台风西北侧强对流天气浅析

台前强对流天气过程是较为罕见的.本文通过计算华南地区12站的物理参数以及分析天气形势,并结合台风结构来寻求强对流产生的内外因素.以便为日后的台前天气预报工作服务.     

广西雷暴大风环流特征和物理量诊断分析

利用观测资料和ECMWF分析资料,对广西2006-2008年发生的雷暴大风强天气45次个例进行统计分析,并应用天气学方法进行影响模型分析,从雷暴大风发生的条件入手,探讨了一些稳定度指数和动力参数的物理意义,及雷暴大风发生区域的环境场特征,统计归纳出了:(1)造成广西雷暴大风强天气过程可分为高原深槽型,台风低槽型、副高西部型和华北低槽型等四种天气模型;(2)雷暴大风多发生在午后,峰值出现在16时左右;7月和8月出现的最多;(3)局地雷暴大风的出现与地形作用有密切关系;(4)雷暴大风产生前,四种天气影响型广西大部地区大气层结均有不稳定能量聚集,低层有强的水汽辐合,相对湿度大;高原深槽、华北低槽和副高西部影响型强的垂直上升运动和正涡度中心位于广西北部,台风低槽影响型则位于广西东南部;(5)出现雷暴大风的区域大气层结不稳定性更显著,低层水汽辐合和中低层气旋性辐合也偏强.     

宁夏雷暴天气过程划分及环流分型和环境场特征

利用1961—2005年宁夏25个气象站雷暴观测资料,根据雷暴发生特点对雷暴天气过程进行划分,得到全区(大部)性、区域性Ⅰ、区域性Ⅱ、持续性、局部性、分散性6类雷暴天气过程;并利用1996—2005年NCEP/NCAR逐日全球再分析资料,对10年来5—9月263例区域性雷暴天气过程进行分析,总结得到有利于宁夏雷暴天气发生的主要环流分型有4类:蒙古冷涡(槽)型、东北冷涡后部横槽型、河套低涡型、西风槽型。其中,前3种类型下易出现持续性雷暴天气过程。易于发生雷暴的环境场特征为宁夏处于500 hPa"西高东低"环流形势下的(弱)西北气流中,地面一般为气旋或热倒槽所控制,蒙古国至我国新疆一带或河西一带有冷锋、切变东移南下,中低层有一定的水汽和辐合抬升条件。     

基于稳定度和能量指标作强对流天气的短时预报指标分析

主要基于1995—2001年强对流天气过程和高空探测资料,计算了K指数、A指数、位势不稳定指标以及能量平衡高度、位势不稳定能量等指标,并进行量化检验和预报指标的对比。结果表明:(1)A指数、K指数的数值大小对于强对流天气的预报具有一定效果。(2)位势不稳定指标I在安徽南方应用比北方的预报效果好,安徽南北方I的临界值有差异,北方I的临界值小,南方I的临界值大。(3)逐年的能量平衡高度和位势不稳定能量都可以分为两个阶段,第一阶段能量平衡高度高于350 hPa且处于极值是强对流天气预报的重要指标。总温度较高、饱和总温度较高、位势不稳定能量较高时,能量平衡高度较高;反之,能量平衡高度较低。这种对应关系可以通过α=0.01的显著性水平检验。(4)强对流天气过程期间,能量平衡高度较高。随着位势不稳定能量的增大,出现强对流天气的可能性也增大。     

Case study of the 9 May 2003 windstorm in southwestern Slovakia

May 9, 2003 thunderstorm in southwest Slovakia is considered one of the most severe convective events to have happened in Slovakia during the past ten years. The majority of the reported damage was caused by very strong outflowing winds and hail. The downburst (macroburst) nature of the event was confirmed by a damage survey carried out in the area hit by the thunderstorm. The supercell nature of the storm was inferred from radar measurements, with the fields of radar reflectivity and radial Doppler velocity showing typical supercell features (e.g. BWER echo). The satellite imagery (from METEOSAT 7) indicated a large-scale dry air intrusion as a possible factor of downdraft enhancement. Aspects of the storm environment were inferred from soundings, numerical analysis of the ALADIN model and Velocity Azimuth Display data from radar. The results enable comparison of the outputs of several instability indices, such as CAPE, DCAPE and Storm to Relative Environmental Helicity (SREH). It was concluded based on structure and development that the storm showed many similarities to the so called High Precipitation (HP) supercell type.     

近30年西藏汛期强降水事件的时空变化特征

利用1980-2008年汛期(5～9月)西藏38个气象站逐日降水量资料,定义了西藏强降水标准,并采用REOF、SSA等统计方法,分析了汛期强降水发生频次的时空分布特征。结果表明,西藏地区汛期强降水发生频数自东南向西北逐渐减少,但总体呈不明显的增多趋势,即从20世纪80年代中期开始减少,90年代中期降至最少,之后逐渐增多;频数存在5个异常分布空间型,即南部型、沿江型、东部型、北部型和东南部型。各空间型的强降水发生频数随时间变化均不同,其中南部型、东南部型表现为减少趋势;沿江型、东部型和北部型表现为增多趋势。汛期强降水发生频数的准2～3年和准5～6年周期在5个异常空间型普遍存在。     

北京地区雷暴大风预报研究

利用NCEP1°×1°分析场资料,对北京地区2000—2005年夏季和2006年5—6月出现的30个雷暴大风日对流有效位能(CAPE)、对流抑制能量(CIN)、大气可降水量(PWAT)、垂直速度(ω)、相对湿度(RH)和抬升指数(LI)等物理量平均场进行了研究。结果表明,在雷暴大风发生之前,CAPE有一个明显增大的过程,与之相对应,CIN有一个减少的过程。垂直速度和相对湿度垂直-时间剖面图显示,在雷暴大风发生前,对流层低层一般为上升运动,来自大气中、上层的干冷空气及其伴随的下沉气流有利于不稳定层结的增强;雷暴大风发生当日的20时,大尺度环境场为较强的上升运动控制,上升运动可达到对流层顶高度附近,与之配合,大气中层(600hPa左右)存在一相对湿度为70%的高值区,其中55%的相对湿度高度可伸展到300hPa,大气可降水量达到最大值,抬升指数最小;从22时左右开始,随着不稳定层结的破坏,500hPa以下逐渐转为下沉气流控制。通过与2004—2005年5—8月期间46个普通雷暴日和非雷暴日平均场对比分析还发现,大气可降水量对雷暴大风和普通雷暴有很好的指示意义,即普通雷暴要求大气中含有较高的可降水量,而雷暴大风则较低。认真分析不同类型雷暴大风多普勒雷达回波特征,尤其是多普勒速度图像是做好雷暴大风临近预报的关键。     

拉萨地区夏季夜间雷暴的物理量指数分析

青藏高原的大范围热力、动力作用,致使高原地区空气不稳定,也导致高原夏季雷暴活动非常频繁,成为北半球同纬度地带雷暴数最多的地区。利用2004—2009年常规地面观测资料和探空资料,对拉萨地区夏季夜间雷暴的时间分布特征和背景场特征的分析结果显示:1)拉萨地区的雷暴主要集中在14:00—23:00,其中17:00—20:00雷暴次数最多,超过总雷暴次数的60%。2)从20时整层大气特性上看,20:00—02:00时(次日)发生雷暴时,整层大气的湿度、假相当位温(θse)比不发生雷暴时的大,在400 h Pa层差别最明显;两者的温度差异并不明显。分析抬升凝结高度(LCL)、400 h Pa的θse、修正的KI、SI指数和300 h Pa到400 h Pa的平均垂直风切变(MS)对雷暴的指示作用,结果显示:1)各指数都能较好地区分雷暴日与非雷暴日。2)各指数的TSS预报评分由高到低依次为:400 h Pa的θse352.1 K,TSS评分为0.401;修正的KI15.7℃,TSS评分为0.373;修正的SI3.20℃,TSS评分为0.288;LCL441.4 h Pa,TSS评分为0.276;MS1.87 m·s-1·km-1,TSS评分为0.201。400 h Pa的θse和修正的KI指数对拉萨夜间雷暴具有较好的指示意义。与稳定度有关的参数比与风切变有关的参数的指示意义好。     

Statistical analysis of thunderstorms on the eastern Tibetan Plateau based on modified thunderstorm indices

The Tibetan Plateau, with an average altitude above 4000 m, is the highest and largest plateau in the world. The frequency of thunderstorms in this region is extremely high. Many indices are used in operational forecasting to assess the stability of the atmosphere and predict the probability of severe thunderstorm development. One of the disadvantages of many of these indices is that they are mainly based on observations from plains. However, considering the Plateau's high elevation, most convective parameters cannot be applied directly, or their application is ineffective. The pre-convective environment on thunderstorm days in this region is investigated based on sounding data obtained throughout a five-year period(2006–10).Thunderstorms occur over the Tibetan Plateau under conditions that differ strikingly from those in plains. On this basis,stability indices, such as the Showalter index(including SI and SICCL), and the K index are improved to better assess the thunderstorm environments on the Plateau. Verification parameters, such as the true-skill statistic(TSS) and Heidke skill score(HSS), are adopted to evaluate the optimal thresholds and relative forecast skill for each modified index. Lastly, the modified indices are verified with a two-year independent dataset(2011–12), showing satisfactory results for the modified indices. For determining whether or not a thunderstorm day is likely to occur, we recommend the modified SICCLindex.     

2009年早春南方地区一次高架雷暴天气过程的机理分析

利用常规气象观测资料、6.7μm卫星水汽图像和TBB、闪电定位资料以及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2009年3月3日南方地区一次高架雷暴天气过程进行诊断研究。结果表明,该过程主要影响系统是中低层低槽、低涡切变线、西南低空急流、南北支西风急流。低空急流造成暖湿气流输送和高空急流造成冷平流侵入是对流触发机制。近地层为层结稳定的"冷空气垫",位势不稳定出现在低空急流与中高层干冷气流之间,并因急流中的下沉运动得以加强;西南暖湿气流与其北部干冷气流在中低层形成湿斜压锋区,西南气流的下沉支和北方下沉气流汇合在近地层形成的东北风回流与上部西南风生成锋面次级环流圈及中高层上升气流与北支急流中的下沉气流耦合形成次级正环流圈有利于倾斜上升运动的发展;低空急流的强暖平流和水汽通量辐合、北支急流入口区右侧的强辐散和南支急流北侧的辐合均加强了中尺度上升运动。湿层浅薄、上下干层较为深厚、强垂直风切变、低层逆温、-20~0℃过冷水层气流强上升运动等有利于雷暴天气的发生。雷电和冰雹出现在TBB、低空急流风速、θse、水汽通量以及300 h Pa散度等值线密集区附近。