利用贝叶斯方法对广东省雷暴大风天气的预报研究

针对广东省2010—2019年4—9月有雷暴大风和没有雷暴大风天气的个例进行研究,通过箱线图的形式分析了产生雷暴大风天气相关环境参数的分布特征并建立3小时、6小时和12小时三个时间段的雷暴大风潜势预报模型,利用贝叶斯方法对2020年4—9月的天气过程进行检验,结果表明:雷暴大风天气的发生对应地面较高的露点温度,较大的不稳定能量、上下层温差以及全总指数等物理量;从检验结果来看,贝叶斯方法对雷暴大风天气的识别具有一定的可行性,三个时段的潜势预报模型识别雷暴大风的命中率均在80%以上,但存在一定的空报,需今后改进与完善。

怀化市雷暴大风的环境条件特征分析

本文选取怀化市2014年以来的52站次雷暴大风事件,采用分辨率0.25°×0.25°的ERA5再分析资料进行站点插值,对雷暴大风站点发生物理量值进行统计分析,发现:雷暴大风发生时需要一定的水汽总量,低层湿度条件较好,中层较干、环境温度直减率大,有利于强下沉气流的产生。CAPE均值在1327.6 J/kg,当CAPE值较小的情况下也有可能发生雷暴大风,有44%左右的雷暴大风属于弱垂直风切变条件下发生的。

中国强雷暴大风的气候特征和环境参数分析

对2004—2013年中国强雷暴大风记录(风速≥25 m·s^(-1))的气候特征和环境参数进行统计分析研究。结果表明:强雷暴大风主要发生在中国中东部地区,从3月开始在西南、华南地区出现,4月北进入华中、华东地区,5月北进到华北、东北和西北地区。不同地区强雷暴大风发生峰值时间不同,其中华中和华南有两个峰值。中国强雷暴大风环境参数中低层垂直风切变中等(地面至700hPa和地面至500 hPa平均值分别为10.2和14.3 m·s^(-1)),明显低于美国大范围雷暴大风的均值;存在明显的干层,一般表现为500 hPa附近的中层温度露点差大于10℃C以上,其中华北、西北地区表现为整层3~7 km均较干。根据红外卫星云图的观测特征,强雷暴大风发生时云型最多的是团状,其次是线状,还有一些不规则形状的云型,不同地区主导云型不同。分析我国强雷暴大风多发地华东地区三种云型的环境参数表明:团状云型强雷暴大风的CAPE值大,低层高湿,中层干且环境温度直减率大;线状云型其热力参数值均较团状云型小,但低层和深层垂直风切变大,整层均较干;不规则云型低层高温高湿,环境风垂直切变较小。

湖北省不同类型雷暴大风的时空分布及环境参数特征

基于常规观测资料、NCEP再分析资料、闪电定位资料和雷达资料,对湖北省2007-2015年雷暴大风的天气类型、时空分布和环境条件进行了分析,并根据箱线图展示的结果分区域分季节讨论了各型雷暴大风的环境参数特征。结果表明:(1)湖北雷暴大风分为高空冷平流强迫型、低层暖平流强迫型、斜压锋生型、准正压型,其发生在3-8月,其中夏季(6-8月)雷暴大风占其全年总数的78%;一天中,其主要发生在15-19时,峰值在16时;雷暴大风空间分布不均,其高频中心位于鄂西南的宜昌和鄂东的黄石。(2)各型雷暴大风存在季节和区域差异,斜压锋生型主要出现在春季,高空冷平流强迫型、低层暖平流强迫型、准正压型主要出现在夏季;高空冷平流强迫型在鄂西北发生最多,低层暖平流强迫型在宜昌地区、江汉平原、鄂东均出现较多,准正压型和斜压锋生型在鄂东发生最多。(3)高空冷平流强迫型雷暴大风的850 hPa与500 hPa温差(ΔT_(85))和中低层(925-500 hPa)风垂直切变(S_(L95))较大,850 hPa露点温度(T_(d85))偏低;低层暖平流强迫型的S_(L95)、K指数均较大;准正压型的对流有效位能(CAPE)较大、S_(L95)、低层(925-700 hPa)风垂直切变(S_(L97))较小;斜压锋生型的S_(L95)和S_(L97)均较大。(4)湖北雷暴大风的对流参数K指数、ΔT_(85)、CAPE的阈值分别为35℃、25℃和925 J·kg^(-1),鄂西北、鄂东的对流参数离散度较大,按区域归纳各型雷暴大风的对流参数阈值,对当地雷暴大风预报预警更有指导意义。

2021年5月武汉两次对流性大风天气的多普勒雷达观测分析

对流性大风是强风暴最常产生的天气现象,致灾严重,预报难度大。2021年5月10日和14日,湖北武汉先后发生了雷暴大风和龙卷天气过程(以下简称“5.10”大风和“5.14”龙卷)。本文利用常规探空和武汉多普勒天气雷达资料,对这2次过程的环境条件、多普勒雷达回波特征和雷达衍生参量进行了对比分析,结果表明:(1)两次过程都发生在具有高不稳定能量、强垂直风切变和低抬升凝结高度的环境中,地面都有多支气流形成的辐合区,但下沉对流有效位能、能量螺旋度、强天气指数等强对流物理参量值有显著差异;(2)两次对流性大风的产生机制和雷达回波特征不同,“5.10”大风主要由中层干冷空气和降水粒子相变发动强下沉气流产生雷暴大风,并在地面形成冷性雷暴高压。由多个对流单体合并的对流带产生的强下沉气流在径向速度场上表现为低层大风核,而对流带前侧相对孤立的单体产生的强下沉气流表现为低层径向辐散特征;“5.14”龙卷由超级单体产生,具有钩状回波、强中气旋和龙卷涡旋特征等特征;(3)两次过程发生前垂直风速差和风暴相对螺旋度的变化差异显著,表明了两次过程环境气流的变化不同,这样的变化是否适用两种天气的识别还需要对大量个例进行统计分析。

两种雷暴大风的结构特征及其环境条件对比分析

2014年3月29日晚到31日早上,广西连续两个晚上在同一区域出现了两种不同类型的雷暴大风,这两类雷暴大风在形态结构演变和环境条件上存在明显的差异。30日雷暴大风表现为多个孤立、松散、排列无序的强单体风暴,属于微湿下击暴流、低层暖平流强迫类,其层结为条件性不稳定,由地面辐合线触发;31日的雷暴大风则是由有组织、紧密排列的多单体强风暴组成的飑线系统,其后侧入流明显,有平流作用,风暴范围大,属于高空冷平流强迫类,其层结为对流性不稳定,由地面锋面触发产生。从环境条件上来看,30日雷暴大风的温湿廓线呈倒V型结构,中层湿度相对较大,低层干且温度直减率近干绝热;31日雷暴大风的温湿廓线表现为850hPa以下大气层结曲线与露点曲线紧靠,水汽充足,以上两者分离,干层显著,呈“漏斗”状,另外,31日雷暴大风的垂直风切变较大,更有利于对流的组织化。

雷暴大风天气的研究进展

以雷暴大风为主的强对流天气发生频率高、突发性强、持续时间短,同时也是春季和夏季出现的一种危害程度很高的强对流天气现象,由于其预报难度较大,一直是国内外学者关注的重点之一。对有关雷暴大风的一些研究结果和进展进行了归纳和总结,为今后深入研究雷暴大风天气提供参考。

海南岛雷暴大风天气形势和环境参数特征分析

利用海南岛区域加密自动站资料和海口站探空资料,结合ERA-Interim再分析资料对2014-2018年海南岛雷暴大风的强度、时空分布、环流形势和物理量参数特征进行分析研究。结果表明:(1)海南岛雷暴大风主要出现在5-8月的午后到傍晚时段,最大阵风风速大部分在8级及以上。(2)雷暴大风的环流形势可以分为三类,即西南热低压型、季风槽型和冷锋型,其中季风槽型根据槽线位置可以分为华南沿海槽型和南海低压槽型。(3)西南热低压型雷暴大风的大气不稳定能量最大,上干下湿,垂直风切变较小;冷锋型的大气不稳定能量最小,上干下湿,垂直风切变最大;季风槽型的大气不稳定能量较大,整层较湿,垂直风切变最小。(4)季风槽天气形势下发生雷暴大风时,较容易伴随短时强降水天气,西南热低压型的雷暴大风风力比其他类型更大。

川藏地区雷暴大风活动特征和环境因子对比

利用2010-2017年中国气象局重要天气报、地面观测和探空资料以及欧洲中期天气预报中心ERA-Interim再分析资料,对川藏地区雷暴大风的活动特征、环境因子和环流形势进行统计分析,并对其中高原(海拔高度不低于1 km)和盆地(海拔高度低于1 km)区域雷暴大风活动进行对比。结果表明:川藏高原区域雷暴大风频次呈5-6月和9月双峰型分布,主要发生在午后;盆地区域主要发生在夏季,午后和夜间均较活跃。高原站雷暴大风年平均频次约为2次/站,在雷暴和大风中分别约占4.5%和8%。盆地站年平均频次仅为0.4次/站,雷暴中仅占1.5%,但在大风中约占60%。高原站雷暴大风的中低层环境温度递减率较大,一般呈上湿下干的逆湿垂直结构;而盆地站雷暴大风通常具有上干下湿的垂直结构。分别对5-6月和9月高原站雷暴大风两个峰值时段的环流形势进行合成分析,发现5-6月受高空西风槽影响,中层有弱冷平流侵入,高层位于高空急流入口区右侧,环境垂直风切变较大;而9月受副热带高压边缘影响,中高层较干,低层暖湿气流明显。这些均有利于雷暴大风发生。

南海海岛自动气象站防护应用技术探索

立足海南及南海的自然条件,结合海岛自动气象站在南海高温、高湿、高盐雾、强辐射、强风等恶劣气候环境下使用情况,通过对历年来海岛自动气象站故障及失效模式的统计和分析,总结分析故障原因。根据设备维护人员多年气象设备保障工作积累总结的经验,从海岛自动气象站结构和防护要求出发,集成应用市场上优质材料、先进工艺和多种成熟、关键设备防护技术,形成一些气象设备防护的有效方法措施,以提高海岛自动气象站对海洋环境的适应性和性能,延长设备使用寿命。

云南雷暴大风天气的环境条件特征分析

利用2011—2020年云南地面观测、闪电定位、重要天气报等资料,对云南雷暴大风时空分布特征进行统计分析,结果表明:雷暴大风主要集中出现在2—8月,呈现双峰型分布,4月最多,春季多于夏季,日峰值出现在16—17时,多数雷暴大风持续时间为1~4 h。高发区主要分布在玉龙雪山和苍山以东,以及哀牢山、无量山附近等区域。根据不同类型大尺度环流背景将区域性雷暴大风的天气型分为三种:南支槽型、低压槽型和准正压型,其中南支槽型雷暴大风最多。采用NCEP再分析资料计算表征大气热力、动力及水汽条件等特征的物理参数,分析了3—8月和各天气型背景下环境条件特征,并给出物理量参考阈值。结果表明:春季以动力作用为主,夏季以热力作用为主,南支槽型动力条件较好,准正压型水汽条件较好。雷暴大风发生前绝大多数物理量6 h变量均有不同程度的增大趋势,表明均向有利于雷暴大风发生的方向发展,这种演变趋势可为临近预报和预警提供有用信息。