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。     

云南不同季节和区域冰雹云回波特征和预警指标对比

利用云南省472个冰雹过程的雷达资料，对比分析冰雹过程的雷达回波演变特征差异，采用高斯分布，分季节和区域对比冰雹预警指标。结果表明：夏秋季冰雹云回波强度、VIL特征参量比冬春季平均偏低，回波顶高，35 dBz和45 dBz高度比冬春季偏大、跃增快且持续时间长。滇中各参量降雹前跃增时间偏长，滇西地区回波强度特征值最强，降雹前跃增幅度小，滇西北各特征参量偏弱、持续时间短跃增快，滇东北各特征参量偏强，降雹前跃增幅度大。利用高斯拟合，以正态曲线面积84.1%的特征参量为阈值，建立云南不同季节和区域的冰雹预警指标，冬春季CR和各温度层回波强度预警高于夏秋季5 dBz,ET和各回波强度高度预警阈值低2 km,VIL预警指标阈值高5 kg/m²。滇西地区强度预警指标最强，滇东北次之，滇西北最弱，滇东北回波高度和VIL预警指标最大，滇西北次之，滇中和滇西最小。     

基于多源实况资料的森林火灾期间的气象特征分析——以西昌“3·30”森林火灾为例

基于地面观测资料、四川省雷电监测网、NCEP再分析资料、ECMWF再分析资料以及雷达基数据，从天气实况、大气环流、气象物理量、雷达回波四个方面对西昌“3·30”森林火灾期间的气象特征进行了分析，结果表明：“3·30”森林火灾发生前后，西昌泸山周边气温高、风速大、相对湿度低；在高空低槽、低空切变线、低空急流、地面热低压、地面冷锋的共同作用下，西昌泸山火场附近出现了气温突升突降和偏南大风转偏北大风的现象；对流层中层辐合、低层辐散且中低层存在下沉运动是高空动量下传的重要表现，有利于热低压的维持和地面偏南大风的出现；西昌C波段多普勒雷达对火灾烟尘有较好的探测效果，烟尘回波的强度为5—30 dBZ,随着距火场距离的增加，烟尘回波的水平范围增大，强度减小且底部不再接地，烟尘回波的相对径向速度能近似反映出一定高度上的风向和风速。     

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。     

盛夏昆明两次致灾大暴雨对比分析

应用常规观测资料、FY-2D、2E卫星观测资料及新一代多普勒雷达回波资料,对“2013.07.19”和“2017.07.20”昆明两次大暴雨对比分析,结果表明:两次过程均出现在全省强降水过程大背景下,强降水时段均出现在盛夏7月的夜间,集中在北部和东部。2013年过程降水量较大,持续时间较长,洪峰水位较高,而2017年过程小时雨强和雷暴次数为最强,城市内涝范围和灾情影响程度较大;两次环流系统均是两高辐合、低涡切变配合暖湿气流共同作用,但2017年有明显的系统前倾,辐合更强;不稳定特征显示,高冷低暖,对流特征指数均体现为对流性不稳定,但2017年CAPE较大、高层冷平流较强,高低空强垂直切变明显,对流层高层干冷空气下侵增强了对流不稳定;滇中昆明均处在MPV 1?0、MPV 2?0的大气对称不稳定条件下强的对称不稳定区,2017年过程由于积聚了大量的较强不稳定能量,强对流天气剧烈但持续时间较短;整层水汽通量散度辐合区分布基本一致,与降水区基本对应;中β尺度对流云团是两次大暴雨的直接影响中尺度系统,但2017年云团强度更强,对流性特征更明显;多普勒雷达回波特征表现, 2013年过程为带状混合型降水回波,持续少动,中尺度系统有暖平流、中尺度辐合区持续影响,回波顶高8～10 km,且最大回波强度46dBZ,而2017年过程为团状、涡旋状对流性降水回波,回波强度强于2013年,小时雨强较大。     

“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。     

云南冰雹强对流的活动特征研究

利用2014—2019年670个冰雹过程的雷达资料，采用SCIT算法，统计分析了云南冰雹云回波移动规律和活动特征，结果表明：云南冰雹强对流在海拔较高、坡度变化大的区域初生，跃增阶段海拔高度不断增加，孕育阶段海拔变化较小但地形坡度变化明显，降雹前5 min地形海拔和坡度的降低则加快了降雹的出现。中短距离型冰雹强对流集中出现在海拔1 900～2 100 m、地势平坦、冷暖空气交会最频繁的滇中地区，降雹时间短，VIL差异大，局地特征明显，影响范围小；中长距离型冰雹强对流集中出现在云南西部、西南部坡度较大的山区，系统性特征明显，对流持续时间较长，常沿引导气流方向直线移动，降雹时刻VIL>20 kg/m²。研究结论对人工防雹作业点布局优化和跨区域联防具有重要指导作用。     

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.     

“3·23”云南省景谷傣族彝族自治县冰雹灾害天气原因分析

从防灾减灾的角度,以"3·23"景谷县冰雹灾害天气为例,运用国家级站降水实况资料、卫星资料、闪电定位仪资料、Micaps常规资料、区域自动站资料和新一代天气雷达体扫资料等,分别对这次灾害天气过程进行预警指标分析,并采用美国NEXRAD的新一代冰雹探测算法,对该灾害天气过程进行了检验。分析表明:该灾害主要由冰雹天气过程造成;从雷达资料和闪电定位仪资料能够清晰准确反映冰雹天气过程的发生发展过程,具有较好的防灾价值,雷达观测的几个要素指标能较好的预示受灾的区域和强度,闪电频次、回波强度、强回波顶高、中气旋等指标能为这类灾害性天气提供短临预警依据;同时,冰雹灾害性天气通常伴随雷电、大风等灾害天气,也会造成重大灾害。另外,也应注意到冰雹天气通常是局地中小尺度的,但分析发现局地中小尺度的灾害天气也常有大尺度的天气背景作用,可从探空资料加以分析。     

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。     

珠江三角洲大暴雨的多普勒特征及形成机制

利用广州CINRAD-SA新一代多普勒天气雷达资料,结合天气形势分析,研究了华南地区夏季短时大暴雨的发生、发展过程,特别是中小尺度系统引发短时大暴雨不同发展阶段的多普勒特征以及辐合强度与短时大暴雨的关系,并对短时大暴雨的发展机制进行了初步探讨.通过分析发现,短时大暴雨产生于低空强盛西南气流等有利条件下,近地层雨区附近的气旋式扰动有利于激发对流,抽吸作用、局地锋生对对流的维持和加强起到了十分重要的作用.在短时大暴雨发生初期及发展旺盛期,大多数都伴有逆风区、辐合带等多普勒特征,中气旋更是与高强度降水、地面强风等剧烈天气密切相关.     

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,对流单体合并形成超级单体,出现连续体扫的中气旋、并伴有钩状回波,三维显示出现空洞结构;强回波区向移动方向一侧倾斜、垂直剖面存在穹隆结构和有界弱回波区时,钩状回波处最容易产生龙卷;空洞的位置与中气旋和钩状回波中心区相吻合,表明超级单体在此处产生强烈涡旋,有利于漏斗云脱离母体向地面发展。速度产品上出现对称的正负速度区,旋转速度持续增大,且正负速度区不断向下发展,低仰角探测到紧邻的速度对时,中气旋相应也出现向下延伸和迅速收缩,预示龙卷的发生。东北冷涡以及蒙古气旋前侧低压带、低层干冷空气侵入导致锋生等动力条件,是辽宁北部对流的天气尺度和中α尺度的触发机制。     

海南文昌火箭发射场雷电环境分析

利用海南省18个气象台站的雷暴人工观测资料和海南闪电定位网的观测资料,分析了海南文昌火箭发射场的雷暴特征和雷电环境,结果表明:海南岛的中部和北部雷暴活动较强,西部、东部和南部近海地区的雷暴活动较弱,文昌发射场处在北部较强的雷暴区;采用Krigine(克里格)方法拟合的结果为文昌火箭发射场雷暴日数的年变化从1982年以后逐渐减少,发射场一年中各月都有雷暴发生,4-10月为雷暴高发期;发射场西部、西北部和北部区域雷暴活动较其它区域要强,79%的雷电流强度小于40 kA,而只有5.9%的雷电流强度大于60 kA,一天中闪电的发生有两个高峰时段,一个出现在凌晨5时到6时,另一个时段出现在14时到18时,午后15时左右是闪电活动最频繁的时段。     

低纬高原大气电场特征及其在预警中的应用

通过对2006年7月- 2007年6月云南地闪定位网探测资料和玉溪大气电场仪资料分析,研究了高原晴天大气电场和雷暴天气过程的电场演变特征.结果表明:高原晴天大气电场具有明显的日变化和月变化特征.低纬高原地区雷暴云具有偶极性和三极性两种结构,但大多数雷暴具有偶极性电荷结构,不同电荷结构的雷暴云的放电特征不同,偶极性时主要为负地闪,地闪活动较活跃；三极性时主要是正地闪,地闪活动较少.根据雷暴云近地面电场变化特征,探讨了大气电场仪预警地闪的方法,首次提出极性变化预警法,其命中率和提前预警时间都明显优于阈值预警法.     

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。     

一次雷暴天气发生发展的水汽图和红外云图特征分析

通过MTSAT的水汽图和红外云图,结合天气图、NCEP资料、地闪实况资料和探空数据对在高空急流影响下的暗区雷暴实例进行了对比分析。结果表明:暗区雷暴在卫星云图上表现为经过白天太阳辐射对晴空区(水汽图暗区)近地面的加热作用,大气不稳定能量增加,在一定条件下,午后强雷暴时常发生发展于高空急流左侧的晴空区中;而在水汽图上,高空急流与水汽图上的干区、湿区间有明显的联系,而这些联系又与强雷暴的发生发展有密切的关系,是雷暴发生发展的重要条件;在雷暴云发展过程中,地闪时空分布在卫星云图上有着明显的对应。     

甘肃永登雹云回波群体特性分析

本文用711测雨雷达实测的冰雹云过程回波资料,分析了大小回波在雹暴形成中的演变过程以及回波强度和回波高度间的关系.结果表明永登防雹试验区回波覆盖面积比最大频数时为3.64%,平均为7%,回波块数最大频数为6块,平均为6块;回波覆盖面积比与雹日的月际变化呈正相关,回波块数与雹日的月际变化呈负相关;回波厚度在识别雹云中有重要意义.     

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。     

西北地区雷暴气候特征分析

雷电产生于中尺度对流天气系统,具有明显的局地和时效特征,对西北地区气象站点历史雷暴资料的统计发现,夏季最强,春秋次之,冬季几乎无雷暴发生;地理分布呈三大中心区;与海拔高度、经度、纬度的相关分析及年际变化分析表明,地形地势是影响该地区雷暴的主要因子.高原上的雷暴云较其它地区容易产生冰雹,冰雹日数与雷暴日数比值最大为0.36.西北夏季大部分地方的闪电密度小于1个.km-2.a-1,夏季3个月的闪电密度有3个最强中心,新疆西部是最强的闪电密度中心,超过9个.km-2.a-1,7月中心最强,6月次之,8月较弱.