华南一次典型MCC过程的成因及天气分析

利用常规资料、FY2C红外TBB等资料分析了2006年5月6日发生在华南地区的一次典型MCC过程,发现在具备充足的水汽和不稳定层结条件下,地面冷空气的辐合抬升作用和高低空急流的耦合是此次MCC形成和发展的关键,同时“喇叭口”地形以及下垫面温度日变化也起着重要作用。利用广州白云机场的多普勒雷达和地面自动站资料对MCC内部的飑线进行实时监测,得到低空风切变对机场的影响情况。     

一次中纬度飑线的阵风锋发展特征分析

2009年8月发生在辽宁省中部的一次飑线前部出现了两次特征不同的阵风锋发展过程,并伴随有灾害性大风和冰雹等强对流天气。应用多普勒雷达数据、常规探空、地面加密观测及飞机观测（AMDAR）数据对飑线系统进行了综合分析。结果显示环境场中强的风垂直切变促进飑线上对流单体发展并使飑线倾斜。西路冷空气进入飑线使对流加强,形成第一次阵风锋。而北路冷空气与飑线的暖心间温度梯度增大,造成地面风速增大是第二次阵风锋发展的直接诱因。最终飑线系统母体中的线状辐合带转移到第二次阵风锋上,该阵风锋形成新的飑线。     

对流移入杭州湾后飑线发展机制分析

利用多源观测资料,对2021年4月30日发生在黄淮地区的一次强对流过程中由不同类型风暴系统造成的极端对流大风进行了探讨。研究表明,此次强对流过程发生在东北冷涡背景下的强风垂直切变和层结不稳定环境中,地面气旋及锋面触发了初始对流,在之后近10 h的传播过程中经历了组织化发展、孤立风暴新生、发展、合并与重组等不同阶段。期间,由两种不同类型风暴产生了特征相异的对流性大风：第一阶段,以江苏淮安站为代表,苏中极端对流性大风（36.2 m/s）是由发展强烈的超级单体风暴引发下击暴流所致。对流风暴低层呈现出明显的钩状回波特征,对应深厚的具有显著气旋性旋转的中气旋,在地面极端大风临近时刻,中气旋存在同时向上和向下拉伸、水平尺度快速收缩过程。贯穿整个风暴的下沉气流位于风暴钩状回波后侧,这支强下沉气流至地面附近迅速向外辐散,伴随风暴内强反射率核快速下降,导致淮安产生时、空尺度小且空间分布显著不连续的极端大风。第二阶段,以江苏南通地区为代表,苏东南地区极端大风的发展过程涉及多尺度天气系统的相互作用。线状对流系统前部存在明显的阵风锋,造成较大范围10级以上的地面大风;南通通州湾极端大风（47.9 m/s）发生在阵风锋后侧,其形成一方面是由于线形对流风暴造成的强冷池与地面冷锋相叠加,形成更强的气压梯度,另一方面与地面中尺度气旋入海过程中的快速发展以及风暴后侧倾斜向前的下沉气流导致的高空风动量下传有关。     

广州白云机场一次微下击暴流引起的低空风切变过程分析

对2017年8月1日在广州白云机场产生的42.1 m/s强阵风成因进行分析,发现此次强阵风是微下击暴流的下沉气流到达地面造成的。利用广州白云机场的地面自动观测资料和C波段多普勒天气雷达资料分析微下击暴流经过机场时地面各气象要素的演变特征以及产生强风切变的对流单体的移动和强度演变情况。分析表明:微下击暴流到达地面后造成了强烈的风速和风向的低空风切变,气压骤升,温度迅速降低,利用高时空分辨率的地面自动观测数据可以发布低空风切变的告警;在微下击暴流产生强地面风前,对流风暴单体的雷达回波反射率强度突然降低、回波顶高减弱,径向速度图上出现了中气旋以及在近地层有强烈的反气旋辐散,可利用多普勒天气雷达发布低空风切变的预警。     

一次典型飑线过程多普勒天气雷达资料分析

对2002年8月24日发生在安徽的一次大范围飑线过程进行了分析。该飑线影响范围大、持续时间长,产生于对流层中高层槽后干冷空气向南大范围扩散,低层辐合,大气层结非常不稳定,深层大气垂直风切变中等的背景下,在其影响的广大区域产生大风和部分地区的冰雹和暴雨。雷达回波呈现弓形,伴有明显的雷暴出流边界(阵风锋),与弓形回波相对应的多普勒径向速度明显地预示地面大风的中层径向辐合(MARC)。而中气旋的存在,通过加速干冷空气向雷暴内的夹卷,加强了下沉气流。另外,弓形回波前沿中低层存在弱回波区,中高层存在回波悬垂,强回波区延伸到-20℃等温线之上,表明雷暴内上升气流很强,有利于大冰雹和强降水形成。分析还表明雷暴出流边界与雷暴之间距离的变化在一定程度上可以预示未来雷暴强弱的变化。     

一次华北飑线的阵风锋天气过程分析

利用常规气象观测资料、加密自动站观测资料和雷达探测等资料,对2013年8月4日晚上华北一次飑线的阵风锋引发的雷暴、大风等强对流天气的特征和成因进行了分析,结果表明:地面冷锋与前倾槽的配置构成了有利的大尺度环流背景,地面中尺度高压外流冷空气与环境风场形成的中尺度辐合线,使得对流活动加剧,促使新的雷暴生成或加强。飑线成熟阶段具有明显的波动特征,并向右向发展。阵风锋首先产生于飑线的强雷暴群前,并随着飑线的增强而增强;阵风锋的维持主要依靠风暴持续的下沉气流,下沉气流减弱后阵风锋会随之减弱。飑线及阵风锋过境时均伴有气象要素的剧烈变化,在系统发展强盛时,阵风锋过境气象要素的变化幅度大于飑线的变化,其余时段则偏弱。飑线减弱以后,阵风锋还会维持一段时间,这需要加强系统的监测。     

一次飑线天气过程分析

从天气形势、物理量场、垂直风切变、气象台自记记录等方面分析了2005年5月6日02时左右（北京时，下同）发生在深圳市的一次强对流天气的形成机制，发现该过程是一次明显的飑线天气过程，其触发机制为：地面弱冷锋、低空急流、垂直风切变共同作用的结果。     

我国飑线发生条件的研究

利用常规观测资料以及广东省中尺度自动气象站资料、多普勒天气雷达产品、风廓线雷达资料、卫星云图以及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对分别发生在2016年4月13日和17日的华南两次飑线过程(前者简称“4.13”飑线,后者简称“4.17”飑线)的特征及其差异进行了分析,重点探讨了相同季节、相似区域不同飑线过程对同一地区所带来的灾情影响差异较大的原因。结果表明: (1)两次飑线发生的环流背景相似,但后期对广东的影响差异较大,“4.13”飑线影响范围小而强,其进入广东境内发展成弓形回波;“4.17”飑线范围大而相对较弱,其进入广东境内后逐渐减弱。(2)“ 4.13”飑线过程存在有利于其发生并增强的前倾槽结构和较强垂直风切变;“4.17”飑线过程下游地区有冷空气浸入,不利于强天气发生。(3)低层暖平流及中层干冷空气下沉造成“4.13”飑线过程强不稳定层结,在广州附近形成气旋性中尺度辐合线有利于飑线在此加强。(4)两次飑线过程造成地面大风的原因不同,“4.13”飑线大风由弓形顶下击暴流产生,后部入流很强,强回波质心高;“4.17”飑线大风由普通超级单体造成,回波质心较低,雨滴的重力拖曳作用较小,致使地面雷雨大风强度相对较弱。

     

山东半岛海风锋在一次飑线系统演变过程中的作用

2016年6月30日生成于华北南部的一次长生命期的强飑线过程,造成了山东地区大范围风雹天气。文中利用常规观测资料、区域自动气象站观测数据及雷达监测产品,分析了山东半岛复杂的海风锋特征在这次飑线系统的断裂、再组织化以及极端大风、冰雹灾害形成过程中的重要作用。结果表明:（1）初始对流是在地面冷锋辐合线上触发的弱对流,在对流系统向更不稳定区域移动时与水平对流卷相交,对流迅速发展,并组织成东西走向的直线型飑线。（2）飑线系统在平原地区继续向前移动的过程中发生断裂,这一过程与渤海湾在黄河三角洲形成的两条移动方向不同的海风锋以及飑线系统的阵风锋有关:向内陆推进的两条海风锋与阵风锋在飑线系统中段的前部相交,诱发新生单体,造成该处对流系统更快地向前传播,最终导致飑线系统断裂;与此同时,断裂后的西段风暴因低层暖湿入流被切断而逐渐减弱。（3）断裂后西段残留风暴系统出流阵风产生的新生风暴向东北方向发展,与断裂后的东段风暴的后向传播（向西南方向发展）机制相互作用,完成了飑线的再次组织化,形成了具有典型弓状特征、水平尺度更大、近似于东北—西南走向的飑线系统。（4）长生命期飑线系统造成的极端雷暴大风和最大冰雹出现在飑线再组织化初期,位于飑线系统“弓部”位置,地面极端雷暴大风是冷池密度流、后侧入流急流和水成物对应的前侧下沉气流共同作用的结果,其中与后侧入流急流几乎完全分离的、与水成物对应的前侧下沉气流在这次极端地面大风发生时可能起到了重要作用。（5）山东半岛东侧的黄海海风锋向内陆推进（东南向西北）过程中与自西北向东南移动的飑线相遇,加强了风暴前侧的抬升、水汽供给和组织化程度,为飑线的长时间维持提供了有利条件。      

一次伴随阵风锋的下击暴流天气分析

利用湖北省区域站资料、Micaps常规观测资料和雷达资料,对2017年盛夏季节一次副高控制下的下击暴流事件进行分析,结果表明:①本次过程是一次典型的由脉冲风暴产生的大风天气,过程中出现明显的阵风锋;②受地形及局地热力条件共同作用,强回波向西南方向移动;③阵风锋形成初期与回波主体距离很近,强回波持续时间长,造成局地的强降水,强下沉气流和强降水导致了大范围的大风天气,此时大风主要分布在强回波移动方向的前沿附近;④后期阵风锋快速移动,远离回波主体,回波迅速减弱,强下沉气流向外流出导致地面出现大风,地面出现两条阵风锋,且两条阵风锋相遇,此时大风主要出现在两条阵风锋交汇处和雷暴冷出流最强处,对临近预报有一定的参考意义。     

台风“麦莎”的强度对台风前部飑线发展过程影响的研究

对2005年8月5日16时(UTC,下同)至6日00时发生的一次台风前部飑线过程进行了数值模拟,分析表明:台前飑线在母体台风和副高之间的湿区生成。台风为这次台前飑线过程提供了有利的条件,包括强的低空急流输送充沛的水汽,强的不稳定环境产生大的对流有效位能以及强的地表辐合,使得初始的离散的对流单体组织发展形成台前飑线。成熟时期的台前飑线虽然比中纬度和热带飑线的变压强度小,但是具有更强的低层暖湿空气入流,中层的入流范围也更加宽广。敏感性试验结果表明:台风强度越强,其台前飑线的回波强度越强,移动速度更快,生命史也更长。强台风使得低空垂直风切变更大,有利于台前飑线的生成和发展,在台前飑线发展成熟后,低空垂直风切变强度减小,不利于台前飑线的维持,加之低空水汽输送的减少,使其逐渐趋向衰亡。     

浙江沿海中尺度辐合线对飑线发展影响的数值试验

利用Weather Research and Forecasting (WRF) 中尺度数值模式, 结合常规观测资料、地面加密自动气象站资料、云迹风等资料较好地模拟了2006年6月10日严重影响浙江的一次强飑线演变过程, 得到了与实况比较接近的飑线中尺度特征, 结果表明: 强对流活动与边界层内的中尺度辐合有密切联系, 除了雷暴出流在其前沿形成的阵风锋外, 还模拟得到了宁波东部地区的中尺度气流辐合线 (简称宁东辐合线); 宁东辐合线呈现出明显的西干东湿、东侧上湿下干和弱的稳定层结特征, 其存在阻挡了边界层顶强不稳定的东传; 在宁东辐合线东侧的山谷地带, 近地面形成一个尺度仅为10～20 km的中尺度垂直闭合环流, 该环流导致地面弱的东风气流又反过来加强了宁东辐合线。当之前已存在的雷暴出流形成的阵风锋辐合线与宁东局地辐合线相遇时, 形成一条新的阵风锋, 边界层之上的湿度显著增强, 强不稳定得到逐步释放, 加剧了对流的爆发, 天气现象进一步加重。     

一次典型飑线过程多普勒天气雷达资料分析

利用多普勒天气雷达、卫星等观测资料和WRF模式模拟资料,对2016年6月19日发生在赣鄂皖交界地区一次飑线过程的演变特征和环境热力、动力条件进行分析,结果表明：（1）此次飑线过程由多个对流单体组织合并加强形成,降水云团稳定少动。（2）飑线的发生发展与地面辐合线、冷池密切相关,地面辐合线在飑线初期对对流单体有激发、组织作用,飑后气流引导冷空气下沉,配合水汽蒸发吸热形成地面冷池,而冷池向外辐散的气流与西南环境气流在飑线后部形成地面辐合线,新单体在地面辐合线附近发展,使飑线具有“后向”传播特征。（3）垂直于飑线系统方向的低层风垂直切变有利于飑线强对流组织发展,表现为风暴相对入流对水平涡度的转换作用。（4）风暴相对螺旋度是用来衡量风暴入流强弱以及沿入流方向水平涡度分量的大小,随着飑线的不断发展,正螺旋度的数值逐渐增大,飑线成熟时期达到最大,表明低层环境风状况处于最利于强对流系统和气旋性涡旋发展的时期,而后随着飑线系统的消亡逐渐减小。

     

Characteristics of the Outer Rainband Stratiform Sector in Numerically Simulated Tropical Cyclones: Lower-Layer Shear versus Upper-Layer Shear

Idealized numerical simulations are conducted in this study to comparatively investigate the characteristics of the stratiform sector in the outer rainbands of tropical cyclones(TCs) in lower-and upper-layer vertical wind shear(VWS)with moderate magnitude. Consistent with the results in previous studies, the outer rainband stratiform sector of the TCs simulated in both experiments is generally located downshear left. Upper-layer VWS tends to produce stronger asymmetric outflow at upper levels in...     

Evolution Mechanism of a Severe Squall Line Triggered by the Coupling of a Sea Breeze Front and a Gust Front

In the present study, a severe squall line (SL) was analyzed by using intensive observational surface data and radar monitoring products. In this process, mesoscale convergence lines, such as the sea breeze front (SBF), gust front and dry line, served as the main triggering and strengthening factors. The transition from convection triggering to the formation of the initial shape was mainly affected by the convergence line of the SBF, which combined with thermal convection to form the main parts of the SL. In the later stage, the convergence line of the gust front merged with other convergence lines to form a series of strong convective cells. The SBF had good indicative significance in terms of severe convective weather warnings. The suitable conditions of heat, water vapor and vertical wind shear on the Shandong Peninsula were beneficial to the maintenance of the SL. Before SL occurrence, tropopause folding strengthened, which consequently enhanced the baroclinic property in the middle and upper troposphere. The high sensible heat flux at the surface easily produced a positive potential vorticity anomaly in the low layer, resulting in convective instability, which was conducive to the maintenance of these processes. In the system, when precipitation particles passed through the unsaturated air layer, they underwent strong evaporation, melting or sublimation, and the cooling effect formed negative buoyancy, which accelerated the sinking of the air and promoted the sustained development of the surface gale. Together with the development of low- level mesocyclones, the air pressure decreased rapidly, which was conducive to gale initiation.     

Dynamic Impact of the Vertical Shear of Gradient Wind on the Tropical Cyclone Boundary Layer Wind Field

This work studies the impact of the vertical shear of gradient wind （VSGW） in the free atmosphere on the tropical cyclone boundary layer （TCBL）. A new TCBL model is established, which relies on five- force balance including the pressure gradient force, Coriolis force, centrifugal force, turbulent friction, and inertial deviation force. This model is then employed to idealize tropical cyclones （TCs） produced by DeMaria＇s model, under different VSGW conditions （non-VSGW, positive VSGW, negative VSGW, and VSGW increase/decrease along the radial direction）. The results show that the free-atmosphere VSGW is particularly important to the intensity of TC. For negative VSGW, the total horizontal velocity in the TCBL is somewhat suppressed. However, with the maximum radial inflow displaced upward and outward, the radial velocity notably intensifies. Consequently, the convergence is enhanced throughout the TCBL, giving rise to a stronger vertical pumping at the TCBL top. In contrast, for positive VSGW, the radial inflow is significantly suppressed, even with divergent outflow in the middle-upper TCBL. For varying VSGW along the radial direction, the results indicate that the sign and value of VSGW is more important than its radial distribution, and the negative VSGW induces stronger convergence and Ekman pumping in the TCBL. which favors the formation and intensification of TC.     

一次孟加拉湾风暴影响下云南持续性暴雨天气诊断分析

应用MICAPS资料结合FY-2卫星云图,诊断分析了云南2004年5月18~20日的持续性暴雨天气过程,这次近50年来最强的暴雨过程主要影响天气系统是孟加拉湾风暴和700 hPa切变线及地面冷锋,冷空气侵入孟加拉湾风暴外围环流导致降水强烈发展。孟加拉湾风暴带来的充沛水汽输送和强烈的上升运动与高温高湿的不稳定大气为强降水发生发展提供了有利条件;高低空急流的建立及维持,强锋生区的持续触发作用,是本次连续性暴雨维持的重要原因。     

一次华北飑线天气过程中环境条件与对流发展机制研究

利用多种观测和分析数据对2008年6月23日午后华北地区一次持续时间较长的强飑线天气过程进行了研究。分析表明这是一次在夏季冷涡背景下发生的强对流天气过程,相对孤立的MCSs在副冷锋附近发生发展。此次飑线天气过程中强风暴对流单体、超级单体活跃,对流组织化过程与地面风场辐合线以及锋面有紧密的关系。天气分析表明22日夜间主冷锋过境后,变性高压后部的偏东风以及偏南回流导致在华北东部的锋区开始增强,通过地面观测订正的探空分析表明,对流天气发生前华北地区局地具有较明显的对流潜势。从23日午后开始,河套地区对流层中低层有明显的短波槽扰动发展,在冷涡后部有副冷锋向华北地区逼近,对流的触发与副冷锋密切相关,并通过次级环流方程进一步诊断了锋面所造成的垂直运动;来自气旋后部对流层中高层的强下沉气流,造成了华北地区垂直方向上干湿对比明显,形成较强位势不稳定,有利于对流的触发以及地面大风的形成。通过对垂直风廓线结构和飑线移动速度的分析,表明在此次过程中冷池边界扩张速度与低层风垂直切变大致相当,因此MCS具有较强的强度并维持较长时间。