2021年黑龙江两次超级单体龙卷过程多尺度特征

2021年6月1日和6月9日黑龙江省哈尔滨尚志市及阿城区和齐齐哈尔梅里斯区分别发生双龙卷事件。利用常规气象观测、多普勒天气雷达等资料对比分析二者的多尺度特征。结果表明:两次龙卷均发生在东北冷涡的东南象限，高空急流出口区左侧，中低层偏南气流有利于暖湿气流输送和垂直运动发展。6月1日和6月9日分别以短时强降水和雷暴大风天气为主，6月1日水汽条件、垂直运动、0~1 km高度垂直风切变和抬升凝结高度更有利于产生强龙卷，且中尺度气旋维持时间更长。干线与地面辐合线为中尺度触发机制。雷暴冷池出流与中尺度暖锋形成的伪冷锋有利于龙卷的发展和维持。龙卷出现在地面伪冷锋与干线交界处的湿区一侧，冷池前沿，龙卷母云为超级单体。暖湿气流产生的入流缺口是钩状回波发展的前兆，中等到高强度的中尺度气旋在3 km高度产生并发展，5~10 min后触地，当钩状回波与中尺度气旋同时出现时龙卷产生。     

一次东北冷涡暴雨过程的数值模拟试验

利用MM5非静力模式成功地模拟了1998年8月8－9日一次东北冷涡切变型暴雨过程。发现本次过程中，低涡西北象限的强降水中心的产生是由于高层形成的强辐散，切变降水的产生由于偏南急流与偏东急流的交汇，切变带上升运动层明显低于低涡。同时，通过对比试验发现，偏南急流是本次过程主要水汽输送带。且对切变降水影响较大。偏南急流区水汽的减弱对系统（低涡、切变）的降水强弱有直接影响；西路冷空气加强主要使大气斜压作用增强导致低涡强度及降水增强；东路冷空气主要通过阻挡偏南气流形成抬升从而主要影响切变强度和降水。阻高则通过对上游低值系统的阻挡影响其位置和强度进而影响过程降水。     

2000～2019年东北冷涡统计特征及其影响期间的降水分布

东北冷涡是影响我国东北地区天气和气候的重要环流系统。本文在前人研究工作基础上,构建了本文的东北冷涡识别与追踪方法。利用2000～2019年NCEP/NCAR再分析资料,对东北冷涡开展客观识别与追踪,进而分析东北冷涡的时空分布特征、持续时间、强度和尺度等,最后利用国家地面气象站小时降水观测数据,探讨了东北冷涡影响期间东北区域的暖季降水分布特征。东北区域内,东北冷涡频数和影响天数无明显长期变化趋势,但存在明显的年际变化和月际变化,东北冷涡更易发生在暖季;东北冷涡的持续时间主要集中在48～72小时,半径尺度范围主要分布在600～1200 km,冷季平均尺度大于暖季,冷季冷涡中心强度也强于暖季;东北冷涡中心活动高频区沿45°～55°N呈东—西走向带状分布;东北冷涡影响期间的暖季降水量占比基本在20%以上,不同强度降水档(0.1～5 mm h^-1,5～10 mm h^-1,10～20 mm h^-1和≥20 mm h^-1)中,占比空间分布不同,强降水局地性特征显著;东北冷涡影响期间的暴雨日降水量占比最大可超过70...     

东北冷涡减弱阶段强对流天气特征及触发机制分析

利用常规观测资料、NCEP（0.25°×0.25°）再分析资料及多普勒天气雷达等资料，对2016年6月17－19日吉林省强对流天气过程进行诊断分析。结果表明：(1)此次强对流天气主要发生在冷涡减弱阶段，低空急流的移动和扰动、地面中尺度系统起到关键作用。根据东北冷涡强度的演变将此次过程分为两个阶段，第一阶段（17日11时至18日17时）冷涡缓慢减弱，强降水伴随相对密集的冰雹和雷暴大风出现在中西部地区，热力条件强于第二阶段；第二阶段（18日17时至19日23时）冷涡减弱为高空槽，强降水伴随相对较弱的对流出现在中南部地区，水汽条件优于第一阶段。(2)SI指数、CAPE值、θse的高、低层差值等在第一阶段均出现了明显高于（或低于）第二阶段的峰值（或谷值），而第二阶段的湿层厚度远高于第一阶段,湿区范围也随之扩大。（3）两个阶段的主要触发条件均为低空急流和地面辐合线，第一阶段辐合线和露点锋双重触发条件产生了直径较大的冰雹，密集降雹引发地面气温骤降和气压骤升，诱发阵风锋再次触发强对流；第二阶段地形抬升为降水的增幅提供了有利条件。     

夏季东北冷涡气候特征对吉林省大豆生育期的影响

基于NCEP/NCAR再分析资料，国家气候中心160站月平均气温和降水资料，以及吉林省大豆生育期资料，从对农作物生育期天气气候有重要影响的东北冷涡活动入手，统计1981-2018年夏季（5-9月）东北冷涡活动气候学特征，初步分析吉林省大豆近年来生育期情况及其对东北冷涡活动的响应。结果表明：东北冷涡是一个持续时间较长且较为频繁的系统，平均寿命5d左右，夏季（5-9月）冷涡活动占比三分之一以上，主要活动集中在120-125°E、45-50°N区域；冷涡活动6月最多、8月最少。中涡对东北地区环流影响最显著，有利于鄂霍次克海地区高度场增强，中高纬度环流经向特征明显，偏北冷空气向南输送；东北地区高度场以负距平为主，有利于北太平洋气流向东北地区输送。东北冷涡天数偏多时，吉林省大豆播种-开花期气温偏低、降水偏多、生育期间隔天数延长。从平均气温影响看，播种-出苗期榆树主要受北涡影响，延吉主要受中涡影响；出苗-开花期延吉同时受北涡和中涡影响；出苗-开花期的间隔日数，榆树和桦甸主要受北涡影响。此外，榆树和延吉的降水量在播种-出苗期间主要受中涡影响，出苗-开花期间主要受北涡影响。     

一次东北冷涡暴雨过程中尺度及云物理特征分析

本文利用WRF数值模式对2019年7月16日发生在东北冷涡底部的暴雨过程进行数值模拟,使用常规观测资料、卫星云图和数值模拟结果对此次暴雨过程的中尺度及云物理特征进行分析。结果表明：东西两个暴雨区分别由MCC和MCS活动造成的。MCC发展的环境具有低层更暖湿高层更干冷,对流不稳定更强,垂直风切变更大的特点,有利于酝酿更强的风暴。降水回波与地面辐合线同时出现,共同移动,两者有正反馈作用。与西部回波相对应的辐合线辐合更强,北侧偏北风风速更大,移动更快,对应的强降水范围更小、时段更集中。而东部暴雨区相对应的辐合线两侧风速均较小,呈准静止态,回波长时间在辐合线附近维持,列车效应形成暴雨,对应的强降水范围较大、持续时间更长。降水过程中霰和雪是对流云中主要的降水粒子,并通过冷云增长；雨水的增长主要依赖于霰和雪的融化,其次还有暖云中云水的碰并增长。