“干暖盖”在强风暴形成中的作用

一、天气背景对流层低层存在一个逆温层(或盖子)是强风暴环境场的一个普遍特征。我们从观测资料中发现“盖子”以上的空气具有沙漠或半干旱地区混合层的特性,近底部相当干暖,温度递减率几乎是干绝热的,而且从200到400毫巴的气层内混合比随高度变化极其缓慢,因此,盖子上的空气与来自干旱的高原地带的被抬升的混合层性质相当一致。我们称此“盖子”为“干暖盖”。这个暖盖常出现在西风带高空槽的东部,那里边界层湿空气被引导北上到干旱高原以东和以北。由于高空的西南风或西风,沙漠的混合层被平流到近地层湿空气的上空,形成了干暖盖,当边界层的     

两次春季强风暴天气环境场对比分析

利用NCAR/NCEP再分析资料和常规气象观测资料,对发生在长江中下游的两次春季强风暴天气影响系统、不稳定条件、触发机制进行对比分析。结果表明:(1)两次强风暴天气,都是在东北冷涡大背景、高空槽、低层切变线和偏西气流的有利形势下产生的;(2)两次强风暴过程的近地面比湿不足12 g/kg,相对湿度在600 hPa附近呈现低—高—低的变化,近地面的水汽通量在强对流发生地附近辐合;(3)流场分布表征:低层辐合、高层辐散;强风暴发生前后垂直速度是下沉—上升—上升运动减弱的变化;(4)风暴发生前近地层温度梯度明显加强;K指数30℃、SWEAT指数100;(5)上层干冷空气下传侵入引发的对流不稳定层结、较强垂直风切变、能量锋区的存在、高低空急流耦合所造成的抽吸作用均有利于触发强对流天气的产生;(6)两次强风暴过程的不同点有:近地面第1次过程的湿度比第2次过程的湿度低;第1次过程的能量锋区自下而上北抬,第2次过程南撤。     

珠江三角洲附近地区强风暴的中尺度环境场若干特征分析

用滤波方法对两次强风暴天气过程进行尺度分离,得到与强风暴天气区相对应的中尺度扰动流场,分析结果表明:(1)强风暴天气—般出现在前期的层结不稳定区域内非热成风的大值中心附近。(2)在强对流的活跃阶段,在行星边界层的较下部和对流层的中部,分别有一无辐散层;从地面往上,辐散辐合依次相间出现;在强对流区的上空,存在明显的中尺度辐合和辐散中心。 此外,文中对中尺度扰动和强对流天气的成因作了初步讨论。      

珠江三角洲突发性强风暴环境流场研究

本文对1985年3月27日珠江三角洲一次灾害性强风暴过程,分析了GMS间隔为半小时的卫星资料,并对风暴发生前后连续三个时次的资料,进行尺度分离和诊断,得到了以下结果:(1)风暴的发生、发展非常迅猛。云团强烈的发展约为一小时;(2)尺度分离后的环境流场,表现出强风暴天气发生在低层中尺度辐合流场与高层中尺度辐散流场的叠加区内;(3)以λ_(max)=1500km为尺度特征的大气运动对非地转所引起的低层辐合和高层辐散起主导作用。这种散度场对触发强天气是极其重要的。而这种特征散度场是由于各层偏差风分布的某些不均匀     

珠江三角洲重大灾害性强风暴的环境流场研究

急流是大气环流的重要成员,它与整个大气环流活动的关系以及与某些特定天气过程的联系早已成为天气学研究中的一个重要内容,并有系统的总结[1]。在我国,对急流同某些重要天气过程(如暴雨)的联系,也有不少研究结果[2,3,4]。但它们多是分析讨论高、低空急流同暴雨成因方面的一些研究。对于强风暴,尤其是珠江三角洲的强风暴同急流联系的少数研究中也多是个例分析。本文则是从历史资料普查入手,统计分析急流同珠江三角洲地区灾害性强风暴的关系,以期得到珠江三角洲强风暴与急流相关性的一      

珠江三角洲局地强风暴发生的环境条件

中纬度地区局地强风暴发生的环境条件已有过许多研究[1-6],陶诗言[7]归纳出三个必要条件：(1)对流层中下层为明显位势不稳定,(2)有强的垂直风切变,(3)中层十分干燥。同类的热带地区研究工作比较少见。本文根据1976-1983年3-8月出现在珠江三角洲的局地强风暴和广州站逐日08时探空资料,分析了各月局地强风暴发生的有利和不利条件。发现本地区局地强风暴发生的环境条件与中纬地区相比,在垂直风切变、中层湿度和稳定度等方面是不同的。     

浙江上空干暖盖及其作用

本文应用单站资料以及对流层低层等压面上的饱和能差分布对浙江省九次大范围强对流天气进行了分析和探讨。定义单站上空饱和能差≥12℃为浙江干暖盖范围。结果发现,强对流发生前,位于对流层底层的浙、闽沿海地区往往有一个饱和能差的大值中心。强对流发生在850毫巴饱和能差为10—15℃的西北侧区域。单站上空饱和能差最大中心出现在降雹前一天,当单站上空的饱和能差迅速减小到12℃时,最易爆发强对流。     

梅雨暴雨系统中的θse暖盖

本文利用一个10层中尺度湿模式,对长江流域的一次梅雨暴雨进行数值模拟。结果如下：1. 梅雨暴雨系统中有θse暖盖存在,并在降水过程中维持加强。它与美国中西部强风暴暴雨系统中的干暖盖不同,是湿暖盖。2．降水多发生在暖盖北侧或东北侧、θse水平梯度大的地区,该地区还处于850—700百帕层的位势不稳定中心和强上升区重叠处附近。3．暖盖的作用除了可抑制其下层（边界层）位势不稳定能量的随时释放外,还起到增强其上层（对流层中低层）位势不稳定度的作用,因而暖盖在暴雨过程中提供了有利于深厚积云对流发生发展的热力环境条件。4．从对热成风涡度方程的讨论可知,暴雨多出现在暖盖上层的位势不稳定中心区和强上升区附近,是由于该处的位势不稳定度及其水平分布不均匀性和上升速度及其水平分布不均匀性的互相耦合,造成热成风不平衡,引起抽气式垂直环流的发生发展,并引起重力惯性波的不稳定之故,所以暖盖还对大气不平衡状态的发展起促进作用。 5．由暖盖的个别变化方程可知,暖盖生成的决定性因子是地转热成风（Vg/p）对水汽的平流和热成风不平衡（v’/ p）引起的θse平流。因此雨区南侧低空偏南湿急流的存在对雨区暖盖的增强极为有利。     

Characteristics and possible formation mechanisms of severe storms in the outer rainbands of Typhoon Mujiga (1522)

To better understand how severe storms form and evolve in the outer rainbands of typhoons, in this study, we investigate the evolutionary characteristics and possible formation mechanisms for severe storms in the rainbands of Typhoon Mujigae, which occurred during 2–5 October 2015, based on the NCEP–NCAR reanalysis data, conventional observations, and Doppler radar data. For the rainbands far from the inner core (eye and eyewall) of Mujigae (distance of approximately 70–800 km), wind speed first increased with the radius expanding from the inner core, and then decreased as the radius continued to expand. The Rankine Vortex Model was used to explore such variations in wind speed. The areas of strong stormy rainbands were mainly located in the northeast quadrant of Mujigae, and overlapped with the areas of high winds within approximately 300–550 km away from the inner core, where the strong winds were conducive to the development of strong storms. A severe convective cell in the rainbands developed into waterspout at approximately 500 km to the northeast of the inner core, when Mujigae was strengthening before it made landfall. Two severe convective cells in the rainbands developed into two tornadoes at approximately 350 km to the northeast of the inner core after Mujigae made landfall. The radar echo bands enhanced to 60 dBZ when mesocyclones occurred in the rainbands and induced tornadoes. The radar echoes gradually weakened after the mesocyclones weakened. The tops of parent clouds of the mesocyclones elevated at first, and then suddenly dropped about 20 min before the tornadoes appeared. Thereby, the cloud top variation has the potential to be used as an early warning of tornado occurrence.     

湖南省历史罕见的一次低温雨雪冰冻灾害天气分析

在欧亚大陆中高纬度稳定维持阻塞形势的环流背景下,2008年1月10日-2月2 日中同南方地区连续经历了4次历史罕见的大范围低温雨雪冰冻天气过程.应用多种常规、非常规观测资料及NCEP再分析资料,在对该过程的大尺度环流及水汽输送特征进行诊断分析的基础上,细致分析了受灾最为严重的湖南省冰冻分布地域特征、多种气象因子及特殊地形对冰冻强度的影响,并对造成降水性质差异及强冰冻的成因进行了探讨.结果表明:中高纬阻塞高压、西太平洋副高及南支槽是造成此次持续性雨雪天气的主要影响系统,持续而强盛的水汽输送对雨雪冰冻的强度和范围起重要作用;冰冻形成与增长是多种气象因子综合影响的结果.地面日平均温度、700 hPa风向风速、逆温强度及冷垫厚度对冰冻强度预报有很好的指示意义.当冰冻形成条件具备后,融化层及冷垫越深厚、地面日平均气温越低则冰冻发展越显著.若700 hPa维持强盛的西南急流、850 hPa持续偏东北风时,最有助于逆温加强,冷垫增厚.强冰冻的预报着眼点应关注700 hPa附近的剧烈增温、增湿及850 hPa以下的强降温;近地面层丰富的过冷水滴和叠置于深厚冷气层之上的暖性"逆温层"的建立和维持是大范围强冰冻天气产生的一个重要原因;此外,湖南特殊的地理位置及复杂的地形地貌特征对冰冻的持续和发展有较大影响.     

湘西北暴雨对鄂东南降雨影响的合成对比分析

先介绍前一天湘西北出现暴雨后,次日鄂东南出现与不出现暴雨的两个个例,然后统计2003-2006年4-9月前一天湘西北出现暴雨前提下次日鄂东南出现暴雨与否的两种情况.应用ECMWF格点分析资料,将6个鄂东南次日出现暴雨个例进行合成,同时选出6个鄂东南次日不出现暴雨个例进行合成.对比研究这两种情况在天气过程前、过程中和过程后天气要素场差别,发现次日鄂东南出现暴雨的情况500 hPa影响低槽偏深、位置偏西、东移速度偏慢;850 hPa江南有西南风急流出现,鄂东南有θse≥345 K高能舌活动.次日鄂东南不出现暴雨,500 hPa低槽浅、位置偏东、东移较快,鄂东南地区由弱槽转为弱脊;850 hPa江南地区没有出现西南风急流,鄂东南没有θse≥345K高能舌活动.     

对流性强风暴系统的螺旋度动力学研究

利用风暴尺度的数值模式ＡＲＰＳ成功地模拟了１９７７年５月２０日在美国Ｏｋｌａｈｏｍａ州Ｄｅｌ Ｃｉｔｙ的一次强对流风暴过程。其模拟结果与实际的观测非常接近，模式积分 ４０分钟，初始对流单体发生了分裂，产生了新的对流单体。原有对流单体在原地维持成熟的结构，表现出较强的稳定性，而分裂出的新单体在移动过程中，逐渐向成熟位相发展，并且又分裂出新的单体。利用模拟结果，着重讨论了风暴发展过程中螺旋度和超螺旋度的空间结构和时间演变特征，以及在强风暴系统的对流发展过程中的动力学作用。初始环境场的螺旋性结构有利于风暴的发展。在风暴发展阶段，低螺旋度有利于大尺度向对流尺度的能量串级，而在风暴成熟阶段，高螺旋度则有利于对流单体的能量维持，从而形成长生命周期的对流系统。在风暴的发展过程中，风暴流场结构具有向Ｂｅｌｔｒａｍｉ流结构的调整趋势，螺旋度向高值发展。超螺旋度在流体粘性作用的影响下，可反映出螺旋度密度空间积分的时间变化趋势，负的超螺旋度可使螺旋度增加。在对流风暴发展阶段，超螺旋度为负值，对流单体的结构螺旋性增强、螺旋度的增大，在风暴到达成熟阶段后，超螺旋度转为正值。因此，超螺旋度可用来标志对流风暴系统的成熟程度。     

夜间逆温层高度的预报

本文用一维非定常位温方程,考虑湍流垂直输送和夜间长波辐射冷却作用,导出了晴空夜间逆温层高度的预报方程,并用成都双流机场的实测资料进行了计算.结果表明预报方程的计算结果与实测情况符合较好.     

A climatic study of severe storms over Bulgaria produced by Mediterranean cyclones in 1990−2001 period

Over south-eastern Europe, severe weather events are often associated with Mediterranean cyclones. This paper presents a climatic study of severe storms over Bulgaria produced by synoptic-scale Mediterranean cyclones, which are the main high-impact weather systems for the region during the winter season. The study is based on a synoptically oriented data set that contains systematic information about the pronounced Mediterranean cyclones including their life and trajectories over the Mediterranean area and the severe storms over Bulgaria produced by them. The definition of a severe storm is a storm in which the wind speed and precipitation exceed thresholds of 15 m/s and 30 mm/24 h, respectively. The observed severe storms were split into two groups by the number of districts where they have caused damages. During the last years a trend of decreasing numbers of initiating synoptic-scale Mediterranean cyclones has been observed. However, the number of those producing a high-impact weather phenomenon over Bulgaria has increased. In these high-impact cases, the observed paths of the cyclones are connected to the specific circulation conditions over the region. In the most severe cases, almost 80% of the cyclones move through the southernmost parts of Balkan Peninsula and for a large portion of them, this motion is associated with a blocking regime in the mid-level mass field.The development of such Mediterranean cyclone cases has been studied and results are presented here. The results illustrate the synoptic-scale mechanisms for intensification of a feeding flow of Mediterranean air towards the area affected by extremely severe weather.     

用不稳定能量理论分析和预报夏季强风暴的一种方法

不稳定能量的释放能够造成强烈的对流活动,产生风。雨、雷电等天气。根据这种观点,使用总比能温度和饱和总温度等物理量,给出几种不稳定能量的简单公式。应用这些公式分析比能廓线、等压面能量形势图和区域地面图等,可以找出夏季风暴发生前期的一些重要条件,便于在予报业务中作为常规天气图的辅助手段使用。     

Analysis of two severe hail supercell storms on 11 April 2012

2020年3月21日和5月4日在低层暖平流强迫背景下湖南怀化出现两次罕见的6 cm大冰雹。基于常规气象资料和多普勒天气雷达资料,对这两次大冰雹过程的超级单体风暴的强度结构、动力场结构进行分析。结果表明：（1）两次过程均发生在低层暖平流强迫背景下,中等强度对流有效位能、大的深层垂直风切变和高的能量螺旋度,有利于风暴组织性发展与维持,地面辐合线是主要触发因子。（2）6 cm冰雹均发生在超级单体风暴强烈发展初期,由无中气旋特征的“类超级单体”造成,出现钩状回波、旁瓣回波以及三体散射和回波悬垂等特征。（3）风暴强烈发展阶段垂直动力场均表现出低层辐合、中层气旋性旋转和反气旋旋转并存的双涡管式旋转、高层辐散特征。（4）大冰雹降落前风暴最大反射率因子和单体垂直累积液态水含量均达到67 dBz和69 kg·m^-2。强中心高度和最强切变高度的下降均反映出冰雹的降落。

     

Statistics of the tropopause inversion layer over Beijing

High resolution radiosonde data from Beijing, China in 2002 are used to study the strong tropopause inversion layer （TIL） in the extratropical regions in eastern Asia. The analysis, based on the tropopause- based mean （TB-mean） method, shows that the TIL over Beijing has similar features as over other sites in the same latitude in Northern America. The reduced values of buoyancy frequency in 13-17 km altitude in winter-spring are attributed to the higher occurrence frequency of the secondary tropopause in this season. In the monthly mean temperature profile relative to the secondary tropopause, there also exists a TIL with somewhat enhanced static stability directly over the secondary sharp thermal tropopause, and a 4 km thickness layer with reduced values of buoyancy frequency just below the tropopause, which corresponds to the 13-17 km layer in the first TB-mean thermal profile. In the monthly mean temperature profile relative to the secondary tropopause, a TIL also exists but it is not as strong.
For individual cases, a modified definition of the TIL, focusing on the super stability and the small distance from the tropopause, is introduced. The analysis shows that the lower boundary of the newly defined TIL is about 0.42 km above the tropopause, and that it is higher in winter and lower in summer; the thickness of the TIL is larger in winter-spring.     

2020年5月17日和6月1日山东强冰雹风暴双极化特征分析

利用济南、青岛和烟台S波段双偏振多普勒天气雷达资料和常规观测资料以及天气实况,对2020年5月17日和6月1日两次强对流天气过程的关键环境物理量和风暴低层强冰雹区偏振量、三体散射、强冰雹衰减等偏振特征等进行了分析。结果表明:1)两次强对流天气都具有大的温差和强垂直风切变,中层较干。5月17日山东半岛0～6 km垂直风切变更强,低层湿度更大,湿球0 ℃层高度较低,是产生多个超级单体风暴并出现特大冰雹的关键物理量。2)5月17日城阳风暴低层强冰雹区具有适中的差分反射率（ZDR）和偏小的相关系数CC及偏大的差分相移率（KDP）。ZDR多在0.30～2.60 dB之间,平均为1.50 dB;CC多在0.900～0.965之间,平均为0.931;KDP多在2.0～6.3(°)·km-1之间,平均为4.1 (°)·km-1。少量融化的冰雹粒子和大的雨滴导致适中的ZDR和偏大的KDP。3)6月1日长清风暴低层强冰雹区具有偏小的ZDR和偏小的CC及大的KDP。ZDR多在-0.12～1.50 dB之间,平均为0.68 dB;CC多在0.925～0.970之间,平均为0.950;KDP多在4.0～7.6 (°)·km-1之间,平均为5.8 (°)·km-1。高浓度的液态雨滴和融化的小冰雹粒子导致大的KDP。4)三体散射、旁瓣回波、衰减及波束非均匀填充(nonuniform beam filling,NBF)等特征可作为冰雹识别判据。衰减特征在ZDR产品上表现较为明显,风暴核后侧较长径向上出现负值区,显著衰减可作为特大冰雹的判据。NBF仅在CC产品上有明显特征,风暴核后侧较长径向上CC明显较小。