琼北强天气触发机制的分析与预报着眼点的初步探讨

通过对1989年3－6月引发琼北强对流天气的机制分析，得出该地强对流天气的发生与锋面、切变线、SSW风与SSE风的辐合成线等中尺度天气系统有关，同时提出各类中尺度天气系统下强天气预报的着眼点。     

强对流天气的雷达回波分析与预报

利用７１１转达做短时预报的关键是地雷达回波正确判别。根据观测资料及短时预报经验,并依据本地的特殊地形及气候特征,着重分析了强对流雷达回波的形状特征并引进了能量天气学的方法,以得出具有可操作性简明判据。     

一次强对流天气的中尺度分析

本文对2002年8月27日的强对流天气进行了分析,这次强对流是在对流层中层非常干燥,具有强不稳定层结和中等垂直切变条件下发生的,而中尺度自动站资料和多普勒雷达资料对确定强对流发生的具体时间和落区有非常重要的意义。     

东兰县强对流天气分析和预报方法探讨

通过对强对流天气的背景环流型、影响系统的统计分析,结合老预报员的经验和技术成果,总结出东兰县强对流天气预报的定性指标。为预报员制作广西东兰县精准、及时的天气服务提供了科学依据。     

强对流天气监测短时预报系统

作者在前３年研究和试验的基础上，研制了一套适合湖南实际情况的较完善的准客观强对流天气监测短时预报系统，它包括图形图象显示，雷达定量估算降水和强对流天气短时预报方法子系统。     

江苏省强对流天气短时预报系统

短时预报的重点是中尺度系统所反映的强对流天气,针对这种天气的特点,为解决定点、定时、定量预报和快速传递的要求,我们研制了“江苏省强对流天气短时预报系统”,其设计思想是将探测、预报、通讯和服务作为一个技术总体来考虑,在现有的气象技术设备条件下,和以往积累的大量短时预报经验基础上,应用计算机技术,建立了多个功能模块和分系统,最后组合成一个业务系统。这既符合我国的国情和技术发展的现状,又具有一定的预报水平和业务化能力。在业务中投入试验证明该系统既实用又具有速度快、操作简便、预报结论客观化的特点,是省级气象台预报业务现代化的重要组成部分。     

广东省后汛期强对流天气潜势预报方法研究

利用2007—2008年两年7—10月广东后汛期强对流天气出现时的雷达资料、对应的GRAPES模式资料以及地市台站上报的强对流天气发生的实况,把瞬时大风〉17.2 m·s^-1、冰雹、龙卷作为强对流发生的依据,对上述数据进行整理。根据广州热带海洋研究所中尺度模式的输出GRAPES资料,结合雷达CAPPI数据,计算单体的各层风速、温度、湿度、有效位能等环境特征量,将单体特征和模式计算的单体环境场要素以及强对流发生实况,通过多元逐步回归方法建立后汛期强对流天气潜势预报方程,据此对发生于广东省后汛期强对流天气（如雷雨大风、冰雹和龙卷风）进行0～1小时临近预报。用预报成功率（POD）、虚假警报率（FAR）和关键成功指数（CSI）衡量方法的预报性能。共有5540个有效样本参与回归计算,31个因子中有12个引入了回归方程,建立的预报方程在阈值取为0.26时,得到的预报成功率POD为0.73,虚假警报率FAR为0.61,关键成功指数CSI为0.338,各项指标均要好于前汛期预报性能;从实际的预报能力来看,在后汛期强对流潜势预报中,后汛期强对流潜势预报方法得到的空报率和漏报率都要低于前汛期,预报效果较好,可用于广东后汛期的强对流天气潜势预报中。     

吉林省一次强对流天气的中尺度分析

作者对１９９３年８月１２日发生在吉林省境内的一次龙卷风天气进行了分析。结果表明：在出现龙卷风之前和形成初期，地面风场，高空环流形势，Ｑ↑→矢量散度，对流稳定度和能量场诸方面都有表现，可提供预报信息。     

不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时临近预报预警研究

利用常规气象资料、自动站资料、卫星资料、NCEP再分析资料,对2001—2010年安徽省强对流天气过程的物理机制、中尺度特征进行分析。结果表明：强对流天气其发生发展和一定的大尺度环流背景场有关,强对流发生的天气学条件即：丰富水汽、不稳定层结、抬升触发机制或强上升运动,强烈发展的强风暴常有逆温层、强的风垂直切变、中层干冷空气等有利条件。然而,这些条件在不同的大尺度环流背景下各要素的重要性不尽相同,产生的强对流天气类型也不相同。冷涡槽后类对流不稳定表现在中低层温度直减率大;风垂直切变强,风随高度强烈顺转,400～500 hPa有西风急流存在,且与强对流天气的发生区域紧密相关;存在明显的中尺度低压和辐合线、干线;主要造成雷雨大风和冰雹天气。槽前类通常对流不稳定能量较大,中低层有急流存在,风速水平切变和垂直切变大;快速东移的短波槽是触发强对流天气的主要机制;低层水汽条件较好;主要导致雷雨大风、短时强降水和龙卷天气。通过对不同类型大尺度环流背景下强对流天气各天气要素和物理量统计,提取环境场消空指标,明显提高了基于多普勒雷达反射率因子和平均径向速度的龙卷识别和预警水平。对比分析了2010年7月19—20日发生在副高边缘槽前类和在东北冷涡形势下的2009年6月3日、5日、14日在黄淮和江淮地区分别产生飑线并造成大范围雷雨大风、冰雹等强对流天气产生的物理机制、中尺度特征差异,提高对不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时、临近预报水平。     

青海省短时强对流天气雷达自动预警技术应用初步研究

针对WSR-88D 冰雹算法虚警率较高,且可修改的可调参数有限的缺点,根据青海省短时强对流天气的雷达预警指标,自动识别强对流云和发布强对流天气预警(简称自动预警技术)。使用雷达体扫基数据,将自动预警技术初步应用于2010 年青海省东部12 个强对流风暴日过程,并与基于WSR-88D 风暴产品的人工预警结果进行对比分析。结果表明:自动预警平均比实况提前时间大于25 min,其数据处理效率和预警正确率远高于人工预警;自动预警技术的降水预警正确率为91%、虚警率为9%,而人工预警的降水预警正确率75%,人工与自动预警的降雹正确率均为100%。在短临天气预警预报业务中,将自动预警技术作为WSR-88D 算法的辅助识别技术,可进一步提高强对流天气预警预报的正确率和提高短临天气业务的自动化程度。     

冰雹云的多普勒天气雷达识别参量及其预警作用

利用呼和浩特多普勒天气雷达、卫星云图及NCEP (1°×1°)逐6 h再分析资料,对2015年7月29日呼和浩特市的一次冷涡后部环境条件下发生的冰雹天气过程进行分析,结果表明：在冷涡后部,高层冷平流和低层暖平流有利于对流不稳定度加大,较大的对流有效位能(CAPE)和假相当位温(θse)高能区反映了不稳定能量在冰雹区积聚;中低层水汽输送、0~6 km风场强烈顺时针旋转和中等强度的垂直风切变,为冰雹发生提供可能;地面辐合线、冷空气侵入及干线是冰雹的主要触发条件,冰雹主要发生在低层高能区和干线附近靠近湿区一侧。组合反射率因子图上呈现“钩状回波”和“弓形回波”,最强反射率因子大于等于60 dBz,反射率垂直剖面图上可识别低层弱回波区和中高层回波悬垂,回波顶高14~15 km,大于等于45 dBz的回波达到8 km,扩展到-20 ℃高度层;径向速度图上具有气旋式旋转辐合和“逆风区”;垂直累积液态水含量VIL达到64 kg·m^-2,且降雹前有明显的跃增现象。

     

金华地区一次强对流天气过程的环境条件与中尺度特征

利用常规观测资料、ERA5再分析资料、FY-2G卫星TBB数据和双偏振雷达资料等,对2022年6月29日浙江省金华地区一次强对流过程的环境条件与中尺度特征进行了分析。结果表明：1） 充沛的不稳定能量、较低的抬升凝结高度和中等强度的0—3 km垂直风切变为此次强对流过程的发生发展提供了良好环境条件。2） 触发机制主要为边界层辐合线;低层强烈辐合、高层强烈辐散的配置,为对流提供了良好的动力条件;源源不断的水汽供应和水汽辐合,致使暴雨天气的产生和维持。3） 降雹时刻风暴单体雷达回波具有高反射率因子、高垂直累积液态含水量、旁瓣回波、大于55 dBz强回波伸展高度超过-20 ℃层、回波悬垂结构和有界弱回波区等特征;双偏振参量对应较小的差分反射率和较大的差分相移率,湿雹特征明显。     

2016年6月13—14日山东强对流天气过程的中尺度特征及成因分析

利用NCEP再分析资料、常规观测资料、区域气象观测站资料和多普勒天气雷达资料等,对2016年6月13—14日山东强对流天气过程的中尺度特征、触发条件及雷达回波等进行了分析。结果表明,冷涡前部高空槽和地面气旋造成13日强对流天气,高空冷涡和地面气旋造成14日强对流天气。高空干冷、低层暖湿气流有利于大气对流不稳定度加大。13日对流系统由2个独立的MαCS组成,14日则是由MβCS演变而成的MαCS系统。辐合线和干线是强对流天气的触发条件,两者重合处能诱发对流单体强烈发展。移动路径右偏中层引导风向、高空西北风的切入和地形因素是导致强降雹超级单体发展及持续存在的原因。6 h前的400～1 200 J·kg-1对流有效位能区域与降水落区对应较好。两日强对流天气过程的水汽均以西南向输入、南北向辐合为主;14日过程中渤海湾的水汽输送也很重要。高层更宽阔的MPV异常及显著下传、高低层正负位涡差的增大会造成更强的上升运动和对流不稳定。     

2012年7月4日河南大暴雨过程的短时强降水成因分析

利用常规观测资料、雷达和区域自动站资料及NCEP再分析资料,对2012年7月4-5日河南黄淮大暴雨过程的成因进行分析。结果表明：大暴雨过程发生于副热带高压加强西伸北抬的背景下,由两种性质的强降水构成,一种强降水持续时间短但强度大,而另一种持续时间长但强度相对弱。低涡切变是此次暴雨过程的主要影响系统,低涡东南象限的低空西南急流不仅为暴雨过程提供了充分的水汽、能量条件,而且为强降水的发生提供了动力辐合条件。冷空气及地面辐合线对强降水的形成起触发作用。午后强降水持续时间短、强度大,主要是由暖切变附近迅速发展的伴有中气旋的强降水对流单体造成的,中气旋活动频繁,最强降水位于“人”字形雨带交叉点处;夜间持续时间长、强度相对弱的强降水由强降水回波“列车效应”造成,中气旋不活跃,但地形对夜间降水有促进作用。     

一次强风雹天气的干侵入作用及雷达回波特征分析

利用0.25°×0.25°NCEP/NCAR再分析资料、常规观测资料和多普勒雷达资料等,对2018年6月13日发生在河南省北部地区的一次风雹天气过程进行诊断分析,结果表明:(1)此次强风雹天气发生在华北冷涡后部西北气流中,强天气发生前大气整层较为干燥,冷涡后部横槽南下,自上而下带来干冷空气,低层水汽辐合与午后地面高温共同作用,形成上干冷下暖湿的不稳定层结;(2)地面辐合线和弱冷锋是此次风雹天气的触发机制;(3)对流单体在干侵入的一侧首先发展加强,随后在地面辐合线附近不断产生小的对流单体,对流单体合并后进一步加强,逐渐形成弓形回波带,大风出现在回波带前地面辐合线附近,冰雹出现在中气旋左侧区域;(4)对流单体的移动方向与地面辐合线一致,地面辐合线稳定有利于对流系统的增强,地面辐合线断裂后对流系统迅速减弱、消亡。     

中小尺度强对流天气雷达径向风精细化定量特征与预警信息研究

采用天气雷达径向风场基数据,提取其所含数值特征定量信息,并构建几种强对流指标。采用对区域流场特征表达能力良好的流函数与势函数计算,并运用合适的边界条件及计算处理方案,由泊松方程迭代求出满足区域无辐散条件的特解,进一步通过逆运算重建径向风场及运用交叉相关统计方法,检验重建效果,显示由所用边界处理方案解出的区域流函数与势函数是收敛的,能够清晰表达径向风场特征。并运用径向风数值信息以及它们与局地强对流的密切关系,构建区域强对流时空预警指标方程,依托预警指标,提供径向风场分区精细化预警区位和时间演变状态。根据局地暴雨的径向风特征,运用矩阵转换技术开发了径向风辐合线客观自动识别方法,可提供径向风辐合线的具体地理位置,尺度大小,走向分布,覆盖范围以及动态追踪等定量信息。进一步地将径向风辐合线与径向风定量信息背景场叠加,获得直观的精细化局地强对流中小尺度系统时空预报预警方法。     

强对流天气分析与预报中的若干基本问题

使用探空观测资料、NCEP再分析资料及多普勒天气雷达产品等多种气象资料,对2015年4月3日湖南出现的一次大范围不同类型强对流天气过程进行了分析,结果表明：强对流天气过程发生前大气环流出现明显调整;低空西南急流的发展加强、中层干冷空气的卷入为大范围强对流天气提供了有利的环境条件;高层辐散、低层辐合的抽吸作用及气旋性切变、湿斜压强迫作用,是湘东北发生混合对流和极端强降水的主要原因。汉寿在逆温层之上暖湿气流抬升和强垂直风切变作用下产生的冰雹,具有高架雷暴特征。新晃具有较高热力不稳定,在冷暖空气交汇时产生冰雹。雷达产品分析表明,冰雹、雷雨大风发生时分别具有典型的三体散射与中高层较强辐散特征,而短时强降水发生时具有低质心和高效降水效率及列车效应特征。

     

A Study of Structure and Mechanism of a Meso-beta-scale Convective Vortex and Associated Heavy Rainfall in the Dabie Mountain Area Part I: Diagnostic Analysis of the Structure

An analysis was conducted on the evolutional process of a mesoscale convective vortex (MCV) and associated heavy rainfall in the Dabie Mountain area on 21-22 June 2008,as well as their structural characteristics in different stages,by using the mesoscale reanalysis data with 3 km and 1 h resolution generated by the Local Analysis and Prediction System (LAPS) in the Southern China Heavy Rainfall Experiment.The results showed that the latent heat released by convection in the midtroposphere was the main energy source for the development of a low-level vortex.There was a positive feedback interaction between the convection and the vortex,and the evolution of the MCV was closely related to the strength of the positive interaction.The most typical characteristics of the thermal structure in different stages were that,there was a relatively thin diabatic heating layer in the midtroposphere in the formative stage;the thickness of diabatic heating layer significantly increased in the mature stage;and it almost disappeared in the decay stage.The characteristics of the dynamic structure were that,in the formative stage,there was no anticyclonic circulation at the high level;in the mature stage,an anticyclonic circulation with strong divergence was formed at the high level;in the decay stage,the anticyclonic circulation was damaged and the high-level atmosphere was in a disordered state of turbulence.Finally,the structural schematics of the MCV in the formative and mature stage were established respectively.     

2015年12月新疆极端暴雪天气过程分析*

2015年12月10-12日新疆大面积暴雪是欧洲脊发展衰退、乌拉尔低槽东移南下环流形势下的极端强天气过程,环流形势、高低空系统配置与新疆强降水研究成果[1-3]吻合,高低空三支急流是大尺度上升运动维持和水汽输送、辐合的重要系统。暴雪过程中存在3条水汽输送路径,水汽长时间向暴雪区输送且输送厚度较厚,水汽辐合从低层发展、东移时层次抬升强度增强,水汽输送和辐合主要出现在低层700-850hPa,当水汽输送层和辐合层降低、强度减弱后最强降水开始。天山地形强迫抬升作用明显,低层水汽在天山北坡聚集抬升,低层冷垫有利于中层西南暖湿气流向北输送。环流经向度大和槽前偏南风强、天山地形的强迫抬升和上升运动维持以及水汽持续输送和3条中尺度云带的持续影响是此次新疆极端暴雪形成的重要机制。