“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。     

一次飑线过程的全闪活动特征分析

结合VLF/LF全闪定位系统、多普勒天气雷达、探空资料,对2013年7月5日江苏地区一次典型飑线过程的全闪活动特征进行了详细分析。结果表明:云地闪比的下降、上升预示着飑线过程中雷暴的加强、减弱;云闪主要分布在4~8 km高度,云闪频数最大值出现在5 km处;结合云闪变化情况和探空资料推测雷暴云内电荷为三极性电荷结构;对流区的闪电密度远大于层状云区。相比于正地闪,负地闪集中在雷达回波的强对流区。云闪发生位置更具随机性,易发生在弱回波区和层状云区;闪电的发生与云顶高度有很高的相关性,云闪发生位置与剖面反射率因子中强回波区的发展有很好的一致性。     

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。     

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。     

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。     

江西灾害性强雷电天气的雷达回波特征

使用常规地面报表A0资料、多普勒天气雷达资料,以及雷电数据和卫星云图等资料,进行了雷电和雷暴日的分布特征统计分析,重点对灾害性强雷电天气的雷达回波特征进行个例分析,以了解雷电和雷暴天气的活动规律和强雷电的雷达回波特征,提高预警预报的能力.结果表明:(1)雷电和雷暴天气具有明显的季节变化与日变化特征,每年2-5月集中在8-20时,6-9月集中在11-20时;(2)强雷电天气在雷达回波上表现为南北走向的回波带结构,当回波强度≥50dBZ、回波出现不断合并现象、强回波水平尺度较大、具有"指状"或"弓状"回波结构,以及出现陡直"零值线"和VIL超过50 kg/m2时,最易发生强雷电天气;(3)有时局部强单体凭着自身的发展,当强度≥50dBZ和VIL超过50 kg/m2时,也有可能出现局地强雷电天气.     

江西外来飑线的常见卫星云图特征

利用常规红外云图、天气形势和地面等资料,对江西外来飑线天气过程的云图特征进行分析,结果表明:影响江西的外来飑线在云图上常见有3种特征,即中尺度对流云团、狭窄积云线和冷出流边界所致的对流云带。外来飑线云图特征,常常提前于雷达探测时间而发现回波,掌握这些云图特征,对早期发现外来飑线系统十分有利。     

龙门山脉东麓一次强风暴灾害气象特征分析

利用常规加密地面观测资料、L波段探空资料及多普勒天气雷达资料,对2016年5月5日傍晚发生在德阳什邡市的一次强降水超级单体风暴进行了综合气象分析。风暴发生前的垂直探空资料显示出整层大气非均匀结构、中层蜂腰结构、风场整体顺滚流、对流层顶超低温等特征;多普勒雷达观测显示,风暴右前侧出现V型缺口,风暴中层出现有界弱回波区,中气旋从中层向高层及低层发展等强降水超级单体特征;垂直累积液态含水量与垂直累积液态含水量密度的演变特征对于冰雹云的形成与衰减、强降水的产生及地面大风有较好的指示作用。     

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。     

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。     

黑龙江省西部地区一次大范围强飑线过程分析

应用多种气象监测资料,其中包括气象要素、红外卫星云图、闪电定位和雷达回波等对2007年6月11日黑龙江省西部地区的一次大范围强飑线天气过程,进行了从宏观到微观结构详细特征的深入分析,通过对比红外卫星云图、闪电定位资料与雷达回波发现,3种非常规气象资料在系统影响时间、强度变化和移动方向等方面具有很好的对应性,这一特性可供今后预报此类天气参考.     

广西大范围低空急流暴雨的分型及雷达回波特征分析

对2002—2010年广西12个低空急流暴雨个例进行了普查分析,结果表明,广西大范围低空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,在有低空急流存在的情况下,降水量有明显的增幅作用;通过对天气背景进行分析,对广西大范围低空急流暴雨天气形势进行了分型,得到了低涡急流型和深槽切变急流型以及副高加强急流型等3种型式。雷达回波主要有块状、带状和絮状3种类型;再通过对大范围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、回波的源地移动和暴雨落区等内容的分析,提出了低空急流暴雨的短期预报模型,为今后广西大范围急流暴雨预报提供参考。     

三次不同类型强对流天气过程的闪电特征对比分析

本文利用VLF/LF三维闪电监测定位资料,结合雷达及加密地面自动站等资料,详细对比分析了北京地区三次不同类型强对流天气过程的闪电活动特征,结果表明:(1)冰雹过程中闪电活动与雷达回波的对应性最好,随强回波区的移动而移动;雷暴大风过程中闪电活动与雷达强回波的对应性较差,闪电频数少且比较分散;对流性暴雨过程中,当块状回波刚进入北京范围时,闪电活动与雷达回波基本对应并且闪电密度很大,之后闪电频数减少且分布分散,但在回波发展加强形成55dBZ的线状回波后,闪电活动又增强且分布在线状回波的前部。(2)在冰雹、雷暴大风、对流性暴雨发生期间,闪电活动强烈,闪电频数从大到小依次为对流性暴雨过程、冰雹过程、雷暴大风过程;在冰雹过程中,云闪所占比例不断增大,至降雹结束后云闪数超过地闪数;雷暴大风过程中始终都是云闪活动占主要地位;对流性暴雨过程中始终是地闪尤其是负地闪活动占主要地位,但随着回波强度的增强云闪比增大。(3)云闪发生的平均高度冰雹过程最大,其次为对流性暴雨和雷暴大风过程;云闪的平均雷电流强度也有同样的比较关系。     

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。     

广东2010年5月一周两次暴雨过程的对比分析

2010年5月中旬,广东省在一周之内连续遭受了两次区域性暴雨过程,其频次之高、雨量之多、强度之大为历史同期所少有。对这两次暴雨过程从水汽输送、动力结构、大气稳定度和雷达特征等方面进行了对比分析。结果表明:两次暴雨过程的环流形势及影响系统不同,水汽输送和辐合强弱与暴雨范围有密切关系,降水强度不但受大气不稳定度影响,动力触发更可能是引发强降水的关键因素;产生暴雨的飑线通过吸收合并其移动前方和沿近地层辐合带新生单体得以维持和发展,飑线上的HP型超级单体是产生降水峰值的主要载体。     

福建省冰雹时空分布与天气气候特征分析

利用1960-2008年高空常规探测资料和福建省内各台站冰雹的观测资料,分析了福建省冰雹的时空分布和春季、夏季降雹的天气气候特征.结果表明:福建省20世纪80年代中期到90年代初期为冰雹多发期,90年代中期至今呈明显减少趋势.冰雹发生的季节分布呈双峰型,高发期在3-5月,次高发期在7-9月.空间分布表现为中北部多,南部少;山区多,平原少;内陆多,沿海少.冷空气与强暖湿气流相遇是春季降雹的主要原因,主要天气型(850hPa)为低涡冷切适中、冷切适中、冷切偏南、冷切偏西、低涡冷切偏西等,冷式切变和低空西南急流是触发大范围冰雹过程最重要的天气条件.下垫面被迅速加热,快速升温,午后局地上空形成强辐合区是夏季降雹的主要原因,主要天气型(500hPa)为副热带小高压和副热带高压边缘.     

“7·20”郑州极端特大暴雨降水细节特征和成灾过程研究

基于常规探测资料、区域气象站资料、郑州双偏振多普勒雷达产品和ERA-5逐小时再分析数据等对“7·20”郑州特大暴雨降水细节演变、成灾过程和中尺度特征进行探究。结果表明：特大暴雨环流背景罕见，海上远距离台风起到了“水汽转运站”的作用；降水时空分布的复杂性致使西部山区和郑州主城区成灾原因不同；关键环境参数对比分析表明，极端强降水对CAPE值要求不高，高的暖云层厚度和近地面大的露点等指标利于高降水效率的产生，中等强度以上的深层垂直风切变有利于中尺度对流系统的高度组织化；西部山区强降水主要由中尺度孤立对流单体频繁影响所致，列车效应显著；郑州主城区强降水是由高降水效率的对流系统长时间维持造成的，降水粒子尺度大，数密度高，KDP值增大与雨强的突增对应关系较好。     

γ中尺度单体合并在昭通小河镇"201O.7.13"灾害性天气中的特征分析

低纬度高原特殊地形影响下的云和降水与其它地区相比有一些独特的情形,中-y尺度暴雨就是特征鲜明的一类,由此系统引发的降水突发性较强,常造成灾害.利用常规高空资料、卫星资料、加密乡镇雨量站资料和新一代多普勒雷达资料,对2010年7月13日云南昭通小河镇灾害性天气分析发现:短时性、高强度,在降水开始的1 h左右就达到暴雨量级,是此次过程的降水特点;中低层风向辐合、高冷低暖、整层潮湿,低层偏南暖湿气流输送水汽及对流不稳定能量堆积,以及边界层辐合线的触发提供了中尺度天气背景;强中尺度对流系统(MCS)是此次暴雨形成的云图中尺度特征;多普勒雷达观测资料分析表明,镶嵌在中-β尺度上的中-γ尺度单体为形成强降水的直接影响系统,该类系统以"单体合并型"和"自壮大升尺度型"居多,且"单体合并型"占较大比例;单体组织化合并可能是部分这类暴雨的触发与维持机制之一.     

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。