一次龙卷风天气的特征分析

利用河南濮阳CINRDA/SB多普勒雷达探测资料,结合常规天气图资料、地面加密自动站资料等,对2009年7月16日发生在河南濮阳的龙卷天气过程进行诊断分析,结果表明:这次龙卷天气过程发生在副热带高压边缘西北侧、低空急流左前方的暖切变线附近;龙卷发生前大气环境具有较大的对流不稳定能量,低层存在大的风垂直切变和丰富的水汽;多普勒雷达反射率因子图上表现为移动的弓形回波北段强烈发展形成钩状回波,龙卷生成于钩状回波弱回波区附近。径向速度图上表现为在大范围入流风场中出现伴有辐合的γ中尺度气旋式涡旋,涡旋进一步发展加强导致其中央龙卷涡旋的产生,产生龙卷风天气。另外,强回波、低回波顶高、低层强垂直风切变都是这次龙卷过程中多普勒雷达产品特征。     

龙卷诱发原因的实例分析

利用雷达、自动站等资料,对一次龙卷过程进行了讨论与研究,详细分析了龙卷发生发展过程中系统结构及环境场特征的变化,并对龙卷的诱发原因进行了动力学探讨,结果表明：龙卷发生于气旋性涡度的高度集中区,对流层中层干冷空气的入侵,构成了上冷下暖的对流不稳定结构,当风场中的强风速带移近时,风速带上激发出中气旋系列,对流不稳定的加强,促使中气旋垂直对流强烈发展,从而导致龙卷天气的产生,进一步的动力学分析表明,当存在有较强的风垂直切变时,中尺度涡度方程中的倾斜项是造成中尺度扰动涡度变化的主要贡献者,也是这次龙卷天气产生的重要原因之一。     

一次龙卷过程的诊断分析和预报探讨

1983年4月25日19时左右,先后在我省长清县、新太县、莱芜县和费县等地,发生了四个龙卷过程,本文从龙卷形成的大尺度背景和物理机制方面对其进行了诊断分析和预报探讨。 一、多龙卷过程成因的诊断分析 (一)、多龙卷过程产生的形势背景 1、产生在迅猛发展的气旋中心附近,二类冷锋前的暖区内。 这次多龙卷过程(以下简称过程),产生在一个发展很快的黄渤海气旋中心附近。其具体部位是在该气旋的二类冷锋前的暖区。在气旋中心东南方约100公里,冷锋前飑线向暖侧突出的地方。     

1522号台风“彩虹”外围佛山强龙卷特征分析

2015年10月4日15:28-16:03(北京时间,下同),强龙卷自东南向西北方向影响了佛山市顺德、禅城和南海区的十多个村居,造成严重灾害。利用常规观测资料、自动气象站资料、广州多普勒雷达资料、风廓线资料等,对这次强龙卷过程进行分析。(1)强龙卷发生在1522号台风"彩虹"外围螺旋云带中,龙卷发生地位于台风中心的45°方向约340~360 km处。(2)大尺度环境场利于龙卷的发生。低空急流、低空强的垂直风切变和低的抬升凝结高度均利于龙卷的发生,高层辐散、低层辐合,上干下湿的不稳定层结,弱冷空气的低层入侵等提供了很好的动力条件。(3)地面中尺度辐合线是强龙卷发生的抬升机制之一,珠三角喇叭口地形以及佛山东南低、西北高的地形有利于低层辐合的加强。(4)在螺旋雨带中发展加强的超级单体风暴发展至强盛阶段,雷达上探测到典型的钩状回波、入流缺口等特征;中气旋由弱中气旋加强到强中气旋,由中层向低层发展且切变不断增强时,龙卷触地或继续加强。(5)此次强龙卷是发生在中气旋和TVS底高顶高下降,切变急剧增强期间,龙卷发生时强中气旋底高距离地面小于1 km,TVS底高低于500 m,龙卷发生前16 min出现弱中气旋,龙卷发生前4 min出现强中气旋并伴有TVS特征;TVS的底高、顶高明显下降,最强切变剧增是龙卷迅速增强的指标。     

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。     

灵璧强龙卷个例的多普勒天气雷达分析

本文利用阜阳CINRAD/SA型新一代多普勒天气雷达的基本产品和部分导出产品等综合分析了2005年7月30日下午发生在灵壁县境内的一次强龙卷天气过程,分析了导致这次强对流天气的环流背景和多普勒天气雷达回波特征,发现该过程是由一个超级单体产生的。通过对阜阳和徐州雷达资料的对比分析,揭示了产生强龙卷天气的龙卷涡旋特征和垂直累积液态水的规律,总结出应用新一代多普勒天气雷达回波资料做临近预报的一些经验,为0~2 h局地强对流天气的临近预报提供了依据。     

2020年中国龙卷过程及灾情特征

2020年我国可确认的龙卷天气过程有13次、共20个龙卷,发生在5—9月。其中,强龙卷有8个,分别是EF2级龙卷7个和EF3级龙卷1个。7月22日安徽宿州EF3级龙卷的路径长达62 km,是我国近10年来,使用无人机进行详细灾情调查获得的最长的龙卷路径。EF1级或以上级别龙卷有13个,略低于2004—2013年全国记录到的14.3个/年,EF2级龙卷数量是2004—2013年的年平均数2.0个的3.5倍。2020年的龙卷过程都是西风带龙卷,没有台风龙卷记录。2020年现场调查的9个龙卷,路径的主要下垫面都是开阔平地,具有明显的树木倒向呈辐合状、破坏范围纵横比大、浅色破坏条迹等地面灾情特征。     

2018年中国龙卷活动特征

2018 年中国可确认的龙卷天气过程有10 次、共产生22 个龙卷,主要发生在4—9 月。其中,EF1 级或以上强度的龙卷有19 个,EF1 级或以上强度龙卷数量明显多于2004—2013 年的龙卷记录年平均值。台风相关的龙卷天气过程是2018 年龙卷事件的主要特征,台风龙卷有16 个,占到总数的73%。其中,1814 号台风摩羯外围环流中出现了11 个龙卷,在我国近30 年来有记录的单个台风外围龙卷数量中居第二位。2018 年台风外围龙卷数量与非台风龙卷数量相比是显著偏多的。     

利用卫星、雷达资料分析龙卷发生的环境条件

利用FY-2E静止气象卫星云图和新一代天气雷达资料,结合常规天气资料对2010年5月15日发生在黑龙江省西部地区的龙卷天气进行分析.通过卫星云图分析环流特征和中尺度特征,讨论了产生龙卷的雷暴云团的形成环境和触发条件,利用天气雷达资料详细阐述了雷暴云团的发生发展过程和产生龙卷天气处的云图及雷达回波特征.结果表明:这次龙卷天气发生在高空槽和地面冷锋前,由多个小尺度对流发展成为α中尺度对流云团所引发的.大的湿度梯度、干侵入、垂直风切变和上干下湿的环境场为龙卷的发生提供了不稳定能量,地面冷锋提供了触发机制,雷暴云团在发展过程中不断生消与合并,在两个云团的交界处产生龙卷.雷达回波上环境大风、入流、下沉气流、中气旋、钩状回波,有界弱回波区等特征回波明显;风暴成熟时,钩状回波、有界弱回波区达到最大,高、中、低三层大风区清晰,下沉气流和入流开始相交并产生出流边界,龙卷就发生在该回波附近.     

一次产生冰雹与龙卷天气的强飑线过程雷达探测与分析

本文利用哈尔滨雷达站2006年7月13日的观测资料,对一次冷锋及锋前飑线的新一代雷达回波特征演变进行了分析,着重讨论了这次过程中产生冰雹和龙卷的对流单体回波特征,结合大尺度背景天气及相关雷达产品分析,揭示了此次冰雹和龙卷等强对流天气发生的主要原因,并得出了对冰雹、龙卷等强对流天气的临近预报有指导意义的结论。     

2021年中国龙卷活动及灾情特征

2021年中国经确认的龙卷天气过程有39次,总计58个龙卷,其中EF2级或以上强度龙卷数量16个,EF3级龙卷6个,EF2级和EF3级龙卷数量明显多于2004—2013年的龙卷记录年平均值.龙卷发生在4—10月,其中7月最多.龙卷共导致23人死亡、470多人受伤.龙卷的地理分布呈现出北多南少的特征.有55个龙卷为西风带...     

2019年中国龙卷等对流大风过程及灾情特征

2019年我国可确认的龙卷天气过程有8次、共9个龙卷,主要发生在4-8月。其中,强龙卷有4个,分别是EF4级龙卷1个,EF3级龙卷1个和EF2级龙卷2个;EF1级或以上强度龙卷数量较2004-2013年的年平均数明显偏少,但2019年龙卷致灾重,9个龙卷共造成16人死亡、218人受伤,其中辽宁省铁岭市开原区EF4级龙卷是我国自1961年以来的第7个EF4级龙卷,导致7人死亡,190人受伤。     

2013年7月7日苏皖龙卷环境场与雷达特征分析

以雷达探测资料为主,结合探空资料、天气图和地面灾情,对2013年7月7日苏皖2省交界处的龙卷进行了分析。结果表明：⑴龙卷是在低层有明显的风切变的有利形势下产生的,环境场具有较强的对流不稳定性、大的低层垂直风切变和较低的对流凝结高度。⑵反射率因子在60 dBZ左右;速度图上有正负速度对,低仰角的转动速度〉13 m·s-1;近地面相邻像素间速度差〉11 m·s-1,满足TVS速度差的最低阈值要求;天长龙卷和高邮龙卷都是发生在风暴发展极为旺盛后的1~2个体扫内,也发生在VIL比较大而下降到40~45 kg·m-2左右之时;天长龙卷发生在连续多个TVS之后,高邮龙卷发生在中气旋下降和TVS出现之时。风暴参数和TVS参数表征的指标越强越有利于龙卷的发生,影响范围也越大。⑶这次龙卷验证了出现龙卷的各项雷达识别指标：最强回波在6 km以下;有气旋性辐合,低仰角旋转速度〉13 m·s-1;既探测到中气旋也探测到TVS。⑷对经典龙卷概念模型进行简化,建立的简易模型证实了传统的龙卷风暴概念模型,给出了龙卷发生在TVS靠近上升气流一侧的解释。     

海南屯昌儋州台风雨带龙卷双偏振雷达探测分析

分析了 2019年8月29日发生在海南省屯昌县和儋州市龙卷过程的海口双偏振多普勒雷达探测资料。龙卷发生在台风杨柳右前方大约370 km处的台风雨带中的对流风暴单体中,两次龙卷发生都与风暴合并有关联,一次发生在风暴单体合并前12 min,一次发生在风暴单体合并后5 min。单体合并导致风暴反射率因子增强,风暴高度增高,风暴中气旋迅速增强。两次龙卷,雷达都探测到龙卷涡旋特征(TVS),探测到TVS的时间比龙卷发生时间分别提前27 min和5 min。龙卷发生前对应龙卷涡旋特征位置的相关系数(CC)值没有变化,龙卷发生时,龙卷涡旋特征位置的CC值突然减小到0.8以下,龙卷发生后CC的低值特征持续了 20 min以上。两次龙卷都有后部风暴单体并入,龙卷发生在主风暴单体的后部、两个风暴单体合并的连接处。     

安徽龙卷发生的环境条件和临近预警

利用1960—2009年气象观测资料,对安徽省128次龙卷的气候特征和环流背景进行了分析,结果表明,龙卷多发于4-9月平原丘陵地带的江淮东部,而山区极少,20世纪80年代以后龙卷明显减少;建立了安徽出现龙卷的4种概念模型。同时,利用日本JMA 20km×20km高分辨率数值预报再分析产品对比分析了龙卷、冰雹及雷雨大风的环境场,发现龙卷与冰雹、雷雨大风在4个方面存在明显差异,即中低层比湿、中低层垂直风切变、风暴相对螺旋度和0℃层以下的对流有效位能与整层对流有效位能比值,前3个均是龙卷最大,龙卷是冰雹和雷雨大风的2倍～3倍,对流有效位能主要集中在0℃层以下,而冰雹和雷雨大风主要集中在0℃层以上。基于龙卷临近预警和安徽6次龙卷的雷达特征显示,龙卷涡旋TVS的底部达到雷达最低仰角探测高度的中气旋及其后龙卷涡旋特征是识别龙卷的主要依据,龙卷触地前中气旋的最大速度差增强,其强度与龙卷强度呈正相关。而雷达距离的选取也直接影响龙卷的临近预警,距离龙卷20～100km处的雷达较为理想,200km以外的雷达资料对龙卷预警几乎没有意义。     

1971—2020年辽宁龙卷的气候特征及环境条件分析

为了解辽宁龙卷气候特征,基于《中国气象灾害大典》《中国气象灾害年鉴》和其他相关资料,根据“改进藤田分级”龙卷级别分类标准,对1971—2020年辽宁龙卷进行强度分类和时空分布特征统计,并对比我国辽宁与美国龙卷高发区环境背景差异,分析辽宁龙卷典型的环流形势、物理量特征。得到以下主要结论:1971—2020年辽宁地区共记录到97个龙卷日发生龙卷105次,年均为2.1次,年平均龙卷生成密度为1.4×10^-5个·km^-2,约为美国的1/10。EF2及以上级别强龙卷共记录到17次,年均出现0.3次。95%的龙卷出现在5—9月,67%出现在14—19时。EF2及以上级别强龙卷主要分布在辽宁中部以西地区,东南沿海地区多为弱龙卷,辽宁西北部龙卷季明显早于东南部。对流有效位能和中低层风切变随季节呈反相位变化,两者的合适配置是龙卷等强对流天气产生的前提条件。低层风暴相对螺旋度偏小是我国辽宁较美国龙卷高发区龙卷密度明显偏小的主要原因。辽宁87%的龙卷与冷涡相关,分为低层锋生主导的冷涡底部短波槽和冷涡前部型(65%)、中高空干冷气流主导的冷涡后部型(12%)以及强热...     

基于随机森林的组网雷达龙卷检测算法

近年来我国极端灾害性天气频发,造成了重大人员伤亡和财产损失,随着防灾减灾工作的推进,龙卷等中小尺度强对流灾害性天气的预警预报工作的关注度正逐步提升。现有龙卷检测算法基于对新一代天气雷达基数据在多个仰角和体积扫描中进行阈值判断得到龙卷涡旋特征TVS,在自适应协同观测背景下表现为自适应策略同步较慢,预警预报准确率不高,提前预警时间短。使用机器学习算法结合龙卷在雷达反射率、径向速度和速度谱宽的多重特征能有效提高龙卷识别的准确率和预警时间,能提高组网雷达的协同观测能力。基于随机森林的龙卷检测算法（TDA-RF）,使用CINRAD雷达历史龙卷数据作为训练集,通过随机森林算法对训练集进行分类学习得到龙卷预测模型,使用预测模型对实时雷达数据进行龙卷检测。试验结果表明,TDARF算法能有效识别不同强度的龙卷,较TVS龙卷检测算法能给出龙卷区域的分类概率值,无需对龙卷特征时空连续性进行判断;TDA-RF算法对多个特征进行综合判断具有较好的抗干扰能力,使基于组网雷达的龙卷预警时间最高可达18分钟。     

水龙卷

龙卷是一种生命史极短的剧烈局地天气现象。它的发生目前国内外尚没有迹象表明能对它作出一个较精确的预报。美国是世界上出现龙卷最多的国家,所以对龙卷的研究处于绝对的领先地位,但是现任美国国家强烈风暴实验室主任Edwin Kessles 教授最近曾说:“我们承认,我们没有办法来减轻龙卷的危险,对龙卷最好的预报措施是你自己的眼睛,这并不是说我们是无助 的,我们还有腿脚。如果发现龙卷来了,就用它们吧！”建筑物没有脚,只好目睹它在龙卷中变成废墟,可见龙卷虽小,危害极大。我国龙卷发生较少,正如本文作者所述,是由我国的特殊地形决定的。Schrock博士在文中论述了龙卷的分布和形成的大地形和大气环流条件,以及提供了一种探测龙卷的线索,在我国国内的各种书籍和文献上尚没有出现过。     

1522号台风外围佛山强龙卷X波段双偏振多普勒雷达反射率因子特征

广东是我国一个龙卷多发地区,近年来该地区发生的龙卷造成了重大人员伤亡和巨大的经济损失。为了开展对龙卷的监测和预警,2015年佛山市建设了X波段双偏振多普勒天气雷达。2015年10月4日下午广东省佛山市发生了一次龙卷天气过程,当龙卷涡旋移近佛山市X波段双偏振雷达时,该雷达探测到了超级单体风暴钩状回波内的龙卷涡旋。龙卷涡旋位于钩状回波的末端,龙卷涡旋的反射率因子呈现为一强反射率因子区,该强反射率因子区的中间反射率强度相对较弱;与该强反射率因子对应的位置,平均径向速度有明显的涡旋特征;在龙卷涡旋的位置,双偏振雷达的差分反射率ZDR有一明显的低值区,零滞后相关系数CC也有一明显的低值区。分析认为,这是龙卷卷起的杂物碎片形成的龙卷碎片特征。     

一次龙卷回波分析

我国龙卷的区域分布是比较广阔的,就目前所见到的文章或资料而言,东南沿海、华南地区、东北地区都有龙卷发生。西北地区目前虽未见到有关龙卷的报导,但本文将要讨论的龙卷回波说明,这个地区的龙卷也不是罕见的。1977年6月8日我们使用711雷达观测到了封闭完好的龙卷气旋眼区以及类似于台风雨带的螺旋回波带,并结合灾情资料和地面气象资料对龙卷回波进行了初步的分析。