2012年早春河南一次高架雷暴天气成因分析

利用常规观测、新一代天气雷达、雷电定位监测和1°×1°NCEP分析资料对2012年早春河南一次伴有多种天气现象的高架雷暴(elevated convection)成因进行了天气学分析,建立了高架雷暴天气的流型配置模型。结果表明:(1)本次高架雷暴发生在中纬度暖性低槽发展东移的环流形势下,边界层顶以上近中性条件不稳定性层结(偏向于很弱的条件不稳定)在高空槽前正涡度平流和低层暖湿平流的强迫作用下,使得700 hPa以上出现较大范围的较强上升运动,地面冷高压后部偏东气流对高架对流的产生具有冷垫作用。(2)出现高架雷暴的大气低层存在较强的逆温层,700 hPa暖温度脊前的西南暖湿低空急流为高架雷暴的产生提供了充足的水汽和能量,并使低层逆温层顶以上出现弱条件不稳定层结和较高的露点,两者结合导致弱的最不稳定对流有效位能MUCAPE,其值在10~50 J·kg~(-1)之间,高架对流是由逆温层顶附近及其以上的暖湿气块被抬升而造成的,对应1.0~3.0 m·s~(-1)的雷暴内最大上升气流。(3)此次高架雷暴发生在强斜压环境中,有较强的动力不稳定,中低层0~6 km和0~3 km垂直风切变值分别为(3.0~3.7)×10~(-3)和(5.0~5.3)×10~(-3)s~(-1)。(4)本次过程-10℃、-20℃层高度分别在5、6.5 km,弱对流云顶高度多在6~8 km或以上,超过了冻结层高度,易导致雷电发生。(5)从流型配置模型看,高空暖性低槽、中高层强烈发展的温度脊、700 hPa强西南暖湿低空急流和边界层冷中心、冷温度槽、地面冷高压等是值得关注的影响系统,当这些天气系统有利配置时,应注意低层逆温层、中层弱条件不稳定层结的建立以及高架雷暴发生的可能性。     

2019年2月黔东北锋后冷区两次高架雷暴过程的对比分析

利用高空、地面气象观测资料及NCEP再分析资料,对贵州铜仁2019年2月17日(简称"02·17"过程)和2月20日(简称"02·20"过程)两次冷锋后部的高架雷暴天气进行了对比分析,结果表明:(1)两次过程均受高空槽、中低层切变线及地面冷空气补充加强影响,亦受700 hPa西南急流脉动导致风速辐合触发释放不稳定能量影...     

广州白云机场一次大雾伴随高架雷暴过程分析

利用常规观测资料、机场风廓线资料,分析2014年3月12日广州白云机场出现持续性大雾,期间伴随出现雷暴天气的原因.结果表明:此次大雾持续的原因是低层接近饱和的湿度和逆温层的维持.同时,白云机场风廓线资料表明属大雾伴随高架雷暴.雷雨出现后,大雾并没有好转,大雾消散原因是中低层冷空气向地面渗透,破坏了近地面层的逆温结构.     

沿江苏南一次伴随"高架雷暴"的暴雪天气成因分析

利用沿江苏南地面气象站监测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,探讨了2013年2月18-19日一次罕见伴随雷暴的暴雪天气过程的成因机制。结果表明:700 hPa强盛的暖湿气流与925 hPa显著的偏东风急流交汇,形成了"暖盖"与"冷垫"稳定叠置并持续维持的锋生机制,为此次暴雪的发生发展提供了成熟的动力热力条件,在淞附增长作用下,形成较强降雪。强降雪落区与假相当位温密集带有很好的对应关系。对饱和湿位涡的进一步诊断分析表明,此次伴随暴雪出现的雷暴是较典型的冷区"高架雷暴",它出现在条件性对称不稳定的环境中。通过等熵分析揭示了雷暴的触发机制:暖湿气流沿着锋面从低层爬升到600~650 hPa,与冷空气相遇触发了本次雷暴。     

2012年初春华南“高架雷暴”天气过程成因分析

利用华南地区多普勒天气雷达资料、气象站监测资料以及NCEP客观分析资料,分析了2012年2月27日华南地区发生的一次罕见高架对流天气过程特点.结果表明,在低层强大冷气团控制下,地面冷锋后华南地区出现的伴有短时强降水、雷电和冰雹的强对流天气过程是一次较典型的冷区“高架雷暴”,近地面大气层结较稳定,低空存在逆温,强对流天气落区与850 hPa切变线位置有较好对应.中高层的西风槽东南移和高空急流南压,配合低层850 hPa南岭山脉南侧偏南急流显著加强,为高架对流发生发展提供了有利的大气环流背景.边界层冷空气补充南下迫使低层暖湿空气抬升,中高层槽前辐散气流产生高空“抽吸”作用,配合华南上空有利的大气动力和热力不稳定条件,形成了此次罕见的高架强对流.与一般地面发展雷暴不同,此次“高架雷暴”暖湿空气是从逆温以上的850 hPa附近开始对流抬升,而不是从边界层开始.     

2009年早春南方地区一次高架雷暴天气过程的机理分析

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 hPa,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_DP)较大(0.5°~0.7°·km^-1)和差分反射率(Z_DR)＞2 dB是高架雷暴发生时的主要特征,回波强度＞55 dBz并伴有较大K_DP (0.5°~0.7°·km^-1)与雷电频发和强降雪时段相对应。

     

江苏近10 a高架雷暴特征分析

对2007—2016年发生在江苏地区的冬半年雷暴进行特征分析,筛选出12次典型的高架雷暴天气过程,揭示江苏发生高架雷暴的时空分布特征和典型的环流形势,发现逆温层顶之上的不稳定浅层和上下层强垂直风切变分别为高架雷暴的发生提供弱热力不稳定和强动力不稳定条件。强垂直风切变、850 hPa附近强烈的锋生导致的锋面次级环流,高空槽前正涡度平流随高度增加以及高层辐散、低层辐合造成的抽吸作用,为高架雷暴的发生和维持提供逆温层之上的动力抬升条件。高架雷暴发生时高仰角反射率因子呈现出类似零度层亮带的环形特征,对流单体不断生成在圆环附近。初步归纳了江苏高架雷暴的预报着眼点:500 hPa先后高空槽东移,700 hPa有16 m·s~(-1)以上的西南急流,850 hPa切变线东伸,存在逆温层顶高于1. 5 km,逆温强度大于5℃的较强逆温,0～6 km垂直风切变超过18 m·s~(-1),700 hPa与500 hPa温度差在15℃以上以及700hPa的相对湿度高于80%,且比湿在5～6 g·kg~(-1)。     

2012年初春粤北一次少见高架雷暴过程的分析

利用常规观测资料、地面中尺度自动气象站资料以及NCEP再分析资料,分析了2012年2月27日广东发生的一次罕见高架雷暴天气过程的特点及成因。结果表明,这次出现在低层冷高压控制下地面冷锋后部并伴有短时强降水、雷电和冰雹的强对流天气过程,是一次典型的"高架雷暴"过程。与从地面发展的普通雷暴不同的是,强对流天气发生时,近地面层大气层结稳定,低空有逆温层存在,暖湿空气是从逆温层以上开始抬升的,强对流天气落区与850 hPa切变线有较好的对应关系。中高层西风槽东移南压,850 hPa偏南急流的建立和显著增强,为此次高架雷暴过程提供了有利的环流背景。近地面层冷空气补充南下迫使低层暖湿空气抬升,配合高空槽前辐散气流的抽吸作用以及广东上空有利的大气动力、热力不稳定条件,是此次高架雷暴过程形成的原因。     

陕西东南部一次伴有雷暴的暴雪天气分析

利用常规观测、多普勒天气雷达和ERA—Interim再分析资料(0.25°×0.25°),对2016年11月22日陕西东南部地区一次伴有雷暴的暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明:(1)此次暴雪是在低层东路回流冷空气与中层暖湿气流共同作用下形成的,700 hPa存在强的风向风速辐合,辐合区前部16 m/s的西南急流,为暴雪产生提供了有利的动力和水汽条件。急流加强是降雪增幅的主要原因。(2)冷季、强的锋区和低空急流、冷垫、逆温层、锋区之上湿的中性到条件不稳定层结、强切变低CAPE、雷达带状回波是此类天气预报中需要关注的特征。(3)整体层状云降水中,局地对流性云团旺盛发展,是此次暴雪的云系特征,暴雪发生在对流云团加强西伸、移速减缓的时段;与本地暖季相比,暴雪对流云团的面积较小,最大反射率因子所在的高度较高。(4)由动力锋生产生的次级环流上升支促使冷垫之上的暖湿气流快速上升,触发条件对称不稳定能量释放,使气块在逆温层之上获得正浮力,是暴雪发生并伴有雷暴的主要物理机制。     

2012年早春广西高架雷暴冰雹天气过程分析

利用常规观测资料和雷达资料,对2012年早春广西高架强雷暴冰雹天气过程进行分析,得出以下结论:(1)冰雹伴随雷暴发生在地面锋后约1000 km,边界层为冷高压控制.850 hPa风速较小,700 hPa以上层有强急流,700～850 hPa有强的垂直风切变,500 hPa高空冷槽东移为对流的发生提供触发条件.(2)冰雹发生在850 hPa切变线南北两侧约200 km范围,等压面锋区强度大;高空槽前正负变温使700～500 hPa垂直方向温度差大,导致层结对流不稳定性加大.当500 hPa低槽移至强锋区上空时,锋面坡度变陡,上升运动加强,不稳定性增大,使得冰胚在对流层中层增长而形成冰雹.(3)风暴追踪信息显示风暴生成高度高,在垂直方向上倾斜增长;质心均在5～6 km,风暴生成后,随着时间的推移逐渐向低层发展,最大反射率以及液态含水量均不大,具有明显高架雷暴特征.     

一次夏季冷锋后暴雨的形成机制探析

利用常规观测资料,卫星、雷达及NCEP再分析资料,对2013年7月9日山西太原至河北石家庄一带的暴雨成因分析表明:(1)山西太原附近的暴雨发生在持续性层云弱降水持续6 h之后,层云中镶嵌积云并伴有弱雷电活动,暴雨区位于地面冷锋北侧低层冷区中,距离地面锋面120 km以上,极易漏报;(2)850 hPa东北风显著增强,低层假相当位温小的干冷空气随东北风向西南方向伸展,低层稳定层持续增厚,不稳定区位于稳定的边界层之上,强降水由高架对流造成;低层东北风和高层西南风同时增强,锋区斜压性显著增强,锋面抬升加强,锋面抬升和与500 hPa西南气流相伴的干平流使得锋区上空大气层结由近中性的绝对稳定转化为位势不稳定,锋区抬升使得位势不稳定转化为条件性不稳定;(3)午后河北中西部大气层结绝对稳定,石家庄雷达监测到其附近数条平行于热成风方向的水平尺度几十千米的对流云带是由条件性对称不稳定导致的倾斜对流。     

华北冷季一次大范围雷暴与暴雪共存天气过程分析

利用常规气象资料、多普勒雷达及NCEP客观分析资料,对2013年3月12日华北出现的一次比较罕见的大范围雷暴和暴雪共存天气过程进行了诊断分析。结果表明：本次大范围的雷暴为发生在低层冷空气堆之上的高架雷暴。虽然雷暴区中低层水汽通量辐合较弱,但中高层θe平流差造成中层出现条件不稳定,在850 hPa切变线前部西南风中辐合配合冷平流以及切变线的先后触发下,不稳定能量得以释放,这是河北中部发生大范围雷暴的主要原因。暴雪区中层较强的水汽通量辐合及辐合层厚度爆发性增长、700 hPa槽区以及槽前西南气流和偏西气流的强辐合是造成北部暴雪天气的重要原因。此外,中低层正的差动涡度平流较散度场对暴雪及雷暴区的动力作用的反映更明显。     

山东省2006年4月28日飑线天气过程分析

对2006年4月28日山东省一次飑线天气过程进行诊断分析,应用湿位涡守恒理论研究了飑线的发展机制。结果表明：飑线是由500hPa西风槽影响产生的,为低层增温增湿,高层冷空气南下,低能舌叠加在高能舌之上,导致大气对流性不稳定。850hPa切变线和地面低压槽中的辐合上升运动触发对流不稳定能量释放,产生中尺度对流云团,在热力不稳定和风垂直切变的环境条件下对流云团东移发展,形成飑线。低层大气湿斜压性增强,破坏了地转平衡,倾斜涡度发展,上升运动增强,对流发展;高空高位势涡度下传使得中低层位势涡度增大,导致其垂直涡度增大,有利于对流层低层中尺度涡旋发展,对流增强。较强的上升运动与风垂直切变相互作用,促使对流系统发展形成飑线,产生雷雨大风。     

一次梅雨期苏北大暴雨的时空结构及其非线性亚临界对称不稳定

利用WRF V2.2模式对2006年6月30日00时—7月1日12时（世界时）江苏宝应地区的大暴雨过程进行数值模拟,并利用从模拟结果提取出的环境风场和中尺度扰动风场对此次大暴雨过程的时空结构,尤其是风场的垂直切变和非线性亚临界对称稳定性进行分析,结果表明：整层大气平均风垂直切变矢量转为西南偏西风后其南风分量随时间增大到最大值,对暴雨的发生有提前5-4 h的指示意义,相应时刻绝对水平螺旋度亦达到极值;暴雨发生前3 h首次出现强烈的整层垂直上升气流,预示大暴雨发生;在暴雨发生前9 h,高层200 hPa涡度、散度两波呈π/2位相差,对应强烈地转不平衡重力波,随时间向下传播,至暴雨发生前3 h下传到800 hPa;中尺度扰动风场的加强与降水的加强关系密切,在暴雨发生前3 h,出现中尺度非线性亚临界对称不稳定,激发暴雨发生,并对大暴雨的发生有重要的指示意义。     

北京地区雷暴大风的天气-气候学特征研究

依据北京近郊地区沙河、南苑和西郊3个测站15年(1990~2004年)的观测资料和常规探空资料,对北京地区局地雷暴大风发生的天气、气候特征和日变化特征进行了统计分析。研究从环流形势、探空结构和环境参数特征入手,分析了有利于北京地区产生雷暴大风的不稳定度指数和能量特征,得出在此期间最有利于雷暴大风产生的探空结构为:低层暖湿,中高层有干冷空气,不稳定度较大,风垂直切变较大。还探讨了一些对流参数,如最佳对流有效位能BCAPE、下沉对流有效位能DCAPE、风暴相对螺旋度SREH、大风指数WINDEX、风暴强度指数SSI、深厚对流指数DCI等对北京地区强对流天气发展潜势的指示意义。