一次伴有雷暴的暴雪天气成因机理分析

利用常规气象观测资料、多普勒雷达资料和NCEP1°×1°再分析资料,采用针对对流发生的诊断分析方法对济南市2010年2月28日—3月1日的一次伴有雷暴的暴雪天气过程的水汽条件、不稳定能量和触发机制以及雷达回波特征进行了分析。结果表明:本次暴雪过程是受高空槽影响产生的,中低层的暖湿急流的输送为暴雪的产生提供了充足的水汽,造成暴雪和雷暴的不稳定状态包括对流不稳定和条件性对称不稳定。而锋生次级环流是触发不稳定能量释放的重要原因。多普勒雷达产品中的带状回波和强风速垂直切变反映了条件性对称不稳定的存在。云顶高度超过-40 ℃层,满足产生雷暴和闪电的必要条件。     

山东一次秋季罕见强雷暴成因分析

利用ERA5逐小时再分析资料、常规观测资料、FY-2G卫星资料、闪电定位资料及雷达资料对2019年11月2—3日发生在山东的强雷暴过程进行诊断分析。结果表明:(1)此次强雷暴过程是高空槽东移,中高层干冷空气入侵和地面辐合线抬升触发低层不稳定能量释放造成的,这种上干下湿的大气层结特征,有利于雷暴发生发展。(2)850 hPa和500 hPa温差是秋季强雷暴生成的一个重要条件,当T_(850)-T_(500)≥26℃时,对雷暴发生十分有利;θse水平分布中高能舌的位置跟强雷暴发生的区域对应较好。(3)秋季强对流发生时对流云团高度较夏季偏低,TBB值较夏季偏高,此次雷暴过程发生时云顶温度TBB在-22～-32℃,强雷暴主要位于冷云盖前方TBB梯度大值区域内。(4)雷达回波中心反射率因子在45 dBz以上,1.5～5 km存在非常强的垂直风切变,对秋季雷暴预报有很好的指示作用。     

海风锋在渤海西岸局地暴雨过程中的作用

利用常规观测资料、地面加密自动站资料、多普勒雷达观测资料及中尺度TJ-WRF模式输出资料,对2009年7月6日天津宁河地区出现的暴雨天气过程进行了分析,重点分析了渤海湾海风锋对沿岸局地暴雨的触发机理。结果表明：此次局地暴雨过程是在有利天气背景条件下发生的,暴雨发生地存在局地层结不稳定和较好的水汽条件。海风锋本身有一辐合抬升区,区域内有弱对流存在;当海风锋移到局地存在层结不稳定且水汽充足的区域,其抬升区的辐合上升运动迅速加强,从而触发该地区雷暴的新生发展;海风锋与迎面移来的雷暴相遇,会对雷暴的加速发展起到加强作用。利用中尺度WRF模式输出资料进行分析看到,两条辐合线相交处易激发出强雷暴,雷暴出现在近地层大气暖干区的北端、湿空气的交汇处;海风锋对雷暴的新生发展有明显的触发抬升作用。     

江苏地区夏季雷暴的雷达回波特征研究

为提高江苏省地区雷暴监测预警能力,利用S波段双偏振多普勒天气雷达雷暴探测回波资料和闪电定位资料对江苏省2014年7—8月的夏季雷暴进行特征研究,研究了雷暴反射率核心区域的演变特征、不同温度层反射率因子与地闪频数随时间的相关性问题和雷暴发展过程云内粒子的演变特征。研究结果表明：在雷暴成熟之前,雷暴的反射率因子核心区域的强度、高度和云顶高度不断增加,以及对流发展旺盛,当雷暴成熟之后,雷暴的强反射率因子核心的强度和对应高度就会不断降低,雷暴将趋于消散;雷暴能够发生闪电的主要特征是40 dBZ回波顶高度要高于0℃温度层高度;雷暴中闪电的产生和霰粒子有着密切的联系,尤其是湿霰粒子。     

FY 2F卫星和毫米波云雷达云高观测的个例对比分析

风云二号静止卫星上装载有可见光、水汽、中长波红外等探测通道,其中红外通道资料可提供卫星云顶温度数据。基于FY-2F静止卫星云顶温度资料,结合局地实时探空数据对北京南郊和朝阳站点上空云层进行云高反演,并展开与地基毫米波云雷达探测云顶高关系的对比,分析3种不同云厚(薄云、适中、厚云)条件下的云高观测结果。研究结果表明,二者云顶高匹配度受几何云厚的影响,其吻合度呈现出厚云最佳,薄云最差的特征。     

关于雷暴持续时间的若干研究结果

彼斯科夫和契斯佳科瓦分析了四个航空站,1963—1970年夏季273天的雷暴资料。对其中有近雷暴和远雷暴的203天分别制作了层结曲线、状态曲线,统计了各种参数。他们将雷暴持续时间定义为近雷暴或远雷暴的放电间隔不超过半小时的持续时间,并且取四个航空站的最大持续时间进行分析。得出雷暴持续时间Δt与如下一些因素有关,现摘译如下: 1.持续时间(Δt)与状态曲线偏离层结曲线(T′-T)的关系: Δt随T′-T的增加而增加,起初增加很快,以后(当强的不稳定时)增加减慢。当负偏差时(T′-T4℃,雷暴     

2017年秋季河北一次飑线引发的雷暴大风过程分析

利用常规地面高空观测资料、地面自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图、多普勒天气雷达资料等,对2017年秋季发生在河北省中部的一次由飑线引发的雷暴大风天气进行分析。结果表明：本次雷暴大风过程发生在高空冷涡底部,槽后冷空气与低层暖平流叠加配合地面冷锋的有利天气背景下,由飑线回波直接造成。环境条件中水汽和热力达到了中国华北地区产生强雷暴大风的平均值,大气温度直减率和垂直风切变比夏季更适宜,但能量不如夏季充足。飑线的强度、形态与夏季产生雷暴大风的雷达回波特征无异,但依据低层径向速度大值区预警秋季飑线大风需提高阈值。秋季飑线过程中地面同样伴随风场辐合、雷暴高压等中尺度系统,冷池密度流作用有利于地面大风产生。     

一次暴雪过程的高架雷暴环境条件及雷达特征

2021年2月24—25日河南出现一次伴高架雷暴的暴雪天气过程,各级气象台站业务预报对该过程中雷暴均漏报,对降雪量级预报也偏小。利用常规气象观测资料、双偏振雷达产品和NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,重点分析了这次暴雪过程中高架雷暴的环境条件及双偏振雷达参量特征。结果表明:(1)东移加深的中纬度高空槽、700 hP a发展北上的西南急流与地面扩散南下的冷空气等天气尺度系统相互作用触发对流,造成暴雪过程出现高架雷暴。(2)该过程最强水汽输送位于700 h Pa,水汽通量大值带位于河南沿黄(河)一带,河南上空水汽充足,为中层不稳定层结建立和对流触发提供了有利的热力条件。(3)低槽前部两个次级环流圈上升支叠加为雷暴发生和降雪增强维持提供了强的上升运动;0—6 km较强垂直风切变有利于对称不稳定发展;700 hPa西南风急流辐合作用配合高空槽大尺度强迫使得中高层不稳定能量释放,从而触发对流。(4)高架雷暴发生时,雷达回波强度≥45 dBz、顶高超过-20℃层,“牛眼”结构和辐合上升区长时间维持有利于产生雷暴;雷达双偏振参量相关系数(CC)较小(0.7～0.9)、差分相移率(K_D...     

2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程分析

利用常规观测资料、1°×1°NCEP分析资料和雷达资料,对2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程的天气形势、大气层结和水汽、动力、能量等物理量场的特征及雷达回波特征进行分析。结果发现:500h Pa高空低槽、700h Pa低空切变线和低空急流是此次暴雪天气的主要影响系统;700h Pa西南急流和850~925h Pa低空东北以及东风急流为河南上空输送充足的水汽,同时850~925h Pa低空急流为暴雪提供了深厚的冷垫。暴雪天气出现时西南急流加强、湿层增厚,河南上空具有强水平风垂直切变说明大气层结动力不稳定、对称不稳定。水汽通量大值区和水汽通量散度大值区与降水大值区较吻合;散度和垂直速度大值区与强降水区域对应较好;对流不稳定能量释放有利于暴雪天气的出现;高层对称不稳定能量释放是桐柏出现雷暴天气的原因之一。雷达径向速度图上零线两次出现清晰完整的"S"形状对应暖平流加强,暴雪出现在暖平流强盛的时间段内,28日14时河南南部地区对流回波强度为35~40d Bz,回波顶高8km,对流云顶高度达到了-40℃~-20℃的温度层,有助于雷暴天气出现。     

基于配料法的“08.6.3”河南强对流天气分析和短时预报

采用基于构成要素的预报方法(配料法),使用业务中能够及时获取的常规观测资料、静止气象卫星云图和多普勒天气雷达资料,对2008年6月3日下午发生在河南大部的以雷暴大风为主的强对流天气进行分析.针对2008年6月3日08时500、700、850 hPa和地面图上温、湿、风等的配置,结合探空、水汽云图和多普勒天气雷达回波图,对构成强对流天气的几个主要因素:层结稳定度、水汽、触发机制、垂直风切变、对流层干层等进行分析,结果表明:河南大部处于较强的条件不稳定、强烈的深层(地面到500 hPa)垂直风切变和明显的高空干平流的环境中,这种环境有利于高度组织性的超级单体风暴的产生和发展,导致雷暴大风和冰雹天气.而地面冷锋、辐合线和高空次天气尺度涡旋伴随的正涡度平流共同作用产生的上升气流导致雷暴在山西中南部生成,然后向东南方向移下太行山.进入河南有利的环境下获得猛烈发展.在充分利用"配料法"的主要思路和现有观测资料条件下,结合预报经验,2008年6月3日强对流过程可以提前数小时进行正确的短时预报.     

山东一次冬季雷暴降雪天气的成因分析

运用常规资料、NCEP再分析资料以及卫星云图资料,对2010年2月28日发生在山东的一次冬季雷暴降雪天气过程进行了分析。结果表明：加深的高空槽、低层的低涡系统、西南低空急流以及北方回流冷空气是这次雷暴降雪的主要影响系统;高、低层水汽和热量平流的差异,促进了低涡系统的发展和位势不稳定层结的建立;高空辐散低层辐合、正涡度的增强以及回流强冷空气对暖湿空气的强迫抬升是产生雷暴暴雪的动力条件;西南急流诱发了强上升运动,造就了大范围的水汽输送和辐合;在冬季,＂上干下湿＂的不稳定层结依然是雷暴降雪的显著特征,降雪结束与高空的垂直运动的转换有关。     

0～12小时雷电灾害预警报系统研究

用1996~2005年Micaps系统高空及地面的历史报文资料和全省地面站雷暴观测实况资料统计分析,得出福建雷暴气候特征、归纳影响雷暴天气系统类型;从大气层结稳定度、水汽条件和抬升源等产生雷暴条件的因素,统计分析得出福建雷电天气的物理预报因子及不同季节的预报指标,建立福建省0~12小时雷电灾害预警报系统发布平台。     

东源站雷暴天气近地面风对放球的影响

河源是雷电灾害高发区,全市年平均云地闪雷暴日为81 d,密集的雷暴天气对高空探测构成极大威胁。为了在雷暴天气雷达顺利追踪目标,该文对东源探空站(2007—2012年),观测时段(07时、19时)雷暴天气过境时的近地面层高空风场资料进行整理、统计、计算和分析,运用风玫瑰图制作软件,绘制出近地面层雷达仰角、方位角的变化频率图。遇到雷暴天气,参照类似天气情况下的雷达仰角、方位角变化频率图,每次高空观测雷达对目标进行追踪,其结果在测试及业务探测中使用良好,对取准取全第一手探测资料有着较大帮助。     

成都一次雷暴大风的中尺度特征分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、自动站5 min资料、天气雷达资料和风廓线雷达组网资料,对2017年7月27日夜间出现在成都地区的一次雷暴大风天气过程进行分析,结果表明:本次过程发生在副热带高压和切变线共同影响下,地面辐合线、弱垂直风切变、层结不稳定和较大的对流有效位能为雷暴大风的发生提供了有利的环境条件。此次雷暴大风天气过程是由多单体风暴产生的;雷达回波具有窄带回波、反射率因子质心快速下降、风暴前侧出流、后侧入流和中层径向辐合等特征,这些特征对监测和预警雷暴大风有很好的指示意义。雷暴高压和强冷中心对雷暴大风的形成和维持有着重要作用。在大风过程中,风向突变伴有瞬时风速增大,但风向突变出现时间较最大瞬时风速出现提前了5 min左右,中尺度气旋式辐合的出现时间较最大瞬时风速有15 min的提前量。阵风锋坡度愈大,前侧上升气流坡度愈大;阵风锋后部的垂直风速变化落后于水平风速的变化。     

2014年宁波一次典型海陆风雷暴过程探析

用Micaps,地面自动站加密资料,新一代多普勒天气雷达资料和GFS 0.5°×0.5°再分析资料以及中尺度WRF模式输出资料对2014夏季发生在宁波市地区的一个局地强雷暴天气过程进行了分析总结,得出:宁波新一代多普勒雷达反射率回波出现弱窄带回波时,对应边界层辐合线海风锋,在有利天气形势背景下易诱发强对流的发生发展。此次强雷雨过程是在有利天气背景条件下发生的,强对流发生在局地层结不稳定和较好的水汽条件下;利用中尺度WRF模式输出资料进行分析看到,海风锋的锋生造成的地转强迫促使次级环流加强,在东西风辐合线西侧有垂直上升运动出现;海风锋本身有一辐合抬升区,辐合上升运动的加强为雷暴的发生提供了有利的动力条件,从而触发了该地区不稳定能量的强烈释放,促使了雷暴的新生发展。     

一次云南强对流暴雨的中尺度特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料及常规观测资料与雷达、卫星等非常规观测资料,综合分析了2014年6月6日云南暴雨过程的天气成因及中尺度对流系统特征。结果表明:500hPa前倾槽、700hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的天气尺度影响系统;高能高湿的对流不稳定层结、明显的垂直风向切变是强对流天气形成的有利条件;在Q矢量散度辐合区内多个β中尺度对流系统(MCS)发生发展,短时强降水主要出现在MCS移动方前沿对流活跃的云顶亮温(TBB)等值线密集区,雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关;多普勒雷达及地闪资料显示多个γ中尺度对流系统是强对流暴雨产生的直接影响系统,雷暴易发生于回波强度在35~45dBz、回波顶高超过10km的区域,中尺度辐合线、第二类γ中尺度辐合区附近负地闪密集区与短时强降水、雷暴天气有很好的对应关系。     

近10a长三角地区雷暴天气统计分析

利用雷达、卫星、闪电定位、探空等资料,对长江三角洲地区2004—2013年的雷暴天气个例进行统计分析,得到该地区雷暴天气的时空分布特征,同时从天气学角度将这些雷暴天气个例大体划分为五种类型:槽前型、副高边缘型、冷涡(槽后)型、副高热对流型、东风波型(包括台风外围影响),并给出其典型中尺度分析综合图。通过对雷暴天气发生前后气层中的K、Si、CAPE、Pwv等物理量的变化情况进行统计分析,发现多数雷暴天气发生前均伴随较高的层结不稳定度,即高K指数、低Si指数、高CAPE值和高Pwv值,且6—9月雷暴发生前长三角地区大气不稳定层结明显强于10月至次年5月。     

国外关于积雨云特性的研究

积雨云是大气垂直对流时产生的。由于积雨云中扰动十分强烈,电场强度也很大,直接对其观测困难,所以至今对积雨云的观测结果还是比较零散的,对它的认识也是不深刻的。 1.一些观测结果积雨云是对流层中一种中尺度运动,它的水平尺度和垂直尺度相当,多在5—10公里。有的云顶伸进平流层。在副热带,观测到其云顶高可达22—23公里。一般雷暴具有独立的、相对小的积雨云单体,维持时间多在半小时左右。强的雷暴多发生在斜压     

大气环境层结对闪电活动影响的模拟研究

利用一个二维面对称雷暴云起电、放电模式,选取了北京地区3次雷暴过程的环境层结,计算并讨论了不同层结条件下雷暴中动力、微物理过程及其对起电、放电活动的影响。结果表明,上升速度和水汽条件是影响雷暴动力、微物理过程和闪电活动的最重要因子。上升速度的大小决定了雷暴发展到成熟的时间和雷暴的强弱,较强的上升气流有利于雷暴云在较短时间内达到较大的高度。而持续的上升气流和充足的水汽有利于雷暴的成熟期延长从而增强闪电活动。较强的上升速度和充足的水汽可以产生更多的对闪电起电、放电有直接影响的冰相物并能使其持续生成,从而形成较大的电荷浓度。较强的上升速度和不利的水汽条件也可以在某时形成较大的冰相物浓度,但冰相物难以持续生成。而较弱的上升速度和充足的水汽则容易形成暖云过程,对冰相物的生成也有不利影响。上升速度和水汽相互影响,又共同受到环境层结的支配。大气低层潮湿、中层湿度适中,较大的不稳定能量和一定量的对流抑制能量将有利于强闪电活动的发生。表现在大气不稳定参数的取值上,对流性稳定度指数的值小于-10℃(负值表示不稳定),对流有效位能值在1000 J/kg以上,对流抑制能量大于40 J/kg,700 hPa相当位温在340 K以上,700—400 hPa中层平均湿度在35%—85%,有利于强闪电活动的发生。     

基于卫星红外窗亮温探测上冲云顶

上冲云顶是卷云砧上的穹顶状突起,表示存在强对流切变和强烈上升气流,是强雷暴的重要指示者.伴随上冲云顶的雷暴经常产生灾害性天气,如航空湍流、强降雨、冰雹、破坏性的风和龙卷等.本文以2010年9月6日发生在安徽北部地区的一次特大暴雨过程为例,用卫星红外窗区通道观测亮温探测上冲云顶,并将高时空分辨率的局地分析预报系统(LAPS)的中尺度分析场资料与用红外窗方法探测到的上冲云顶进行定性比较,结果表明造成此次强降雨过程的对流系统即为一个伴随上冲云顶的强雷暴系统,LAPS中尺度分析场资料客观地验证了上冲云顶的存在.