,占比达75%。（2）雷暴大风逐小时出现的站数（简称“站数”）大多小于10次,站数大于10次的雷暴大风个例中,冷涡个例占56.5%,高于非冷涡。相比于非冷涡,冷涡雷暴大风发生在更干冷、850与500 hPa强温度直减率以及强的风垂直切变和风暴承载层环境中。（3）冷涡系统的不同象限出现的雷暴大风占冷涡雷暴大风的百分比从大到小依次为东南象限（73.5%）、西南象限（17.5%）、东北象限（7.5%）和西北象限（1.5%）。冷涡外围的雷暴大风次数多于冷涡本体,集中出现在冷涡东南象限距离冷涡中心0.5—2个冷涡半径的范围内,该区域大气中层存在干层、低层存在大的温度垂直递减率、中等以上的风垂直切变和更大的风暴承载层风速,并且更容易受低空切变线的影响,这也是冷涡雷暴大风集中出现在该区域的原因。（4）导致雷暴大风的冷涡中心集中于（45°—55°N,111°—128°E）,其中导致区域性雷暴大风的冷涡中心的频次分布为南北向,集中在116°E和122°E处。造成区域性雷暴大风的冷涡中心和最外围环流的位势高度均低于造成局地雷暴大风的冷涡,春、秋季差异更明显;冷涡半径在8月略大于导致局地雷暴大风冷涡,其他月份则反之。以上研究证明东北冷涡是导致东北地区雷暴大风最主要的天气系统,总结的冷涡不同象限处雷暴大风的空间分布和产生区域性雷暴大风的冷涡的特征,可供东北冷涡雷暴大风预报、预警时参考。     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

利用常规气象观测资料、自动站资料、卫星、雷达和NCEP再分析资料,针对2015年8月22日冷涡背景下华北东北部和黄淮地区同时出现的不同类型强对流天气,对比分析引发不同天气的两种中尺度对流系统的演变过程及冷涡背景下不同强对流天气的成因。具体结论如下:(1)同一冷涡背景下,华北东北部位于冷涡中心外围西南象限和地面冷高压前沿,触发的分散性多单体风暴位于冷涡外围的涡旋云系中,引发以短时强降水为主的强对流天气;黄淮地区位于冷涡后部和地面冷锋前,槽后晴空区的多个对流单体,合并后形成人字形飑线系统引发短时强降水、冰雹和雷暴大风天气;(2)环境热力和水汽的差异为形成不同的强对流天气提供了前提条件:华北东北部受高层暖脊影响,地面高压后部的偏东气流带来水汽输送,整层暖湿的条件利于产生强降水;黄淮地区高层有补充干冷空气,利于热力不稳定条件发展,但黄淮地区低层水汽不足,风雹天气在较干环境场中不易被触发;(3)引发不同强对流天气的对流触发机制不同,两处的初始对流均受同一地面辐合线影响,但华北东北部在地形抬升与辐合线共同作用下不断新生单体;黄淮地区的初始局地热对流形成后,其前沿的辐散出流与环境风形成新的辐合,使原辐合线断裂和转向;(4)出现不同强对流天气时垂直风切变不同,黄淮风雹区的中层垂直风切变更显著,有利于形成持续性的强风暴;强对流天气发生时,华北东北部中低层风场的演变与天气尺度系统的变化有关,黄淮地区中低层风的垂直分布与中尺度对流系统的发生发展有关。     

盛夏两次冷涡强对流天气过程分析

利用地面、高空、雷达、自动站资料和NCEP产品对2019年7月2日和2019年8月28日,出现在白山市的强对流天气的背景和演变进行分析总结.分析结果表明,两次强对流天气过程都是受东北冷涡影响,属于典型的高空冷平流强迫型;高空冷平流起着主导作用,冷平流产生静力不稳定层结,利于对流发展,同时冷平流使0℃层和-20℃层较低,...     

东北冷涡中尺度天气的背景分析

通过大量的个例分析，统计得出东北冷涡造成中尺度天气系统和天气背景的条件，结论可供分析和预报东北冷涡中对流天气的可能性和落区时参考。     

东北冷涡中尺度天气的背景分析

东北冷涡是造成中国暖季强对流的重要天气尺度系统之一。为对比东北冷涡与不同类型强对流过程的时空关系及其环境特征差异,基于欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析数据和中国国家气象信息中心提供的逐时大风、降水观测资料,筛选了2017—2021年4—9月东北冷涡背景下9例雷暴大风型、9例强降水型以及8例混合型强对流天气过程,通过动态合成开展了分析研究。结果表明：（1）三类强天气过程相对于冷涡的时空分布差异明显：雷暴大风型过程,超过70%的雷暴大风出现在冷涡中心的西南部或南部;而混合型过程,超过70%的大风出现在冷涡中心的东南部或南部;混合型和强降水型过程中,短时强降水均主要出现在冷涡中心南部或东南部,但后者发生在冷涡东南部的比例更高;雷暴大风型和强降水型过程主要出现在东北冷涡的发展和成熟阶段,而混合型过程主要发生在东北冷涡的成熟阶段。（2）三类强天气过程的环流形势和环境条件差异显著。雷暴大风型过程多出现在5—6月,一般对应的东北冷涡更深厚,等温线更密集,大气环境偏干,存在气温垂直递减率大和强风垂直切变条件,雷暴大风多发生在冷涡南侧的锋区附近,对流层中、高层受干冷空气控制,叠加在低层比较浅薄的暖湿空气之上有利于大气层结条件不稳定的增强,降水粒子蒸发降温形成的下沉气流和地面冷池,叠加锋区辐合更有利于形成区域性地面强风;而强降水型过程多集中在7—8月,对应的东北冷涡强度较弱,等温线较稀疏,强降水一般出现在锋前靠近暖区一侧的强层结不稳定区域内,对应水汽充沛、整层暖湿的环境条件,中低层温差较小,风垂直切变较弱。混合型过程对应的月份和冷涡强度与强降水型过程更接近,水汽、高低层温差以及风垂直切变等环境条件介于上述两类过程之间,但下沉对流有效位能在三类过程中表现为最大。总体来看,相较于中国中、低海拔地区雷暴大风和短时强降水的环境特征而言,东北冷涡背景下的强天气过程对应更强的深层风垂直切变,具有更强的天气尺度动力强迫。