厦门沿海近地层大气电场垂直变化规律

利用厦门海峡大气探测基地两部大气电场仪的同步观测数据,对厦门沿海近地层大气电场随高度变化的规律进行了研究,建立了大气电场强度与高度之间的近似关系,并对结果进行了检验。结果表明:1)厦门沿海近地层30m范围内大气电场强度随高度增加而呈指数递增;2)在相同的观测环境下,同一时段不同高度的大气电场变化趋势是一致的;3)任意两个高度大气电场比值与两高度差之间的对应关系能够为不同高度电场仪监测数据的标定提供参考;4)大气电场变化对雷暴天气有着很好的指示作用。     

“12·14雷打雪”过程的闪电特征及成因

2023年12月14日在山西和河北南部、河南北部、山东西部出现一次大到暴雪过程,并伴随频繁的闪电活动。利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）第五代大气再分析（ECMWF Reanalysis v5,ERA5）资料以及闪电、大气电场仪、双偏振多普勒天气雷达等观测资料对此次“雷打雪”天气过程进行详细分析,得到以下研究结果：（1）此次“雷打雪”是一次明显的高架对流天气过程,低层一直存在逆温层,850~600 hPa为显著的暖湿平流,925 hPa以下近地面东北风形成的“冷垫”楔入到条件性对称不稳定层结下方,抬升暖湿空气,触发对流天气,释放不稳定能量,产生较强的上升运动。（2）降雪过程的雷电活动比较活跃,闪电频数高达99次·（10 min）^-1,云闪和地闪比例为1.7∶1,正地闪的占比为19.4%。此次“雷打雪”天气过程的闪电空间分布和走向与强降雪落区表现出良好的一致性,闪电密集区域对应强降雪区域,74%的暴雪站周围30 km范围内出现闪电,100%的大暴雪站周围30 km内发生了闪电。（3）高空正K_DP区域与地面降水率的增大密切相关。总闪电与6 km等高层雷达回波的空间一致性很好,基本分布在大于20 dBZ的云区内,闪电落区的回波顶高几乎都在5 km以上。雷达发现在5~8 km的高度范围出现Z_DR和K_DP的正值区,揭示云内存在明显的垂直上升运动和过冷却液态水,存在良好云内起电条件,结合地面电场观测资料和闪电资料,推测此次降雪云系的电荷结构为上正下负的电荷结构。     

青岛沿海地区雷暴过程闪电始发位置的微物理参量特征分析

本文通过低频磁脉冲闪电探测系统和双偏振雷达联合观测结果,针对2019—2020年青岛沿海地区发生的5次雷电灾害天气,研究了雷暴的闪电始发位置与微物理参数之间的关系,结果如下:(1)闪电主要始发于组合反射率大于45 dBz的强回波区,地闪的接闪位置距离主雷暴云系可达10~30 km左右。闪电始发区域组合反射率的中位数为55 dBz,液态水含量的中位数为37 kg/m²。(2)闪电始发位置的双偏振雷达水平反射率主要集中于35~45 dBz,差分反射率主要集中在1.5~2.5 dB,相关系数集中于0.97~0.99。大部分雷电始发于0℃等温线和–10℃等温线之间,位于液态水、湿霰和干霰混合相态粒子区。部分雷电过程发生于湿霰区的中上部,这种情况一般差分反射率值很大。(3)在–10~0℃等温层之间存在相关系数大值区且相态粒子为湿霰粒子,说明为过冷水区。过冷水区中极易产生大直径的霰粒,在强上升气流的作用下,大直径霰粒与冰晶碰撞从而极易发生闪电过程。     

渤海强对流天气监测及概念模型初建

利用micaps系统个例库、秦皇岛雷达、天津雷达、FY-2E红外云图、海岛站、GPS闪电定位仪、探空及中尺度物理量场等资料,采用同步资料叠加分析方法,对2007-2011年4-10月出现渤海西岸区至海区强对流天气的25个例进行综合分析和对应关系的研究.初步得出:(1)强对流发生时三类天气尺度背景场条件下的高空与低层急流配置及K指数和SI指数对应值,渤海边界层辐合线与强对流天气落区对应关系;(2)同步卫星云图中尺度MCC象元动态特征及TBB值;(3)海区中β尺度单体及多单体风暴雷达反射率因子、回波顶高特征及阈值,回波顶高与雷电分布对应关系;(4)初步建立渤海强对流天气概念模型,归纳海区强对流预警指标.在2012年5-6月业务试验中效益显著,为渤海海洋强对流天气监测、精细化预报方法研究提供参考依据.     

CAMS-LNWS雷电临近预警系统在山东地区的应用

随着经济的发展,雷电对城市发展建设的威胁日益严重,开展雷电监测及预警预报技术的研究成为灾害防御工作的重点。该文简要介绍了CAMSLNWS雷电临近预警系统及其在山东地区的应用,通过选取典型雷暴天气过程对预警结果进行分析和评估,给出不同预警时效预报结果的评分值,并分析出现差异的原因。结果表明:该系统能够对可能发生雷电的区域进行有效预警,随预警时效的延长,预警效果有所降低。     

宁波机场附近一次孤立强雷暴大风事件分析

利用区域自动气象站资料、天气雷达资料、宁波机场AWOS(automated weather observation system)资料和NCEP再分析资料等对2017年7月22日发生在宁波机场附近的一次孤立强雷暴大风环境条件和雷达回波特征进行分析。结果表明：1)雷暴大风发生在较强的对流有效位能、弱的垂直风切变和上层干燥近地面暖湿的大气层结配置下,海风锋是主要触发系统。2)雷暴大风发生时,地面出现明显冷池和中尺度雷暴高压。3)强反射率因子顶部高度快速下降,中层径向辐合达到18 m·s-1,低层速度辐散超过25 m·s-1等指标,对雷暴大风预警具有较好的指示意义。     

FY-4A白天对流风暴和闪电产品在华北强雷暴天气分析中的应用

我国第二代静止气象卫星FY-4A观测能力较之前有明显提升,在天气特别是对流性天气监测和预测中具有较强的应用潜力。利用FY-4A气象卫星多通道扫描辐射成像仪(Advanced Geosynchronous Radiation Imager,AGRI)和闪电成像仪(Lightning Mapping Imager,LMI)数据开展研究,分析了反演产品在强雷暴天气中的应用。研究表明,扫描辐射成像仪多通道组合白天对流风暴红-绿-蓝(red-green-blue,RGB)合成产品可以突出具有强上升气流的对流性雷暴云,较单通道及多通道可见光合成产品具有监测优势;闪电成像仪产品较地面闪电探测闪电产品能够探测到更多的闪电,对新生对流和较弱对流产生的闪电监测具有优势;在华北和黄淮一次强雷暴天气过程中,白天对流风暴RGB合成产品能够监测云系发展的过程,卫星监测闪电活动频数和冰雹活动一致性较好。     

一次长寿命超级单体风暴雷达回波特征分析

利用常规气象观测资料、章丘站探空资料及滨州、济南新一代SA天气雷达探测资料,对2016年6月14日发生在山东中部地区一次强降雹天气过程进行分析。结果表明:雷暴发生前大气不稳定能量的明显增加,较强垂直风切变是有利于强对流天气发生的环境条件;长寿命超级单体沿两山之间的谷地运动,地形对雹体发生、发展起到了抬升和维持作用,对单体的移动起到了导向作用;雷暴发生前的垂直累积液态水含量(VIL)跃增对冰雹粒子的形成和增长十分有利;超长的三体散射(TBSS)、深厚而持久的中气旋、高悬的强反射率中心、有界弱回波区以及风暴顶强烈辐散都是大冰雹发生的显著特征。     

蒙阴“7.30”雷击事故分析

利用天气形势图、雷达资料和闪电定位系统资料,对2012年7月30日下午蒙阴县联城镇沙沟峪村发生的雷击事故的天气条件和成因进行分析,结果表明,造成此次雷击事故的强对流天气是由于地面倒槽和高空槽的激发而引起的;山区孤立建筑物遭受雷击后,雷电流下泄时产生的闪络和击穿,导致了雷击事故的发生。     

渤海中南部海区一次雷暴大风过程分析

雷暴大风过程的发生条件是位势不稳定层结并伴有逆温层存在,低层有强水汽辐合,有使不稳定能量释放的机制一抬升气块到凝结高度,低空有急流存在,高空有强的风垂直切变,对流层中层有干空气.利用天气分析图、卫星云图、雷达拼图等资料对2007年8月26日渤海中南部海区雷暴大风过程进行综合分析发现:雷暴之前渤海地区上空处于槽前,有大量...     

2019年6月黄河口6次局地冰雹实例分析

利用常规气象资料、多普勒雷达资料、加密自动气象站资料及第五代欧洲中心再分析资料(ERA5),分析了2019年6月发生在黄河口地区的6次局地冰雹天气过程。结论如下：1）6次降雹过程是在有利的环境条件下产生的,大尺度影响系统是东北（华北）冷涡与横槽、中纬度高空槽;冰雹天气即将发生前,对流层低层多存在逆温,有对流抑制,对流有效位能在1 000 J·kg-1以上,环境比较干,0 ℃层与-20 ℃层之间的厚度在1.8～2.3 km,两温度层的高度较经验值偏低。2）雹暴云在发生发展阶段存在最大组合反射率（MaxREF）、回波顶高（ET）和垂直累积液态水含量（VIL）的迅猛跃增;6次雹暴云气柱内冰水含量偏多,且积累迅速,液态水含量较少,雨水含量最少,因而造成降雹时多伴有弱降水。3）雹暴云的中层风场特征表现为雷达径向风的水平切变与垂直切变,而在对流层低层则表现为风向辐合与风速脉动。4）6次冰雹天气发生的地点多在黄河口的沿岸地区;特殊的地理位置有利于在对流层低层形成中尺度风场辐合线,在有利的环流背景下,可激发局地对流或使移入的雷暴云得到迅猛发展,这是导致该地对流频发的原因。     

自动临近预报技术在一次大范围强对流天气中的应用

对流性暴雨、雷雨大风、飑线和冰雹等强对流天气,具有突发性强、局地性强、破坏性大等特点,对这类天气的临近预报和预警是防灾减灾工作的重点和难点。这类天气中大量存在的是非线性问题,但由于非线性计算复杂性等原因,在实际应用中线性外推还是被经常使用[7]。本文利用发生在2005年6月30日,青岛历史上罕见的的一次强对流天气的多普勒雷达资料,对线性外推的结果进行了分析,以期对这类天气有更深的了解。分析认为,TITAN算法和CTREC算法通过对强度资料的应用,其结果有很好的参考价值。在较短的时间内,线性假设的误差较小,无论对雷暴发展的趋势还是雷暴天气的落区,都有较好的指导意义,其中对区域移动方向的预报,效果好于其它要素。而对于较长时段的预报,特别是超过1小时的预报,则误差明显增大。     

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。     

11月初北黄海一次海龙卷风暴的中尺度特征分析

利用多普勒天气雷达资料及反演风场和常规观测资料,对2014年11月2日发生在北黄海（山东半岛北部海上）一次罕见海龙卷风暴的中尺度特征进行了分析。结果表明：冷空气、暖湿海面热力边界、山东半岛北部近海岸西北风与偏西风的辐合线是海龙卷风暴发生的天气背景。海龙卷风暴发生时雷达回波PPI最大分贝反射率因子为60 dBZ,高度为2.0 km,最高风暴顶为4.5 km,最大垂直累积液态水含量VIL为21 kg·m-2。利用雷达反演风场进行中尺度特征分析,结果表明：在海龙卷风暴发生发展过程中,低层风辐合对应4.0 km高度上是风辐散,海上有较强的偏南暖湿气流输送到雷暴区。中尺度动力特征：最大正涡度和散度辐合在1.0 km以下,低层正涡度和散度辐合、高层散度辐散是雷暴发生初期动力特征;低层没有正涡度和散度辐合、高层为正涡度和散度辐合是雷暴开始发展的动力特征;低层和高层为大的正涡度和散度辐合是雷暴成熟阶段的动力特征。高空冷空气叠加上低空强的偏南气流,造成局地涡度加大和低层辐合加强,使低层暖湿气流倾斜上升。海龙卷与辐合区的冷空气和暖湿气流有关。     

一次局地短时强降水的成因和预报误差分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和多普勒天气雷达资料,对2016年8月6——8日潍坊一次强对流天气的成因和预报误差进行了分析,结果表明:1) 500 hPa冷涡底部低槽、850 hPa低涡切变线和地面倒槽是主要影响天气系统,数值预报对此次天气过程的影响系统预报偏差大,而预报员对数值预报依赖程度高是此次预报失误的主要原因; 2) 850 hPa以下强的水汽辐合是强降水发生的重要条件,低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雨产生的动力机制,位势不稳定因中高层的冷空气入侵下沉得以加强; 3)列车效应和强回波维持少动是造成短时强降水的重要回波特征,逆风区的发展和移动对于判断强降水的落区有指示作用,多普勒雷达反演风场中的中尺度辐合线是导致局地强降水发生的直接原因; 4)风廓线雷达水平风场可以连续地反映降水过程中风场垂直结构及其变化,降水发生前探测高度明显升高,中高层冷空气侵入时间与强降水的时段相对应。     

滨州CINRAD/SC型雷达几次非典型故障案例分析

2010—2014年间滨州CINRAD/SC型雷达在升级换型前出现了几次非典型故障,在故障的排查过程中,通过采用观察法、电阻电压测量法、屏蔽报警或保护电路法、替换法、空载法等监测手段及利用关键点理论参数和波形图像等方法,判断故障原因、定位及排除故障,为CINRAD/SC型天气雷达的运行保障工作积累一些经验和方法,以期将天气雷达的运行保障工作做到更好。     

山东半岛秋季一次脉冲风暴下击暴流观测分析

利用山东威海CINRDA/SA多普勒雷达探测资料,结合常规天气图资料、地面自动气象观测站资料等,对2018年9月8日发生在威海文登机场附近的一次下击暴流天气特征进行分析。结果表明:1)此次下击暴流天气发生在高低空一致的西北气流背景下,午后太阳辐射使得低空大气加热显著,形成了强烈的不稳定层结。2)大气层结特征呈喇叭状温湿分布,850 h Pa以下接近干绝热的温度直减率,为下击暴流的发生提供了有利环境条件。3)地面辐合线为风暴单体的产生提供了动力抬升条件。4)从多普勒雷达产品上看,风暴初始回波发生在午后海风锋触发的晴空窄带回波上,通过单体间的合并加强,发展成为多单体风暴;下击暴流出现前,对流风暴回波强度及高度明显发展,成熟阶段的对流风暴伴有回波悬垂结构和三体散射特征,伴随着强反射率因子核心的持续下降,下击暴流迅速到达地面,径向速度图上存在明显的中层辐合、旋转、低层辐散的现象; 5 km以上60 dBZ强反射率因子核心的下降,结合径向速度中层辐合、低层辐散特征可提前3～9 min预警下击暴流的发生。     

2020年5月山东强对流天气特点及成因

2020年5月山东共出现13次强对流天气过程,其中8次出现冰雹,共15市（93.8%）81站（65.9%）出现降雹,单站最大降雹次数为4次。10次出现10级以上雷暴大风,5次出现短时强降水,强对流次数之多、范围之广、强度之大、灾害之重为近10年少见。其中,“5 ·17”强对流天气过程最为剧烈,其冰雹范围之广非常罕见,最大冰雹直径为4.5 cm,最大风速达36.6 m ·s^-1（12级）,最大雨强达56.9 mm ·h^-1。利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）第五代大气再分析数据集（ECMWF Reanalysis v5,ERA5）和加密自动气象观测站、多普勒天气雷达、闪电定位等资料,对2020年5月山东强对流天气特点及强对流多发的原因进行分析,并以“5 ·17”强对流天气过程为例,对雷达回波特征和风暴内的垂直运动进行剖析。结果表明：（1）副热带高压强度偏强,一方面有利于其外围的西南暖湿气流到达山东,另一方面阻挡西风带系统,导致前倾槽强度偏强,长时间维持在山东上空;500 hPa异常偏强的暖高压脊前西北气流携带的冷空气叠加在850 hPa偏强的暖温度脊上空,造成山东上空长时间为位势不稳定大气层结。（2）在上述有利的天气背景下,山东上空水汽充沛,对流有效位能偏大,冀鲁豫3省交界处气旋式辐合偏强,鲁中地区稳定存在一条辐合线,容易触发产生强对流天气,造成山东5月强对流天气频发。（3）对流风暴高度组织化、区域性的超级单体群以及一条长度超过500 km的强飑线是造成“5 ·17”强对流的直接原因,对流风暴内部的上升速度高达28 m ·s^-1。     

青岛2006年“8．26”暴雨过程的中尺度分析

多普勒天气雷达和L-波段探空雷达在探测中尺度天气方面,各有长处.前者具有较高的时空分辨率,缺点是需要反演.后者数据直接且要素多,但为局地数据,存在代表性的问题.利用多普勒雷达反演风廓线和300 m分辨率的探空数据相结合,可以很好的解释2006年8月26日发生在青岛的一次对流性暴雨过程的演变.在这次过程中,300 m分辨率的探空数据捕捉到了2 km左右高度上的冷平流信息,而多普勒雷达反演数据显示,温度平流对于对流的发生发展和消亡起着非常重要的作用.而且,多普勒雷达反演数据还揭示,在天气尺度影响系统仍然存在的背景下,冷平流的持续作用,引起了青岛上空大气状态的变化,导致整个降水过程结束.     

渤海一次强阵性雷雨大风过程的诊断分析

利用中尺度天气预报数值模式、粗网格再分析资料、地面和高空常规观测资料,对2011年8月31日渤海地区一次强阵性雷雨大风天气过程中的大气资料进行了重建.根据该资料,分析了对流有效位能、水汽输送、假相当位温和湿位涡等物理量在这次强对流过程中的演变特征.结果表明,修正的对流有效位能可以提前对强对流不稳定天气做出指示,与850 hPa假相当位温θse=340 K高能暖湿气团所在的位置以及处于△θse＜0的位势不稳定区有明显对应关系.另外,水汽通量的辐合中心与雷雨大风天气发生的区域基本一致.而700hPa等压面上的湿位涡最大负值区的叠加位置也是雷暴发展的另一有利形势,MPV正负交界处带状区域出现了南压和东移,表明湿位涡的发展趋势对冷锋锋面移动的路径、速度有较为明确的指示意义,移动过程中,由于出现降水,同时还伴随了湿位涡负区减弱的特征.上述物理量为雷雨大风预报提供了部分客观判断依据,可作为预报员得出预报结论的辅助手段之一.