华北地区雷暴大风的时空分布及物理量统计特征分析

利用2011—2015年4—9月华北地区主要区域(北京、天津、河北、山西)的重要天气报和雷暴观测资料,统计分析了该地区雷暴大风的时空分布等特征。结果表明,华北地区雷暴大风出现最多的月份为6—7月,最多的时次为下午到前半夜,大范围雷暴大风天气过程起始时间多为13:00(北京时,下同)-15:00,持续时间为4~8 h,高海拔地区出现雷暴大风的频次大于低海拔地区。在将华北地区站点分为高海拔站点和低海拔站点的基础上,使用2011—2013年4—9月的NCEP物理量分析场对雷暴大风过程的指示性进行统计分析,结果表明:多数常用的热力指标需考虑季节因素;下沉对流有效位能阈值基本不随季节变化,并对高海拔和低海拔区域的雷暴大风的出现及其范围均有一定的指示性;对流抑制能量、0~3 km垂直风切变、低层散度、500 hPa风场、整层可降水量、500 hPa相对湿度08:00—14:00变化等物理量在一些具体方面对于雷暴大风的出现及范围有一定的指示性。主要发生在高海拔地区的雷暴大风天气过程,850 hPa的相对湿度均在50%以下;主要发生在低海拔地区的雷暴大风天气过程,850 hPa的相对湿度基本在50%以上;850 hPa相对湿度较大的大范围雷暴大风天气过程,850 hPa和500 hPa的温差在24~28℃,850 hPa相对湿度较小的大范围雷暴大风天气过程,850 hPa和500 hPa的温差则常常达到30℃或以上。     

南海雷暴大风时空分布及闪电和对流活动特征北大核心CSCD

利用2019-2020年风云四号气象卫星A星(FY-4A)多通道扫描成像辐射计(AGRI)提供的云顶数据和地基全球闪电定位网(WWLLN)提供的闪电数据,结合MICAPS气象观测站和海洋浮标记录的极大风数据,研究南海区域(5°~30°N,105°~125°E)71次雷暴大风过程的时空分布及其闪电和对流活动特征。结果表明:观测站记录的雷暴大风主要分布在南海北部;雷暴大风主要发生在5-9月,峰值出现在8月,3月发生次数最少;雷暴大风主要发生在07:00-12:00(北京时,下同),10:00频次最高,午后频次减少。雷暴大风闪电密度的极大值分布在广东南部近海区域,且闪电集中发生在距离观测站40~80 km半径范围内;孤立雷暴大风过程首次闪电跃变的发生时刻相对大风峰值时刻超前30 min至2 min。在对流特征方面,在雷暴大风风速峰值时刻,观测站处的云顶亮温为200~220 K,云顶高度为12.5~15 km。孤立雷暴大风云团云顶亮温最低值(即最强对流发生位置)与大风观测站点的距离平均为77.2 km,云顶亮温平均相差2.6 K。     

新疆阿勒泰地区雷暴时空分布特征分析

利用阿勒泰地区7个气象站1961—2010年雷暴观测资料,采用线性趋势、变异系数、Morlet小波分析等方法对该地区近50a雷暴的时空分布及变化特征进行分析,结果表明:近50年阿勒泰地区雷暴的月变化呈单峰型分布,7月为峰值,5—8月为雷暴集中发生期;该地区年雷暴由西南向东北逐渐减少,西部多于东部;雷暴大致呈减少趋势,年际波动较大;1980年代以前,雷暴以8a为显著周期,1980年代后13a周期最为显著。     

雷州半岛雷暴大风时空分布与环境参数特征

根据2012—2019年雷州半岛110个自动气象站的资料,统计分析了雷暴大风(风力≥17.2 m/s)的时空分布特征,结果表明:雷州半岛雷暴大风主要发生在3至6月,全年呈双峰型分布,其中5和8月各是1个峰值;具有日强夜弱特征,白天主要发生在午后。雷暴大风主要集中在雷州半岛东部和南部沿海,其中3—6月高值区集中在中北部和南部,7—10月高值区位于南部和东部。雷暴大风关键环境参数中值分别为大气可降水量55.9 mm、对流有效位能2555.8 J/kg、下沉有效位能689 J/kg、K指数37℃、潜在下冲气流指数1.4,特征表现较为明显;但垂直风切变整体表现偏弱,0~6 km垂直风切变6.7 m/s。雷暴大风天气背景主要可归纳为3类:槽前切变型和副高边缘南风型、东风扰动型,占比分别为54%、24%和21%。对比发现,槽前切变型环境参数整体差异较为明显,其中CAPE、风暴承载层平均风速在3种天气背景下差异更为显著。     

黄南地区雷暴时空分布特征分析

利用黄南地区4个气象观测站1979—2008年共30年的雷暴观测资料,对黄南地区雷暴的时空分布和变化及初终日分布等特征进行统计分析,总结出黄南地区雷暴天气在时间分布特征为:黄南地区雷暴日的年际变化大;季节性明显,主要集中在夏季(6—8月);雷暴易发生在12—20时;雷暴初日最早出现在3月份,雷暴终日最晚出现在11月初。空间分布特征为:雷暴日数依纬度自北向南呈明显的增加趋势,此分布特征也界定了州域内自北向南分为多雷区和高雷区两大板块。     

湖北省不同类型雷暴大风的时空分布及环境参数特征

基于常规观测资料、NCEP再分析资料、闪电定位资料和雷达资料,对湖北省2007-2015年雷暴大风的天气类型、时空分布和环境条件进行了分析,并根据箱线图展示的结果分区域分季节讨论了各型雷暴大风的环境参数特征。结果表明:(1)湖北雷暴大风分为高空冷平流强迫型、低层暖平流强迫型、斜压锋生型、准正压型,其发生在3-8月,其中夏季(6-8月)雷暴大风占其全年总数的78%;一天中,其主要发生在15-19时,峰值在16时;雷暴大风空间分布不均,其高频中心位于鄂西南的宜昌和鄂东的黄石。(2)各型雷暴大风存在季节和区域差异,斜压锋生型主要出现在春季,高空冷平流强迫型、低层暖平流强迫型、准正压型主要出现在夏季;高空冷平流强迫型在鄂西北发生最多,低层暖平流强迫型在宜昌地区、江汉平原、鄂东均出现较多,准正压型和斜压锋生型在鄂东发生最多。(3)高空冷平流强迫型雷暴大风的850 hPa与500 hPa温差(ΔT₈₅)和中低层(925-500 hPa)风垂直切变(S_L95)较大,850 hPa露点温度(T_d85)偏低;低层暖平流强迫型的S_L95、K指数均较大;准正压型的对流有效位能(CAPE)较大、S_L95、低层(925-700 hPa)风垂直切变(S_L97)较小;斜压锋生型的S_L95和S_L97均较大。(4)湖北雷暴大风的对流参数K指数、ΔT₈₅、CAPE的阈值分别为35℃、25℃和925 J·kg^-1,鄂西北、鄂东的对流参数离散度较大,按区域归纳各型雷暴大风的对流参数阈值,对当地雷暴大风预报预警更有指导意义。     

湖南省雷暴大风的时空分布和变化特征

利用1971-2010年湖南94个地面气象观测站雷暴大风观测资料,采用气候倾斜率、M-K突变检验、小波分析等统计方法分析了雷暴大风事件的变化趋势和振荡周期,并初步探讨了其成因。此外,利用2001-2010年NCEP再分析资料,选取典型站点对其不同区域动力、热力参数进行了对比统计分析,对于正确认识湖南地区雷暴大风的形成机制及其预报预测具有重要意义。结果表明:近40年来出现雷暴大风事件次数总体呈减少趋势,特别是20世纪90年代后雷暴大风次数显著下降;雷暴大风主要出现在夏季,且大部分地区雷暴大风主要集中出现在午后到傍晚时段;湖南省雷暴大风次数在1990年前后出现突变,小波分析表明存在着2~3年、3~5年、6~7年的短周期和11~12年的长周期,其中2~3年和3~5年的变化周期具有相对稳定和全域性特点。分析雷暴大风发生时表征大气热力不稳定的参数发现,不同区域的雷暴大风发生的热力不稳定条件东西向之间存在一定差异,且湘西高于湘东;动力不稳定条件南北向之间存在一定差异,湘南高于湘北;上下层水汽差存在山区高于湖区的特点。     

钦州港海域大风日数时空分布特征分析

根据钦州港海域自动气象站逐日极大风速观测数据,利用统计学方法,分析了2013~2017年钦州港各海域强风、大风日数的时空分布特征。结果表明:(1)钦州港海域强风日数夏季多,春季少;大风日数冬季多,春季少。(2)钦州港中部海域年平均强风日数和大风日数最多,北部海域最少。(3)春季强风日数自北向南逐步减少,大风日数中北部海域多,南部海域少;夏季强风日数和大风日数中南部海域多,北部海域少;秋季强风日数中南部海域多,北部海域少,大风日数中北部海域多,南部海域少;冬季强风日数中南部海域多,北部海域少,大风日数中部海域多,南北部海域少。     

贵州省雷暴气候特征分析

利用贵州84个测站1961—2007年雷暴观测资料,通过数理统计、EOF分析、一元线性回归拟合,研究了贵州雷暴的气候变化特征。结果表明:贵州年雷暴日数较多,年际变化较大,季节变化也极为显著,从冬季到夏季,雷暴发生日数逐渐增多,从夏季到冬季,雷暴逐渐减少。贵州雷暴空间分布在冬季主要为南北走向,在其余季节为东西走向,在中部一线和南部常年存在几个低值中心,年雷暴日数均在20d/a以下。春季和夏季,春季和秋季,秋季和冬季的雷暴日数具有较高的正相关关系。从小波分析的结果看,4个季节的年雷暴日数均存在周期振荡,不同季节的振荡周期存在一定的差异。对贵州省47 a中4个季节雷暴日数进行线性拟合发现:贵州雷暴有逐渐减少趋势。     

贵州省短时强降水时空分布特征分析

利用2005—2018年贵州省84个国家气象站逐小时降水量资料,采用统计诊断分析方法,在区分量级前提下,结合地形特征,分析贵州1 h短时强降水和逐3 h降水的时空分布特征。结果表明:(1) 14 a中短时强降水共出现5 981站次,年均427.2站次,其空间分布与地形特征密切相关,整体呈现南多北少、东多西少的特征,贵州西南部“喇叭口”地形和东南部雷公山南侧“喇叭口”地形与河谷地形重叠区域为短时强降水高发区。短时强降水分级统计显示,99%的短时强降水集中在前两个雨强较小的等级,而R1h≥80 mm的短时强降水14 a只出现过5站次。各站点最大雨强空间分布与短时强降水的总站次数分布趋势较为一致,一般南部大于北部、中东部大于西部,局部存在差异。平均雨强整体呈现南强北弱的特征。(2)在2005—2013年期间,短时强降水站次数大多处于年均值(427.2站次)之下,2011年达到最低值275站次,2014年站次数骤然增加至564站次,2015年继续增加到最大值662站次,其后迅速回落到比年均值略高的位置小幅变化。各站点短时强降水的年际变化在高发区离散度较大,在贵州西北部低发区离散度较小;月际变化曲线呈单峰型,5—8月份是降水高发时段,6月达到峰值。短时强降水主要以单站出现的局地性降水为主,同一时次出现3站以上的情况很少,以6月最多;短时强降水最早出现旬数呈东早西晚、南早北晚的特征,结束旬数西早东晚,北早南晚;各站点短时强降水出现概率最大旬多数集中在第16—18旬(即6月);短时强降水日变化的时间曲线呈单峰型,21时至次日07时为高发时段,中午12时前后出现较少。短时强降水日变化的空间分布特征为傍晚到前半夜主要集中在贵州西部,而后半夜多出现在东部和南部地区,中午前后全省均较少出现。(3)逐3 h降水时空分布特征与R1h大体一致,局部存在一些差异。     

陕西省雷暴时空分布规律及其天气特征分析

利用陕西省历年雷暴统计资料,运用保证率公式绘制陕西省各地区的保证率曲线以及保证率列线图,并给予分析;通过统计学方法得出陕西省雷暴活动的时空分布规律,并分析了产生雷暴的天气学特征.     

北京雷暴大风日环境特征分析

雷暴大风是指由对流活动带来的除龙卷以外的地面灾害性强阵风。根据北京地区21个观测站2000～2007年的观测资料,将出现在该期间的雷暴大风按强阵风出现时降水量的大小划分为干、湿两种类型,探讨了两类雷暴大风日环境大气的热力稳定度条件、环境风垂直分布及演变等特征。结果表明,绝大多数干型雷暴大风产生在对流有效位能较小但对流层中低层环境风垂直切变却比较大的环境中,因此反映热力不稳定性的对流参数在干型雷暴大风的预报中具有一定的局限性,给对流初生的预报带来了一定难度。而湿型雷暴大风则多发生在热力不稳定的条件下。两种类型雷暴大风日环境大气温湿廓线有较大差别是造成热力不稳定性不同的原因之一。因此在预报雷暴大风时,除了环境大气的热力不稳定性外,还应考察环境风垂直切变等因素。下沉气流的热力稳定性和对流层中下层环境风速的演变是判断对流活动能否给地面带来短时强阵风的两个重要因素。下沉对流有效位能（DCAPE）的分析结果表明,多数雷暴大风日临近时刻的下沉对流有效位能大于600 J·kg-1,而且86%的干型个例和59%的湿型个例在地面大风出现前DCAPE呈现增加的趋势,这对雷暴大风特别是干型雷暴大风的潜势预报具有一定的意义。在雷暴大风来临前,抬升凝结高度以下的环境温度直减率明显增加,这种演变趋势也可为临近预报提供有用的信息。此外,风廓线仪观测资料是对常规探空的有效补充。分析表明,有一些雷暴大风的产生与高空水平动量下传有关。在雷暴大风出现前,高空环境风陡增,具有较高数值的等风速线连续下落,在雷暴大风产生时到达地面。有效地使用风廓线仪观测资料,将有利于提高雷暴大风的临近预报和预警水平。       

呼和浩特雷暴分布特征分析

基于1971—2007年呼和浩特地区6个气象站的逐日雷暴观测资料,运用数理统计及小波分析等方法,对呼和浩特地区雷暴的时空分布特征和气候变化规律进行分析。结果表明:呼和浩特地区年平均雷暴日数为36.4d,呈南北多中部少的纬向型特征;37年来雷暴日数在波动中呈减少趋势,平均下降幅度为1.435 d/10a;该地区的雷暴有很强的季节性特点,集中出现在5—9月的5个月中,而夏季(6,7,8)3个月占73.5%;从小波分析的结果看,呼和浩特地区雷暴具有2、3年和4年的短周期及12、20年的长周期震荡变化,其中以长周期震荡为主要特征。     

天津地区雷暴大风天气雷达产品特征分析

应用2002-2007年天津共46次雷暴大风天气过程的新一代天气雷达资料,并结合灾情报告和地面自动气象站资料,根据雷达基本反射率回波特征,影响渤海西部雷暴大风的雷达回波形态有以下四种类型:弓状回波、阵风锋、带状回波和零散椭圆状回波,其中弓状回波对应的雷暴大风天气最为强烈,特别是弓状回波的前部和顶端突起部分;同时弓状回波主体维持时间与雷暴大风维持时间基本一致.另外,应用垂直积分液态水含量产品(VIL)进行了统计分析.结果表明:当VIL值达到或超过40 kg·m~(-2)时,随后VIL值的快速减小对于预警雷暴大风天气有指示意义,这种信息一般能够提前10分钟出现.此外,分析了雷暴大风的路径来源有四类:分别是北方路径有9次,西北路径占19次,西方路径14次和其他路径4次,其中北方路径带来的灾害相对严重.这些特征对预警渤海西部雷暴大风天气提供使用价值,同时也可提供其他地区参考使用.     

一次区域性雷暴大风的特征分析

2021年8月23日午后黑龙江省西南部地区出现了一次区域性雷暴大风天气。本文利用常规观测资料和ERA5再分析资料对此次过程进行了特征分析。结果表明：该过程是在冷涡背景下,低层暖湿输送强迫形成的区域性多类型雷暴大风天气,强垂直风切变、中层干层、大的对流有效位能提供了有利的环境条件。地面辐合线触发在暖锋锋生区内产生了下击暴流和多单体风暴,造成了局地的雷暴大风和低质心强降水;线状对流系统中的弓形回波其前侧入流缺口、后侧弱回波区、高反射率因子梯度大值区、超过60 d Bz的强中心不断生消及其V型缺口,都对雷暴大风和冰雹有很好的预警指示;冷池的面积与冷源强度同雷暴有明显的对应关系且对流的发展和冷池加强也形成了反馈机制。     

湖北东部雷暴大风雷达回波特征分析

通过对2003-2009年湖北省东部26个雷暴大风过程的雷达、地面、高空、NCEP6h再分析场等资料的研究,依据雷达回波形态特征,将造成雷暴大风的雷达回波分为3种类型,即单体型、弓状型和飑线型。统计分析了每种类型雷达回波强度、回波顶高、垂直液态含水量、中层辐合特征、入流急流、中气旋及环境场条件等特征,研究了这3种雷暴大风天气的雷达回波生命史演变规律,并建立了其雷达回波概念模型。分析表明,单体型雷暴大风提前预警难度较大,但对弓状型和飑线型雷暴大风多数可以提前30min左右做出预警。     

海南岛雷暴大风天气形势和环境参数特征分析

利用海南岛区域加密自动站资料和海口站探空资料,结合ERA-Interim再分析资料对2014-2018年海南岛雷暴大风的强度、时空分布、环流形势和物理量参数特征进行分析研究。结果表明:(1)海南岛雷暴大风主要出现在5-8月的午后到傍晚时段,最大阵风风速大部分在8级及以上。(2)雷暴大风的环流形势可以分为三类,即西南热低压型、季风槽型和冷锋型,其中季风槽型根据槽线位置可以分为华南沿海槽型和南海低压槽型。(3)西南热低压型雷暴大风的大气不稳定能量最大,上干下湿,垂直风切变较小;冷锋型的大气不稳定能量最小,上干下湿,垂直风切变最大;季风槽型的大气不稳定能量较大,整层较湿,垂直风切变最小。(4)季风槽天气形势下发生雷暴大风时,较容易伴随短时强降水天气,西南热低压型的雷暴大风风力比其他类型更大。     

福州市地面逐时最大风时空分布特征分析

利用2010—2021年福州市地面最大风资料,结合统计和图示法,分析逐时最大风速及对应风向时空分布特征。结果表明：福州市地面逐时最大风速年均值呈减小趋势,静风次数明显增多。月均值呈双峰型,5月最小,10月最大;日变化为单峰型。分风向均值最大为NNE,最小为W。年概率最大风向是NE,最小是W。6—7月主导风向为S,其余月份主导风向为NE。空间分布地域性和季节性明显,高海拔区和沿海南部是风速均值大值分布区,有明显年份突增,且多在中午到傍晚出现。西南地区和罗源湾附近静风占比较高,闽江流域是SW-NW高发区。1月和10—12月风向较一致,2—6月和9月风向较散乱。     

黄陵雷暴时空活动特征分析

依据黄陵1971—2010年地面观测资料以及近10a雷电灾害调查资料,分析了黄陵40a来雷暴的气候特征、移动路径、空间分布特点。结果表明,黄陵的雷暴集中出现在6—8月,最多雷暴日为38d,最少为11d。移动路径主要有三条,主要是从西北到东南、从北北西到南南东、从西南到东北方向。雷暴在空间分布上有明显的区域性,北部多于南部,东部多于西部,农村多于城镇。     

贵州铜仁雷暴大风天气时空特征及天气分型

利用2016-2021年重要天气报、雷暴观测资料等,统计分析出贵州铜仁雷暴大风的时空分布的特征分析,并对其环流形势及离铜仁较近的怀化站探空特征进行分类分型,结果表明：贵州铜仁雷暴大风主要出现在3月至9月,5月发生次数最多,年均12.5站次,高频时段出现在14时—23时,峰值在22时（北京时,下同）;总体呈现“北多南少、东多西少”的分布特征,且主要以单站雷暴大风天气为主。根据天气形势配置将其分为以下４类：斜压锋生类、低层暖平流强迫类、准正压类和高层冷平流强迫类。其中低层暖平流强迫类根据中低层切变线北侧冷平流的强弱又可以分为：强冷暖平流强迫类、强暖平流强迫类和中间类。总结归纳各类雷暴大风过程的天气环流形势配置及垂直分布特征,可为短期天气预报预警提供参考。