1950—2015年我国铁路气象及其衍生灾害特征分析

利用1964-2015年气象观测资料对河北廊坊冰雹天气的时空分布特征进行分析,并利用MICAPS资料、北京探空资料及多普勒雷达资料研究了廊坊冰雹日的天气形势、物理量特性及雷达回波特征。结果表明：廊坊冰雹日数整体呈下降趋势,20世纪80年代末至90年代初降雹达到高峰期。冰雹天气主要发生在1519时,多持续1～5 min。廊坊冰雹有明显的地域特征,西北部较多。降雹日500 hPa环流形势有4类,并对应3种地面形势。对预报冰雹天气有指导意义的物理量参数阈值为：冰雹开始前对流层中下层存在逆温层或等温层;对流参数SI指数或LI指数<0,中低层假相当位温随高度减小;0 ℃层高度多为3050～4702 gpm,-20 ℃层高度多为5996～8332 gpm,850 hPa与500 hPa温差为27～32 ℃,低层有大的垂直风切变,近地面925 hPa垂直风切变为5.5～15.0 m·s-1·km-1。此外,廊坊冰雹云回波有块状单体和飑线两种结构,回波中心强度普遍大于60 dBz,垂直结构上均有悬垂回波,速度场为逆风区或旋转速度>12 m·s-1的弱切变,VIL普遍大于35 kg·m-2,ET普遍大于11 km。     

怀化近15年降雹时空分布及其环境参量特征分析

利用怀化地区11个国家气象站2004—2018年降雹日资料、地面和高空常规观测资料,对怀化地区近15年降雹时空分布、冰雹天气的主要形势以及环境参量特征进行了统计分析。结果表明:1)怀化地区中部降雹多,冰雹天气主要发生在2月和3月的午后到傍晚,冰雹直径较小。2)高架对流类是怀化地区降雹最主要的天气形势。怀化一般处于地面冷高压底部或底后部;850 hPa或925 hPa以下为东北风或北风,是一个强冷垫;850 hPa有切变线、干线和锋区;700 hPa有强暖湿气流沿锋面(强冷垫)做斜升运动。3)怀化高架对流冰雹天气发生的主要环境参量特征为700 hPa与500 hPa温度差≥11℃;850 hPa与500 hPa垂直风切变≥20 m/s;700 hPa比湿≥3.28 g/kg;0℃高度为3.2～4.0 km,-20℃高度为6.3～8.0 km,且0℃到-20℃层的厚度≥2.7 km。     

山东夏季强降水的影响系统和物理量特征

应用2009—2013年6—9月山东全省加密自动站资料、地面和探空观测资料,选出了98次区域性强降水过程。统计分析了产生强降水的天气系统特征,把500 hPa天气系统分为6种类型,850～700 hPa天气系统分为5种类型,地面影响系统分为7种类型。统计分析了强降水过程中及前期24个代表大气热力、水汽和动力特征的物理量,给出了最小值、最大值、平均值和各阈值所占百分率。850 hPa 和700 hPa偏南风达到急流（≥12 m·s-1）强度的分别占56.1%和62.2%。对流有效位能（CAPE）≥300 J·kg-1占72.6%。K指数≥30 ℃占86.7%。沙氏指数SI≤0占75.5%。925 hPaθse≥68 ℃占82.2%,850 hPa θse≥66 ℃占74.8%。GPS/MET水汽监测大气可降水量≥55 mm占81.8%。850 hPa和700 hPa的水汽通量平均值分别为8.0和5.9 g·(cm·hPa·s)-1,水汽通量散度平均值分别为-4.6×10-9和-2.7×10-9 g·(hPa·cm2·s)-1。925 hPa、850 hPa和700 hPa的涡度平均值分别为12.6×10-6、12.3×10-6和9×10-6 s-1,散度平均值分别为-5.5×10-6、-3.1×10-6、-3.4×10-6 s-1。850 hPa、700 hPa和500 hPa的垂直速度平均值分别为-4.5×10-4、-7.4×10-4和-11.1×10-4 hPa·s-1。     

北京地区冰雹天气特征

利用实况探空资料、北京南郊观象台加密探空资料以及NCEP再分析资料,对2000-2009年北京地区出现的30次冰雹过程进行了详细分析.结果表明:北京地区出现冰雹天气的主要天气类型可以分为3类:东北冷涡型、蒙古低涡型和低槽型.其所占比例分别为东北冷涡12次;蒙古低涡10;低槽8次.冰雹出现的时间集中在午后14:00-18:00.从大尺度形势特征来看,北京冰雹日,从925 hPa到500 hPa各层均有动力辐合系统,即高空有较深厚的动力系统,并且各层辐合系统当天过境影响北京.蒙古低涡和偏西路径低槽型的流场有如下显著特征:500 hPa在内蒙古中部有西北大风速区,风速在20 m/s以上;850 hPa和700 hPa在北京的东南部有偏南大风速区,风速可达12 m/s左右.冰雹发生日高空各层湿度并不大,各层温度露点差大都大于5℃,这说明冰雹的发生并不需要较强的湿度条件.对常用物理量参数研究发现,对预报冰雹天气发生有意义的参数及其阈值如下:低空有大的风切变,其中1000/700 hPa风切变分布在3 m·s 1·km-1左右;850/500 hPa风切变分布在2～4 m·s-1·km-1之间;500 hPa与850 hPa温度差为28～35℃;全总指数为40～50℃;0℃层高度为3000～4500 m;-20℃层高度为6000～7500 m;下沉对流有效位能大干800 J·kg 1;深对流指数为20～30;抬升指数小于0.     

豫北一次强对流天气的物理量场结构特征

通过对2008年6月25日发生在豫北的一次强对流天气过程分析发现: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原因;大气液态含水量指数、0 ℃层高度的气压与570 hPa之差、-20 ℃层高度的气压与370 hPa之差,可以预示未来强对流天气中是否会产生冰雹;大气液态含水量指数、低层水平螺旋度、风的v分量的垂直切变、0 ℃层高度的气压与570 hPa之差、-20 ℃层高度的气压与370 hPa之差对强对流的发生、发展以及产生区域有很好的指示意义.     

南疆西部两种强对流天气环境参数特征分析

利用南疆西部近20 年暖季（5-9 月）多源气象资料，通过箱线图的形式对冰雹（102 次）和短时强降水（159次），以及上述个例中的特强强对流个例的关键环境参数分布特征和预报阈值进行讨论。结果表明：(1) 850 hPa和500 hPa之间的温差、地面至700 hPa露点温度、大气可降水量和暖云层厚度等关键参数的分布特征可以区分短时强降水和冰雹。短时强降水和冰雹对应参数的最低阈值：850 hPa 和500 hPa 间温差分别为29 ℃、31 ℃、地面至700 hPa露点温度分别为4 ℃和-3 ℃、对流有效位能分别为1152 J·kg-1和1470 J·kg-1、0-6 km垂直风切变分别为4.0 m·s-1和7.0 m·s-1。(2) 强降水暖云层厚度最低阈值为1.2 km。冰雹适宜的融化层高度在3.5~4.3 km；(3) 特强强对流天气主要体现在水汽条件有所加大、对流有效位能的增大、有效抑制的减小和0-6 km垂直风切变的增强。同时，对南疆西部强对流天气短临预报的潜势进行初探，为本地分类强对流天气智能网格预报奠定基础     

2003年淮河上游区域暴雨的水汽特征

利用合成平均天气图资料和T213数值预报产品物理量中的水汽因子,对2003年6～7月出现在淮河上游的5次暴雨过程的水汽条件进行了分析,结果表明水汽分别来自孟加拉湾和南海;暴雨产生前后,850～500 hPa三层中均以850 hPa水汽含量最大,且辐合亦最明显;当850 hPa和700 hPa天气图上分别在桂林到长沙和昆明到贵阳有＞200×10-4kg·s-1·m-1·hPa-1和＞100×10-4kg·s-1·m-1·hPa-1的水汽通量大值中心,且上游风速又大于下游时,可考虑未来24 h淮河暴雨的产生;当T213数值产品中淮河上游区域的相对湿度、比湿和水汽通量的预报值大于诊断量的临界值的绝对值时,亦可作为暴雨预报的参考依据.     

贵州春季冰雹天气过程个例分析

利用天气形势及各种物理量值、卫星云图和多普勒雷达资料,分析了2009年4月11日傍晚到夜间发生在贵州省中部、西部地区的冰雹天气过程成因,结果发现:高原东移低涡是这次过程的主要影响系统;高层冷平流、低层暖平流,增强了气层的不稳定性;0℃层高度(600 hPa)和-20℃层高度(400 hPa)有利于冰雹生长.强对流天气发...     

河北廊坊冰雹天气特征统计分析

利用1964 2015年气象观测资料对河北廊坊冰雹天气的时空分布特征进行分析,并利用MICAPS资料、北京探空资料及多普勒雷达资料研究了廊坊冰雹日的天气形势、物理量特性及雷达回波特征。结果表明:廊坊冰雹日数整体呈下降趋势,20世纪80年代末至90年代初降雹达到高峰期。冰雹天气主要发生在15 19时,多持续1~5 min。廊坊冰雹有明显的地域特征,西北部较多。降雹日500 h Pa环流形势有4类,并对应3种地面形势。对预报冰雹天气有指导意义的物理量参数阈值为:冰雹开始前对流层中下层存在逆温层或等温层;对流参数SI指数或LI指数0,中低层假相当位温随高度减小;0℃层高度多为3050~4702 gpm,-20℃层高度多为5996~8332 gpm,850 h Pa与500 h Pa温差为27~32℃,低层有大的垂直风切变,近地面925 h Pa垂直风切变为5.5~15.0 m·s-1·km-1。此外,廊坊冰雹云回波有块状单体和飑线两种结构,回波中心强度普遍大于60 d Bz,垂直结构上均有悬垂回波,速度场为逆风区或旋转速度12 m·s-1的弱切变,VIL普遍大于35 kg·m-2,ET普遍大于11 km。     

湘西地区高架雷暴类冰雹的基本特征与关键预报因子

利用常规气象观测资料,对2005—2014年湖南省湘西州2—3月高架雷暴类冰雹的时空分布特征、天气系统配置及环境场要素特征等进行统计分析,探讨高架雷暴类冰雹发生发展的物理机制。结果表明,湘西早春时期的高架雷暴类冰雹南部地区多于中北部地区,具有一定的日变化。影响高架雷暴类冰雹的主要天气系统为高空槽、700hPa急流以及冷空气等。潜势预报指标包括:850hPa相对湿度大于等于92%,700hPa相对湿度大于等于60%,500hPa相对湿度小于等于48.5%;850hPa存在强的温度锋区,温差大于等于13℃/5个纬度;700hPa与500hPa的温差大于等于15℃;700hPa有风速大于等于16m·s~(-1)的西南急流,且850hPa与700hPa的垂直风切变大于等于19m·s~(-1);0℃层高度为3~4km,-20℃层高度为6~7km。     

基于CPAS系统的贵州安顺市冰雹云识别指标研究

利用2009—2015年贵州安顺市26个冰雹个例资料,基于CPAS系统统计分析了冰雹个例的回波强度、垂直累积液态水含量、45 d BZ强回波顶高及强回波中心高度等特征参数及其时间变化,并结合探空站0℃层和-20℃层高度,综合归纳了安顺市冰雹云的识别指标。结果表明:近7 a来,安顺市冰雹天气发生在3—6月,4月最多,6月最少;降雹前最大回波强度多在45 d BZ及以上,3月和4月的VILmax≥15 kg·m-2,5月和6月VILmax≥25 kg·m-2;降雹日的0℃层和-20℃层平均高度均呈逐月增加趋势,-20℃层平均高度比0℃层高3.11 km;45 d BZ强回波顶高在8 km以上,且与0℃、-20℃层高度差分别大于2.3 km、0.2 km,强回波中心高度与0℃层的高度差大于0 km可作为该市冰雹预警指标。通过个例应用,冰雹预警指标能够有效指导防雹作业。     

川西高原冰雹特征及天气形势分析

对2008~2017年阿坝州所有冰雹进行时空分布特征分析,对冰雹直径大于等于5mm的大冰雹个例进行天气形势、物理量分析。阿坝州的冰雹天气主要出现在3~10月,其中5月冰雹日数最多;日变化特征中降雹主要集中在14~19时;空间分布降雹主要集中在西北部海拔3000m以上地区。阿坝州大冰雹天气形势分为西藏高压型,西北气流型、高原切变型3种典型的类型,在大环境下,中低层切变辐合配合层结不稳定和地面冷空气影响,容易出现大冰雹等强对流天气。从环境参数看,有75.8%个例达到上干下湿的不稳定状态;超过75%的大冰雹发生在400~600hPa垂直温度差17℃以上、500hPa为上升运动、BLI为负值的不稳定的大气层结中;所对应的400~600hPa垂直风切变大部超过8.2m·s-1;CAPE值大部分都在325J·kg-1以上,CIN值大部分小于14.4J·kg-1;SSI值大部分大于226.4。      

内蒙古一次极端暴雪事件中冻雨成因分析

利用常规观测资料、地面自动站资料、NCEP 1°× 1°再分析资料及雷达资料等多源资料对 2020 年 11 月 18~19日发生在内蒙古东南部罕见历史极值特大暴雪事件的背景下通辽市冻雨灾害天气成因进行了分析。结果表明：冻雨发生时段,各站地面气温稳定波动较小,基本维持在-1℃~-2℃,降水量和降水强度较小,占总量的25%,强度在2mm/h以下。550 hPa至450 hPa之间存在干冷空气侵入,湿层深厚达550hPa,存在双逆温层结,近地层930 hPa(-4℃)至860hPa(3℃)存在强逆温层,其暖层最高气温为2℃至4℃,冷层最低气温为-2℃至-4℃,气温零上和零下两个层结在探空T-lnP图中面积相当,存在典型的“冷-暖-冷”层结特征。近地层冷垫是强冷高压南侵,受到江淮气旋和地形阻挡,在平原地区堆积形成,有持续的近地层冷平流补充条件重要,冷平流强度在-10×10^-5℃.s ^-1至-20×10^-5℃.s ^-1。中层暖区融化层是700、850hPa低涡前部,西南暖湿低空急流顶端到达冷垫上空并沿冷垫爬升叠置形成,持续的暖平流特征明显,暖平流强度在10×10^-5℃.s ^-1至20×10^-5℃.s ^-1。两层之间具有明显的锋区特征,雷达观测在冻雨区具有明显的回波强度增大的特征。最后讨论了冻雨复杂的成因和多种气象条件影响及预报着眼点。     

利用探空资料判别北京地区夏季强对流的天气类别

利用北京南郊观象台探空资料计算出的18种物理参量及其时间变量,详细分析了2007年和2008年5-9月冰雹、雷暴大风以及暴雨强对流天气过程下物理量的差异.结果表明:0℃层高度、-20℃层高度、500 hPa和850 hPa温差、逆温层高度、低空风切变能比较显著地区分冰雹和暴雨天气,其σ也比较小;此外850 hPa的温度露点差、500 hPa和850 hPa的θse 差、大气可降水屠PW也足判断强对流类别的重要条件.而对于时间变量来说,CAPE、DCAPE、K指数、500 hPa和850 hPa的θse差、PW、低层的垂直风切变这儿种物理量的6小时变量也能比较好地甄别出冰雹(雷暴大风)和暴雨天气.上述研究结果表明,合理利用探空资料甄别夏季强对流天气的类别是可能的.     

1991-2020年河套灌区强对流天气主要流型及环境参量特征分析

利用常规气象观测资料、区域自动站观测资料及ERA5 再分析资料对河套灌区 1991-2020年542个冰雹个例和281个短时强降水个例主要流型及局地要素特征进行分析。分析结果显示:1、短时强降水天气主要有西西伯利亚低槽(涡)、东北冷涡、蒙古冷涡、西南气流四类流型；冰雹天气主要有新疆低槽(涡)、东北冷涡、中亚低槽(涡)、新疆冷涡四类流型。2、河套灌区短时强降水和冰雹各关键参数预报阈值均有差异,最低阈值的建议值采用箱线图25％百分位值,其中分别为26℃和33℃；K指数均值分别为27 ℃和35 ℃；CAPE均值分别为515 J·kg-1和405 J·kg-1；0～6 km垂直风切变均为7×10-3ｓ-1；0℃层高度高度均值分别为4656 m和4069 m；-20℃层高度高度均值分别为8070 m和7054 m。3、冰雹需要更大的K指数、以及低层强暖空气；同时冰雹有更低的 0℃层高度和-20℃层高度,较低的0℃层高度可以防止冰雹下落过程融化；此外下垫面因子对不同强对流天气的影响程度不同,海拔高度是影响河套灌区冰雹分布的主要因素。     

2013年3月20日三明市大范围冰雹过程分析

利用常规观测资料、Micaps资料、三明市区域站加密资料以及多普勒雷达资料,对2013年3月20日三明市大范围冰雹大风过程进行诊断分析。结果表明：500hPa高空槽加深、南支槽东移、三层强劲西南急流、中低层的低涡切变及弱冷空气南下、地面锋面低槽等是该次冰雹过程的主要影响系统。冰雹的发生需要较强的垂直温度梯度t850-500≥25℃,上干下湿,冰雹的0℃层高度约3．5～4．3km左右,一20℃层约在7．0～7．8km左右,低层比湿q≥10g／kg。地面气象要素的剧烈变化对强天气的发生具有一定的指示意义。850hPaθse高能舌向降雹区输送不稳定能量,低层水汽充沛,地面冷空气南下渗透触发了不稳定能量的释放使得中尺度对流天气发生发展。该次冰雹过程强度强、范围大,对流回波（飑线）呈带状自西而东影响三明市。     

铜仁市暴雪天气的环流配置及物理量特征分析

铜仁市暴雪发生的频次低,2005年至今仅发生5次,因此准确的量级和落区预报难度较大。本文选取2004-2021年铜仁市出现的5场暴雪天气过程,就大尺度环流形势、高低空天气系统配置和物理量特征进行分析,找出暴雪环流形势以及物理量预报指标。结果显示：铜仁市暴雪发生时,500hPa中高纬为两槽一脊形势,我国东北地区-日本海低槽加深发展,中低纬孟湾附近有南支低槽系统东移;海平面场上贝加尔湖西部冷高中心强度为1060hPa,大于1030hPa的等压线线进入铜仁市。暴雪落区出现在500hPa高空槽和南支槽前、700hPa西南急流左侧或低涡切变线南侧、850hPa东北急流或东北风前部的风速辐合区内。暴雪日500hPa温度平均低于-16℃,700hPa温度为-2～-6℃,850hPa温度-6～-8℃,地面气温为0～-4℃,地面气温越低降雪持续时间越长。暴雪发生时大气中层700～500hPa上升运动明显增强,这可作为降雪增大的预示指标;散度场总体表现为低空辐合、高空辐散的特征,当辐合层次伸展更高时,有利于暴雪天气的持续;水汽通量散度辐合主要在850hPa,平均值为-3.6×10-6﹒g﹒cm-2﹒hPa-1﹒s-1; 500hPa比湿值≥1.5g/kg是暴雪发生的参考指标。     

滇西北高原强对流天气客观物理量特征分析

应用MICAPS客观物理量资料,对丽江市2006—2011年82次强对流天气进行诊断分析。结果表明,强对流天气发生前,水汽大多处于高湿或中等湿度状态,一般暴雨时700hPa比湿大于等于9g/kg,冰雹时大于等于6g/kg,或700hPa相对湿度暴雨时大于等于80%,冰雹时大于等于60%;热力状况大多处于高温、高热、高能和对流不稳定状态,部分在川滇间有明显的能量锋存在,特别是暴雨,一般沙氏指数SI小于等于0℃、K指数大于等于35℃、丽江假相当位温θse大于等于68℃,丽江与西昌或成都间的θse差大于等于10℃;动力条件则大多表现为低层正涡度,高层负涡度的有利配置,部分中高层有明显的冷平流,特别是冰雹时,一般700hPa涡度大于等于0×10-5s-1,300hPa以上任一层涡度小于等于-30×10-5s-1,或700hPa层以上任一层温度平流小于等于-1×10-5℃·s-1。     

三门峡市冰雹出现规律与防雹工作探讨

利用1971-2005年三门峡市冰雹天气过程资料,分析了冰雹时空分布特征、主要影响系统、本站要素指标及雷达回波特征等,结果表明:渑池县降雹次数最多,灵宝次之,卢氏最少;降雹集中在4-8月,13-19时降雹几率最高.三门峡降雹的天气形势主要有蒙古-华北冷槽、冷涡型和西北气流型.受上述天气系统影响时,500 hPa有冷平流,若地面连续2～3天增温增湿,有可能出现冰雹天气.此外,雹云雷达回波强度＞50 dBz,云顶高度＞10 km,云顶温度＜-40℃,垂直积分液态含水量有明显的跃升.是降雹的前兆.     

近10年广东冰雹的统计特征及天气形势

对2004—2013年广东冰雹天气的时空分布、天气形势、物理量进行了分析。广东的冰雹天气主要出现在3—5月并且集中在粤北山区和西江流域河网地带。可将广东出现冰雹时的天气形势分成锋面低槽型、暖区型、高架雷暴型3种典型的类型。锋面低槽型,大冰雹多出现在这类天气形势下,地面冷锋、低层切变线(低涡)、高空槽(温度槽)互相配合,地面冷空气和中层温度槽的侵入,使得大气层结变的不稳定;锋面、切变线、高空槽的动力作用触发对流;冰雹出现在锋面、切变线附近,高空槽前。暖区型,地面在长江流域以南没有冷空气活动,低层存在西南风与东南风的辐合,高空槽带来干冷空叠加在低层暖湿气流之上,形成不稳定层结;冰雹出现在高空槽前、低层辐合区内。高架雷暴型,地面为冷高压控制,低空存在逆温层,暖湿气流沿着低层冷垫爬升,对流在逆温层之上发展;冰雹出现在切变线附近,多为小冰雹。在广东,适宜大冰雹生长的物理量平均值是:0℃层高度4505m,-20℃层高度7632m,K指数35℃,SI指数-0.99℃;垂直风切变2.67×10-3 s-1;最大上升速度-28×10-2 Pa/s,400hPa与700hPa之间的差动温度平流-23.9×10-5℃/s。大冰雹要求更大的K指数、更小的SI、更大的垂直风切变、更加充足的水汽、更加强烈的垂直上升速度、更大的差动温度平流。