一次弓形回波中超级单体发展造成的大风、冰雹天气分析

利用Micaps常规资料、自动站资料及灾情调查资料、雷达回波资料等,综合分析了2011年4月15日出现在安顺市的大风、冰雹天气,此次天气直接触发系统是地面辐合线。通过对加密自动站的数据分析表明此次过程是一次典型的飑线过程。对多普勒雷达资料的分析进一步表明是一次＂后续线＂发展型飑线影响,其中有超级单体风暴产生,弓形回波前最凸起部位前侧＂v＂型缺口处的强辐合入流造成镇宁站的大风,弓形回波特征减弱时后部弱回波通道中的下击暴流造成西秀区岩腊乡和紫云县猫营镇大风灾害。这两次大风灾害发生于强对流系统不同的发展阶段,产生的机制有所不同。     

The climatology of tornadoes and waterspouts in Italy

In this work 10 years of reports collected by weather amateurs are used to define a preliminary climatology of tornadoes and waterspouts in Italy. The results show behaviors different from those observed in other countries. Generally, tornadoes and waterspouts are more frequent in late summer and autumn than in the other seasons. The seasonality of tornadoes and waterspouts appears different for different Italian zones, in particular in the Po Valley and Friulian plain and coast (south to the Alps) tornadoes and waterspouts are more frequent in spring and early summer while in the Tirrenian and Ionian coasts (western and southern Italy), tornadoes and waterspouts are more frequent in late summer and autumn. As observed in other studies (Brooks, H., E. and Doswell, C. A. III, 2001. Some aspects of the international climatology of tornadoes by damage classification. Atmos. Res., 56, 191–201.) Italian tornadoes and waterspouts are statistically weaker than in other countries but this difference cannot be completely ascribed to the presence of waterspouts. The “CAPE Storm-Relative-Helicity diagrams” and “Shear Magnitude diagrams” obtained for Italian tornadoes and waterspouts show different characteristics than those obtained for US. The cause of these differences is still unknown, it can rely in the sample selection (problems with the concept of proximity sounding) or in a real climatic effect.     

江淮地区龙卷超级单体风暴及其环境参数分析

利用多普勒雷达探测资料和NCEP再分析资料,对2003—2010年发生在江淮地区的6个龙卷超级单体风暴及其环境参数进行了分析。研究表明：（1）龙卷超级单体风暴H_BASE平均为1.7 km,H_TOP平均为9.1 km;H多在风暴的下部,近于下部的1/4处。H_BASE平均值比江淮地区各种超级单体的平均值低得多,H_TOP则略低。（2）龙卷超级单体I_VIL平均为25.6 kg/m²,Z_MX平均为54.8 dBz。和江淮地区超级单体相比,龙卷I_VIL要小得多,而龙卷Z_MX略低。（3）龙卷超级单体的中气旋M_BASE、M_TOP和M_SHR平均值分别为1.2 km、3.9 km和14.4×10^-3s^-1,和江淮地区超级单体相比,龙卷M_BASE、M_TOP明显低,而M_SHR略高。（4）TVS参数最强时的V_AD在12—45 m/s,V_LLD多大于30 m/s,V_MXD多超过30 m/s,V_MXD的高度不低于0.8 km,T_DPT在2.4—6.4 km,T_BASE在0.7—1.5 km,T_TOP在2.3—6.4 km,T_MXSHR超过22×10^-3s^-1。TVS参数最强时间与龙卷实际时间基本吻合,平均相差4.2 min;平均而言,TVS出现后6 min有龙卷发生。（5）雷达推算的龙卷超级单体的0—6 km风垂直切变比江淮地区超级单体的风垂直切变平均值高15.2%;龙卷发生前I_CAPE平均为1752 J/kg,I_K为38℃,850 hPa到地面风切变平均超过12 m/s,850—500 hPa温差平均为23.7℃。龙卷发生前能量处在中等到强的状态,大气不稳定性较强,风垂直切变大。     

一次冰雹过程的对流单体识别与防雹效果分析

利用2018年6月12—13日山东鲁西北地区一次冰雹过程的常规气象资料,分析了冰雹形成的天气形势和物理量指标条件以及防雹效果。结果表明：人工防雹作业前后雷达回波指标呈明显的下降趋势,其中VIL值、回波顶高指标变化分别平均下降49.9%、37.4%,冰雹概率由作业前99.3%下降到作业后的28.7%,回波强度、回波顶高、VIL值下降最大值分别为10 dBz、7 km、48 kg·m^-2。通过对比分析两个相似对流单体的发展演变,实施防雹作业的对流单体回波强度下降7 dBz、回波顶高下降3 km、VIL值下降11 kg·m^-2、冰雹概率出现剧烈波动,防雹作业后较作业前回波强度、回波顶高、冰雹概率下降速度明显加快,而没有实施防雹作业的对流单体雷达回波综合指标在编号期间变化幅度小,进一步证实了人工防雹作业有效。     

贵州中西部冰雹云中闪电特征观测研究

利用贵州省三维闪电监测网资料、新一代天气雷达资料、地面观测资料,对贵州省中西部地区13次冰雹天气过程中闪电特征进行了分析。结果表明：雹暴整个生命史内主要以负地闪为主,且伴随强降水。冰雹云发展阶段,降雹区域闪电频次增加明显,降雹前闪电频次变化均出现“跃增”,部分降雹点出现闪电频次二次跃增;冰雹云消散阶段,闪电频次显著减少。冰雹云总闪、正闪均高于雷雨云,5 min闪电频数大于16次且闪电频次上升度大于12次/5 min可作为识别冰雹云的参考指标。另外,降雹落区与闪电密度中心区域较为吻合,闪电密度中心位置略偏降雹位置之前,闪电逐时分布标识出冰雹云的发展移动方向。以上这些特征可以为冰雹识别、冰雹短时预警预报及人工防雹作业提供参考。     

武威市冰雹灾害气候特征及短时临近预报

冰雹天气是武威市多发的灾害天气之一。利用1961—2010年武威市5个气象站冰雹资料,采用统计学方法分析武威市冰雹天气的时空分布特征及变化趋势;选取1991—2010年5—9月武威市逐日NCEP再分析资料,对冰雹天气进行诊断分析并进行短时临近预报。结果表明:武威市冰雹有明显的地域特征,南部天祝山区冰雹日数远多于其他地区,占武威市冰雹总日数的76.1%。武威市逐年代及年冰雹日数总体呈减少的趋势,6—8月是冰雹的高发期,冰雹日数占全年冰雹总日数的80.2%。冰雹的日变化明显,11—19时为冰雹多发时段,集中发生时段为13—16时,冰雹的平均持续时间为10 min。结合当地实际可知,影响武威市的冰雹云大部分是由天祝县境内生成发展或从青海省移动来的。依据气流的南北配置将发生冰雹的环流形势分为3大类,分别为西北气流型、西南气流型和西风气流型。采用相关系数、经验预报和最大靠近原则等诊断分析方法,确定各类型冰雹的预报指标和阈值。诊断模式为冰雹的预报预警提供了客观有效的指导产品。     

Newly identified historical tornadoes in the Czech Republic from 16th to the 20th centuries

Tornadoes have occurred in the territory of the Czech Republic throughout history. Although their frequency and intensity are not as high as in the USA, they can cause severe damage as well. That is why a systematic effort to document individual occurrences of this dangerous meteorological phenomenon as far as possible back into the past began in the 1990s. The aim of this investigation is to extend the first European catalogue of tornadoes originally published by Wegener [Wegener A., 1917. Wind-und Wasserhosen in Europe], by the addition of these cases from the Czech Republic.This paper adds further to Setvák, Šálek and Munzar [Setvák M., Šálek M., Munzar J., 2003. Tornadoes within the Czech Republic—from medieval chronicles to the internet society. Atmos. Res. 67–68, 589–605], who reported the earliest documented tornado in the land of the Czech Republic which occurred in AD 1119 in Prague. In so doing, it presents recently discovered tornado cases from the 16th to the early 20th centuries, found in a variety of historical sources since the last ECSS conference held in Prague in 2002. In particular we will focus on the case from Jablonec nad Nisou (northern Bohemia) in 1925, which was probably the first case in the Czech Republic with accompanying photographic documentation of damage caused by a tornado.     

超级单体风暴中大冰雹增长机制的模拟研究

为调查超级单体中大冰雹的运行增长机制,使用三维冰雹分档对流云模式结合三维粒子运行增长模式,对一例超级单体风暴进行了数值模拟.实测风暴的结构如中气旋、弱回波区、前悬回波等被很好地模拟再现,显示了模式对超级单体具有良好的模拟能力.雹胚在风暴发展阶段由过冷雨滴冻结产生,主要分布在主上升气流区上部,在主上升气流区西北侧中高层也有相当数量的雹胚粒子,冰雹主要分布在主上升气流区东侧.风暴发展阶段产生的雹胚有7％～8％增长到1 cm以上,1％左右增长到2 cm以上,这些大冰雹绝大多数起源于主上升气流区北侧的高层云区,气旋性进入主上升气流区按照简单的上—下形式增长,少数大冰雹起源于主上升气流区西北侧风暴后部中高层,气旋性地沿着主上升气流区的边缘按照下—上—下形式运动增长,表明了超级单体中大冰雹存在两条增长路径.     

基于风暴数值模拟的冰雹临近预报方法研究

该文利用基于格点冰雹识别的研究成果,结合ARPS风暴数值模式的输出结果,提出基于风暴数值模式的冰雹临近预报方法,即用风暴数值预报的水物质场反演的反射率因子场作为冰雹的预报因子,并通过建立基于格点的强冰雹识别算法作为冰雹预报模型,从而对冰雹的落区及大小做出预报。与一般的冰雹预报模型相比,新的方法有以下特点：选取的冰雹预报因子物理意义更加明确,更加全面;建立的冰雹预报模型比较稳定;建立冰雹预报模型的过程相对简单。新的方法在一次强冰雹过程中得到了成功应用,在3h的临近预报中基本准确预报了强冰雹的落区位置。     

冷涡背景下辽宁龙卷气候特征和环境条件

为了研究冷涡与辽宁龙卷的关系,揭示冷涡背景下辽宁龙卷发生的特征,利用1951—2020年辽宁省龙卷观测和灾情数据以及欧洲中期天气预报中心ERA5大气再分析资料,收集整理冷涡背景下辽宁龙卷个例,对比冷涡背景下EF2—4级(EF2+)和EF0—1级(EF1?)龙卷物理量参数的差异.结果表明:(1)冷涡背景下辽宁龙卷主要出现...     

江淮地区一次冰雹过程的双线偏振雷达观测分析

为了进一步认识冰雹和三体散射的双线偏振雷达观测特征,提高业务预警能力和奠定基于双线偏振雷达的地面降雹识别基础,利用南京双线偏振雷达观测资料,统计分析了2019年3月20日冰雹过程发展、成熟和降雹阶段的观测特征及微物理过程。结果表明:(1)雹暴在成熟阶段具有高悬的强回波中心和较高的顶高,强回波中心差分反射率Z_DR<-0.5 dB,相关系数(ρ_hv)约为0.9,由于冰雹后向散射相位的影响,该区域比差分相位(KDP)呈现负值,指示了该区域有冰雹存在,并被相态分类算法(HCA)正确识别;(2)降雹阶段,高层反射率因子减小,强回波中心下降到地面附近,融化层以下ρ_hv增大,指示高层下落的冰相粒子整体尺寸减小;HCA识别到冰雹开始减少时,地面观测到冰雹;(3)三体散射的反射率因子(Z_H)、ρ_hv和反射率因子标准差(SD(Z_H))概率密度分布与北美三体散射比较接近;Z_DR分布更偏向于负值区域,差分相位标准差(SD(φDP))分布范围大约是北美结...     

基于雷达特征参数的贵州中西部雹云单体跃增特征分析

利用2016-2019年贵州省人工影响天气作业站点上报信息、市（州）的灾情快报,以及毕节、贵阳、兴义3部新一代多普勒天气雷达资料等,分析贵州中西部7个具有多阶跃增特征的雹云单体的雷达参数演变特征,研究发现：（1）二阶跃增冰雹云演变呈发展-跃增-降雹-减弱-再发展-跃增-降雹的趋势;（2）降雹时刻,雹云的最大反射率因子（MaxREF）、45dBz回波高度（H45dBz）、回波顶高（H0dBz）、垂直累积液态水含量（VIL）平均值分别为63.4 dBz、7.55km、12.01km、39.08 kg/m2;大冰雹对应的MaxREF和VIL较小冰雹更大,大冰雹、小冰雹的H45dBz差别不大,大冰雹对应的H0dBz反而小于小冰雹;（3）冰雹发生前,MaxREF、H45dBz、H0dBz和VIL两个体扫间平均最大跃变分别为：5.89 dBz、2.19km、2.82km、17.5 kg/m2,跃变现象的出现比冰雹发生时刻平均提前21.4、22.2、28、28.8min,可以作为冰雹发生前的重要判断依据。     

人工智能在冰雹识别及临近预报中的初步应用

基于广东10部S波段多普勒天气雷达的三维拼图资料,利用机器学习技术开发了一种冰雹识别和临近预报的人工智能算法。算法设计时以雷达回波反射率的垂直和水平扫描数据为基础训练集,将冰雹云的雷达反射率扫描数据作为正样本,将其他雷达反射率扫描数据作为负样本,通过贝叶斯分类法对正、负样本数据集进行机器学习,训练人工智能识别冰雹云内在规律的能力。训练时以广东省2008-2013和2015-2016年的数据作为训练集,使用了2014年广东省12次冰雹过程的数据做检验。对比检验的结果表明,人工智能法比传统的概念模型法击中率高9个百分点。研究结果表明了人工智能对冰雹这类非线性强天气过程具有较强的识别能力。      

青海省东北部近41a降雹持续时间时空分布特征及影响因子研究

利用青海省东北部11个地面观测站1980-2020年的降雹和高空资料,分析了降雹持续时间的时空分布及海拔、气温、相对湿度、0°和-20°高度层变化对降雹持续时间的影响。结果表明：近41a青海省东北部站点平均单次降雹持续时间的最大值出现在化隆县,高达9 min,最小值出现在同仁县,仅为4.89 min;年平均降雹持续时间以0.9 mim/10a趋势下降,持续时间小于9 min频率最高,占总观测次数的73.55 %;降雹持续时间月变化明显,日变化呈单峰型,峰值出现在午后16时,占总降雹累计持续时间的19.12 %;降雹持续时间与海拔高度呈显著的正相关,相关系数高达0.81(通过α=0.05显著性检验);降雹持续时间的减少与平均气温升高、0 ℃和-20 ℃层高度升高、气温日较差及相对湿度的减小相关。     

2009年6月6日鄂北冰雹天气过程分析

利用常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料等,对2009年6月6日鄂北冰雹天气发生前的抬升、水汽及不稳定条件进行了诊断分析。结果表明：地面中尺度辐合线为冰雹天气发生提供了抬升条件,促进强对流天气爆发;垂直水汽分布上,中低层干盖的形成有效地抑制了边界层对流的发展,为不稳定能量的积聚创造了有利条件;地面“干线”的形成,增加了大气的潜在斜压性,促进了次级环流的发展,增加了大气不稳定性。多普勒天气雷达资料以及闪电定位等监测数据分析表明：雷达回波组合反射率强度、回波顶高和垂直液态水含量的迅速跃增,对降雹有较好的指示意义;10 min闪电频次在降雹前出现了20次以上的峰值,可以起到冰雹预警作用。     

Numerical simulation and sensitivity study of a severe hailstorm in northeast Spain

During the afternoon of August 16th 2003 a severe hail event occurred in the town of Alcañiz in the Ebro Valley (Spain). This storm brought with it intense rain and hail precipitation that caused severe floods, damaged cars and street furniture. A diagnosis, using data from ECMWF, showed the presence of a mesolow at surface level centered over the Northeast of Spain, carrying winds from the Mediterranean Sea towards the Central Ebro Valley. At medium and high levels, a trough, whose axis extended over the Northwest of the Iberian Peninsula, moved eastwards preceded at 500 hPa by a thermal trough that caused increasing instability before the arrival of the geopotential trough.A numerical study of this event has been carried out using the MM5 model with a double aim. On the one hand, it attempts to check whether or not the simulation reproduces the storm in Alcañiz. On the other hand, it carries out a sensitivity experiment in order to evaluate the contribution of two specific factors: topography and solar radiation. Compared with radar data, the control simulation reproduces the region affected by the storm reasonably well. The suppression of topography and/or solar radiation substantially modifies the surface mesolow and the spatial distribution of the precipitation. Neither of these factors, considered independently, reproduces the precipitation caused by the storm in Alcañiz. However, the results illustrate the importance of the synergic effect of these two factors on the spatial localization of the storm and on the intensity of the precipitation registered.     

Climate change impacts on pricing long-term flood insurance: A comprehensive study for the Netherlands

Recently long-term flood insurance contracts with a duration of 5, 10 or 15 years have been proposed as a solution for covering flood risk and mitigating increasing flood losses. Establishing a long-term relation between the policyholder and the insurer can provide better incentives to reduce risk through undertaking damage mitigation measures. However, the uncertainty about the development of future flood risk in the face of climate and socio-economic change may complicate insurers’ rate-setting of long-term contracts. This issue has been examined in this study by estimating the effects of these changes on flood risk and pricing flood insurance premiums of short- and long-term flood insurance contracts in all (53) dike-ring areas in the Netherlands. A broad range of simulations with hydrological and flood damage models are used to estimate the future development of flood risk and premiums. In addition, the long-term development of insurance funds is estimated with a spatial “Climate Risk Insurance Model (CRIM)” for a private insurance arrangement and for a ‘three-layered’ public-private insurance program. The estimation of flood insurance premiums of long-term insurance contracts reveals fundamental problems. One is that there is an incentive for either the consumer or the insurer to prefer short-term rather than long-term contracts in the face of climate-related uncertainty. Therefore, it seems advisable to examine the introduction of one-year flood insurance contracts in the Netherlands, at least until the large uncertainties with climate and socio-economic change on flood risk have been resolved. The estimations performed with the Climate Risk Insurance Model indicate that a private insurance fund could have difficulties with building up enough financial reserves to pay for flood damage, while the layered public-private insurance scheme is more robust.     

平凉地区对流风暴地闪活动与环境层结因子相关性分析

利用1997年和1998年6－8月间在甘肃平凉地区的3站闪电定位系统所取得的地闪资料与当天早晨探空资料进行了初步的统计分析。分析结果，对流风暴中地闪活动与环境层结因子之间有较好的相关性，不稳定度、余额不稳定度5℃处的环境温度、温度层结中（中层）平均相对湿度是影响对流风暴中地闪活动的重要因子，对流风暴的地闪活动可通过这些因子进行预报。     

2016年夏季如东一次EF2级龙卷多普勒天气雷达特征分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、南通多普勒天气雷达资料及GR2analyst分析软件,对2016年7月5日发生在江苏省如东县的一次EF2级超级单体龙卷过程进行特征分析。结果显示：此次龙卷发生在高低空均为一致的西南暖湿气流中,没有明显干冷空气侵入,中低层存在切变、急流,超低空急流,地面有辐合中心;大气具有中等大小的热力不稳定能量、0~1 km强垂直风切变、充足的水汽条件、较低的抬升凝结高度以及较强的辐合上升运动,为此次龙卷过程提供有利的背景条件。当出现连续体扫的中气旋、钩状回波,并且强回波区向移动方向一侧倾斜、垂直剖面存在穹隆结构和有界弱回波区时,在钩状回波处最容易产生龙卷。GRanalyst三维显示中出现的空洞结构,表明超级单体在此处产生强烈涡旋,有利于龙卷的产生;对称的正负速度区中旋转速度持续增大,并且不断向下发展,低仰角探测到紧邻的速度对时,强中气旋也相应出现向下延伸和迅速的收缩,预示着龙卷的发生,为龙卷预报提供一定的指示作用。     

沙尘气溶胶作为冰核对阿克苏地区一次多单体型强对流风暴降水及其微物理过程影响的数值模拟研究

将DeMott冰核浓度参数化方案引入到WRF中尺度数值模式中,模拟了新疆阿克苏地区一次多单体型强对流风暴,并对背景大气条件和沙尘条件下气溶胶作为冰核,对云中微物理结构和降水变化的影响进行了敏感性试验和对比分析,结果显示:在背景大气条件和沙尘条件下增加冰核浓度对降水中心强度影响较小,并且总体上看降水分布变化不大,但是降水局部的变化量较明显;不同背景条件下IN（Ice Nuclei）浓度的增加使得冰晶和雪的质量混合比和数浓度均有较大幅度的增加,其中雪的主要源项为凝华增长过程,而霰增长主要来源于冰相粒子碰并过冷云滴,并且在背景大气和沙尘条件下增加IN都使得霰的数浓度增加,尺度减少。