大气环境条件对夜间飑线影响的敏感性试验

利用CM1数值模式,以2017年8月7日发生在长江三角洲地区的一次夜间飑线过程为例,开展弱切变背景下中层相对湿度、低层风切变和对流有效位能的敏感性试验。结果表明:中层相对湿度升高,有利于夜间飑线雷达回波面积、回波强度和地面降温幅度增大。湿度降低,虽导致夜间飑线的雷达回波宽度变窄,但有利于夜间飑线结构和强度的维持。中层相对湿度的改变对夜间飑线成熟阶段的地面最大风速的影响并不十分明显,但是中层相对湿度的降低会增大地面最大风速的波动;低层风切变的增大使夜间飑线雷达回波强度增强、面积增大、移速变慢,也使飑线冷池强度增强,而对成熟飑线的冷池厚度和地面最大风速影响不大,但是更弱的环境风垂直切变更容易出现脉冲风暴地面强风。低层风切变的减小不利于夜间飑线的发展以及成熟夜间飑线结构和强度的维持;对流有效位能越大,越有利于夜间飑线雷达回波强度和回波面积以及冷池强度和厚度的增大,也有利于夜间飑线地面降温幅度和地面最大风速的增大。中等大小的对流有效位能更有利于成熟夜间飑线强度和结构的维持。低对流有效位能不利于夜间飑线发展,但在中层湿环境条件下依然能发展成为成熟的夜间飑线。该研究揭示了中层相对湿度、低层风切变和对流有效位能等大气环境条件对夜间飑线发生、发展的影响机制,为夜间飑线的预报提供了参考依据。      

一条北移飑线的成因及结构

1960年7月4日河北省境内发生了一条由南向北推移的飑线。当日14时31分飑线经过石家庄,16时08分经保定,18时40分左右到北京,22时50分过承德(图1)。 这条飑线长约一百多公里,移动路程约五百多公里,移速平均约为56公里/小时。飑线上地面风力较强,最大瞬时风速一般都在18米/秒以上,大风一般持续15分钟左右。当日飑线经过北京前,北京为微弱的南风,飑线经过时风力突然增强,但风向基本上没     

0509号台风(Matsa)登陆螺旋云带的增幅及其台前飑线的特征研究

利用FY-2C卫星、Doppler雷达、风廓线和加密自动站等资料,对0509号台风"Matsa"(以下简称Matsa)螺旋云带登陆过程中云、回波、风雨等时空分布特征量进行了深入的研究,对螺旋云带、飑线风雨增幅进行了定量分析.结果表明:Matsa先后有6条外、内对流螺旋云带登陆并影响中国大陆,对流螺旋云带登陆过程中增幅显著,云顶最低亮温平均下降20.2℃,螺旋云带登陆至减弱维持时间12.8 h,登陆间隔8.6 h.外螺旋云带登陆时风速增幅2.0 m/s,最大增幅4.1 m/s.同时可带来平均19 mm、最大75 mm的降水量.内螺旋云带登陆时风速增幅4.2 m/s,最大增幅9.0 m/S,最大瞬时风速达30.2 m/s,同时可带来139.6-174.2 mm、最大396 mm,1 h最大降水59.8 mm.对流螺旋云带在登陆过程中,在其前沿部位不断有台前飑线向外分离,台前飑线的回波宽度一般在5 km左右,回波梯度特大,长度从几十公里到几百公里不等,登陆时回波增幅5-10 dBz.台前飑线的移动方向与台风移动方向基本一致,移动平均46 km/h,是同时刻台风时速的2.5倍.台前飑线的形成特点为先出现双链或多链小弧弓形回波,在登陆中演绎成大弧.在速度图上,台前飑线中分布着倒V型或S型零速度线.在地面小尺度风场上,表现出具有东南与东北风向辐合线,切变辐合甚至涡旋扰动的特征非常显著.飑线过境时,风向扰动47-135°,风速增大1倍以上,地面瞬时风速平均增幅为4 m/s,最大可达10 m/s.瞬时极大风速26.4 m/s,同时可带来6.9-29.1 mm、最大90 mm的降水量.500 m以上的风速比近地面大1倍,大风区厚度可伸展至对流层上部.     

不同分辨率和微物理方案对飑线阵风锋模拟的影响

为研究不同分辨率和微物理方案对飑线阵风锋模拟的影响,利用WRF中尺度数值预报模式,对2009年6月5日发生在上海的一次飑线过程分别进行了3、1、0.5 km水平分辨率和一、二阶矩微物理方案的理想试验。结果表明,模式水平分辨率和微物理方案对模拟飑线阵风锋有明显的影响。随模式水平分辨率的提高,模式模拟的飑线弓状回波结构更精细。与3 km分辨率相比,1和0.5 km分辨率模式能很好模拟出飑线后部下沉气流和前部上升气流,模拟的冷池前沿最大风速相对更接近实况。二阶矩微物理方案更能模拟出飑线弓状回波前强后弱的结构特征和飑线过境地面降温幅度,模拟的飑线移动速度、冷池面积和强度、冷池前沿最大风速和雨水蒸发率等均小于一阶矩微物理方案的模拟值。采用1和0.5 km模式水平分辨率及二阶矩微物理方案模式模拟的飑线与WSR-88D多普勒天气雷达探测实况更接近。模式分辨率的提高有利于模拟飑线的维持。对业务数值预报模式模拟飑线阵风锋而言,在计算条件允许的情况下,模式水平分辨率达1 km并采用二阶矩微物理方案可能是需要的。结果还表明,冷池前沿最大风速、冷池强度、模式底层降温幅度、飑线移动速度与雨水蒸发率存在对应的变化趋势,飑线移动速度的变化对飑线阵风锋地面大风的预报有指示意义。改善数值模式对飑线阵风锋预报性能除需关注模式水平分辨率和微物理方案外,还需关注数值模式对雨水蒸发率的模拟能力。     

利用EN风数据仪正确判断飑线

过去本站是用EL电接风向风速仪观测和记录风向风速的,近两年改成了EN风数据仪以后,不少测站都发现容易漏记飑线现象.经分析发现,EN风数据仪记录风向风速是每一个定时正点和非定时正点打印一次风向风速,同EL电接风向风速仪比较,很明显的区别就是,它缺乏风向风速的连续记录,不能把风向风速随时间的变化完整地记录下来.当有飑线过境时,就很容易遗漏掉.但是,只要掌握了其中的诀窍,飑线漏记现象还是可以避免的.     

北海春末夏初的一次飑线大风分析

一、一次飑线的天气概述 1972年4月5日13时12分至13时30分,本站有一次飑线过境。据达因记录,13时08分以前一直吹东南风2—3级,13时08分—13时10分,转南风2级,13时10—12分改吹西南风2—3级,从13时12分起吹北到西北风,风速急增,平均风力>12m/s,从13时20—26分瞬时风速达33m/s(偏小),持续6分钟之久,17时以后恢复吹偏南风3—4级。气压自记记录上,     

利用常规资料作飑线分析的尝试

本文在珠江流域常规地面站网的自记资料基础上,对1980年2月27日的飑线过程作了详细的分析,发现这是一次锋上的飑线过程。而且,飑线经过测站的时间与测站的日最大风速出现时间很一致。利用这种关系,在1980—1985年2月到6月中辨认出17个飑线个例,对其中一类飑线的大尺度背景进行分析.发现这类以大约70kmh-1。的速度沿珠江流域东移的飑线是影响广东主要的中尺度强对流天气系统之一,它们属槽前型飑线,其发生往往同地面锋和低空偏南急流相联系。      

利用EN风数据仪正确判断飑线

过去本站是用EL电接风向风速仪观测和记录风向风速的，近两年改成了EN风数据仪以后，不少测站都发现容易漏记飑线现象。经分析发现，EN风数据仪记录风向风速是每一个定时正点和非定时正点打印一次风向风速，同EL电接风向风速仪比较，很明显的区别就是，它缺乏风向风速的连续记录，不能把风向风速随时问的变化完整地记录下来。当有飑线过境时，就很容易遗漏掉。但是，只要掌握了其中的诀窍，飑线漏记现象还是可以避免的。     

一次伴有雷暴大风的飑线天气过程分析及数值模拟研究

利用NCEP/NCAR(1°×1°)的逐6 h再分析资料、WRF中尺度预报模式,对2014年7月30—31日发生在江淮地区的一次强飑线天气过程进天气学分析和数值模拟研究。研究结果表明,此次飑线过程是在高空槽后有强冷空气输送、中层阶梯槽引导干冷空气南下并叠加在低层暖湿气流之上的有利背景条件下产生的,低空切变线是此次飑线过程的重要触发机制。在飑线成熟阶段,气流下沉速度极大值区在高(低)层与霰(雨水)混合比极大值区有很好的对应关系,水凝物粒子下落时对周围空气的拖曳作用是下沉气流形成的关键。雨水蒸发率影响飑线维持期间地面冷池的强度和分布,雨水蒸发率越大,地面冷池强度越强、范围越广;雨水蒸发率越小,地面冷池越弱,甚至消失。雨水蒸发率与地面风速也有很好的正相关性,增大雨水蒸发率可使地面风速增大,使模拟的地面最大风速更接近实况。     

宁强“90.8.3”飑线个例分析

一、概况1990年8月3日下午19时左右,我县境内出现了一次强飑线天气过程.飑线从我县东部以大约70公里/小时的移速沿ENE-WSW方向横扫过我县.飑线通过本站时,单站要素变化十分强烈,18~(50)—19~(50)一小时降水量9.8mm,18~(20)—19~(20)气压猛升6.0hpa,温度骤降18.0℃,相对湿度上升了57%,18~(49)—18~(59)十分钟平均风速19.7m/s,最大瞬     

大别山地形对江淮飑线发展变化及组织结构的影响研究

利用中尺度WRF模式,NCEP/NCAR再分析资料以及常规气象观测资料,对2014年7月11—12日发生在江淮地区的一次飑线过程进行数值模拟、地形敏感性试验和对比分析,研究了在经过大别山地形时飑线内部组织结构的变化特征以及地形对其发展的影响。结果表明:(1)飑线经过大别山主体时在山前加强以及过山后迅速减弱的主要原因与山前对流不稳定、上升运动大于山后有关;(2)大别山东部边缘对飑线的加强有增幅作用:当午后飑线移至大别山东部边缘时,东部边缘的谷风加强并强迫对流单体在飑线的前部新生,试验得出谷风可使低层风速最大增强6 m·s~(-1)左右,若无山谷存在时前向新生单体不再出现;(3)经地形敏感性试验得出:地形引发的大别山东部背风一侧的背风波扰动,有利于飑线内部对流单体的发展与加强,同时充沛的水汽补充,也是下山后飑线加强的因子之一。     

第五讲 线飑的雷达回波特征

飑线是我国夏半年常见的中尺度强对流系统,它是一条宽几公里到几十公里,长可达几百公里的强对流天气活动带。飑线的水平尺度虽不大,但移速快,有的可影响数省。强飑线会伴随出现破坏性极强的大风、冰雹、局地暴雨,甚至龙卷等灾害性天气。飑线临近时,天昏地暗,乌云翻滚,迅即狂风大作,雨雹交加,人们称之为“陆台风”。飑线过境时,风向突变,风速剧增,气温陡降,相对湿度猛增,气压涌升,特     

一次东北冷涡下槽后强风与飑线后向入流演变及成因分析

本文利用NCEP分析资料、多普勒雷达观测资料、常规气象观测资料以及数值模拟结果,对2016年7月30日发生在华北、辽宁附近的一次强飑线过程中后向入流的演变及成因进行研究。结果表明,此次飑线发生在中纬度新生冷涡槽前,低层有水汽辐合区和地面辐合线对应,且过程中伴有较强的对流有效位能释放。飑线后部中层(冷涡槽后)一直存在α中尺度西风大值带,此大风速带造成了上下层相反的水平涡度,并形成喇叭形环流结构,该结构不同于经典飑线结构。飑线后部水平方向上水平涡度分布不均匀,并形成水平涡度旋度上正下负的分布,即导致中层强风区上部上升运动、下部下沉运动,该下沉运动引发飑线中的后向入流和低层强风速带形成。在中层,飑线的后部边缘始终有较强的风速大值带伴随飑线的发展,该大值带的形成与对流强弱和非热成风涡度有关,对流过程中低层非热成风涡度为负,中上层非热成风涡度为正,导致飑线后部中层西风加速和低层西风减速,有利于后向入流的发展和飑线的维持,当对流减弱时,非热成风涡度与后向入流均减弱。文中给出了后向入流形成演变的概念模式。     

2013年3月28日华南飑线天气过程分析

通过观测资料分析和数值模拟研究,对2013年3月28日一次产生地面大风的弓形强飑线过程进行研究分析,观测资料表明：这次飑线过程是由高空槽配合地面弱低压场,中低层深厚的暖湿空气以及源源不断的西南暖湿气流组成的不稳定层结,以高空槽东移为触发机制,引起的弓形飑线系统,并且出现了雷暴高压、出流边界、尾流低压等系统.数值模拟显示,近地面辐合带与地面最大风速出现在沿强回波边缘的飑线移动的前方.飑线后部强烈的中低层人流有助于地面大风的形成.另外,飑线发展期间内部存在明显的垂直风切变,有利于对流的维持与发展.     

灾害性大风发生机理与飑线结构特征的个例分析模拟研究

2009年6月3日在我国河南发生了历史罕见的强飑线天气过程, 造成了严重的人员伤亡和灾害。为了解此次飑线天气的特征和产生的机理, 本文采用卫星、雷达及地面加密观测资料, 结合中尺度WRF(Weather Research and Forecasting)数值模式, 研究了此次飑线产生的天气背景、宏微观结构特征及造成灾害性大风的机理。结果表明, 此次飑线过程的主要影响系统是东北冷涡, 其后部横槽引导的南下冷空气与西南暖湿气流在河南新乡南部一带交汇促发强对流过程, 最后演变为飑线。但由于低层西南风偏弱, 水汽条件不足, 飑线发生的环境较为干冷。飑线产生区大气处于条件性不稳定状态, 对流有效位能(CAPE, Convective Available Potential Energy)在1300 J/kg左右, 并具有适平的垂直风切变。地面气象场显示飑线具有相对冷湿的雷暴高压和强冷池, 飑线过程产生的灾害性天气以大风而非强降水为主。数值模式结果显示飑线下沉气流的最大值仅为-13 m/s, 而地面风速最大值达到35 m/s, 是最大下沉气流的2.7倍。进一步的数值敏感试验表明, 降水粒子的蒸发和融化冷却过程对降低地面温度和产生地面强风速具有重要影响, 其中雨水蒸发过程产生的最大等效冷却率为-3 K/min, 远大于霰融化冷却率-0.7 K/min, 因此雨水蒸发过程是影响冷池强度的关键因素, 而地面强冷池在此次飑线灾害性大风的产生中具有重要作用。     

一次强飑线过程的卫星云图及天气雷达回波特征分析

利用常规天气观测资料、自动气象站气象观测资料、卫星云图以及天气雷达观测资料,对2005年5月30日发生在陕西省境内的飑线过程进行了探讨和分析,结果表明:地面到500 hPa各层影响系统的前倾结构,使前倾结构控制区内地区的不稳定度迅速加强,加之蒙古冷涡旋转分裂冷空气触发形成中β尺度对流系统(MβCSs),为飑线形成提供了前期动力和热力条件;地面流场和能量场的分析明显反映出了飑线在地面切变线后部,风向、风速辐合区前部。雷达产品分析表明飑线回波具有线状分布和发展快的特点,而且最大反射率与径向速度的最大值在飑线发生的时段内长时间相伴。当飑线回波上的单体进入“逆风区”时,发展更旺盛,不仅造成了灾害性的大风和冰雹,还造成了影响范围内的短时强降水。     

一次辽东湾飑线过程的观测与数值模拟分析

利用观测资料和高分辨率数值模拟资料对2014年6月26日发生在辽东湾北部的一次飑线过程进行了分析。本次飑线发生发展期间,对流层中层存在正在发展加深的槽,近地面则是偏南暖湿气流和西北干冷气流交汇形成的辐合线,天气尺度环境强迫较强,有利于强对流的触发和发展。此次飑线发生发展于地面辐合线的南段。对比分析表明模拟结果和实况观测较为一致。对辐合线北段对流较快消散,而南段对流得以继续发展成为飑线的原因进行了分析。结果表明,与北段相比,南段环境水汽更为丰富,对流有效位能大,水平风的垂直切变适宜。此外,南段环境还受海风锋导致的增湿、降温以及辐合带来的弱上升气流的影响。以上因素是导致辐合线北段对流较快消散而南段对流可以较长时间维持,并发展成为飑线系统的主要原因。本次飑线在成熟时期的气压场成显著的“高—低”结构分布。对流云区中部存在一个中高压,而尾流低压区位于对流云区后部与层状云区交界处。高压后部是一个强烈的地面辐散区,风速较大。飑线成熟时期中主要存在两支气流,前向入流在飑线前方低层流入,带入暖湿空气并在对流云区抬升,随后分成两支在飑线高层向前向后流出。后向入流在飑线后方中层流入,带入干冷空气并下沉,随后在近地面辐散流出。对飑线的对流云区、尾流低压区、层状云区及飑线后方的模拟探空展现了飑线不同区域的环境场特征。     

“0613”华北飑线过程的多普勒雷达回波特征

利用常规气象观测和新型监测资料,分析了2016年6月13—14日华北飑线过程的卫星云图、雷达回波、自动站极大风速风场等特征。结果表明:(1)"0613"飑线过程发生在"上干下湿"的水汽垂直分布环境条件下;在蒙古冷涡影响背景下,河套地区生成的对流云团在前倾结构700 h Pa与850 h Pa冷式切变线之间发展合并,形成有组织的飑线系统。(2)在强盛阶段,飑线具有明显的弱回波通道,飑线西段为偏西风与偏东风形成的气旋式切变,东段为强的反气旋式切变;弓形回波顶点处风向、风速辐合显著,飑线内部后侧倾斜向下的入流急流将中层高动能的干冷空气向地面引导,加强了对流风暴的下沉运动,并与后侧倾斜向下的冷空气入流共同作用加强了飑线前侧的气压梯度,是地面大风形成的主要原因。(3)飑线前部低压暖区生成的对流云泡在自动站极大风速风场切变线附近发展合并形成超级单体风暴,其后侧中高层入流将高动能的干冷空气向地面引导,促使地面出流及风暴前沿辐合抬升运动增强,使得超级单体风暴生命维持较长,是山西长治大冰雹持续近4 h的主要原因。(4)同一飑线系统在不同环境条件下其垂直结构、移速及带来的强天气有明显差异。(5)自动站极大风速切变线的生成较雷暴大风带的出现提前30~40 min,这对飑线大风预警有指示意义。     

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。     

浅议飑的观测方法

根据飑的定义及《地面气象观测规范》有关规定,从飑的持续时间、飑出现时应达到的风速风向变化方面讨论飑的观测方法。即同时具备风速在１２Ｍ／Ｓ或以上且风向改变超过４个方位,持续时间在一分钟或以内,可观测为飑。