2021年7月21日保定清苑龙卷雷达观测和环境条件分析

利用石家庄新乐SA型多普勒天气雷达资料、雄安新区安新东白庄X波段相控阵多普勒天气雷达资料、ERA5再分析资料和常规观测资料对2021年7月21日河北省保定市清苑区东闾村龙卷过程进行了详细分析。结果如下：（1）龙卷于15时43分开始,历时22分钟,根据灾情判定此次龙卷为EF2级。造成此次龙卷的影响系统不典型,500 hPa及以下为切变或风速辐合区,700 hPa急流不仅输送了暖湿空气,加强了不稳定,还加大了垂直风切变,有利于强对流的生成和发展。（2）造成龙卷的微型超级单体风暴环境场特征：CAPE达到1 680.3 J/kg,0～3 km垂直风切变较大为17.1 m/s,0～1 km垂直风切变为7.1 m/s,0～6 km垂直风切变较小为7 m/s,湿层相对深厚,抬升凝结高度为316.1 m。（3）SA型多普勒天气雷达和X波段相控阵雷达观测到的1 km以上中气旋起止时间、强度、伸展高度和演变趋势基本一致。（4）X波段相控阵雷达径向分辨率很高,同时龙卷距离雷达较近,因而方位角方向分辨率也很高,观测更精细。X波段相控阵雷达在龙卷发生前5分钟到龙卷结束持续观测到1 km以下的低层中气旋,对发布龙...     

辽宁“21·11”特大暴雪的双偏振雷达参量特征分析

2021年11月7—9日辽宁地区出现罕见特大暴雪过程(简称“21·11”特大暴雪),利用营口S波段双偏振雷达资料,分析不同降雪阶段的偏振参量特征差异,从中可以定性判断出过程的动力和微物理结构。强降雪时段(7日17:00—20:00,世界时)15 dBZ以上回波伸展到8 km附近,35 dBZ水平反射率因子(ZH)强度伸展到5 km以上,而且低层3 km高度以下点缀着40 dBZ以上的强反射率因子,说明本次高架对流降雪过程对流旺盛,空气中水汽条件深厚,容易形成较大直径与较高数浓度的雪花,产生强降雪;但是,差分反射率(ZDR)为-0.3～0.3 dB,高层和低层ZDR值均接近于0,下落的粒子形状近似圆球状,说明空中雪的粒子主要为小球形冰晶和雪花。在最强降雪时段,7 km高度的空中差分传播相移率(KDP)出现较大正值[≥0.3 (°)·km^-1],说明高空冰晶和雪粒子有较高的数浓度,可以用来预测降雪强度跃增。辽宁中部的强降雪粒子雷达特征为：在>2.0 mm小时强降雪估测中,ZH最大值和平均值分别为33～35 dBZ和21～26 dBZ,ZDR平均值和最大值分别为-...     

一次黄海之滨中尺度对流复合体多尺度结构特征观测研究

2006年7月3日傍晚到4日凌晨,苏北到黄海的一个中尺度对流复合体(MCC)产生了系列龙卷、直线型对流大风和强降水,利用常规高空地面观测、区域自动气象站、卫星云图以及多普勒天气雷达资料,详细分析此次中尺度对流复合体的结构和产生的天气背景。主要结论如下:(1)该中尺度对流复合体高层为对应分离背景场的强辐散,中层在副热带高压西北侧和500 hPa东移的短波槽前,地面位于锋面气旋暖区内;该中尺度对流复合体发生在中等到强的对流有效位能、强的深层(0—6 km)和低层(0—1 km)风垂直切变环境下;(2)该中尺度对流复合体主要垂直环流特征为:近地层东南气流和其上的中低层西南暖湿气流从对流复合体南部流入到复合体中心,复合体后部对流层中低层和中层为较干冷的西北气流夹卷进入中尺度对流复合体,导致降水蒸发冷却形成强烈下沉气流,产生带有西北风动量的下沉气流,到地面形成β中尺度冷池,冷池与周边暖湿气流的交界处为β中尺度阵风锋,同时中尺度对流复合体位于对流层低层到地面部分形成深厚冷池导致的雷暴高压,阵风锋前部有β中尺度暖低压;中尺度对流复合体中高层由于水汽凝结潜热释放加热形成暖心结构,位于对流层中层的主要特征为β中尺度气旋性涡旋对应的中尺度低压,对流层高层存在β中尺度辐散反气旋环流;(3)多普勒天气雷达探测揭示该中尺度对流复合体成熟阶段主要呈现为线性结构,主要构成是一条尺度在150—200 km的活跃弓形飑线,还有数条较弱的呈气旋性弯曲的对流雨带,雨带旋入共同的涡旋中心,该涡旋中心与地面锋面气旋的中心相对应(重合),同时也是相应中尺度对流复合体的β中尺度气旋的中心,直径为40—60 km;(4)在上述活跃弓形飑线的前侧出现多个中尺度涡旋,4个EF2级龙卷和3个EF1级龙卷都发生在这些中尺度涡旋内,导致龙卷的中尺度涡旋水平尺度为4—5 km,旋转速度接近超级单体的强中气旋旋转速度,垂直伸展比超级单体中气旋浅薄,形成机制也与超级单体中气旋有明显差异;(5)该中尺度对流复合体成熟阶段的云系尺度为1000 km,其中低于220 K (-52℃)冷云盖的尺度在400 km左右,其内部结构的主要构成是一条150—200 km长的活跃弓形飑线,地面β中尺度冷池和阵风锋,沿着弓形飑线前侧出现多个尺度为4—5 km的中尺度涡旋,其中部分中尺度涡旋导致尺度只有几十至几百米的EF1和EF2级龙卷,呈现出明显的多尺度结构特征。      

极端雷暴大风的环境参量特征

为了研究极端雷暴大风天气环境要素特点,选取2002—2017年中国各地区极端雷暴大风个例95个和不伴随强对流的普通雷暴个例95个,通过两者间关键环境参数的对比,揭示极端雷暴大风事件的关键环境参数特征。结果表明:极端雷暴大风天气发生在对流层中层相对干的环境下,表现为400~700 hPa极端雷暴大风对应的单层最大温度露点差和平均温度露点差平均值分别为25.7℃和13.6℃,而普通雷暴的相应值分别为16.2℃和6.5℃。统计结果表明:尽管产生极端雷暴大风的对流风暴和普通雷达对应的地面露点差异并不大,但前者相应的大气可降水量（平均值为37 mm）明显低于后者（平均值为51 mm）,差异突出表现在两者湿层厚度的不同上;相对于普通雷暴事件,极端雷暴大风事件对应的对流有效位能值（平均值为1820 J·kg-1）明显高于普通雷暴事件的对应值（平均值为470 J·kg-1）;此外,极端雷暴大风事件对应的对流层中下层垂直温度递减率、下沉有效位能、夹卷层平均风速和0~6 km,0~3 km垂直风切变均明显大于普通雷暴事件对应的相应值。     

“4·11”海南致灾雷暴大风环境场与多普勒雷达回波特征分析

利用海口多普勒雷达、海南省区域加密自动站和常规资料对2016年4月11日凌晨发生在海南岛北部近海和陆地的大范围雷暴大风过程进行天气学分析。结果表明:（1）这次雷暴大风过程发生在500 hPa槽前、低空急流左前侧、低层切变线南侧、高空急流分流区下方和地面静止锋南侧的有利于对流发展的较大范围上升气流区域内;（2）对流风暴移动路径上的大气环境具有中等程度的条件不稳定、对流有效位能CAPE以及上干冷下暖湿的温-湿廓线垂直结构、强的深层垂直风切变,对流风暴形成后最终组织发展产生雷暴大风、大冰雹和短时强降水的多单体带状回波和弓形回波;（3）在多单体带状回波中镶嵌的风暴A和B各自发展成为具有中层径向辐合特征的超级单体,风暴B和C合并形成弓形回波,其中风暴C的中气旋加强成为弓形回波北部的气旋式中尺度涡旋;（4）阵风锋对对流风暴的正反馈作用、对流风暴前侧强劲的暖湿入流与风暴后侧径向风速相当的冷池出流,长时间倾斜依存的自组织结构及其与强的低层环境风垂直切变的相互作用,是多单体风暴和弓形回波长时间维持和加强的主要原因;（5）地面原来存在的β中尺度辐合切变线,对流风暴主体回波沿着海南岛北部近海东移等因素,有利于多单体带状回波和弓形回波的长时间维持。      

下击暴流形成机理及监测预警研究进展

下击暴流指对流单体强下沉气流引发的地面或地面附近的爆发性辐散出流,单个下击暴流会导致千米尺度地面强阵风,而下击暴流簇可导致较大范围间断性地面灾害性强阵风,其形成机制亦不限于强下沉气流辐散。文章回顾了下击暴流的界定,然后分为孤立风暴产生的下击暴流和中尺度对流系统内嵌的下击暴流两种情况进行讨论,内容包括对流大风和下击暴流产生的物理机理、风暴结构特征以及基于多普勒天气雷达的预警技术。在上述回顾基础上,对下击暴流形成机理及监测预警难点进行了讨论,提出了与下击暴流相关的亟需研究的问题。     

中国冷季高架对流个例初步分析

通过对3个中国冷季高架对流个例进行详细分析,试图揭示中国冷季不同类型高架对流在环境背景、雷达回波结构、产生的天气类型和主要形成机理方面的主要特征,包括共同点和差异。利用常规高空和地面观测、NCEP分析和雷达回波资料,采用对不同类型多个典型个例分析的方法进行研究。首先给出了中国冷季高架对流的定义,然后分别仔细分析了3个不同类型冷季高架对流个例,探讨他们各自的环境背景特征,生成与发展机理,对他们的相同点和差异进行了对比。3个个例的共同特点是斜压性和深层风垂直切变都很强,对流发生区在地面锋面冷区一侧数百千米。不同点是前2个个例为条件不稳定结合水汽和抬升触发等条件导致的垂直对流,低层暖平流都很强,但对流有效位能差异很大,对流强度和导致的天气差异很大。第3个个例为条件对称不稳定结合水汽等条件形成的倾斜对流个例,倾斜对流区在地面锋面以北500-600 km处,冷垫非常深厚。第1个例子于2012年2月27日发生在华南,最不稳定气块对流有效位能只有100 J/kg左右,深层风垂直切变很强,850-700 hPa的辐合切变线触发了该高架对流,对流较弱,最强反射率因子在40-45 dBz,只产生了雷电、霰和小冰雹。第2个例子于2007年3月30日晚上出现在山东半岛,最不稳定气块对流有效位能达1400 J/kg,0-6 km风垂直切变（风矢量差）达32 m/s,形成数个结构类似超级单体的对流风暴,多个多单体强风暴,和大量多单体风暴,最强反射率因子将近70 dBz,导致6个站出现冰雹,其中1个站观测到直径23 mm的大冰雹,另1个站点出现21 m/s对流大风。其最有可能的触发机制是以泰山为中心的山地激发出来,在低层为稳定层,以上为深层条件不稳定层和强风垂直切变环境下形成的较大振幅俘获中尺度重力波。该俘获重力波可能还对对流生成后对流的组织形态和对流群的整体结构具有显著调制作用。最后1个例子是发生在2008年1月中国南方大范围冰冻雨雪期间1月27日安徽、江苏和浙江的区域性大暴雪,分析表明,条件对称不稳定导致的倾斜对流是产生此次大暴雪的主要原因之一。      

辽西新太古代钓鱼台花岗岩成因及演化过程:来自岩石组构的证据

辽西兴城钓鱼台地区分布一套花岗质杂岩,是新太古代"绥中花岗岩"的重要组成部分。花岗质杂岩以似斑状花岗闪长岩和石英闪长岩为主,少量细粒黑云闪长岩(包体)及脉状花岗岩,各类岩石接触关系明确,本文定义为"钓鱼台花岗岩"。锆石U-Pb同位素测试结果显示似斑状花岗闪长岩、石英闪长岩、脉状花岗岩的形成年龄分别为2538±20Ma、2476±56Ma、2470±18Ma,同为新太古代末期热事件的产物。通过该花岗岩组合的宏观-微观组构解析表明,似斑状花岗闪长岩表现为均匀块状构造,具有深熔花岗质岩浆的典型堆晶结构;细粒黑云闪长岩为细粒结构,呈小型暗色包体分布在似斑状花岗闪长岩中,包体的塑性变形、捕掳晶、淬冷边及反向脉等组构发育,具有铁镁质基性岩浆加入同深熔花岗闪长岩并快速冷却的特征;暗色的石英闪长岩主要分布在似斑状花岗闪长岩之下,接触带附近似斑状花岗闪长岩中的钾长石变斑晶明显增多,显示闪长质岩浆"底垫"侵位加热的特征;脉状花岗岩同时穿切似斑状花岗闪长岩和石英闪长岩,具有熔体富集脉体的结构特征。各类岩石中变形组构均不发育。钓鱼台花岗岩记录了新太古代末期地壳深熔和壳幔相互作用过程,岩石组构研究表明新太古代地壳再造作用是一个"静态"多期次的缓慢深熔过程,伴有同期幔源基性物质加入并混合,以及随后大规模的基性岩浆底侵。由此推断钓鱼台花岗岩形成的构造背景为幔源岩浆垂向底侵过程,可能是与俯冲带关联不明显的岩浆弧环境。     

贺兰山中段长城系黄旗口组地震岩的发现及意义

通过野外观察,发现贺兰山中段长城系黄旗口组中发育大量的软沉积变形构造,主要包括液化砂岩墙（脉）、液化水压破碎构造和液化角砾岩、负荷构造、砂岩球和砂岩枕构造、砂岩串珠状构造、包卷层理（液化卷曲变形）、阶梯状微断层等。室内显微镜下观察发现,石英砂岩成分成熟度相对较高,但结构成熟度较低,颗粒多呈次圆状-圆状,粒径大小不等,碎屑颗粒间有泥质混入,泥质多呈不规则脉状穿插在砂岩中,显微镜下也见微逆断层切过纹层。沉积环境分析结果显示,黄旗口组发育脊状波痕、小型交错层理、水平层理、泥裂等沉积构造,指示沉积时水体较浅,沉积环境为滨-浅海。认为黄旗口组中的软沉积变形构造不是由上覆重荷引起,可能为古地震成因。在黄旗口组中第一段下部识别出4个地震事件层,推测黄旗口组沉积时早期地壳运动相对活跃,晚期渐趋稳定。地震岩的出现可能与贺兰裂陷槽拉张-裂陷的构造背景有关。