东北冷涡强雷暴天气过程模拟分析

用WRF和NCEP/NCAR再分析资料模拟2005-04-06辽宁强雷暴天气过程的天气系统,分析天气系统结构。结果表明,降水过程中来自不同地区的冷暖空气交汇和来自不同地区云团的汇合引发了此次强雷暴天气。     

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。

     

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。     

一次强东北冷涡的分析

对2004年5月20日东北高空冷涡天气过程进行了分析,探讨冷涡天气演变的物理量场分布特征及其天气诊断分析,为日常预报业务提供了分析手段。     

两次东北冷涡天气异同的成因分析

2006年7月5日和2006年6月16日是两次冷涡位置相似,造成的天气不尽相同的东北冷涡天气过程.利用常规气象资料、卫星云图、自动站资料、NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°,一天4次),对两次天气过程的大尺度环流场、云图演变、能量场、动力场进行了对比分析.结果表明:同在东北冷涡天气背景下,由于中低层温度场配置不同、上下游系统强弱不同,导致天气不同;东北冷涡云带尾部的云团以"前消后长"的传播形式向前传播;强对流天气与θse高能区的密集带、SI指数场的负值区、地面中尺度辐合线的偏南气流、水汽能量的大值区及CAPE的高值区有较好的对应关系.     

MM5和WRF模拟东北冷涡雷暴天气过程对比分析

利用NCEP/NCAR再分析资料驱动中尺度天气模式MM5和WRF,模拟2005年4月6日辽宁强雷暴降水天气过程。结果表明:MM5和WRF模拟雷暴发生的天气系统结构相似,但对于降水量模拟,WRF模式模拟的结果与实况更为接近。分析其天气系统结构表明,降水过程中来自不同地区的冷暖空气交汇和来自不同地区云团的汇合造成了此次强雷暴天气的发生。     

东北冷涡加密观测事实的分析

为了配合东北冷涡的研究，１９９５年６月２３－２５日组织东北区三省一市全部地面观测站和探空站对东北冷涡进行了一次加密观测，通过这次过程加密观测资料的分析结果，从中可以看到东北冷涡系统的某些中尺度特征。     

一次东北冷涡天气飞机增雨作业过程分析

对辽宁省增雨办抓住2000年6月24日东北冷涡天气系统，在全省实施3架次飞机人工增雨催化作业，使影响区普降中一大雨过程进行分析。     

华北南部东北冷涡型暴雨天气分析

对晋城市高平2002年8月5日暴雨天气分析后得出：华北南部东北冷涡型暴雨是在鄂霍次克海阻高、西太平洋副高相互配置叠加后，导致东北冷涡加强南伸，在华北南部形成切变线型辐合而产生的一种强对流性天气。     

东北冷涡引发的强雷暴个例分析

2013年6月3日辽宁省境内出现剧烈的雷电活动,在17 h内观测到落雷14 103次。使用静止卫星和多普勒雷达探测数据显示雷暴系统的发展特征,计算了该过程中辽宁省境内单位面积落雷密度,并对雷暴的生成环境和WRF-3.5.1模拟的雷暴云中冰晶、霰和雨滴等粒子数浓度的空间分布状态进行了探讨。结果表明:低空急流为雷暴过程的发展输送暖湿空气,形成强烈的对流运动;高空急流右侧和右前侧的下沉干冷空气进入0~-20℃雷暴云起电层区域,东北冷涡高低空急流形成的强垂直风切变造成雷暴云体上下出现较大角度的倾斜,高频次负地闪的发生与雷暴云体倾斜造成的特定电场结构有关;负主电荷积累区域和落雷区出现在上升气流较弱的带负电粒子沉降区域。     

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。     

一次东北冷涡天气飞机增雨作业过程分析

对辽宁省增雨办抓住 2000年6月24日东北冷涡天气系统 ,在全省实施 3架次飞机人工增雨催化作业 ,使影响区普降中—大雨过程进行分析。     

东蒙冷涡天气气候统计分析和预报

通过对近10a承德气象资料进行分析，总结出造成本区强对流天气的主要影响系统是东蒙冷涡，并对其形势特点进行归类，建立了天气环流形势模型，给出了预报指标，同时检验了日本数值预报产品的预报能力。     

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。     

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。     

牡丹江“11.18”东北冷涡特大暴雪天气分析

东北冷涡是影响牡丹江地区的主要天气系统之一。探讨东北冷涡暴雪形成是研究我国东北地区暴雪的一个切入点和突破口,对东北冷涡的系统研究将有利于提高东北冷涡暴雪天气预报水平。2013年11月17-18日牡丹江发生了特大暴雪天气过程,采用欧洲数值预报资料、常规观测资料及地面资料、t639资料、各类物理量等对这次暴雪天气过程进行了诊断分析研究。结果表明:范围广而强的偏东南急流不仅是水汽的强输送带,而且是低层锋区系统加强、移动的必要条件;此次暴雪过程高空急流、冷涡、低空急流、地面气旋及锋面相互配置;在降水前期有一干冷空气侵入对流层中下层,干冷气流入侵使不稳定能量释放,是此次暴雪的触发机制之一;干冷空气侵入对此次冷涡系统的发展起着重要的作用;红外云图和水汽图像配合,反映出此次东北冷涡发展移动过程中干冷空气和暖湿气流的运动特征。     

东北冷涡诱发的一次连续强风暴环境条件分析

从深对流发展必须满足的对流层低层有足够强的湿层、层结不稳定和足够强的触发机制出发,对2002年7月11～15日由东北冷涡诱发的一次连续强风暴生成的环境条件进行了诊断分析。结果表明:低层暖湿条件是冷涡强对流预报的关键,强大的冷涡由于冷性层结深厚难以诱发强的对流性天气,而其分裂的次涡度中心或弱的冷性低涡配合低层暖湿气流常常产生突发性强对流性天气;强的风垂直切变引发的斜压不稳定和垂直运动是强对流触发和维持的重要条件,风暴发生前边界层到500 hPa风向随高度顺转超过90°,随着对流性天气的发展,850 hPa以上风垂直切变逐渐减小,而850 hPa以下可能受低层冷丘产生中高压的影响,切变有增大的趋势;冷涡诱发的强对流性天气常常位于高空急流出口区左侧,但在实际预报业务中需要配合散度场来进行综合判断。