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。     

“4.19飑线灾情分析

1995年4月19日，我省珠江流域遭受了一次历史上罕见的特大飑线天气的袭击，其影响范围大（包括肇庆、佛山、广州、中山等市），持续时间长（14～20时）。在强雷雨、大风、冰雹、龙卷等强对流天气影响下，给上述地区造成了严重的自然灾害，其中死亡29人，受伤500人，倒塌房屋2100间，损坏房屋4000多间，农作物受灾面积6．9公顷，一大批船只沉没，珠江三角洲沿线公路一些汽车被掀翻，直接经济损失约8．6亿元。现就这次飑线天气过程及雷达回波特征的演变情况作一探讨分析：1飑线天气背景和雷达回波资料1.1天气形势这次飑线天气过程，主要是由于…     

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。     

论飑线动力学

1 引言由于后面带有中尺度层状云区的飑线系统往往产生大量降水,所以多年来人们已经认识到并日益增进了对这类飑线系统的重视。通常人们把在某一阶段既有层状云区又包含有对流中心的对流天气系统称为中尺度对流系统(MCS)。近来的观测结果(譬如:     

飑线的研究进展

飑线是一种线状的中尺度对流系统,发生时破坏力大,可以产生严重的经济损失和人员伤亡。在我国,几乎每年都会出现由飑线引起的巨大损失。近年来,国内外对飑线的研究不断发展,无论是从大尺度环流背景、形成机制、组织形式、内部结构还是维持机制都有了较为深入的研究。深入研究飑线的形成过程,对于预报和灾害预警、防护,都具有很重要的意义。     

对流单体在杭州湾入海时的强度变化分析

为了研究对流单体在杭州湾入海时的强度变化情况,更好地预报对流单体的变化趋势,统计了2007年1月到2010年6月舟山雷达观测到的148个对流单体,以组合反射率因子、顶高、垂直液态含水量、径向速度、冰雹指数等条件来判断对流单体是加强还是维持或减弱。发现对流单体在海岸线附近加强或维持的几率比较大,在北岸入海后加强以及在南岸入海后减弱的几率较大,在傍晚到凌晨加强或维持的几率较大。对三个加强的典型个例,分别分析了海岸线附近的温湿特性、地面风的辐合、大气的层结稳定性等情况。对148个单体所处时刻的气温和相对湿度资料用GRADS进行插值,绘出等值线,然后统计整个杭州湾海域的最大气温差和相对湿度差以及水平风切变情况。统计结果：加强的单体,其环境温度、湿度梯度、风切变明显比减弱的大。最后得出结论,判断一个对流单体在杭州湾入海时是加强还是减弱,应从海岸线附近的温湿特性、地面风的辐合情况、大气的层结稳定性三方面的条件综合考虑。     

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。     

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。     

2014年一次飑线的发展维持原因分析

应用常规观测资料、区域自动站数据及多普勒雷达监测产品,对2014年7月29日豫北飑线的形成机制、结构特征及发展维持原因进行研究。结果表明：此次飑线过程发生在“槽前型”大尺度环流背景下。对流发生前,冷空气侵入高空槽前与低层发展的暖湿气流在对流潜势区叠加建立了不稳定层结。根据飑线的演变特征将其生命史分为组织发展阶段和再生阶段。在其组织发展阶段,东移高空槽和发展的地形辐合线是其主要驱动和组织触发机制。系统前沿阵风锋、主风暴及后部层云区形成的前侧入流与后侧出流共存、低层辐合与高层辐散共存的垂直环流,与水平方向上环境入流与系统出流共存并错开的环流体现了成熟期飑线高度的自组织结构特征,并形成了风暴发展的正反馈机制,正反馈机制的建立使其得以长期维持。另外,飑线与其他风暴发生对流合并也是其组织结构迅速增强的重要原因。在其再生阶段,豫东地区适宜的热力条件及中等以上强度垂直风切变条件对飑线的组织发展极为有利。飑线与北上的弓形回波发生对流合并使近地面形成中尺度雷暴高压,变压风与环境气流在中尺度湿区附近建立的辐合抬升运动为飑线再生提供了重要的触发机制。     

华南地区西风带飑线和台风飑线环境场特征统计对比分析

利用2012—2015年3—9月华南地区的雷暴大风和雷达数据,挑选了华南地区20次典型飑线过程并进行统计分析表明:华南地区的西风带飑线出现于春季和初夏,台风飑线出现于盛夏;3—4月的西风带飑线一般在凌晨开始发展,中午前后趋于减弱,而7—9月的台风飑线一般在中午或下午开始发展,前半夜趋于减弱。挑选了4次西风带飑线过程和4次台风飑线过程,使用2012—2014年的NCEP物理量分析场,在考虑季节变化的基础上分析两类飑线各种物理量的异同点,结果表明:西风带飑线850 hPa与500 hPa的温差较大,台风飑线则是925 hPa与700 hPa的温差较大;西风带飑线低层暖平流较强但中层不明显,台风飑线相反;在西风带飑线造成的雷暴大风出现前,500 hPa温度平流随时间的变化为显著负值,台风飑线则不明显;西风带飑线的高层辐散和低层辐合较台风飑线更强;台风飑线925 hPa的相对湿度较西风带飑线小,在西风带飑线造成的雷暴大风出现前,500 hPa以干平流为主而925 hPa以湿平流为主,台风飑线则相反。对两种飑线过程进行对比分析表明,雷暴高压的持续加强、扩大及相应冷池的扩大导致西风带飑线的不断加强发展,而台风倒槽的气旋性切变和高低压之间的等压线锋区可能对回波的生成和前期发展有重要作用。      

一次强飑线天气过程分析和龙卷强度级别判定

利用WSR-88D多普勒天气雷达的连续探测资料,对2004年7月12日影响上海地区的强飑线天气过程进行了研究。通过飑线回波带的组成、移动、变化等分析了这次飑线系统的发展演变过程及其雷达回波特征,重点讨论了飑线与前方线状回波的交汇在飑线发展加强和弓状回波形成中的作用,并指出弱线状回波的存在是由温度和风的不连续而引起的。文中还提出利用多普勒雷达产品—中气旋的最大流入流出速度计算中气旋旋转速度,可对龙卷强度等级做出判定,并与实况灾情信息判定结果进行了比较。     

东北冷涡背景下飑线发展机制的理论分析和数值研究

在CM1模式动力框架基础上,推导出结合尺度分析得到的强对流天气发生发展的必要条件,并选择典型东北冷涡背景下的飑线过程,以200 m的高精度水平网格距进行数值模拟和对比试验,验证理论结果的同时得到东北冷涡飑线形成的条件。通过模式数据做尺度分析,得到飑线系统中平流、对流以及沉降作用对水汽变量的影响最大,飑线的出现需要水汽分布和上升气流的配合,水汽相变影响次之,湍流作用相对较小。东北冷涡不同区域的模拟验证了理论分析的结果,冷涡西南侧受冷涡引导南下的冷空气影响,配合低层暖平流出现不稳定层结,结合有横向梯度的湿度场,可以形成飑线。在上升气流强的区域受水汽浓度和温度的影响在中高层容易形成强的雷达回波,两侧和积分一段时间后的低层受沉降作用的影响也会出现强的雷达回波。     

一次飑线过程对流稳定度演变的诊断分析

针对2016年5月2日发生在华东地区的一次飑线过程,利用WRF模式进行高分辨率数值模拟。在成功模拟飑线发生、加强和移动的基础上,对此次过程中对流不稳定特征以及引起对流稳定度变化的原因进行诊断分析。结果表明:（1）在降水发生前,低层大气表现为对流不稳定;降水发生后,对流不稳定能量得到释放,大气趋于稳定。为了分析引起对流稳定度变化的原因,推导了局地直角坐标系中相当位温垂直梯度的倾向方程,其中位势散度是引起位势稳定度局地变化的主要强迫项。在弱降水区,低层位势散度为负值,有利于增强位势不稳定;强降水区及其前沿为位势散度正值区,倾向于抑制位势不稳定。在强降水区低层,位势散度的主要分量为垂直风切变项,代表垂直风切变和大气湿斜压性的综合作用;高层的主要分量为散度项,代表水平散度和位势稳定度的耦合作用。（2）位势散度能综合表征降水区上空垂直风切变、大气湿斜压性、水平辐合辐散和大气位势稳定度变化等特征,因而与降水联系紧密。本文利用位势散度对飑线降水进行预报,结果表明,位势散度与小时观测降水在时间和空间上吻合较好,对降水区有一定的指示意义,可以为飑线降水业务预报提供参考。     

WRF模式模拟飑线的低层温度偏差分析

为了研究WRF （Weather Research and Forecasting）模式模拟飑线的低层温度偏差问题,选取2009年6月14日发生在江苏省北部的一次飑线个例进行分析。通过WRF模式对此次飑线过程的模拟发现,WRF模式模拟的低层日最高气温滞后实际观测2～3 h,且模拟的傍晚低层气温的降温幅度低于实际观测2～3℃。对比试验证实,通过改变边界层参数化方案可以减弱边界层与自由大气的温度交换,进而在一定程度上改善模拟结果,即模拟的飑线强度和低层温度均与实际观测更加相近;在不改变边界层方案的情况下,将地面自动加密观测站数据加入模拟中也可起到相同的作用。     

对流凝结加热对飑线生成和演变的数值实验

本文用一个准二维的10层原始方程中尺度湿模式对飑线的生成和演变进行了数值模拟实验,得到了与实际飑线相一致的结果。实验表明,对流凝结潜热的释放是一类飑线的主要能源。大气低层潮湿十分有利于飑线的生成和发展。     

一次长江三角洲飑线的综合分析

该文利用多种气象资料（包括常规观测、卫星云图、自动气象站、多普勒气象雷达以及风廓线仪资料）,综合分析了2002年8月24日发生在长江三角洲的一次飑线过程。发现该飑线产生于一个中尺度对流系统（MCS）当中,地面冷锋、副高边缘的高能水汽输送带与高空小槽配合,使该MCS得以发展和加强,副高南撤和下游有利的动力和层结条件使得MCS中的雷暴群发展为飑线,并迅速东移南压,产生了大范围雷雨大风天气。多普勒雷达、自动站及风廓线仪的资料还很好地揭示了该飑线的发生、发展、爆发过程及其回波和风场的空间结构特点。     

一次影响苏南地区强飑线的中尺度分析

1983年4月28日,江苏省苏南地区先后遭受三次强风暴袭击,其中凌晨和下午是飑线,傍晚是强冷锋过境。三次强风暴平均风力6—7级,短时风力8—10级,最大风力11级,伴有雷阵雨,局部有小冰雹。一日之内发生三次强风暴,历史上是罕见的。 本文重点探讨凌晨飑线天气过程;同时分析了不稳定能量释放后一再重新积累的条件和触发条件。最后提出了几点预报指标。     

一次飑线引发的大风强沙尘暴诊断分析

利用常规探测、地面加密观测、T213数值预报产品和FY-2c/2d红外卫星云图资料,对2008年5月2日河西走廊东部飑线引发的大风强沙尘暴过程进行了天气动力诊断和中尺度分析.结果表明:飑线引发的强风暴是产生强沙尘暴的根本原因.河西走廊东部处在不稳定大气层结中,500hPa阶梯短波槽为飑线提供了大尺度环流背景;700hPa变形场是飑线的触发系统;地面热低压的发展加大了冷锋前后的气压和温度梯度,为对流发展提供了热力不稳定条件;高空急流对于飑线的生成、发展具有重要的作用.