蒙古冷涡影响下宁夏两次典型冰雹天气对比分析

基于常规气象资料和宁夏中尺度区域数值模式MM5输出结果，应用天气学及诊断分析方法，对2004年6月14日和2005年5月30日发生在宁夏的两次典型冰雹天气过程，从环流背景、影响系统、冰雹落区、大气层结稳定度及动力条件等方面进行了对比分析。结果表明：两次冰雹天气过程均发生在宁夏冰雹易发期夏初季节的午后，是在＂西高东低＂有利于强对流天气发生的环流背景下，受蒙古冷涡影响而形成的。由于环流形势及其演变的不同，使蒙古冷涡移动路径有所差异，造成宁夏不同区域受到冰雹袭击。     

广东前汛期强对流天气分类流型及物理量阈值

本文利用常规高空、地面和自动站观测资料,对2004-2013年广东前汛期分类强对流天气的影响系统及其位置和动态的详细分析和比较,归纳总结了不同类型强对流天气与影响系统之间的有机联系和显著区别,结果表明:大范围短时强降水大部分在高空槽影响下伴有纬向型切变线和低空急流,而区域性短时强降水更依赖于地面低槽的发展;大范围混合强对流天气多数与径向型切变线密切相关,低槽发展所带来的不稳定能量积蓄和冷锋的触发易使对流天气更强烈发展。建立了不同类型强对流天气的流型,总结了各流型天气系统特点和简化物理量指标及阈值,为今后广东强对流天气分析和分类预报提供了明确的思路和参考依据。     

宁夏40年灾害性冰雹天气分析

利用1961-2000年5-9月常规地面观测资料及相应时段的NCEP／NCAR逐日全球再分析资料，分析了宁夏灾害性冰雹天气的时空分布和环流特征，然后对74次有灾情记录的冰雹天气过程的环流背景、影响系统等进行了合成对比分析。结果表明：宁夏冰雹主要分布在南部六盘山区和北部贺兰山区，集中出现在6-7月；冰雹发生于“西高东低”环流背景下；产生冰雹天气主要有平直气流、两槽一脊、一槽一脊和一脊一槽等4种环流形势；影响系统主要有切变线、低涡和冷槽，这几种系统往往是共同作用、共同影响的；同时也表明，在不同的环流背景下，不同影响系统造成的冰雹天气落区有较大的差异。     

两种类型的厄尔尼诺事件对大气环流及黑龙江省低温洪涝灾害的影响

厄尔尼诺事件按发生时间可分为：春季型和秋季型,按发生源地又可分为东部型和西部型。它们都有在春季阿留申低槽发展向西摆动,到夏季控制我国东北地区的特征。这种形势下,对黑龙江省灾害天气的影响主要看副高的变化。春季型副高弱,北界偏南脊点偏东则有低温发生;副高强,北界偏北脊点西伸则有高温洪涝灾害。秋季型由于乌拉尔低槽和阿留申低槽于夏季在东北汇合加强,易造成低温多雨。东部型的天气过程与秋季型基本相似,也易发生低温。西部型天气过程与其它型差异较大,在夏季东亚区维持一脊一槽型,如副高强脊点偏西有洪涝;如副高北界偏南则低温多雨,副高偏北则高温洪涝。由此,利用厄尔尼诺的类型及大气环流变化就可提前预报低温洪涝灾害。     

一次低涡切变型连续性冰雹过程天气分析

对2004年7月13-20日西北地区东部出现的一次低涡切变型区域性冰雹天气过程,从其产生的大气环流背景和前期气候背景进行了讨论,并利用MICAPS提供的方法,对物理量场进行了初步分析,总结了其发生发展的客观规律。结果表明:形成这次连续性降雹的影响系统是500 hPa位于青藏高原东北侧到华北的低涡切变;深厚的不稳定层结和随高度增强的不稳定能量,是此次强对流发生的热力条件;有利的低层辐合与高层辐散的散度场是此次强对流发生的动力因子;随高度增强的上升运动为冰雹的形成提供了水汽条件。     

一次大范围对流大风及局地短时强降水多尺度分析

本文利用常规资料、NECP1°×1°再分析资料、EC细网格、FY-2静止气象卫星云图、新一代天气雷达、区域自动站资料对2017年7月18-19日发生在黑龙江省北部至东南部大范围大风天气以及南部、东南部局地强降水过程进行详细的多尺度分析。这次过程中,18日对流云团前沿的飑线发展移动过程中在黑龙江北部和中部地区出现对流大风,飑线成熟后期在黑龙江南部、东南部产生大风同时伴有局地强降水,19日中午前后黑龙江南部又出现新的对流云团产生局地极端强降水。分析结果表明:高空弱槽东移加强并推动副热带高压南撤,同时配合地面气旋底部多次分裂出尺度和强度相对较小的闭合低压是强天气产生的环境背景;副高南撤使得水汽通道畅、水汽集中程度加强,上冷下暖,干侵入、大的对流有效位能、逆温层的存在使高的能量得到短时间存储,最后在阵风锋、地形、中尺度辐合线、热力抬升等触发下集中释放是强对流天气产生和类型变化的根本原因;典型飑线和热带飑线均有出现,并观测到有界弱回波区、穹窿和前侧入流、风暴顶辐散等超级单体结构,这些超级单体之间出现断裂,引发强天气,并由于移速不同导致飑线走向的变化;超级单体的出现和出流边界的消失使得强降水开始产生或加强;强降水超级单体、列车效应、回波缓慢移动是产生强降水直接原因;冷区面积突然增大、云顶亮温陡降至低值后维持稳定、云顶亮温梯度增长速度变缓、多个小云团和大云团合并是强对流产生的初始时间。     

东北冷涡下两次雷电过程特性对比分析

利用卫星、闪电和电场等资料对2009年6月江苏的两次受东北冷涡影响所致的雷电过程进行对比分析,探讨了发生雷电过程的天气形势和卫星产品等对强对流天气的指示作用,初步得出了同一环流背景下的两次雷电过程的特征:两次雷电过程都具备了较好的不稳定条件,但由于能量分布的差异,过程影响范围有所不同;5日雷电过程伴随冰雹,其正闪比明显高于只有闪电发生的21日;相当黑体亮度温度高低预示着对流活动活跃程度,大部分闪电分布在云顶温度低值区,或者温度梯度较大的对流旺盛区域;两次过程电场快变抖动都提前于地闪发生。     

低空急流暴雨天气概念模型及其雷达回波特征分析

对2002-2010年广西12个急流暴雨个例进行的分析研究表明,广西急流暴雨是在大尺度背景下,由天气系统和中小尺度系统共同影响的结果,当有低空急流存在的情况下,降水量有明显的增幅作用;对天气背景的分析表明,低空急流暴雨天气概念模型主要有低涡急流型和深槽切变急流型以及副高加强急流型。雷达回波主要有块状、带状和絮状三种类型;再通过分析低空急流暴雨过程的雷达回波强度、回波演变、其他产品特征、回波的源地移动、暴雨落区等主要内容,形成低空急流暴雨的短时预报模型。     

湖南历史风雹灾害序列构建及其变化特征

基于《中国气象灾害大典:湖南卷》收集整编的历史大风、冰雹灾害信息,将灾情描述按一定规则数字化,将灾害发生地进行古今属地转换,在此基础上,建立现今行政区划背景下的湖南省各县市各月的大风、冰雹灾害历史数字序列。分析其变化特征得出以下结论。(1)公元前886年至公元1949年湖南省大风、冰雹灾害发生次数均呈极显著增加趋势;(2)大风、冰雹灾害的年内变化均呈现为双峰型,3-5月、6-8月分别为高发季节和次高发季节。(3)较严重的大风、冰雹灾害主要发生在3-5月强对流天气活跃的季节,由此也可以看出由强对流天气产生的大风、冰雹灾害重于冷空气所导致的。(4)大风、冰雹灾害发生频次及强度与湖南地形条件密切相关,洞庭湖区、湘江河谷地带多大风灾害,山区多冰雹灾害。     

台风“威马逊”造成云南强降水灾害天气分析

利用云南7部新一代天气雷达观测数据和Micaps常规资料,对台风"威马逊"登陆后减弱生成的热带低压引发强降水进行分析,揭示了台风"威马逊"造成的强降水成因及对云南的影响情况。结果表明:"威马逊"的外围云系于2014年7月19日下午开始影响云南,19日17时滇东南地区出现降雨,其中20-22日,云南省连续3d出现暴雨天气过程,滇中以西以南大部地区出现大暴雨、暴雨天气(其中屏边站和宁洱站日降水突破了历史极值),23日降雨过程结束。这次台风低压天气过程是近5年来影响云南造成降水最强的一次,热带低压西移与西南气流汇合,低压倒槽造成的强降水对云南西部造成持续影响。热带低压带来了强降水,造成了37人死亡、9人失踪的重大灾害。以文山新一代天气雷达观测资料分析,发现使用雷达对远距离低层云系的探测,能较好地判断"威马逊"台风外围云系的结构及演变情况,对改进强降水的短时临近预警有较好的价值;在现行体扫模式下增加超低仰角探测,应有助于更好预测风暴影响的强度和发展趋势,进一步改进预警能力,从而对短时临近预报有一定的帮助。就台风"威马逊"而言,发现较好的应用雷达资料,在一定的条件下对改进短时临近预警业务有一些帮助,因此提出重视雷达探测可能对提高强天气监测预警水平和防灾减灾应具有一定的价值。     

江西省冰雹气候特征及冰雹灾害研究

利用江西省80多个气象台站冰雹监测资料、近10a天气图资料和中国气象灾害大典资料,对该省冰雹时空分布、环流背景和冰雹灾害进行了分析.研究表明:江西省冰雹具有很强的时间变化特征,春季3-5月为冰雹最容易出现的季节,其中4月份是冰雹出现最多的月份,冰雹最容易出现在下午到傍晚时分;冰雹地理分布差异大,总的特点是,山区多,山区与平原交界地带多,鄱阳湖附近的陆地多,其他地区则较少,全省有4个冰雹出现频率大值区;造成江西冰雹天气的地面影响系统是倒槽静止锋,其次为冷锋和气旋波等;冰雹灾害与冰雹出现频数并不完全一致,而与当地的经济发展、作物状况有很大的关系.构造了冰雹防御区划指数函数,根据指数大小将江西省各县市划分为3级冰雹防御区.     

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。     

毛乌素沙漠东部边缘中β尺度暴雨和冰雹综合分析

利用多普勒雷达资料、Micaps系统提供的常规观测资料和物理量场,对2006年9月20日发生在毛乌素沙漠东部边缘的一次强对流天气过程进行了分析。结果表明:冰雹和暴雨是由两块呈块状的中β尺度强对流单体造成的;地面能量比中α尺度"Ω"系统的生成,为能量的积聚和集中释放提供了有利条件;地面能量比中β尺度能量比低值舌的生成,为强对流天气的发生提供了抬升触发机制;冰雹和暴雨发生前,涡度场和散度场的耦合、影响雹暴区次级环流的形成,为雹暴的发生维持提供了动力机制;850 hPa等压面上湿正压场和湿斜压场的配合、以及湿位涡的三维空间结构,对雹暴的发生及落区有指示意义;在多普勒雷达径向速度场上,雹暴运动的前方对流层低层有中气旋生成,雹暴运动的后方对流层低层有中反气旋生成,而对流层中高层有辐散生成,且超级单体特征明显。     

北京城区"7.10"灾害性强降水分析

对2004年7月10日发生在北京城区的灾害性强降水过程进行了分析.结果发现,造成本次城区暴雨的天气系统为一中β尺度对流云团,它生成于河北西北部的偏南暖湿气流中,在移到北京城区发展并停留的1～2h内,造成了本次强降水过程.大尺度背景场分析表明,暴雨发生前北京即处于有利降水的形势场中,地面中尺度辐合线可能是强对流的触发系统.此外还初步分析了城市环境对强降水的增幅作用.     

2007年5～8月云南省雷电活动特点和致灾因子分析

对2007年5～8月雷电活动及其灾害成因进行了分析,结果表明:云南雷电活动频繁,但空间分布不均匀;雷电活动的时间分布基本呈一峰一谷变化,峰值出现在17～18时,谷值出现在10～11时;雷击灾害发生的可能性不但与闪电频数有关,还与闪电强度有关,闪电一般发生在回波强度≥40 dBz、组合反射率≥45 dBz、回波顶高≥12 km的具有典型强对流特征的区域;回波强度越强、顶高越高,发生雷电的可能性越大,出现的雷电灾害越严重;低槽切变、两高辐合型北方系统以及南海低压、热带辐合带型、西行台风型南方热带系统为雷电的发生发展提供了有利的环流背景以及动力、热力或者水汽条件;雷电发生在SI<0℃和θse850-θse500>6℃的强烈对流不稳定区域内.     

一次中尺度对流系统的发生发展特征分析

通过分析2008年6月23日形成于冷涡成熟阶段的中尺度对流系统(MCS)的发生发展特征,得到:(1)MCS发生发展过程中,高空强垂直风切变维持,低层垂直风切变迅速增大。(2)湿Q矢量的低层辐合、高层辐散,加强了上升运动和次级环流,前者的增大对MCS的发展起了更大的作用。(3)雷达图上弱回波区、回波悬垂结构、三体散射现象、大的垂直累积液态水及低层速度图上的气旋式辐合的出现是冰雹发生前的有利信号。(4)湿斜压性及风垂直切变增大可能会促发MCS发生。地面风场辐合和水汽辐合加强了MCS的发展。对流层中高层干冷空气的侵入,使不稳定能量释放,导致了强对流天气的发生。     

陕西秦岭北麓致灾短时暴雨特征及预警技术

通过加密观测资料分析2015年8月3日和2016年7月24日西安近年来灾害最严重的两次暴雨过程,总结陕西秦岭北麓致灾短时暴雨特征及其次生灾害预警技术。结果表明:关中处于稳定少动的西太平洋副热带高压西北边缘,前期高温、上干下湿层结和午后低层超绝热状态,为短时暴雨提供了有利发展环境,西风槽与近地层切变线是暴雨直接影响系统。伴随冷锋过境,午后西北方向咸阳、铜川一带地面偏北风跃增是短时暴雨有利触发因子。暴雨位于地面3 h正变压中心至东侧大梯度区、切变线交汇点南侧,对流云团之间TBB梯度大值区附近。伴随TBB中心降至-65℃以下,周边出现最大雨强。不稳定层结和低层超绝热状态下,跟踪研判雷达上秦岭北麓沿山一带快速发展增强、回波中心像素点反射率大于60 dBz的孤立单体,可提前2 h以上发布短时暴雨预警。对于秦岭北麓洪灾高风险区,在强降水发生有利环境条件下,敏感时段要提前尽早发布暴雨预警信号,宁空勿漏,宁高勿低。基于强降水时空高分辨精细估计驱动的GAST模型数值模拟分析,为山洪灾害精细化预警提供了有效手段。     

短时大暴雨的多普勒雷达探测及暴雨预警信号发布

本文通过对环流背景和广州CINRAD-SA多普勒天气雷达资料的详细分析,探讨了发生在广州市的一次短时大暴雨的成因.结果表明：广州市夏季短时大暴雨在低空急流、低层辐合以及高空辐散和抽吸作用的有利环流背景下,多个单体接连穿越同一地区所造成,单体排列方向与单体移动方向一致.弱中气旋特征、逆风区和能量锋对对流的维持和加强起到了十分重要的作用.另外本文还对暴雨预警信号的发布技巧进行了探讨.     

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。     

太平洋海温场变化与黑龙江省夏季降水关系

热带太平洋海温场是大气环流异常变化不可忽视的重要加热场,当厄尔尼诺/拉尼娜事件发生,全球均有不同程度异常天气气候出现,因此对海温场异常变化的研究与分析,是对提高灾害性气候事件预测重要的环节之一。本文应用相关、相似、及对海温场分型方法,寻找对黑龙江省夏季降水异常的强信号。结果表明:海温变化对夏季降水的影响稳定性较差,但春季EOF第1～3模态异常时,对夏季降水有一定影响。厄尔尼诺年发生在降水与SST正相关时段里,副高加强,降水多;厄尔尼诺次年处在正相关时段里,副高加强,全省大部降水多,降水中心在西部;拉尼娜年处在降水与SST正相关时段里时,副高减弱,全省大部分地区降水少。