湖北冷季高架雷暴天气分类及环境参数特征分析

利用常规观测资料、加密地面自动站、闪电定位仪和ERA5再分析资料,将2011—2020年湖北冷季91次高架雷暴事件,按照形成机制分为雷雨型、强对流型和雷打雪型3类,并细致归纳了3类事件的时空分布特征、大气环流背景及关键环境参数等特征。(1)湖北冷季高架雷暴雷雨型最多,强对流型次之,雷打雪型最少。3类型存在明显的时空分布差异,雷雨型主要发生在秋末冬初(11月)和冬末初春(1—2月),强对流型及雷打雪型常出现在早春2月,3月基本以强对流型为主。(2)低槽冷锋、850 hPa切变线及低空西南急流是冷季高架雷暴发生的有利环流背景,近地面为稳定的冷气团控制,逆温明显,西南低空急流沿着锋面逆温层以上的850 hPa附近触发抬升,水汽、上升运动及不稳定层结均出现在850 hPa以上。雷雨型和雷打雪型距离冷锋超过100 km以上,强对流型不足100 km。(3)850 hPa是风场转换的重要层次。强对流型850 hPa露点温度(T_(d850))、K指数、850 hPa与500 hPa温差(ΔT_(85))、850 hPa假相当位温(θ_(se850))、西南急流厚度和强度(I700)、切变线强度(S_(850))最大,中低层(850~700 hPa)垂直风切变(SL78)最小;雷打雪型对水汽和不稳定能量的要求最低,SL78最大。

长江航运智慧气象服务的实践

面向长江航运气象保障服务需求,利用信息化手段和智慧气象理念,创新建立内河航运天气通航等级产品,开发导航式气象智能服务系统,探索创建长江流域航运气象服务合作共赢、协同发展机制,建立了长江航道智慧气象服务,提升了长江黄金水道安全通航能力,取得了较好的服务成效。

卫星资料揭示的青藏高原对流层上层温度气候演变趋势特征

利用1982—2016年MSU/AMSU-A亮温资料,分析了青藏高原地区对流层上层温度的气候趋势及其演变特征,并利用ERA-Interim和NCEP-R2再分析资料的相应高度大气温度资料进行了对比分析。结果表明,青藏高原地区对流层高层卫星亮温资料总体表现为逐渐增暖现象,这与再分析资料的对应层次大气温度变化有很好的相似性。基于集合经验模式分解方法 EEMD的非线性趋势分析表明,青藏高原地区对流层上层亮温的增温首先出现在青藏高原中部,随着时间演变,增温现象逐渐向青藏高原四周扩散,最后在整个青藏高原地区都出现了一致增温现象。相比于NCEP-R2再分析资料而言,ERA-Interim再分析资料300 h Pa大气温度的演变趋势与观测亮温有很好的相似性,只是增温现象是首先在青藏高原附近,随着时间推移,增温现象逐步向周边地区扩张,最终整个青藏高原地区出现了整体升温现象。但是NCEP-R2再分析资料则是与上述两种资料的温度演变特征有很大的差异,其300 h Pa高度大气温度在前20年表现为明显的降温特征,在最近10年才出现了增温,并逐步向周边地区扩张的现象。

湖北一次连续风暴中两次强对流卫星雷达特征及与闪电关系

2018年5月17—18日,湖北省一次连续强风暴过程中先后出现了不同类型的强对流天气。利用FY-4A卫星、雷达和地基闪电观测等资料,对相似环境背景下17日夜间鄂西北强对流(第1阶段,下同)和18日上午鄂东强对流(第2阶段,下同)的环境背景和天气系统特征等差异进行分析,提炼卫星雷达和闪电资料对分类强对流的预报依据。(1)此次连续强风暴是副高稳定维持,西南涡东移,暖式切变线触发形成的,强对流出现在副高外围西南气流和低涡东侧的辐合区中,第1阶段短波快速东移后中高层转为冷平流,上干下湿的层结利于冰雹和大风出现,第2阶段则处在槽前暖湿气流中,湿层深厚,探空对流有效位能CAPE中等强度,出现持续性强降水的概率较大。地面中尺度涡旋促使强对流发展维持,18日冷空气南下是第2阶段雷电密集的主要原因。(2)鄂西北强对流正闪比例较大,正闪峰值时刻和降雹时刻几乎一致,零星地闪分布在强回波外侧35~50 dBZ回波中,≥60 dBZ强回波中并未观测到地闪,鄂东强对流闪电频次较多,以负闪为主,密集的负闪分布在35~55 dBZ强回波区,零星正闪和强回波外围25~35 dBZ层状云对应,以上雷达特征对分类强对流预警都有很好的指示意义。(3)FY-4A闪电成像仪资料LMI、云顶亮温TBB低值区和二维地闪探测位置吻合,LMI总闪和二维地闪随TBB低值中心移动,冰雹和对流性大风的TBB更低,分布在230 K以下,强降水则在250~270 K。

一次强降水过程中FY-4A闪电成像仪观测特征分析

FY-4闪电成像仪(lightning mapping imager,LMI)能够对闪电活动进行连续不间断的观测,在强天气监测预警中具有很大的应用潜力。以2019年5月25日强降水过程为研究个例,利用FY-4 LMI资料、ADTD(advanced time of arrival and direction)系统资料、FY-4红外云图资料、雷达资料和其他常规观测资料,研究FY-4 LMI数据在不同性质、不同演变阶段对流系统的观测特征。结果表明:在对流迅速发展的初期,LMI闪电观测出现超前于ADTD闪电观测的特征,并且锋面降水阶段中这种超前特征持续时间更长一些;无论是暖区降水还是锋面降水阶段,当同时刻LMI闪电观测位于当前对流云团移动的前方时,未来1小时内LMI闪电分布区域出现明显的云顶温度变率,积云有发展趋势;当雷达反射率垂直剖面上最强回波出现向移动方向前倾结构时,LMI闪电观测往往出现在雷达观测对流系统移动方向的前方,此时LMI闪电观测对于对流系统发展演变有较好的提前指示意义;而当雷达反射率垂直剖面上最强回波出现准垂直结构时,LMI闪电观测往往与雷达观测对流系统较重合,此时LMI闪电观测对于对流系统发展演变的提前指示意义偏弱。