冷涡背景下一次致灾超级单体雹暴过程的数值模拟

利用WRF模式,结合自动站观测资料、多普勒雷达资料和NECP再分析资料,对2018年6月13日山东中部一次冰雹天气过程的环流背景、触发和维持机制、雹云流场结构特征以及冰雹形成机制进行分析.结果 表明:本次冰雹天气过程是在华北冷涡背景下,由中尺度地面辐合线触发生成的超级单体雹暴过程.降雨和下沉气流引发的地面冷池进一步增强...     

一次高层东风波背景下风雹过程成因分析

2015年7月29日浙江出现大范围冰雹和雷雨大风,影响范围、强度远超各级台站预判。利用地面气象站、区域自动站、FY-2G红外云图、多普勒雷达产品、NCEP(1°×1°)分析资料,对该过程进行综合分析。结果表明:1)由多单体风暴组成、位于高层东风波槽前的中尺度对流复合体是本次大范围强对流天气过程的直接制造者。2)中等偏弱的垂直风切变、上干下湿的水汽垂直分布及东风波西进叠加于低层暖区之上形成强不稳定层结是多单体风暴发生发展的有利环境背景。3)热带东风急流和高层东风波形成的辐散抽吸、近地面非绝热加热升温、地形抬升和边界层辐合线为对流发生发展提供有利动力抬升和对流触发条件。4)逆风区的出现、发展和控制与雹暴单体强度的发展、维持和减弱阶段有很好的对应关系。脉冲风暴单体中层径向气流辐合与核心反射率因子的下降对地面大风预报存在2个体扫的时间提前量。5)东风波系统以动能转换的方式为本次对流天气过程中的中尺度系统发展提供动能补给。6)加强500 h Pa以上中高层东向系统的监测和雷达产品短临实时监测,可提高此类对流过程预报的时间提前量。     

一次致灾超级单体雹暴过程数值模拟和发展机制分析

利用高分辨率中尺度数值模式WRF,模拟了2019年3月21日发生在浙江省的一次大范围致灾超级单体雹暴过程,结合多普勒雷达探测产品,分析了风暴的雷达回波结构、流场结构、各类水成物等特征及其演变,并探究冰雹形成的物理机制.结果表明:此次雹暴过程是在高空急流轴右侧和低层切变线相重叠的区域发生和发展的,强垂直风切变有利于雹暴的...     

北京一次强单体雹暴的三维数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式,模拟了1996年6月29日发生在北京东北部京冀交界地区的一次强单体雹暴过程,并结合多普勒雷达探测资料,分析了风暴的流场结构、雷达回波结构特征、含水量场等宏微观物理量的分布及其演变.模式模拟出了超级单体风暴云的一些典型特征,如悬垂回波、弱回波区、回波墙等.同时,模拟分析了冰雹形成的微物理过程,结果表明,本个例模拟雹云中,冰雹粒子主要由冻滴(CNfh)和霰(CNgh)转化形成,但冻滴对冰雹形成的贡献比霰大得多,冰雹含水量中心的发展演变与冻滴含水量中心的发展演变相一致,冰雹主要是通过撞冻过冷水过程(CLch、CLrh)而进一步长大的.     

一次强单体雹暴结构和成雹机制的数值模拟研究

利用NCEP再分析资料、L-波段雷达探空资料,分析了2010年6月15日发生在大连地区的强雹暴过程的环流形势和垂直气流结构;并利用中国科学院大气物理研究所的完全弹性三维雹云数值模式,模拟了该过程的雷达回波结构特征、含水量场等宏微观物理量的分布及其演变,着重分析了冰雹云的成雹机制。结果表明,模式较成功地模拟出了雹云回波的强度和发展高度,并模拟出了回波墙、弱回波区及悬垂回波等一系列强冰雹云的回波结构特征。该雹云的冰雹主要由冻滴转化形成,冰雹的增大主要依赖于与云滴、雨滴的撞冻过程,即冰雹主要是通过撞冻过冷水长大;冰雹与霰粒和雪花的碰并过程比较强,而与冰晶的碰并增长量很小。     

“0321”浙北地区一次雹暴过程的数值模拟研究

利用NCEP再分析资料,采用WRF V4.1模式对2020年3月21日发生在浙北地区的一次大范围超级单体雹暴过程进行数值模拟,结合常规观测资料、多普勒雷达产品等,分析了雹暴的雷达回波特征和云系的结构演变特征,并初步分析了冰雹形成的云物理机制。结果表明：此次雹暴过程是在高空急流右侧辐散区和低空急流左前侧辐合区相重叠的区域发生发展的,强垂直风切变有利于雹暴的维持和发展。多普勒雷达产品上呈现了雹暴的钩状回波、中气旋、典型的有界弱回波区、强回波悬垂和三体散射等特征。数值模式基本模拟出了雹暴云系的水平演变和垂直结构特征。模拟的过冷云水、冰晶、雪在雹粒子最大时表现为异常增强,在一定程度上有利于雹胚胎和冰雹的增长。     

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.     

一次超级单体强雹暴发展演变过程的观测分析

利用FY－2D／E卫星和TITAN雷达观测,对2011年4月17日广东一次超级单体强雹暴发展演变过程进行了综合分析。由卫星云图和地面监测实况资料,可分析出云体初生、发展、成熟至消亡的整个生命史,从初生到消亡移动距离达到了600km以上,维持了10h以上,造成广东境内6个区县发生了降雹;云体在成熟期一直保持着一个孤立的椭圆形云团向东南方向不断移动,云体覆盖面积很大,长度达300km以上,宽度达100km以上,云体局部最低亮温达一75℃以下,为典型的超级单体强雹暴。从雷达回波演变图上看到,10～14时成熟期的回波一直保持“弓形”,且“弓形”回波在整个过程中断裂过两次;雷达回波组合反射率图上出现“V”型缺口;整个成熟期出现了典型的有界弱回波区（穹窿）和其上的强大回波悬垂,以及有界弱回波区左侧回波墙;速度场上,东风和西风辐合是造成穹窿结构维持的原因,呈现了典型的超级单体特征。通过TITAN计算得到冰雹指数及风暴属性显示．该超级单体具有降强冰雹的潜势,其中降雹概率POH在10：10—14：10一直维持100％,这对超级单体风暴降雹的短时临近预报及人工防雹作业有重要的指示意义。     

一次雹暴过程的雷达分析

本文利用711测雨雷达,对昭苏地区1990年7月12日的一次雹暴过程进行了跟踪观测,指出了这次雹暴过程强烈地受局地地形影响所具有的生消和演变特征。     

一次典型东风波极端暴雨的中尺度特征及地形影响分析

利用湖南省常规气象观测资料、区域自动站资料、NCEP再分析资料、常德多普勒雷达资料,分析2016年8月8—15日在多个东风波倒槽接力影响下,湘北地区反复出现的极端暴雨天气的中尺度特征,并利用WRF-ARW中尺度数值模式,对8月10—11日湘北地区极端暴雨过程进行数值模拟和地形敏感性试验。结果表明：(1)1604号台风在广东深圳登陆后沿西北路径移动和1605号台风在西北太平洋向北移动后,副热带高压快速西伸控制华东及沿海地区,其底部的东风波扰动为极端暴雨提供了环流背景;(2)近地面不均匀加热为东风波槽附近强对流提供了充足的热力不稳定条件,地面中尺度辐合线为对流的触发和加强起到重要作用;(3)东风波槽带来的边界层暖湿气流在武陵山东侧激发深厚中尺度涡旋,是极端暴雨形成的主要原因;(4)地形敏感性试验进一步验证了东风波暖湿气流在武陵山脉地形抬升和阻挡作用下,在迎风坡上游地区形成气旋性辐合导致暴雨增幅。     

东风急流对孟加拉湾热带气旋Nargis初始涡旋形成的影响

利用NCEP-CFSR(National Centers for Environmental Prediction Climate Forecast System Reanalysis)再分析资料和WRF模式,研究了2008年4月孟加拉湾热带气旋Nargis的初始涡旋的形成过程。结果表明:受到印度洋赤道西风急流爆发及其伴随的东传MJO事件的影响,Nargis的初始扰动生成于苏门答腊岛北部地区。另外,源于中纬度地区经南海进入孟加拉湾的东风急流(4月22—25日)对Nargis初始扰动发展到热带低压起到了重要的作用。东风急流及其携带的冷空气使得孟加拉湾东部海洋向大气输送的感热通量迅速增加,低层大气的有效位能通过非绝热加热获得能量,并向总动能转化,从而近海表涡旋性环流得到增长,Nargis初始扰动向西北移动并最终发展为热带低压。数值试验结果进一步证实了东风急流对Nargis初始涡旋生成的作用,如果没有东风急流的出现,Nargis初始扰动将不能北上发展成为热带低压。     

中国南部沿海暴雨东风波特征及SST影响机制研究

分析1999—2013年影响我国南部沿海的东风波,可分为3类:偏南东风波、西行东风波以及近海东风波。太平洋副热带高压是影响3类东风波特征的关键系统,其西伸与北进直接引导东风波路径及活动位置。东风波的分类合成结构特征显示:强涡度中心指示东风波槽中心,强涡度中心通常位于850 h Pa及以下。东风波低层为强辐合场,槽后有整层的垂直上升区。偏南东风波波槽轴线随高度向西倾斜,西行东风波和近海东风波波槽轴线近乎垂直。合成诊断还显示,东风波的海上移动有向SST(Sea Surface Temperature,海表温度)大值趋暖的趋势。数值模拟证实,增强东风波槽前SST暖中心的强度,将引起槽区低层和槽后中层出现负变高中心,同时SST的增温将通过感热与潜热促使东风波槽强度加强,将进一步地增强东风波暴雨强度和雨带的北移。并增强中低层流场的气旋式气流成分,增强低层辐合场,维持深厚垂直上升运动层。典型西行东风波个例分析显示,螺旋度与东风波强度成正比,东风波纬向位温偏差显示东风波在热力场上具有"上暖下冷"的不稳定垂直结构。东风波涡度增强时,扰动动能向分层扰动位能转化。东风波强度减弱时,分层扰动位能向扰动动能转化。     

2020 年 6 月 1 日山东强雹暴过程双偏振雷达观测分析

利用济南S波段双偏振多普勒雷达探测数据,结合探空、地面气象站观测和实地冰雹调查资料,对2020年6月1日影响山东中西部的一次强雹暴过程进行分析。结果表明：1）此次雹暴过程受高空槽影响,于当日中午在河北邢台市初生,移入山东境内后持续降雹近5 h,其中17:00后雹暴明显加强,冰雹灾害严重。2）典型降雹时次具有明显的三体散射特征;1.5～5.5 km高度冰雹区对应的反射率因子（ZH）均大于65 dBZ,差分反射率因子（ZDR）介于-2.6～1.5 dB,相关系数介于0.80～0.96;大冰雹多集中在低层前侧入流的左侧和前侧。3）多个单体于17:00前后演变成超级单体风暴,具有明显的有界弱回波区和中气旋结构,ZDR柱可指示雹暴主上升气流区的位置。4）水凝物相态分类产品给出的冰雹分布反映了空中冰雹的分布和演变,可从冰雹色标面积大小、连续性程度预估冰雹强弱,根据低仰角的冰雹色标预判冰雹落区。     

基于多源数据的湘北地区春季一次冰雹过程的观测分析

新型探测资料在强对流短临预报中发挥着重要作用。该文以2020年3月22日湘北地区春季一次冰雹过程为研究对象,运用多普勒天气雷达、风廓线雷达和地基微波辐射计等新型探测资料对该过程观测分析。结果表明：(1)此次过程发生在冷空气南下与南支槽前暖湿空气交汇背景下,受中低层切变线与急流影响,冰雹风暴生成前回暖明显,环境垂直风切变大;风暴由地面辐合线触发产生。(2)此次超级单体降雹过程在雷达回波中表现出“三体散射”“V型缺口”、中气旋等特征;VIL、低仰角大风速核对冰雹和大风预警有很好的指示。(3)风廓线雷达探测到,风暴影响前超低空急流加强,中层有干侵入,低层垂直速度出现波动,风暴临近时超低空急流减弱。(4)地基微波辐射计监测发现,风暴影响前高空湿度增大,K指数、TT指数呈同趋势变化,而K指数预警灵敏度高于TT指数;风暴影响阶段,高空温度、相对湿度和大气不稳定指数出现不同程度跃升和突降。     

基于LAPS资料的一次冰雹过程数值催化模拟研究

基于3维冰雹云模式,采用局地分析预报系统高时空分辨率分析场作为初始场,对鄂西北地区2009年4月15日发生的一次降雹天气过程进行数值模拟,分析了强对流发展过程的流场、雷达回波、水成物粒子演变特征以及催化机制。研究表明:基于高时空分辨率资料的3维冰雹云模式,能够较好地模拟冰雹云的形成发展演变及人工催化后微物理过程响应。模式输出的雷达回波强度及回波顶高与雷达实测资料相近,最大反射率因子分别为70 dBz、65 dBz,强回波中心基本上位于6~7 km处。冰雹云发展过程中呈现典型的低层辐合、高层辐散特征,消亡过程流场相反;冰雹胚胎形成主要源于冻滴自动转化,碰并云水和雨水促进冰雹增长;不同时间、不同剂量的催化对于防雹效果差异显著,催化时间越早,催化剂量越大,效果越好。     

数值模拟青藏高原东北边缘冰雹云形成的中尺度环境——个例研究

运用中尺度数值模式MM5,对2003年7月6~8日甘肃南部发生的一次典型区域性冰雹过程进行了数值模拟,并用模拟资料分析了大中尺度环流背景和局地对流单体群特征的演变。结果表明,模式MM5较好地模拟了这次冰雹天气过程和中尺度系统发生发展的特征;低层偏南暖湿气流和中高层西北气流为本次降雹过程提供了环流背景,地形等局地因素是本次冰雹天气发生的重要条件;对流单体主要在海拔较高的山脊处生成,并向低海拔地区移动传播,传播的速度和方向主要与地形和中高层风速风向有关。     

Numerical simulation and sensitivity study of a severe hailstorm in northeast Spain

During the afternoon of August 16th 2003 a severe hail event occurred in the town of Alcañiz in the Ebro Valley (Spain). This storm brought with it intense rain and hail precipitation that caused severe floods, damaged cars and street furniture. A diagnosis, using data from ECMWF, showed the presence of a mesolow at surface level centered over the Northeast of Spain, carrying winds from the Mediterranean Sea towards the Central Ebro Valley. At medium and high levels, a trough, whose axis extended over the Northwest of the Iberian Peninsula, moved eastwards preceded at 500 hPa by a thermal trough that caused increasing instability before the arrival of the geopotential trough.A numerical study of this event has been carried out using the MM5 model with a double aim. On the one hand, it attempts to check whether or not the simulation reproduces the storm in Alcañiz. On the other hand, it carries out a sensitivity experiment in order to evaluate the contribution of two specific factors: topography and solar radiation. Compared with radar data, the control simulation reproduces the region affected by the storm reasonably well. The suppression of topography and/or solar radiation substantially modifies the surface mesolow and the spatial distribution of the precipitation. Neither of these factors, considered independently, reproduces the precipitation caused by the storm in Alcañiz. However, the results illustrate the importance of the synergic effect of these two factors on the spatial localization of the storm and on the intensity of the precipitation registered.     

偏东风冷空气与地形相互作用背景下北京局地强降水成因分析

综合使用自动站、卫星TBB、探空、BJ-ANC雷达拼图、雷达变分同化分析系统（VDRAS）风场以及NCEP/GFS0.5°×0.5°分析资料,对漏报的2013年6月4日白天北京局地强降水天气过程及成因进行详细分析。结果表明：（1）该过程是在弱天气尺度背景（即没有明显西来槽和高空冷空气等天气尺度系统强迫）下产生的,且北京地区低层被由渤海湾侵入的偏东风（冷空气）控制,大气层结上暖下冷,有别于通常意义上的夏季强对流天气发生背景,因此造成其预报失误。（2）高空正涡度平流提供了一定的动力条件,但不足以触发强对流,其主要触发机制是低层偏东风冷空气侵入以及暖湿空气在冷空气和地形相互作用下强迫抬升,这一点在今后强对流预报中尤须关注。（3）当夏季早晨850 h Pa以下出现逆温层时,若当日白天太阳辐射升温状况良好,08时探空资料在使用时应进行订正,T-logp图订正后显示北京具有显著对流有效位能（CAPE）;此外,较大的中低层垂直风切变和边界层内较大的湿度层结均为雷暴下山后明显增强并造成局地强降水提供了有利的环境条件。（4）雷暴前侧出流与东南风形成的辐合线造成了中尺度对流单体不断东移。