1415号“海鸥”台风龙卷天气过程分析

2014年9月16日夜间,第15号台风"海鸥"外围螺旋雨带中产生龙卷,袭击了广东省佛山市三水区白坭镇。通过现场灾情勘察、群众走访、新一代雷达观测等资料的综合分析,确定这次龙卷强度为EF1级。分析其发生发展的环境背景、雷达回波特征,并与相似台风路径下无龙卷产生的1409号超强台风"威马逊"环境条件对比,结果表明:龙卷发生在登陆台风"海鸥"移动方向的右后侧,对应上空200 h Pa为辐散区,500 h Pa为副热带高压和"海鸥"之间的强东南气流汇合处,从925 h Pa到500 h Pa强东南急流轴走向一致、上下叠加在珠江口附近,地面存在触发对流的东路弱冷空气和中尺度辐合线。环境条件呈弱的条件不稳定,对流有效位能(CAPE)小、抬升凝结高度(LCL)低、垂直风切变和风暴相对螺旋度(SRH)大;产生龙卷的对流风暴属于低质心的微型超级单体风暴,速度图上低层存在强中气旋,中气旋中心伴有TVS,中气旋和TVS尺度比较小、垂直伸展高度比较低,强中气旋、TVS分别早于龙卷14 min、8 min出现。龙卷出现在微型超级单体风暴右后侧钩状回波顶端、TVS附近。分析还表明,相似台风路径下,台风"海鸥"(有龙卷出现)和超强台风"威马逊"(无龙卷出现)的环境条件明显差异主要体现在0~1 km的低层垂直风切变和SRH上,后者的0~1 km垂直风切变和SRH均明显偏小,不利于微型超级单体风暴的出现。     

一次春季雹灾的多普勒雷达产品特征分析

利用常规高空、地面观测资料以及三门峡多普勒雷达资料,对2016年4月27日山西运城市的雹灾天气进行分析。结果显示:高空冷温槽是雹灾发生的大环流背景。雹灾发生前大气特征具有上下干、中间湿的"蜂腰状"结构,高低空差动温度平流造成强烈的位势不稳定,强的垂直风切变及低层大的切变曲率,有利于超级单体和多单体风暴发展;地面中尺度辐合线有利于强对流风暴发展,超级单体发生前1 h地面有中尺度辐合线生成,中低层具有钩状回波特征,并伴有弱的中气旋;多单体风暴与地面中尺度辐合线相伴而生,在发展过程中有中气旋生成,并出现风暴顶辐散;春季-20℃层高度低于6 km,与0℃层厚度差小于3.5 km,利于形成密集的大小不均冰雹,对农作物损伤严重。     

“2014.5.10”云南怒江州福贡泥石流成因分析

2004年5月10日云南怒江州福贡县石月亮乡发生泥石流等地质灾害,造成人员、经济重大损失。分析了此次泥石流形成的条件,并着重探讨了天气学成因,结果表明:脆弱的地质环境、陡峻的迎风坡、便于集水、集物的地形地貌和丰富的松散物质是怒江贡山泥石流易发生的有利地质地貌条件;连续性累积降水及短时间暴雨的产生为泥石流提供了较好的水源条件;高原短波槽与孟加拉湾南支槽东移合并,中、低层槽前西偏南暖湿气流500 h Pa偏西北气流是形成怒江暴雨过程的大尺度天气环流背景;地面辐合线、干线、低层显著湿区、湿舌等是导致降水的中尺度系统;高能高湿的潜在不稳定及近地层的水汽辐合是暴雨发生的有利条件;多普勒雷达图10~20 d Bz分散的絮状回波、部分35 d Bz块絮状回波、卫星云图多絮状对流云、无强对流云团活动反映此次暴雨过程为非对流性暴雨。     

解析一次超级单体风暴过程的维持机理

利用太原C波段多普勒天气雷达监测资料，分析了2004年7月3日山西榆次超级单体风暴的演变和结构特征，并探讨了其维持机理。结果表明：该超级单体系发生在蒙古冷涡控制的天气背景下，西北向移动的左移超级单体，其低层钩状回波位于超级单体的左前侧，两条出流边界分别位于钩状回波的西北和东南。中-强的垂直风切变和较高位置的干冷空气入侵，使下沉气流稀释严重、地面外流发展滞后和较弱；中高层入流的干冷空气辐合传播大于低层出流边界辐散传播速度，使驾御超级单体强弱和存亡的中气旋不断从环境场吸收能量，并在其内部维持-支强盛的上升气流，这些因素是该超级单体得以维持的主要原因。     

两种尺度低涡背景下β中尺度强对流带的演变及成因分析

利用WRF中尺度数值模式,NCEP/NCAR再分析资料、多普勒雷达观测资料等,对2015年8月3日发生在山东地区的一次MCS过程进行数值模拟、潜热敏感性试验和对比分析,研究了在两种尺度低涡背景下MCS中β尺度强对流带的发生发展及其成因。结果表明:(1)在天气尺度的东北冷涡槽前,高层有强的高空急流存在,低层有不稳定能量释放为中尺度低涡以及对流发生提供有利背景场,低层低涡发展演变引起MCS的形成,其中伴随着β中尺度强对流带转向、合并以及弓状弯曲和暴雨的加强;(2)低层低涡切变导致多条β中尺度对流带以及小槽出现,当小槽中流场由西风-西南风变为西北风-西南风切变时,β中尺度强对流带发展并伴随小槽转竖,强对流带上南北风的加强是对流带转竖的关键;(3)由涡度方程分析,低层倾侧项对正的垂直涡度贡献最大,倾侧项中,水平涡度在垂直速度的作用下,在强对流区的前部有向正涡度的转换,在对流带合并前这种正涡度可延伸至另一个小槽中,使两个小槽的正涡度区加强合并,小槽和强对流带合并,小槽加深,槽前后南北风分别加大。在强对流带的后部为负涡度区,散度项对负涡度的贡献较大,在对流带合并期间后部散度项引起的负涡度区加大,反气旋扰动加强,导致强对流带出现弓状弯曲;(4)对流强盛前关闭潜热,导致三维风场改变,小槽减弱,扰动场分布散乱,强对流带迅速减弱消失。显见,本次过程中,潜热可引起β中尺度强对流带上小槽迅速加强有利于强对流带转竖。     

“威马逊”台前飑线天气背景成因和雷达预警方法

用常规气象观测资料和多普勒天气雷达观测资料对“威马逊”台前飑线的天气背景和雷达回波特征做了分析。结果表明:华南区域大气层结不稳定,广西东南部有中层干区和较强垂直风切变是该区域台前飑线发生和雷暴大风多发的主要天气背景成因。“威马逊”台前飑线由三段短弓形回波组成,东部弓形回波具有较典型的雷暴大风回波特征。以空间适用性和时间提前量作为衡量标准进行对比,发现反射率核心下降的实用性和预警效果最好,其次为中层径向辐合和地面辐散。     

冷空气在北上台风“利奇马”致灾暴雨中的作用分析

利用NCEP逐6 h再分析资料、地面加密观测、探空、雷达资料,分析得出“利奇马”致灾暴雨是在长时间稳定维持的天气尺度环流背景下形成的。冷空气在降水所起的作用表现在:(1)长时间维持的弱冷空气与偏南暖湿气流交汇形成了边界层辐合线,辐射升温和暖湿气流的输送加大了辐合线两侧的温度和露点梯度,在高温高湿的有利环境下,对流在辐合线附近强烈发展。(2)高空槽后冷空气由“利奇马”环流西北侧渗入,先后形成3个冷平流中心,分别对应3个阶段的降水。(3)冷暖空气在降水区的持续辐合抬升作用增强了降水,最强降水时段发生在锋区垂直方向坡度最大的时段。(4)水平锋生有利于水汽输送和辐合抬升,垂直锋生有利于对流不稳定能量的累积和触发。冷空气形成的水平辐合和抬升造成大范围上升运动,使得锋生和垂直锋消同时存在,最强降水时段发生在水平锋生最强的时段。     

宁夏西吉两次诱发地质灾害的极值暴雨对比分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料和常规观测资料,对2013年6月20日和2014年6月18日西吉两次极值暴雨环流背景和形成条件进行对比分析,发现这两次暴雨均与稳定的环流背景和副热带高压活动有关,由青藏高原移出冷性低值系统和风向风速切变及低空急流影响所致。"20130620过程"西太平洋洋面有台风活动,发生在副热带高压西伸北抬期间,河套"歪脖子"高压使冷暖空气持续交汇于宁夏中南部地区;而"20140618过程"无台风活动,发生在副热带高压南退期间,河套弱反气旋环流使冷暖空气交汇于宁夏南部。过程发生前低层均有水汽辐合、能量积聚过程和整层抬升运动,"20130620过程"低层水汽辐合强、整层水汽含量和不稳定能量大但变幅小,风速随高度减小且垂直切变小,最大小时雨强小但持续时间长;"20140618过程"低层水汽辐合较弱但中高层辐散抽吸作用强,整层水汽含量拉升快变幅大,不稳定能量降幅小,风速随高度增大且垂直切变大,最大小时雨强大但持续时间短。     

2008年江苏持续性降雪中的水汽和动力抬升机制分析

2008年1月下旬江苏省出现了历史罕见的持续性暴雪过程,研究发现,降雪量的大小与低空急流的日变化相对应,暴雪过程中700 hPa西南急流对水汽的输送起着重要的作用,作为大尺度天气系统,700 hPa急流的加速发生在降雪量增大之前,其值阈大小与6 h降雪量之间没有对应关系,急流减弱在暴雪结束以后;降雪的发生和发展与南北风的增大和冷暖平流有关,低层偏北风作为冷垫对暖湿气流的抬升和水汽的凝结起到了一定的作用;江苏降雪过程中水汽主要来源于700～500 hPa,低层东风气流对黄海南部的水汽输送非常有限;强降雪的发生与700 hPa水汽通量散度相对应,水汽通量散度辐合增大,降雪量增大;在降雪过程中垂直运动对降雪量的大小有很好的指示意义。     

引发暴雨的低涡发生发展机制分析

应用位涡理论对2013年5月25-26日发生在我国中东部大范围的低涡暴雨过程进行分析,结果表明:位涡的引进可以追踪高层扰动,可以根据扰动位涡的变化来判断系统的发展,这为分析高层扰动提供了方便;高层位涡异常使其下方的气旋性涡度加强并向低层发展形成气旋性涡柱,涡柱移动到西南涡上空时使其东移发展,当气旋性环流作用到静止锋上锋生形成江淮气旋;西南涡发展与气旋的生成加剧了低层辐合而产生强降雨,强降雨出现在低层扰动湿位涡负中心移动方的前侧,负值越大降水越强,强降雨释放凝结潜热使位涡和气旋性涡柱爆发性增长。     

2019年辽宁开原龙卷风观测事实分析

利用加密自动站、FY-4A卫星及多普勒雷达等观测资料,对2019年7月3日辽宁开原突发龙卷天气进行分析.结果表明:在冷涡减弱阶段,中纬度冷空气活动频繁,冷涡底部500 hPa与850 hPa的短波槽垂直分布,利于辽宁北部对流不稳定加强.FY-4A可见光云图显示,开原龙卷生消迅速,有明显的上冲云顶.雷达反射率因子特征是,...     

异常环流背景下贺兰山地形对8.21特大致洪暴雨的影响分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料对2016年8月21日傍晚到夜间贺兰山沿山特大致洪极值暴雨展开研究,分析了异常大气环流形势及其影响,并利用天气研究和预报模式WRF(Weather Research and Forecasting model)进行数值模拟和地形敏感性试验,研究了贺兰山地形对暴雨过程的影响。结果表明:超强厄尔尼诺结束后的盛夏,大气环流形势发展异常,8月南亚高压和副热带高压异常偏强,西北地区东部处于高温、高湿、高能控制,副高的快速进退和冷平流的入侵,触发暖湿不稳定能量强烈聚集与快速释放,导致特大暴雨的爆发。其发生在200hPa高空急流分流区即强辐散区、中空西南气流的高温高湿区、低空偏南急流轴左侧流场最大弯曲处的强暖平流区、850hPa偏东大风速轴南侧的风速辐合区,天气尺度强迫作用相对较弱的环境中,500hPa短波槽与700hPa、850hPa低涡切变线和偏南偏东急流以及地面气旋式切变辐合线共同作用是其发生的主要影响系统。贺兰山地形对特大暴雨的发生有明显的增幅效应,主要是贺兰山地形阻挡与强迫抬升作用,促使低涡切变强烈发展从而影响了降水范围、强降水落区及其中心位置等。     

多普勒雷达回波在一次大暴雨中的应用分析

利用多部新一代天气雷达资料结合常规探空资料和逐小时的自动站资料,对2007年7月18日发生在河北省东部平原(以下简称冀东平原)的一次区域性暴雨过程进行分析。结果发现:低层中α尺度切变线的南压、东移及"人"字形辐合线是本次降水过程的主要影响系统;降水发生前西南暖湿气流和冀东平原近地层偏东风是"人"字形辐合线形成的直接原因;在不稳定层结存续条件下,急流方向上上游雷达站中尺度低空急流的脉动对下游台站的短时暴雨预报具有一定时效的指示意义。     

一次低纬高原暖区暴雨对流系统演变及边界层触发

利用高空和地面区域站、FY2G卫星TBB、昆明C波段多普勒雷达、闪电观测资料和NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,分析了2017年7月12-13日云南副高外围暖区暴雨对流系统演变特征及边界层触发成因。结果表明,滇东中部和滇中中部暴雨,12日08:00以锋面降水为主,14:00后以暖区降水为主;环境场具有弱垂直风切变,湿层深厚,暖云厚度大,抬升凝结高度低等特征,利于降水持续及强降水触发,但昆明对流有效位能111.6~217.3 J/kg,暴雨对流性较弱;降水具有低质心对流结构,属于暖云性质,降水粒子以液态为主,伴有稀疏负闪;暴雨中心降水有3次波动,其中白邑初始对流的产生,是由于其西北侧山脉附近对流降水形成冷池,山脚地形性辐合线加强南移,此后在深厚偏南气流引导下,不断有25~30 dbz回波以1~5.1 m/s的速度经过白邑,形成列车效应,加之冷池作用下,地面辐合线再次加强影响白邑,形成午后降水峰值,夜间降水峰值的形成仅与偏南气流脉动有关,而格里三次降水波动,均是偏南气流脉动下形成列车效应,加之地面伴有中尺度气旋活动。     

昆明"6.24"城市洪涝气象成因分析

2006年6月24日云南昆明发生了当年最为严重的一次城市洪涝,利用T213数值预报产品资料对这次突发性洪涝灾害的气象成因进行了诊断分析,结果表明此次强降水与高空切变线南压及西太平洋副热带高压外围西南暖湿气流有关,高空切变线南压有利于引导北方冷空气南下入侵,而西太平洋副热带高压外围西南暖湿气流为此次洪涝灾害的爆发提供了丰富的水汽。过程期间,高低层存在明显的高空辐散、低空辐合的抽吸特征及明显的上升运动,低层700 hPa昆明上空一直存在明显的水汽通量高值区。卫星云图及雷达回波上也有明显的中小尺度降水云团活动,造成了昆明2006年入夏以来的最大降水,导致昆明出现了严重的城市洪涝灾害。     

山西北部一次飑线大风的多普勒雷达特征

利用山西省北部大同地区多普勒雷达的基本反射率因子、组合反射率因子、速度剖面图、垂直液态含水量、回波顶及VWP产品,结合环流形势和自动站分钟数据资料,对2010年6月16日发生在大同地区的飑线天气过程进行了分析。结果表明:这次飑线过程发生在高中低三层的冷涡环流形势和地面冷锋前的暖区;飑线过境时压、风、温三要素出现剧烈变化;研究极大风速≥16.8 m.s-1的台站时发现:飑线过境时两个站出现的速度极大值与外流边界的影响时间相吻合,四个站出现的速度极大值与强回波下沉气流影响时间相对应;冷涡携带的冷空气使飑线后部入流不断得到补充,而前侧暖湿气流沿着后部入流爬升,不断产生新的单体,是飑线能够维持、发展的主要原因。     

“一一·二四”海难渤海风场的数值模拟

用中尺度数值模式 ＭＭ５对 １９９９年 １１月 ２４日烟台附近发生重大海难事故的渤海风场进行了数值模 拟，探讨了该次冷锋大风的风场特征和影响机制．结果表明：用９０ｋｍ的粗网格可以成功地模拟地面冷高压 与锋面的发展和移动，以及高空环流形势的演变．而通过３０ｋｍ细网格的模拟发现，在冷锋后的行星边界层 中．存在着一条宽度为 ２００ ｋｉｎ的中尺度强风带，最大风速位于 ９２５ｈＰａ，它与高空的极锋急流并不相连；细 网格还模拟出了渤海中尺度低压的发展过程，它使近地面层大风的强度显著加强．模拟还表明，海陆差异对 近地面的风场分布有重要的影响，强风带移入渤海后，在渤海海域形成一个 ２００—３００ ｋｍ的中尺度强风 区．因此，采用具有较高分辨率的中尺度数值模式，对提高渤海大风的预报水平，避兔海难事故的发生更具 有重要意义．