基于CloudSat探测的西南低涡对流云垂直结构特征

基于CloudSat卫星数据,结合多源常规和遥感等气象资料,研究分析了2013年8月6~7日的一次受西南低涡向西北方向移动发展影响的强降水天气过程中,对流云发展的三维结构和演变特征,结果表明:西南低涡发展有利于受其影响的对流云团发展为深厚对流云。西南低涡发展和成熟阶段低涡中心与强对流中心均不一致,强对流中心位于低涡中心以南。西南低涡不同发展阶段对流云团发展均符合“撒播-供水”机制。低涡发展成熟阶段对流云内部存在高温高湿中心。      

近十年我国涡旋系统的研究进展

近年我国暴雨和强对流等中小尺度灾害性天气频发,涡旋是产生这些灾害天气的重要天气系统之一。为了不断提高对我国涡旋及其产生的暴雨和强对流天气发生发展机理的认识和预报准确率,本文对容易引发长江流域沿线灾害天气的三类涡旋(高原低涡、西南低涡和大别山涡)及对北方地区暴雨、强对流天气有重要影响的东北冷涡、中亚低涡的主要研究成果进行了梳理。主要回顾了近十年这些涡旋的识别方法、时空分布统计特征、三维结构以及产生的暴雨、强对流天气机理。最后,对与涡旋系统以及相关天气的研究与预报中的问题、未来发展方向进行了简要讨论和展望。     

湿位涡在陕西一次强对流天气中的应用分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、云顶亮温资料,对2006年6月24—25日陕西强对流天气过程分析,结果表明：高空低槽、中低层切变线是这次强对流天气的主要影响系统,中尺度对流云团是造成此次强对流天气的直接原因。强对流发生前,近地面存在逆温层。强对流发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,对流层高低层湿位涡“正负区垂直叠加”的配置是强对流天气发展的有利形势。强对流天气发生在低层湿位涡正压项等值线密集的零线附近及湿斜压项的正值区。     

西南涡的气候学研究进展

西南涡是特殊地形与区域环流条件相互作用而产生的α中尺度天气系统,对我国西南地区的天气、气候和环境具有重要影响。本文系统梳理了西南涡的涡源分布、活动频数、移动路径及强度变化的多时空尺度分布特征,阐述了西南涡活动对我国西南及其下游地区天气、气候及区域环境的影响,总结了西南涡与高原涡、南亚高压等重要的天气系统的协同作用过程,综述了近年来西南涡气候学研究的进展,旨在为后续展开的西南涡的客观识别算法和技术研究提供基础信息。综述发现,前人研究中关于西南涡活动异常变化特征的结论并不一致,这可能是选用的资料时段、时间长度以及西南涡识别方法等不同造成的。因此,建立一套基于客观算法识别的西南涡基础研究资料是展开未来高质量研究的基石,对理解、预测西南涡活动具有极其重要的意义,并有利于进一步提升西南地区天气、气候、环境预测水平。     

三次强对流天气过程的湿位涡分析

本文对发生于江苏苏北地区不同季节的三次强对天气过程,应用湿位涡这样一个表征大气动力、热力、水汽诸因素特征的综合物理量进行了分析,揭示了倾斜性涡度的发展是强对流天气发生发展的一种重要机制,表明该物理量在强对流天气分析中能很好地反映热力学和动力学成因,尤其是湿位涡的垂直通量、湿位涡通量的水平散度、位涡变化率对强对流天气有较大的作用。     

一次强对流天气的雷达回波特征分析

利用烟台新一代天气雷达资料，结合自动气象站和常规观测资料，分析了2004年5月16日山东半岛西部强对流天气背景和雷达回波特征。结果表明：此次强对流天气是由高空低涡和地面气旋造成的，在雷达径向速度图上，有中气旋特征，并与地面风场相对应。     

西北地区退耕还林对区域气候的影响

利用NCEP再分析资料对2009年3月20日夜至21日凌晨豫北强对流天气过程进行了分析,结果表明：①导致这次强对流天气发生的湿位涡场分布特征为,对流层低层MPV1〉0,同时MPV2〈0;强对流发生时,对流高层表现为MPV1〉0,同时MPV2〈0,即高低层均为异常的湿对流稳定区。②强对流的发生发展与湿位涡的时空演变有着很好的对应关系,对流层高低层湿位涡“正负区垂直叠加”的配置是强对流天气发展的有利形势。这次强对流天气发生在低层湿位涡正压项等值线密集的零线附近以及大于零的区域和湿位涡斜压项的负值区,同时高层为湿位涡正压项等值线密集正值区域和湿位涡斜压项的负值区。③中低层急流和地面东路冷空气入侵高温高湿不稳定区是形成这次强对流天气的主要原因,中尺度对流云团是造成此次强对流天气的直接影响系统,且强对流发生前,近地面存在逆温层。     

西南涡区域暴雨的中尺度滤波分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,采用Barnes带通滤波器,对2010年7月14-18日以及2012年7月3-5日西南涡引发的暴雨天气过程进行了中尺度滤波分析。结果表明,选取恰当的滤波参数,Barnes带通滤波器能够选出含西南涡在内的中尺度天气系统。对西南涡发生、发展、分裂和东移4个阶段的流场进行中尺度滤波分析发现,中尺度滤波可以更好地刻画西南区域的中尺度环流特征。对滤波后资料的螺旋度诊断计算表明,螺旋度的大值区有利于强对流系统以及低涡生成和发展。局地垂直螺旋度的正、负值中心分布可以较好地反映降水落区,雨区发生在局地垂直螺旋度正、负中心之间的梯度大值东侧;降水强度的变化与积分垂直螺旋度量值的变化对应较好。垂直局地螺旋度和积分垂直螺旋度对暴雨的落区和强弱变化有很好的指示意义。     

2003年4月江西一次强对流天气过程的诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、TBB资料、探空资料及多普勒雷达资料等对2003年4月12日发生在江西以及福建北部的强对流天气过程进行了诊断分析。结果表明:此次强对流天气过程是在高空槽和低层低涡切变线的有利形势下产生的, 这种下层暖湿、上层干冷的对流不稳定层结非常有利于强对流天气的产生; 强对流天气发生发展伴有多个中尺度对流云团东移南压的演变过程; 多普勒雷达资料分析表明, 冰雹发生时可观测到79 dBz的反射率因子极值并伴有弓状回波; 对流有效位能积累、释放随时间的演变过程, 对于此次强对流天气过程有很好的指示意义; 强对流天气发生前高层的干冷空气倾斜状向下侵入到对流层中低层附近, 对此次强对流天气的发生发展起了非常重要的作用; 能量锋区及锋区上强的垂直涡柱为该次强对流天气过程提供了有利的热力和动力学条件。     

福建春季西南急流暖湿强迫背景下的强对流天气流型配置及环境条件分析

根据2002—2013年福建26次春季强对流天气过程中12例由西南急流暖湿强迫产生的强对流天气的高低空环流配置,利用常规高空、地面观测资料以及NCEP再分析资料,运用中尺度对流天气的天气图分析技术建立福建春季西南风低空急流暖湿强迫背景下的强对流天气流型的识别方法,并统计静力稳定度、水汽、抬升和垂直风切变条件及相应物理量要素,初步揭示了福建省春季西南急流暖湿强迫背景下的强对流天气过程的特征和规律。此类强对流天气是由对流层中、高层干冷空气位于低层强烈发展的暖湿平流之上形成显著条件不稳定层结,逆温、干暖盖、中低层有利的水汽条件,上干下湿的温湿廓线以及低空辐合、高空辐散为强对流天气的发生提供了有利的环境条件,强对流天气系统由地面的锋面、辐合线、热低压、925 hPa辐合线以及西南急流脉动等中尺度天气系统触发,对流生成后在西南风急流引导下移入有利于对流发展的不稳定区域使得对流持续发展,强垂直风切变配合较大的对流有效位能有利于对流风暴持续发展。     

2006-09-21陕北强对流数值模拟与诊断分析

利用T213资料和Grapes meso中尺度非静力模式对2006年9月20—21日发生在陕北中部黄河沿岸的一次强对流过程进行数值模拟与诊断分析。结果表明:在有利的天气尺度环流背景下,中-α尺度低涡产生的中-β尺度云团是本次强对流天气的直接影响系统。这次强对流天气的发展过程是由高层辐散激发正涡度发展,从而形成深厚的中尺度低涡环流,是一次比较特殊的河套低涡型强对流天气。高、低空急流耦合的不同方式决定了强对流天气表现形式的转变。强对流发生前,河套地区已聚集了大量不稳定能量并有能量锋配合。模式能够比较真实地再现中尺度系统的整个发展过程和强对流天气分布,分析结果可为中尺度强对流预报提供诊断依据。     

一次强对流天气的物理量场特征分析

利用常规气象资料,对2011年5月1日黔西南州出现强对流天气的天气系统以及各种物理量场特征进行了分析。结果表明,这次强对流是产生在中低层对流不稳定、高能舌和低层暖平流、高层冷平流以及低层辐合、高层辐散的上升运动区。对流有效位能和中高层正涡度对强对流的产生起主要作用。     

2006年盛夏一次强对流天气的环境与诊断分析

对2006年8月2日出现在陕西境内一次罕见的强对流天气过程分析,发现:强对流天气发生在高空冷涡与冷锋云系后部的晴空区,远距离的台风作用不能忽视;700 hPasθe的水平分布显示其强对流天气发生在东北—西南向的Ω形状高能舌轴线的右侧;500 hPa散度场上负的散度区对预报未来降雹有一定的指示意义,而700 hPa的涡度分布特征显示对未来天气系统发展趋势代表性较好。     

贵州2011年4月15日冰雹大风天气成因分析

利用实况观测资料、多普勒雷达资料、TBB资料及NCEP/NCAR再分析资料等对2011年4月15日发生在贵州西南部的强对流天气过程进行了诊断分析。结果表明:此次强对流天气过程是在高空槽、低层切变线和地面中尺度辐合线的配合下产生的,上层干冷、下层暖湿的对流不稳定层结有利于强对流天气的产生;强对流天气的发生发展伴随地面辐合线上多个中尺度对流云团的东移南压;雷达回波上回波中心强度较大,强回波伸展高度也有利于强对流天气的发生;对流有效位能和抬升指数对于此次过程有较好的指示意义,强对流天气发生前,CAPE值跃增,LI值由正转为负值,并且CAPE高值中心区和LI的负值中心区与这次过程的强对流天气发生区域吻合;强对流天气发生在能量锋区和湿度锋区的高能高湿区,当日14 h的θse廓线呈"弓"状,结合温度平流、水汽条件和垂直速度的分析得知中高层有干冷空气向下入侵,强对流天气发生时垂直速度伸展很高,促进深对流系统的发展;对湿位涡分析发现强对流天气发生在700 hPa MPV1负值中心与MPV2正值中心之间的区域。     

1991-2008年福建省强对流天气特征

利用1991-2008年强对流资料,分析福建省强对流天气时空分布和形成原因以及主导天气型。结果表明：3-6月是福建省强对流天气的高发期,7-8月是次高发期;主要发生在14-20时,且多为孤立日,1-2个站次较为多见。不同季节强对流天气的地理分布有较大差别,春季地域性强,内陆山区明显比沿海多,中北部地区明显比南部多,其他季节分布较为均匀。强对流天气主要发生在强切变类天气形势下,主要出现在春季和秋冬季,其中66.5%的伴有低空西南急流,并以急流适中型和偏北型居多,≥3站次或≥10站次的主导天气形势为低槽型和低涡切变与高空槽配合型;弱切变类强对流天气主要发生在7-9月,主导天气型为副热带高压边缘型和台风外围型。低层无西南急流,发生较大范围强对流天气的可能性小。     

对宜昌市“98.4.23”强对流天气的诊断分析

利用常规气象资料,对1998年4月23日发生在宜昌市的强对流天气过程的环流背景、物理量场及雷达回波进行了分析。结果表明：中低层西南急流、强垂直风切变,高层降温降湿而低层增温增湿等特征．是这次强对流天气的环境条件;而雷达     

渤海海洋气象灾害天气分型与预报指标研究

为了掌握渤海海洋气象灾害的特征,提高海洋气象灾害的监测预报能力,根据天气学原理并采用天气学分析方法,利用Micaps、卫星云图、探空、国家基本气象观测站及大浮标站资料,对2001—2015年渤海海区由大风、大雾、强对流引发的78次海难事故的天气个例进行分析。结果表明:渤海海上大风以冬季和春季偏北大风为主,偏南大风次之,影响渤海及沿岸地区的偏北大风冷空气可以分为北路、西北路和西路3条路径,偏南大风地面气压场可以分为东北低压型和华北地形槽型。渤海海上大雾多出现在秋季和冬季,多发的平流雾通过东、东南和西南3条路径进入并影响渤海及沿岸地区。渤海强对流天气主要出现在5—9月,强对流天气主要受蒙古低涡(低槽)和东北低涡(低槽)影响。     

一次短时强对流天气试飞气象保障分析

利用阎良机场自动气象站数据、FY-2D卫星云图及西安多普勒天气雷达站基数据等观测资料,对2014年9月2日发生在陕西关中地区的一次突发性短时局地强对流天气及试飞气象保障过程进行综合分析。分析表明:由于突发性短时强对流天气环流特征不明显,导致未能有效捕捉到相关天气征兆;但及时跟踪分析多普勒雷达实时监测资料,及早发现了影响试飞安全的高影响天气征兆,从而及时发布了天气预警,确保了飞行安全。进一步的分析则表明,大陆高压和西太平洋副热带高压之间的切变是造成此次局地强对流天气发生的主要原因,而高中低层涡度场的配置则是强对流天气形成的动力机制。     

2008年6月25日辉县市强冰雹事件分析

应用常规天气图资料、新一代雷达产品以及NCEP/NCAR再分析资料,对2008年6月25日豫北辉县市发生的一次强对流天气过程进行诊断分析,结果表明:中低层的风切变和冷空气的入侵是造成此次强对流天气的主要因素,涡度、垂直螺旋度、假相当位温和雷达回波以及垂直积分液态含水量的分布特征,对强对流的发生、发展以及产生区域有很好的指示意义.     

"2003.6.2"十堰强对流天气雷达回波和数值模拟分析

利用714C天气雷达回波和数值模拟资料,结合其它天气资料,分析了2003年6月2日发生在十堰境内的强对流天气过程。结果表明,此次强对流天气过程是在有利的大尺度天气形势背景下,由复杂地形触发出初始单体并发展为多单体强风暴产生冰雹和大风天气,雷达回波特征明显。风暴回波强度强,回波结构紧密,顶部有旁瓣假回波,低层存在弱回波区（WER）,环境风的垂直切变较强。中β低涡的产生为强对流天气的产生和维持发挥了重要作用。