梅雨期龙卷环境条件与典型龙卷对流风暴结构特征分析

利用逐日4次1°×1°FNL/NCEP分析资料及多普勒天气雷达、地面自动气象站等观测资料,在对近十年江苏梅雨期龙卷天气的环境特征进行合成分析并提炼对流参数特征值后,着重对2013年7月7日发生在安徽天长至江苏高邮一带导致龙卷的对流风暴的形成和结构特征演变进行了分析。结果表明:江淮梅雨期间,地面中尺度气旋的右侧附近(100 km)、对流层低层中尺度低涡右下方约200~300km处和低空急流左后侧之间区域是龙卷易发区;梅雨期大气环流背景为龙卷的发生提供了对流层低层充沛的水汽和有利的不稳定层结与动力条件,低层气旋性涡度在龙卷发生前强烈发展,边界层内强的垂直风切变促进了龙卷风暴内气旋性涡度的迅速增强,而对流层低层辐合的增强将有利于初始对流的触发;但梅雨期龙卷对对流不稳定能量蓄积条件要求低于冰雹和雷暴大风;龙卷对流参数特征值及其与气候平均值的差异性为龙卷天气的短期预报提供了参考依据。引发2013年7月7日龙卷的对流风暴起源于地面辐合线附近,地面辐合及中尺度锋区的增强有利于对流风暴的快速发展,此次系列龙卷是由一个生命史较长的超级单体风暴产生,该对流风暴具有典型超级单体的回波特征,风暴内的中气旋维持2h之久,中气旋相关参数的演变对龙卷的临近预警有较高的参考价值,当中气旋底高较低且中气旋切变值明显增强时,发生龙卷天气的可能性较大。     

2020年江苏高邮EF2级龙卷多尺度特征分析和预警思考

综合应用自动站、雷达、卫星、探空等多源观测资料和ERA-5高分辨率再分析资料,详细分析了2020年6月12日江苏高邮EF2级龙卷的天气背景、环境条件、中尺度系统和对流风暴的演变特征,并总结了监测预警经验和预报思考。结果发现:此次高邮龙卷出现在江苏入梅后首场暴雨中,天气形势与2016年6月23日阜宁EF4级龙卷过程有部分相似,具有梅雨锋龙卷典型特征,产生龙卷的对流系统位于500 hPa东移西风槽前,850 hPa低涡西南象限和低空急流左前端,伴有较强对流不稳定能量和较低抬升凝结高度,不同点在于对流有效位能和垂直风切变弱于阜宁龙卷过程;龙卷出现在地面移动的β中尺度低压顶部,处于地面辐合区和暖湿舌内,风暴中心附近辐合急剧增强可能对应于龙卷出现;产生龙卷的风暴具有较长生命史,在龙卷产生前60 min已识别到连续龙卷涡旋特征(TVS),移经高邮湖面风暴加强出现中气旋(M)并与TVS并存8个体扫,龙卷接地前TVS底高明显下降且切变增强,随时间演变中气旋直径呈“倒梯形”垂直结构、速度切变迅速增强下探,这些雷达特征可作为龙卷临近预警的重要参考。     

两次强龙卷过程的环境背景场和多普勒雷达资料的对比分析

通过分析发生在安徽省灵璧县（2005年7月30日）和无为县（2003年7月8日）的两次强龙卷过程的环境背景场和雷达资料发现：（1）在环境背景场方面,两次过程都发生在高空有低槽和切变线、地面较为暖湿的环境中,且龙卷发生地附近都有低层边界（冷锋或雷暴外流边界等）,低层垂直风切变较大。不同之处是灵璧县龙卷0～1 km的平均垂直风切变较大,0～6 km的平均垂直风切变较小,而无为县龙卷的高、低层的平均垂直风切变都很大。进一步分析得出,在对流有效位能达到一定值后,密度加权垂直风切变对对流的组织和维持起到非常重要的作用。（2）在雷达特征方面,两次龙卷过程的母体雷达反射率因子回波不同于经典超级单体。虽然回波形态、强度和高度各异,但都存在强的中气旋,且其强核都出现在雷达可探测的最低高度。中气旋内部的垂直涡度都很大,达到2～6个中气旋单位（一个中气旋单位=10^-2 s^-1）。另外,雷达导出产品中的中气旋识别产品对强对流天气的监测有重要的应用价值,雷达超前于龙卷发生约半小时识别出中气旋,这对龙卷的预警非常有意义。     

2020年7月22日安徽梅雨期龙卷的双偏振雷达观测分析

通过对2020年7月22日安徽省宿州市龙卷的现场灾情调查,并利用地面区域自动气象站、探空资料、欧洲中心再分析资料、蚌埠和阜阳站S波段双偏振雷达资料,分析此次超级单体龙卷风暴的天气背景条件,并探讨龙卷发生时双偏振雷达观测特征.(1)此次龙卷自西向东移动,路径长约60 km,持续时间约1小时,强度为EF2级.(2)龙卷发生...     

2020年绥化地区一次超级单体龙卷及其环境特征分析

利用常规资料、区域自动站资料、FY-4卫星云图、新一代天气雷达、ECMWF再分析资料,分析2020年8月9日黑龙江省绥化市绥胜满族镇EF2级龙卷的结构特征、形成过程和触发机制。结果表明：此次龙卷发生在东北冷涡底前部500 hPa为西南气流、低层为暖式切变线、地面为暖锋的背景下;中层干输送有利于下沉气流,低层暖湿气流和高空辐散加强了气流的上升,增强的水平涡度在较强的低层垂直风切变作用下形成涡管,提供了有利龙卷发生的环境条件。较小的低层温度递减率、较大的对流抑制能量、地面两条辐合线共同触发形成超级单体。不同于黑龙江省历次龙卷过程,此次龙卷天气的对流有效位能较低、对流抑制能量较大,没有干线触发。中等强度深厚的中气旋由0.5°仰角向上发展至中层并加强,维持时间约50 min,当中气旋在中层旋转速度超过低层时,龙卷产生。     

2019年江苏两次江淮气旋暴雨大风过程分析

使用多种观测资料和NCEP0.25°×0.25°再分析资料,对江苏地区2019年3月19-20日(简称"0320"过程)和2019年4月8-9日(简称"0409"过程)两次江淮气旋暴雨大风过程进行分析.结果表明,"0320"过程上升运动和水汽辐合区都位于淮北地区,上升运动呈区域性分布,是"0320"过程产生区域性暴雨的...     

云南两次非超级单体龙卷天气特征分析

利用普洱和文山多普勒天气雷达资料以及FY-2G云图数据,结合NCEP再分析资料和天气实况,分别对2017年5月12日发生在勐海县和2021年5月31日发生在广南县的龙卷天气进行分析。结果表明：两次龙卷出现区域的地形均为平坦坝子,坝子周围为高山环绕,且在龙卷发生地附近均有水库。从地面图看,两次非超级单体龙卷均是上升气流遇到地面辐合线触发的涡旋所导致的,龙卷天气出现时温度降低且气压下降,垂直结构呈“干-湿-干”的分布特征,对流有效位能值分别为1676.3 J·kg⁻¹、2074.2 J·kg⁻¹,0~3 km垂直风切变最大为11.1 m/s,形成绝对不稳定的大气层结,具备发生龙卷的有利条件。从云图看,两次龙卷天气过程均由中尺度对流云团引发,龙卷发生区域云顶亮温梯度较大。从雷达图看,两次龙卷天气均表现出“低层辐合、高层辐散”的环流特征。     

2016年梅雨期湖北地区三次暴雨过程对比分析

针对2016年6月30日—7月6日梅雨期湖北省的持续性降水过程,根据降水融合资料识别出三段暴雨过程,基于高分辨率NCEP再分析资料分别从环流形势、水汽输送及上升运动等方面进行对比分析。结果表明,同一连续性梅雨期降水的三段暴雨过程,其环流形势明显不同,水汽输送与来源也不相同;温湿热力条件与上升运动强弱的动力条件共同影响降水强度,锋面的位置则与暴雨落区有密切的关系。第一段暴雨为典型的梅雨期暴雨环流,水汽主要来源于南海和孟加拉湾,热力不稳定与上升运动均较强,导致降水强度最强;第二段暴雨中,横槽将南海的水汽输送至湖北地区,较弱的热力不稳定度和上升运动导致降水强度偏弱;第三段暴雨发生在横槽减弱、西太平洋副热带高压北抬的过程中,湿度条件较差导致其降水强度较弱。     

广东两次台风龙卷的环境背景和雷达回波对比

利用常规气象观测、广州多普勒天气雷达及NCEP/NCAR再分析等资料对比广东省佛山市2015年10月4日EF3级和2006年8月4日EF2级台风外围强龙卷过程。结果表明:两次强龙卷都发生在登陆台风的东北象限,低层辐合、高层辐散及中低空强劲东南急流在珠江三角洲叠加是其产生的相似环境背景。环境参数均表现为较小的对流有效位能、低的对流抑制与抬升凝结高度、强的垂直风切变和大的风暴相对螺旋度。两个龙卷母体均为微型超级单体,前者雷达回波强度更强,钩状回波特征更明显;都存在强中气旋和龙卷涡旋特征（TVS）,中气旋都在中低层形成后,向更低层发展最终导致龙卷。TVS比龙卷触地提前1个体扫出现,或与龙卷触地同时发生,中气旋和TVS的底高和顶高均很低。但两次龙卷触地前后,前者中气旋和TVS的底高和顶高出现突降现象,而后者中气旋和TVS的底高和顶高一直维持较低高度。龙卷触地前后,两者风暴单体的最强切变均出现剧增现象,但前者TVS的最强切变更强,比后者大1倍以上。     

江苏台风龙卷环境条件与雷达关键特征分析

利用常规观测、自动站、多普勒天气雷达以及美国环境预报中心的全球再分析资料,分析江苏2007—2018年间的台风龙卷活动时空分布特征、龙卷产生的环境条件及多普勒雷达关键特征,并与广东台风龙卷相应特征进行对比.结果表明:江苏台风龙卷与过去相比发生频次有所增加,主要集中在7—8月,且主要发生于午后的16—20时;比起广东台风...     

2015年5月华南一次龙卷过程观测分析

利用常规观测、珠江三角洲区域自动气象站、广州多普勒天气雷达、深圳机场风廓线雷达及NCEP/NCAR等资料对2015年5月11日下午发生在深圳宝安机场附近的一次龙卷天气过程进行分析。结果表明:这次龙卷发生在500 hPa槽前、850 hPa切变线南侧以及地面冷锋的暖区一侧,上干冷、下暖湿的结构加剧了条件不稳定,环境对流有效位能很大,风垂直切变强,水汽丰富;产生龙卷的回波快速演变为逗点回波,出现钩状回波,龙卷发生在钩状回波内侧的弱回波区附近;与之对应的中气旋旋转速度不断加大,半径减小,并向低层发展。     

2016年9月通辽市一次龙卷过程的观测分析

利用常规观测、多普勒雷达、NCEP再分析等资料对2016年9月24日通辽市库伦旗龙卷发生的环境条件和雷达回波特征进行分析,结果表明:此次龙卷过程发生在高空槽前、中高层急流北侧、低空急流左侧和地面气旋暖区一侧,是由超级单体引发的;干线和地面冷锋是强对流发生的直接触发机制,龙卷发生在干线附近靠湿区一侧;基本反射率因子图上呈现入流缺口和钩状回波,反射率垂直剖面图上存在低层弱回波和中高层回波悬垂,大于55 dBz回波高度超过11 km中气旋生成后强度有增大的过程,有利于龙卷天气产生。     

东北冷涡背景下一次龙卷过程的观测分析

2012年6月12日在吉林省白城市洮北区发生一次龙卷过程 (简称“612”龙卷),对此次龙卷过程天气形势和雷达资料分析结果表明:龙卷发生在高空冷涡的东南象限、中高空急流北侧、低空急流左侧的对流不稳定区域及地面较暖湿的环境中,大气对流参数计算结果显示龙卷过程低层 (0~1 km) 的垂直风切变较强 (为6.0×10-3s-1),抬升凝结高度较低 (低于1 km),且龙卷发生前对流有效位能较大。同时,龙卷过程超过50 dBZ的强核高度均在4 km以下,为低质心的对流系统,龙卷产生于一条带状回波与一近似团状回波合并加强后的强回波带中,并逐渐演变成“S”型,伴有“V”型缺口,中心最强值达61 dBZ。根据多普勒天气雷达导出产品并结合径向速度图反映出“612”龙卷是发生在以龙卷涡旋特征为主的尺度较小且垂直涡度较大 (约为3.65×10-2~3.83×10-2s-1) 的强对流风暴中,持续时间较短。     

山东一次台风龙卷过程灾调及环境和天气雷达特征分析

2018年8月19日受台风“温比亚”影响,山东省临沂市遭受龙卷袭击。通过实地灾情调查,给出了该龙卷的影响范围、灾害分布和强度评估等,综合考虑不同标识物和致灾过程,评估本次龙卷强度为EF3级。分析龙卷发生的环境和天气雷达特征,结果表明：龙卷发生在低抬升凝结高度(≤300 m)、强低层垂直风切变(≥18×10^-3s^-1)、强相对风暴螺旋度(≥350 m²/s²)和较低对流有效位能(≤400 J/kg)的有利环境条件下;龙卷超级单体嵌于台风右侧螺旋雨带内,龙卷发生在中气旋与风暴后侧下沉气流区相接一侧,与龙卷涡旋特征位置对应;龙卷及地时中气旋向下延伸加强,同时风暴顶及单体质心迅速下降;若探测到低层中等强度中气旋时应发布龙卷预警,则此次过程的龙卷预警时间提前量为15～20 min。     

2011年梅雨期长江中下游地区两次暴雨过程数值模拟对比分析

基于WRF数值预报模式,对2011年梅雨期6月9—10日和14—15日长江中下游地区两次暴雨过程（分别简称“6·10”过程和“6·14”过程）进行数值模拟,重点对比分析了暴雨期间西南涡的活动与高低空急流耦合配置之间的关系。结果表明：1） 西南涡的活动和高低空急流耦合配置与暴雨活动关系密切,是造成两次暴雨过程范围和强度差异的重要因素。2）“6·10”过程中,一个浅薄的西南涡系统受青藏高原浅槽东移北缩减弱影响,向东北方向移动,同时西南低空急流位置偏北,导致暴雨区位置偏北;“6·14”过程中,一个深厚的西南涡系统受高空浅槽东移发展加深影响,沿长江缓慢东移,伴随西南低空急流位置偏南,降水缓慢向东移动,导致暴雨区位置偏南。3） 两次过程的强降水中心均位于高低空急流耦合区,“6·10”过程中,在长江中下游地区形成的高低空急流耦合区范围偏小且强度偏弱,因此辐合上升运动偏弱,不利于形成大范围的强降水;“6·14”过程中,在长江下游地区形成大范围高低空急流耦合的环流形势,强烈的辐合上升运动配合充足的水汽供应,最终形成大范围强降水。     

2021年黑龙江两次超级单体龙卷过程多尺度特征

2021年6月1日和6月9日黑龙江省哈尔滨尚志市及阿城区和齐齐哈尔梅里斯区分别发生双龙卷事件。利用常规气象观测、多普勒天气雷达等资料对比分析二者的多尺度特征。结果表明：两次龙卷均发生在东北冷涡的东南象限,高空急流出口区左侧,中低层偏南气流有利于暖湿气流输送和垂直运动发展。6月1日和6月9日分别以短时强降水和雷暴大风天气为主,6月1日水汽条件、垂直运动、0~1 km高度垂直风切变和抬升凝结高度更有利于产生强龙卷,且中尺度气旋维持时间更长。干线与地面辐合线为中尺度触发机制。雷暴冷池出流与中尺度暖锋形成的伪冷锋有利于龙卷的发展和维持。龙卷出现在地面伪冷锋与干线交界处的湿区一侧,冷池前沿,龙卷母云为超级单体。暖湿气流产生的入流缺口是钩状回波发展的前兆,中等到高强度的中尺度气旋在3 km高度产生并发展,5~10 min后触地,当钩状回波与中尺度气旋同时出现时龙卷产生。     

2016年6月23日江苏阜宁EF4级龙卷天气分析

2016年6月23日,江苏省盐城市阜宁县发生了历史罕见的EF4级龙卷,导致99人死亡,846人受伤,并有大量建筑物被损毁。文章利用观测资料对产生强龙卷的天气背景和中尺度特征进行了分析,发现：阜宁龙卷发生在我国东部龙卷最高发的地区和季节,产生龙卷的天气尺度背景为典型的梅雨期暴雨环流,产生龙卷的中尺度对流系统发生在地面暖锋南侧,这里也是高低空急流耦合的区域,与高空急流相伴的动力强迫特征明显,大气热力不稳定条件为中等偏强;产生阜宁龙卷的中尺度对流系统与美国大部分强龙卷相似,为块状的离散单体对流模态,且具有经典超级单体的钩状回波和强中气旋特征,并伴有龙卷涡旋特征（tornado vortex signature,TVS）;龙卷位于钩状回波顶端,主要发生在中气旋底高高度低于1 km期间。     

潮州两次西风带龙卷天气过程对比分析

利用常规观测和汕头SA型多普勒天气雷达等资料，对比分析广东省潮州市2012年5月13日和2014年5月22日两次西风带系统龙卷过程(简称“5.13”龙卷和“5.22”龙卷)。结果表明：两次龙卷过程都发生在高空槽东移和低层切变线南压、并伴有低空急流的相似天气形势下；但“5.22”龙卷存在有利于强对流风暴发生并增强的前倾槽结构和强低空西南急流。两次龙卷均发生在极低的抬升凝结高度和中等偏弱的深层垂直风切变环境条件下；“上干、下湿”的不稳定层结和整层都具有较大湿度的不稳定层结配置都可能产生龙卷。雷达观测上，“5.13”龙卷发生在飑线的弓形回波前缘，无钩状回波特征和中气旋，属于非超级单体龙卷；而“5.22”龙卷发生在超级单体风暴前部的钩状回波顶端，伴有强中气旋，属于超级单体龙卷。