强对流天气的几个问题

强对流运动带来的灾害性天气,常给工农业、电讯、交通和人民生命财产造成重大损失。随着气象科学的发展,这些年来在强对流天气的研究上取得了一定进展,并发现了不少新问题。本文对其中几个问题,加以简单评述。 一、强对流天气的局地特征 对流性天气的最一般特征是发生雷暴。其中绝大多数是一般雷暴,其生命期只有半小时左右,但少数对流天气能在一定的环境条件下发展成强雷暴、强雹暴、强雨暴和强风暴等强对流天气。它们在层结分布上有明显的特征。     

NWP产品在强对流天气诊断分析中的应用

利用ECMWF、T213、T106数值预报产品及各物理量场,对已知中尺度系统发生发展的大尺度条件,预报中尺度环流出现的统计概率进行探讨:首先将武汉中心气象台过去总结的强对流天气模型与数值预报产品中的环流形势进行对比分析,当所预报的环流形势满足强对流天气模型时,认为大尺度条件将会促进中尺度天气的发生发展。再对数值预报产品中的有关物理要素场和值进行诊断分析,当所诊断的结果反映出有中尺度次级环流出现或有利中尺度对流天气发生时,最后对强对流天气落区、落点及降水性质进行诊断分析。同时,还利用AREM中尺度数值模式对2002年7月21~24日过程进行诊断分析,预报效果较好。,通过诊断分析,得出了强对流天气落区、落点及降水性质与各要素之间预报场和值的关系,同时也为今后精细化预报提供了启示和参考。     

青海东部一次强对流天气特征分析

利用常规观测资料、区域自动站资料和青海西宁多普勒雷达资料,对2012年5月7日发生在青海东部的一次强对流天气过程的特征、中尺度环境场及成因进行了分析,并基于"配料"法的思路分析了此次大—暴雨的水汽条件、稳定度条件及触发抬升条件。结果表明:高空低槽东移及西南暖湿气流是影响此次强对流过程的主要大尺度环流背景;有利的热力、水汽条件和动力条件是强对流天气产生和维持的机制;雷达回波特征对此次强降水天气具有很好的指示意义。     

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。     

高低空急流对黔东南地区一次强对流天气作用分析

选取2006-04-09黔东南地区出现的一次大范围强对流性天气过程进行分析,并对发生强对流天气大尺度背景、环境场以及触发机制进行诊断,结果表明:高低空急流的优势配置,耦合形势的建立以及高低空急流右侧的强辐散场的存在为强对流天气的发生提供了有利的环境条件,低空到中高层偏南暖湿气流的爆发对强对流系统的启动十分重要,大气的强"抽吸"效应对此强对流过程起着主导作用。对流天气过程在云图和雷达上也具有明显特征。     

一次由海风锋触发的强对流天气分析

1986年8月2日午后天津市出现了一次由海风锋触发引起的强雹暴天气。本文分析了这次雹暴天气过程出现前的环流背景,指出海风锋对这次强对流天气的触发作用,并讨论了这次雹暴天气的中尺度特征及近地面风场的变化。     

2009年9月2日包头市强对流灾害性天气雷达回波特征分析

通过对强雹暴灾害性天气雷达回波形状、有界区域的分析,发现强雹暴云团雷达回波,具有强降水超级单体的特征,加强超级单体、飑线风暴等强对流天气的分析研究,对做好强对流天气的预报、预警,具有重要意义。     

一次冰雹强对流天气过程的潜势条件和中尺度特征分析

基于常规观测资料、NCEP(2.5°×2.5°)再分析资料、FY-2G卫星云图资料和多普勒雷达等资料对2018年6月10日发生在甘肃省平凉市的冰雹等强对流天气过程进行分析,得出以下结论：(1)此次强对流天气过程属于典型的西北气流型,高空强冷平流、强对流发生区明显的切变线和地面辐合线以及高层气流引导地面辐合线附近生成的中尺度对流系统MCS,是造成此次强天气的主要影响系统。(2)中尺度辐合线和干线为此次强对流天气提供较好的触发机制；强对流发生区螺旋度的异常增大为雹暴系统的发展增强提供了强有力的环境场条件；强垂直风切变可促使不稳定能量释放形成冰雹等天气,和湿斜压作用共同形成MCS发生发展的有利条件；冰雹发生区0℃层、-20℃层高度及二者之间的厚度均有利于大冰雹的形成。(3)卫星云图中MCS发展明显,容易给局地强对流输送能量,利于强对流的维持发展,且强对流区主要位于云顶亮温TBB低值区的后部和南部,多普勒雷达资料显示,引发强对流天气的回波单体附近,悬垂回波、弱回波区、钩状回波等特征明显,对应径向速度图有明显的中气旋、中层径向辐合及风暴顶辐散等特征配合,对此次冰雹等强对流天气有很好的指示作用。     

云南南支槽飑线雹暴中尺度特征及环境条件

利用自动站、FY-2E卫星、地闪及1°×1°NCEP再分析气象资料对春季两次南支槽影响下云南飑线雹暴中尺度特征及环境条件进行分析。结果表明:南支槽前的高低空偏西急流不仅为强对流雹暴提供水汽条件,而且相互耦合加强上升运动为强对流雹暴提供动量条件,雹暴发生在500 h Pa和700 h Pa南支槽前的偏西急流耦合区内;高空深厚强急流带和强垂直风切变导致中高层强斜压性加大而加强上升运动促使雹暴发展,且中低层强垂直风切变影响雹暴的组织和发展,雹暴发生在中低层垂直风切变大于等于3×10~(-3)s~(-1)的区域;青藏高原500 h Pa低槽东南移引导北方冷空气南下,形成中层冷空气入侵和低层暖脊控制的上冷下暖大气强烈不稳定,为强对流雹暴发生发展提供重要的对流不稳定条件,雹暴发生在850 h Pa与500 h Pa温差T_((850-500))≥27 K的强烈不稳定区域内;上冷下暖的强烈不稳定和强烈垂直风切变导致南支槽对流积状云形成,后侧中层冷平流侵入和高空急流动量下传作用进一步发展形成逗点状对流云系和弓形飑线,而偏西急流强弱和强垂直风切变大小是导致两次飑线雹暴发展差异的直接原因。     

洛阳地区强对流天气过程分析

通过对洛阳地区11次强对流天气进行分析,发现强对流天气分两类,并分别和不同的中尺度系统相联系.两类强对流天气发生在不同的大尺度环境场中,不仅环流形势不同,环境特征也有明显差异,因而对他们的预报思路和着眼点也应区别对待.     

一次弱环境风切变下的强对流天气

本文对2012年7月15日发生在黑龙江省西北部一次弱环境风切变条件下的强对流天气进行了分析,在综合各种常规观测、卫星及多普勒雷达资料的情况下,详细讨论了此次强对流天气发生发展的环流背景场及物理量的变化,着重分析了垂直风切变较弱时仍能发生强风暴所需的条件.结果表明:在丰富的水汽条件、不稳定的层结和一定的触发机制等条件下,环境风切变较弱时也可产生强对流天气.     

南通地区雹暴预报模式

雹暴是一种强对流不稳定天气,属于中小尺度现象,多产生于飑线、中小尺度切变和低压等对流系统。目前在实际工作中直接分析中小尺度系统作降雹预报尚有困难。由于某些特定的天气尺度系统与一些中小尺度系统之间存在较密切的关系,所以往往通过分析使中小尺度系统产生和赖以生存的天气尺度条件,来预报这种强对流天气。本文主要着眼于高空槽组合和从高空到地面的天气尺度系统三度空间配置特征,建立雹暴预报模式。     

两次强对流背景下的对流层向平流层输送特征模拟与分析?

为了研究强对流及其背景大尺度天气系统在对流层向平流层输送(TST)过程的作用,分别对发生在低纬度和中纬度的两次强对流天气过程进行了模拟。对于发生在广西及其附近地区的低纬度强对流天气来说,云顶温度较低,强对流所带来的直接TST输送约占总输送数的18%,强对流所在的天气尺度或大尺度的系统造成的输送约占总输送数的82%。对于发生在河北及其附近地区的中纬度强对流来说,云顶温度略高,强对流所带来的直接TST输送约占总输送数的0.17%,强对流所在的天气尺度或大尺度的系统过程造成的输送约占总输送数的99.83%。从输送到平流层以后粒子的移动方向来看,这两次过程强对流引起的直接输送都向西南方向移动,而天气尺度或大尺度系统引起的输送都向偏东方向移动。总的来说,强对流所在的背景天气尺度或大尺度的系统所引起的TST都远大于强对流的直接输送。天气尺度或大尺度的系统引起的输送一般发生在强对流发生的2天后,在强对流发生8~9天后达到最大值。     

甘肃永登强对流云的雷达气候学特征分析

利用甘肃永登19年(1971—1985年,1999—2003年)的雷达回波资料,分析了强对流云回波形成及分布特征与甘肃永登地区特殊地形的关系;强对流天气大尺度天气背景和相应的强对流雷达回波的移动、高度、强度和回波谱等特征。结果表明,该区的特殊地形造成气流阻挡并使其折转汇合、垂直运动剧烈加速,使得对流云迅速发展,这是该区对流云形成和分布的决定因素;高空天气形势和对流云结构制约了对流云雷达回波的移动和基本特征。雹云回波谱表明,雹暴对流活动一般均处于旺盛状态,强回波高度和其所处的云内温度是形成雹云的重要条件。     

洛阳地区强对流天气过程分析

通过对洛阳地区11次强对流天气进行分析，发现强对流天气分两类，并分别和不同的中尺度系统相联系，两强对流天气发生在不同的大尺度环境场中，不仅环流形势不同，环境特征也有明显差异，因而对他们的预报思路和着眼点也应区别对待。     

新疆喀什两次超级单体致雹风暴特征对比分析

利用常规气象观测资料,对2011年发生在喀什地区夏季罕见的两次强度不同的超级单体致雹风暴进行了特征分析。结果表明：不稳定层结、冷空气活动频繁和抬升触发条件是喀什地区产生强对流天气的共同环境场特征;充足的水汽及强的垂直风切变更有利于喀什地区深厚湿对流活动的产生;初夏雹暴的发生、发展存在1支异常水汽输送,输送量10.9×10⁸ t;而盛夏雹暴存在3支异常水汽输送,输入量11.4×10⁸ t;θ_e陡立区与冰雹落区对应较好,垂直涡度与倾斜涡度发展旺盛,是造成大范围雹暴的主要原因。强回波高悬,低层入流显著、低层反射率因子高梯度区是强对流天气共同的回波特征;初夏雹暴为弓形回波、中-γ尺度;盛夏雹暴为强超级单体、中-β尺度;回波伸展高度越高、低层入流越显著、垂直风切变越强的对流系统产生的天气越激烈,易产生大雹。     

陕西一次持续性强对流天气过程的成因分析

利用常规资料、地面加密资料、TBB和NCEP再分析等资料,对2006年6月23—25日陕西一次持续性的强对流天气过程进行了天气动力学诊断和中尺度特征分析。结果表明：（1）这次持续性的强对流天气发生在蒙古冷涡的大尺度环流背景下,从冷涡底部分裂的下滑冷槽是强对流天气的影响系统;中高层冷槽和低层暖温度脊、湿舌的上下叠置,有利于对流不稳定的建立和发展。（2）对流层低层850 hPa附近的逆温层所形成的干暖盖,更有利于深厚对流活动的发生;大气温度直减率越大越有利于雷暴大风的发生,对流有效位能（CAPE）和垂直风切变的大小与对流性天气的强弱有很好的对应关系。（3）23和24日的强对流天气是由生命史达6小时左右的β中尺度雹暴云团造成,而25日的剧烈天气是由生命史达10小时左右的α中尺度飑线云团造成。（4）地面辐合线或干线是触发强对流天气的因子之一,对流单体一般生成于地面辐合线附近,在地面辐合线与干线结合处易于对流单体或云团的新生和发展。     

青藏高原东北部雹暴中系统的生命过程分析

本文用甘肃省暴雨、冰雹中尺度试验期间（1979—1980年）的资料，按不同的大尺度流型，对典型例子分类。然后将其逐时地面中尺度气象场平均后作诊断分析，并配合相应时刻的雷达回波、阵雨和降雹概率，得出两种结构不同的移动性雹暴中系统生命过程模式。物理量诊断表明，散度、湿静力温度平流和垂直速度与雹暴关系较好，雹暴中系统的面积辐合具有数小时的先兆性，可作为强对流天气短时预报因子。     

一次局地强风暴的中分析

本文对一次发生在杭州附近的局地强风暴进行了分析,发现:老雷暴云体的流出气流以及冷锋与中尺度辐合线相交的作用是强对流发生的重要原因;在有利的大尺度环境条件下,地面的中尺度低压及相伴的中尺度辐合区对组织和加强风暴有重要作用;雷达资料表明,在冷锋北侧发展的局地强风暴生命史短,且可向移动方向的左侧发展。 本文的结果对利用雷达进行强对流天气的超短期预报将有帮助。     

重力波对一次雹暴天气过程演变的影响

利用北京地区雷达、风廓线仪和稠密的自动站观测资料,对2005年5月31日午后多次出现雹暴现象的飑线天气过程进行了中小尺度诊断研究,揭示了雹暴系统的发生、发展和再生过程与地面气象要素分布之间的关系,重点分析了重力波对雹暴单体、雹暴群演变、移动的影响.结果表明:(1)在有利于强对流发生的大气环流背景下,由地形、强雹暴产生的重力波,不仅催生新的风暴单体,而且对风暴单体的移动、发展或减弱产生直接影响;(2)不同强迫源(地形、强雹暴)引发的、具有不同振幅、波长和波动周期的中尺度重力波之间通过复杂的相互作用过程对多个风暴单体的演变产生了重要影响,有利于雹暴群的形成.