华北冷涡背景下强对流天气的基本特征分析

利用京津冀的危险天气报资料,统计分析2001-2008年5-8月华北冷涡背景下的强对流天气的时空分布及动力热力特征.结果表明:(1) 短时强降水在沿海地区发生的概率最大,尤其是下午至傍晚.河北西北山区上午发生大风和冰雹的概率最大,下午至傍晚的大概率区向东向南明显扩大.龙卷在上午发生的概率最大,其大概率中心位于北京.(2...     

东北冷涡背景下强对流天气的基本特征分析

利用呼伦贝尔市CIMISS系统实况资料,统计分析了2010—2021年5—9月东北冷涡背景下的强对流天气时空分布及物理量参数特征。结果表明：(1)5月雷暴大风次数最多,6月冰雹次数最多,6—8月是短时强降水集中发生期,尤以8月次数最多。(2)强对流天气主要出现在12:00—20:00,其中短时强降水每个时次均有发生,但雷暴大风与冰雹天气在21:00—次日08:00基本没有发生过。(3)大兴安岭西部雷暴大风站次较多;大兴安岭东北部、岭上及岭西北的冰雹站次较多;短时强降水与强对流天气空间分布特征较为一致,均是大兴安岭岭上南段与岭东的站次较多。(4)雷暴大风天气的风速多以17.2～20.7 m·s^-1为主;短时强降水量级为20.0～29.9 mm的站次占总站次的74.3%;持续时间小于5 min冰雹居多,直径小于5 mm冰雹的站次占总站次的49.1%。(5)短时强降水850 hPa的比湿、水汽通量、水汽通量散度的物理量参数均值均大于冰雹、雷暴大风;短时强降水K指数均值大于冰雹、雷暴大风,T₈₅₀-T₅₀₀均值大于26℃,短时强...     

冷涡背景下两次强对流天气对比分析

2010年5月29-30日和2012年6月12日山东半岛均出现由高空冷涡造成的强对流天气,但其强度和范围却差异较大。综合分析天气形势、探空资料、卫星云图、多普勒雷达和风廓线仪等资料,结果表明：两者均受冷涡低槽影响,前者为地面气旋,后者为冷锋过境;水汽图上水汽区的干湿边界、暗区等与强对流的发生发展有着密切关系;红外云图 TBB≤-48℃的范围基本与出现对流的区域吻合,TBB≤-52℃的区域与强降水区域比较吻合,但当湿层比较浅薄时,也可能只出现雷暴天气,而非强降水。     

冷涡天气系统影响下内蒙古强对流天气分析

使用卫星云图和雷达回波资料结合常规天气资料，分析冷涡天气系统影响下内蒙古中西部地区强对流天气过程的卫星云图和雷达回波的特,征为中尺度对流天气的实况监测和防雹作业提供依据。     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

结合地理分布将中国北方高空冷涡划分为东北冷涡（120°-145°E,35°-60°N）,华北冷涡（100°-130°E,30°-45°N）以及东蒙冷涡（100°-130°E,40°-55°N）三类,根据2000-2018年NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和日降水资料对19 a冷涡个例进行筛选对比,统计分析三类冷涡的活动规律,利用动态合成分析方法分析三类冷涡的结构和降水特征。结果表明：在490例高空冷涡个例中,遗漏的冷涡个例有2个,重复的个例有13个,剩下475例个例都能较好的被选出和归类,给出的三类冷涡定义较为合理。东北冷涡和东蒙冷涡在全年皆可生成,而华北冷涡在12月和2月没有发现。东北冷涡在4、5月生成最多,在3月和8月生成较少。华北冷涡在5月生成最多,冬季生成较少。东蒙冷涡在5、6、9三个月生成较多,在2、3和11月生成较少。对三类冷涡的动态合成分析表明：在结构方面,考察位势高度、温度、涡度、和等熵位涡分布,得到东北冷涡平均强度最强,东蒙冷涡次之,华北冷涡最弱;在降水方面,冷涡强度最强的时段,冷涡降水主要出现在高空急流出口区以北,对应有强的高层辐散。由于低层湿度分布以及水汽输送强度的不同,三类冷涡的降水大值中心位置有所差别,并且华北冷涡平均降水强度最大,东北冷涡次之,东蒙冷涡相对较小。

     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

为提高对东北地区雷暴大风的分析和预报能力,基于2017—2021年东北地区自动气象站、闪电定位仪、葵花8号卫星综合判识雷暴大风天气,利用ERA5再分析资料计算强对流物理量和东北冷涡中心及半径等特征参量,研究东北地区雷暴大风的观测特征及其与东北冷涡（简称“冷涡”）的关系。结果表明：（1）东北地区雷暴大风（简称“总体”）集中出现在蒙古高原至大兴安岭以西、东北平原和辽宁沿海。冷涡导致的雷暴大风占总体雷暴大风的50.6%,辽河平原是冷涡雷暴大风最高发区域。东北地区总体和冷涡雷暴大风均具有单峰分布的日变化特征,在午后发生频率最高,但是深夜和上午时段雷暴大风多与冷涡有关,占比达75%。（2）雷暴大风逐小时出现的站数（简称“站数”）大多小于10次,站数大于10次的雷暴大风个例中,冷涡个例占56.5%,高于非冷涡。相比于非冷涡,冷涡雷暴大风发生在更干冷、850与500 hPa强温度直减率以及强的风垂直切变和风暴承载层环境中。（3）冷涡系统的不同象限出现的雷暴大风占冷涡雷暴大风的百分比从大到小依次为东南象限（73.5%）、西南象限（17.5%）、东北象限（7.5%）和西北象限（1.5%）。冷涡外围的雷暴大风次数多于冷涡本体,集中出现在冷涡东南象限距离冷涡中心0.5—2个冷涡半径的范围内,该区域大气中层存在干层、低层存在大的温度垂直递减率、中等以上的风垂直切变和更大的风暴承载层风速,并且更容易受低空切变线的影响,这也是冷涡雷暴大风集中出现在该区域的原因。（4）导致雷暴大风的冷涡中心集中于（45°—55°N,111°—128°E）,其中导致区域性雷暴大风的冷涡中心的频次分布为南北向,集中在116°E和122°E处。造成区域性雷暴大风的冷涡中心和最外围环流的位势高度均低于造成局地雷暴大风的冷涡,春、秋季差异更明显;冷涡半径在8月略大于导致局地雷暴大风冷涡,其他月份则反之。以上研究证明东北冷涡是导致东北地区雷暴大风最主要的天气系统,总结的冷涡不同象限处雷暴大风的空间分布和产生区域性雷暴大风的冷涡的特征,可供东北冷涡雷暴大风预报、预警时参考。     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

利用常规气象观测资料、自动站资料、卫星、雷达和NCEP再分析资料,针对2015年8月22日冷涡背景下华北东北部和黄淮地区同时出现的不同类型强对流天气,对比分析引发不同天气的两种中尺度对流系统的演变过程及冷涡背景下不同强对流天气的成因。具体结论如下:(1)同一冷涡背景下,华北东北部位于冷涡中心外围西南象限和地面冷高压前沿,触发的分散性多单体风暴位于冷涡外围的涡旋云系中,引发以短时强降水为主的强对流天气;黄淮地区位于冷涡后部和地面冷锋前,槽后晴空区的多个对流单体,合并后形成人字形飑线系统引发短时强降水、冰雹和雷暴大风天气;(2)环境热力和水汽的差异为形成不同的强对流天气提供了前提条件:华北东北部受高层暖脊影响,地面高压后部的偏东气流带来水汽输送,整层暖湿的条件利于产生强降水;黄淮地区高层有补充干冷空气,利于热力不稳定条件发展,但黄淮地区低层水汽不足,风雹天气在较干环境场中不易被触发;(3)引发不同强对流天气的对流触发机制不同,两处的初始对流均受同一地面辐合线影响,但华北东北部在地形抬升与辐合线共同作用下不断新生单体;黄淮地区的初始局地热对流形成后,其前沿的辐散出流与环境风形成新的辐合,使原辐合线断裂和转向;(4)出现不同强对流天气时垂直风切变不同,黄淮风雹区的中层垂直风切变更显著,有利于形成持续性的强风暴;强对流天气发生时,华北东北部中低层风场的演变与天气尺度系统的变化有关,黄淮地区中低层风的垂直分布与中尺度对流系统的发生发展有关。     

长生命史冷涡影响下持续对流性天气的环境条件

利用云图和NCEP 1°×1°再分析资料,对生命史长达9天的冷涡系统的云图形态、移动轨迹、强度变化及其长久维持的原因进行了分析;并对比分析该冷涡影响下的持续对流性天气与冷涡分裂的冷空气、湿度层结及水汽条件的关系,探讨对流性天气的预报着眼点和不稳定参数阈值。主要结论:(1)连续9天对流性天气分别出现在冷涡涡旋云系头部的南部或东南部。强的对流过程时,云顶TBB温度在-40～-72℃;弱的对流过程时,云顶TBB温度在-40℃以上。(2)东亚阻塞高压两侧高涡度区的正涡度平流交替补充冷涡对正涡度的损耗,是冷涡长久滞留维持的主要原因。(3)冷涡在长生命期中是动态的,冷涡中心距研究代表点的距离与对流性天气的强弱有关;对流层中层V分量能敏感地反映冷涡分裂的冷空气活动情况。(4)随着对流性天气的持续,低空湿度层逐渐增厚,而850～700 hPa相对湿度≤60%的相对于区始终存在;975 hPa水汽通量的大小和方向反映来自渤海的水汽输送状况。(5)强天气威胁指数SWEAT和风暴相对环境螺旋度SREH在判断对流性天气的强度方面比常用的不稳定参数效果好。     

华北冷涡背景下山东两次强对流天气过程对比分析

基于地面和高空观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料及多普勒雷达等资料,对发生在山东两次相似环流形势的华北冷涡背景下,造成不同类型的强对流天气进行对比分析。结果表明：(1)2016年6月14日发生的强对流天气(“6·14”过程)以雷暴大风和短时强降水为主,发生在低层弱的垂直风切变环境中,对流层中下层(400～900 hPa)存在较为深厚的暖湿平流,水汽输送充沛,同时造成0℃、-20℃层高度抬升,有利于短时强降水而不利于冰雹产生;2018年6月13日发生的强对流天气(“6·13”过程)以雷暴大风和冰雹为主,发生在较强的条件不稳定层结和强的低层垂直风切变环境中,400～500 hPa冷平流以及低层暖平流的同时增强,有利于对流层中层的温度垂直递减率进一步增大,造成-30～-20℃层进一步下降,促成了大冰雹的发生环境。(2)“6·14”过程是由地面辐合线触发,“6·13”过程是由锋面触发。(3)“6·14”过程强反射率因子高度低,无明显高悬强回波结构,利于出现短时强降水;“6·13”过程具有单体结构密实和明显高悬强回波结构特征,因此,6·13”过程对流强度更强,更容易出现冰雹。     

冷空气活动频繁强对流天气致灾——2007年5月

2007年5月,全国平均气温为17.1℃,比常年同期偏高1.5℃,为1951年以来历史同期最高值.全国平均降水量为59.7mm,较常年同期（67.0mm）略偏少.5月上中旬,西北东部、华北、黄淮温高雨少,干旱严重,下旬出现有效降水,旱区旱情得到缓解;部分地区遭受暴雨或雷雨大风、冰雹等强对流天气袭击;北方地区出现6次沙尘天气过程,较2000-2006年同期偏多;5月下旬,华北、黄淮出现今年以来范围最大的一次高温天气.今年第二号（0702号）强台风玉兔于5月17日在西北太平洋洋面上生成,但对我国近海没有产生影响.     

一次强对流天气中尺度涡旋结构和冰雹落区分析

利用临沂新一代天气雷达资料和中尺度数值模式MM5,模拟分析了2005年6月18日临沂市一次强对流天气过程.分析表明:强对流天气过程丰要发生在高空干冷气流、低空暖湿气流的不稳定大气层结下,影响系统为中层700 hPa的中尺度涡旋.涡旋的生成机制为:在西南风的背景场上,两北气流和东南气流分别从高空和低空向其嵌入,形成了巾尺度气旋性涡旋.该涡旋风场和温湿场结构东西不对称,冰雹落区主要位于涡旋中心东南侧;雷达回波的演变分析表明,强回波区回波强度中心由低到高几乎呈垂直分布;降雹过程中,回波强度增强,回波顶下降,VIL值迅速减小.     

两次东北冷涡天气异同的成因分析

2006年7月5日和2006年6月16日是两次冷涡位置相似,造成的天气不尽相同的东北冷涡天气过程.利用常规气象资料、卫星云图、自动站资料、NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°,一天4次),对两次天气过程的大尺度环流场、云图演变、能量场、动力场进行了对比分析.结果表明:同在东北冷涡天气背景下,由于中低层温度场配置不同、上下游系统强弱不同,导致天气不同;东北冷涡云带尾部的云团以"前消后长"的传播形式向前传播;强对流天气与θse高能区的密集带、SI指数场的负值区、地面中尺度辐合线的偏南气流、水汽能量的大值区及CAPE的高值区有较好的对应关系.     

广东一次强对流天气过程分析

利用常规探测资料和雷达等非常规资料,对2007年4月17日一次大范围强对流过程的天气背景、物理量诊断、雷达回波演变特征等进行了分析,结果表明:雷达反射率图上出现的三体散射回波以及对应的径向速度图上中等强度的中气旋预示着强冰雹的出现,局地剧烈天气(大冰雹和11级强风)出现在锋前,而大范围的强对流天气则出现在锋面附近;干冷...     

郑州地区3次冷涡型强对流天气对比分析

对2004年6月中下旬郑州地区3次比较典型的强对流天气的高低空形势、物理量场及雷达资料的对比分析结果表明:1)500 hPa冷涡的位置在42°N以南,郑州上游有较强冷平流侵入,并且700 hPa和850 hPa也有对应低值系统存在,是郑州地区强对流天气发生发展的大尺度环流背景.2)地面中尺度辐合线的存在是强对流天气的主要触发机制.3)动力因子的差异造成了不同类型的强对流天气.4)雷暴云中强下沉冷空气在近地层强烈辐散能够引起地面大风.5)水汽因子的差异决定了雷雨能否发生.上下层均为干冷空气时一般仅伴有大风天气;低层暖湿、中高层干冷时能增加大气的对流性不稳定,有利于强降水和局地冰雹的产生.     

郑州强对流天气成因分析

对2004年郑州出现的7次强对流天气过程的天气形势、影响系统及稳定度的分析结果表明华北低涡和NW气流形势下存在着低层升温、高层降温机制,使大气层结趋于不稳定,当测站高低空温差或温度平流差达到一定量值,且近地层存在辐合系统时,易出现强对流; SW气流或高压控制时,大气高温高湿,具有较强不稳定能量,若850 hPa或地面出现辐合系统时,易产生强对流;地面湿度连续数天加大或保持在某一值域,其上空温湿24 h变化呈上趋冷下趋暖或上趋干下趋湿并达到一定量值,预示强对流的发生;700～500 hPa湿度明显减小,24 h温度露点差加大4 ℃以上,或近地层θse≥350K,中低层Δθse≥26 K,θse小值位于700 hPa或500 hPa,其厚度≥2000 m,易出现强雷雨大风; 700 hPa以下t-td≤4.3 ℃,或连续4天850 hPa t-td≤7 ℃、700 hPa t-td≤5 ℃、500 hPa t-td≤9 ℃,PW≥12,可预示短时暴雨的出现.