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低层垂直风切变和冷池相互作用影响华北地区一次飑线过程发展维持的数值模拟 被引量:130
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作者 陈明轩 王迎春 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期371-386,共16页
利用三维数值云模式和雷达资料四维变分同化技术,通过对6部新一代多普勒天气雷达观测资料进行快速更新循环同化和云尺度数值模拟,初步分析了2009年7月23日发生在华北地区的一次飑线过程的低层动力和热动力影响机制。结果表明,这次飑线... 利用三维数值云模式和雷达资料四维变分同化技术,通过对6部新一代多普勒天气雷达观测资料进行快速更新循环同化和云尺度数值模拟,初步分析了2009年7月23日发生在华北地区的一次飑线过程的低层动力和热动力影响机制。结果表明,这次飑线过程处在低层中等强度切变的环境条件下,低层环境垂直风切变和冷池相互作用是本次飑线过程维持发展和传播的关键机制。在飑线发展的初期,低层垂直风切变较强,但冷池偏弱,冷池传播速度(C)和垂直于飑线的低层切变分量(ΔU)的比值C/ΔU<1,飑线回波前倾。而此时环境热力条件(对流有效位能较高和自由对流高度较低)对飑线的发展加强起到了积极作用,克服了这种低层切变和冷池不平衡所形成的不利条件。在飑线的加强和成熟阶段,由于对流降水使冷空气不断下沉,从而导致冷池快速加强,使低层切变和冷池强度逐渐达到近似平衡状态(C/ΔU≈1),低层大气处于最强的垂直抬升状态,飑线发展最为强盛,飑线回波直立。随着时间的推移,降水累积效应导致冷池强度明显大于低层切变强度(C/ΔU>1),不利的形势导致飑线逐渐趋于消散,飑线回波明显变宽、后倾,回波顶高显著下降。对模拟结果的定性分析和定量计算均表明,影响这次飑线过程发展维持的低层垂直风切变和冷池相互作用机制与Rotunno和Weisman等用来解释飑线发展演变的RKW理论一致。另外,模拟结果显示,低层0—3km风切变对飑线的发展维持最为重要,但是0—6km的中层风切变也有正面作用,特别是在飑线发展旺盛阶段,应该考虑其影响。 展开更多
关键词 低层垂直切变 冷池 飑线 数值模拟
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超强不稳定和弱切变环境下一次飑线过程的雷达资料同化与分析 被引量:19
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作者 曹倩 张述文 +2 位作者 曹帮军 叶丹 邱学兴 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期645-655,共11页
利用中尺度模式WRF及其3DVar同化系统,对武汉附近多普勒雷达资料进行循环同化,并结合NCEP FNL分析资料、自动站降水资料、雷达回波和探空资料,对2011年7月26日发生在湖北的一次飑线过程进行环境条件分析和同化研究。探空显示:此次飑线... 利用中尺度模式WRF及其3DVar同化系统,对武汉附近多普勒雷达资料进行循环同化,并结合NCEP FNL分析资料、自动站降水资料、雷达回波和探空资料,对2011年7月26日发生在湖北的一次飑线过程进行环境条件分析和同化研究。探空显示:此次飑线发生在超强不稳定和弱的风垂直切变环境中。雷达回波表明:系统内存在东北-西南向和西北-东南向的两条回波带,前一条为飑线主体,在发展和成熟过程中缓慢移动;后一条的西北段快速减弱,而东南段逐渐与前一条合并。利用同化雷达资料后的模式预报场诊断分析表明:初期,虽然动力抬升条件不利于单体的新生和发展,但强不稳定能量却为其提供了强热力抬升条件;在发展期,低层风垂直切变和冷池虽然向有利于飑线发展的方向演变,但强度仍然较弱,而不稳定能量仍起主要作用,飑线是在不断增强的动力抬升和强热力抬升共同作用下逐渐成熟;后期,环境中不稳定能量大减,冷池强度也明显强于低层风垂直切变,动力和热力条件均不利于飑线进一步维持,飑线衰亡。 展开更多
关键词 资料同化 多普勒雷达 飑线 对流不稳定 低层垂直切变 冷池
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一次台风西北气流下的强对流天气分析 被引量:1
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作者 陈艺芳 寿绍文 +1 位作者 蒋荣复 李彩玲 《海洋预报》 2010年第1期34-38,共5页
本文对发生在台风"海鸥"西南侧西北气流控制下的强对流天气进行分析,通过剖析高空、雷电、雷达等监测数据,得到结论:强对流天气是在底层转为西南气流的同时,冷空气促发了低层能量的释放;台风外辐合带云系残余能量在有利对流... 本文对发生在台风"海鸥"西南侧西北气流控制下的强对流天气进行分析,通过剖析高空、雷电、雷达等监测数据,得到结论:强对流天气是在底层转为西南气流的同时,冷空气促发了低层能量的释放;台风外辐合带云系残余能量在有利对流发展的区域得到重新发展,造成福建中部沿海的暴雨天气;强对流天气发生前期低层有充分的能量累积过程;低层强垂直切变和大螺旋度环境是引发强对流的动力机制。 展开更多
关键词 外辐合带云系 湿焓 低层垂直切变 螺旋度
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复杂地形下雷暴增强过程的个例研究 被引量:55
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作者 陈双 王迎春 +1 位作者 张文龙 陈明轩 《气象》 CSCD 北大核心 2011年第7期802-813,共12页
本文基于多普勒雷达变分同化分析系统(VDRAS)反演的对流层低层热力和动力场,并结合多种稠密观测资料,对北京地区2009年7月22日一次弱天气尺度强迫下雷暴在山区和平原增强的机理进行了较深入的分析。研究结果表明:雷暴过程受大尺度天气... 本文基于多普勒雷达变分同化分析系统(VDRAS)反演的对流层低层热力和动力场,并结合多种稠密观测资料,对北京地区2009年7月22日一次弱天气尺度强迫下雷暴在山区和平原增强的机理进行了较深入的分析。研究结果表明:雷暴过程受大尺度天气系统影响不明显,对流前期地面弱冷锋,是此次雷暴新生的触发机制,高层冷平流、低层偏南暖湿气流的稳定维持和对流不稳定能量的聚集是本次雷暴增强的必要条件。雷暴从河北北部移进北京西北山区后,在下山和到达平原地区时,经历了两次明显的发展增强阶段。雷暴第一阶段下山增强,地形强迫起着主要作用,具体表现在三个方面:(1)地形斜坡使得雷暴冷池出流下山加速与稳定维持的偏南气流形成了强的辐合区;(2)地形抬升使得偏南暖湿入流强烈地上升,从而加剧了对流的发展;(3)地形抬高了冷池出流高度,使得出流与近地面偏南气流构成随高度顺转的低层垂直风切变,低层暖空气之上有冷平流叠加,使得雷暴前方的动力和热力不稳定增强。雷暴第二阶段在平原地区再次增强的主要原因是:组织完好的雷暴到达平原地区后,其冷池与低层暖舌在城区(朝阳地区)的对峙,产生了强的扰动温度梯度;强的冷池出流与势力相当的偏南暖湿气流相互作用产生了强的辐合上升气流,并与下沉气流在较长时间内共存;冷池出流形成的负涡度与低层切变产生的正涡度达到近似平衡状态。运用RKW理论,三者导致雷暴前方低层的辐合抬升最强,最有利于雷暴的维持发展。 展开更多
关键词 复杂地形 雷暴增强 冷池 低层垂直切变 辐合线
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基于雷达资料四维变分同化技术对北京地区一次下山突发性增强风暴热动力机制的模拟分析 被引量:26
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作者 肖现 王迎春 +1 位作者 陈明轩 高峰 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期797-816,共20页
利用三维数值云模式和雷达资料四维变分(4DVar)同化技术,通过对4部新一代多普勒天气雷达探测资料进行快速更新同化和云尺度模拟,初步分析了2009年8月1日发生在北京地区的一次短生命史、突发性增强风暴的低层动力和热力影响机制。此次风... 利用三维数值云模式和雷达资料四维变分(4DVar)同化技术,通过对4部新一代多普勒天气雷达探测资料进行快速更新同化和云尺度模拟,初步分析了2009年8月1日发生在北京地区的一次短生命史、突发性增强风暴的低层动力和热力影响机制。此次风暴过程处于弱天气尺度背景和弱层结背景下,冷池和低层环境风场相互作用是造成山上对流风暴增强传播下山的关键机制,而风暴的短生命史和平原地区上空弱风垂直切变环境有关:在对流风暴产生的初期,由于平原地区局地热力、动力场分布的差异,在平原地区西部近地面形成冷池结构,而冷池的"障碍物"作用进而阻碍环境风场的传播。在此机制下,导致在冷池东南边缘附近形成辐合中心、较强的低层水平风垂直切变和全螺旋度大值中心,有助于风暴传播下山。在风暴临近山边阶段,平原地区原有冷池的"绕流"等机制仍然有助于形成有利于主体风暴传播下山增强的近地面辐合中心、强低层水平风垂直切变和全螺旋度大值中心等环境。此外,随着山上风暴降水产生若干冷池,由于风暴形成的阵风锋抬升作用以及新生冷池与老冷池的逐渐发展并相互靠近,使冷池之间暖空气不断抬升,在冷池之间低层形成较强的辐合中心、全螺旋度大值中心。并且,由于冷池边缘的热力场分布不均匀,同样在冷池边缘形成较大扰动气压和扰动温度,增大了垂直加速度,在冷池之间中高层形成上升气流区,这些机制使北部风暴重新增强和新生风暴产生的同时,最终也导致这些风暴互相靠近,合并组织成带状回波。风暴在平原传播阶段,带状回波产生的冷池进一步增强,并明显扩展。低层风场指示冷池出流(阵风锋)更加强烈且存在明显的"前冲"特征,显现出部分飑线系统特征。但是,由于此时平原地区处于弱风垂直切变环境,此时冷池强于低层风垂直切变,即冷池产生的负涡度大于低层风垂直切变产生的正涡度,因此,冷池前沿的上升气流向后倾斜并导致阵风锋逐渐离开主体风暴,不利于沿着出流边界形成新的对流单体,从而不利于维持对流风暴系统的发展传播。随后,阵风锋和前方东南气流交汇,形成新的孤立单体。并且,基于模拟结果计算了与对流系统发展密切相关的全螺旋度、风垂直切变。结果显示,风垂直切变(尤其是0-3 km)和全螺旋度与风暴发生和传播位置及强度相关性较高,反映出模拟量对带状回波风暴过程具有较好的指示意义。 展开更多
关键词 雷达 冷池 低层垂直切变 风暴增强 螺旋度
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提高模式分辨率后热带气旋生成迟缓的原因分析 被引量:1
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作者 赵静娴 吴立广 段晶晶 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期680-694,共15页
利用目前国际上最先进的中尺度WRF模式模拟热带气旋生成,网格分辨率从9 km增加到3 km,3 km网格中积云参数化方案不起作用,依靠微物理方案来模拟对流尺度系统特征,模式中热带气旋的生成过程变得迟缓。当低压扰动发展到一定程度后再加入3... 利用目前国际上最先进的中尺度WRF模式模拟热带气旋生成,网格分辨率从9 km增加到3 km,3 km网格中积云参数化方案不起作用,依靠微物理方案来模拟对流尺度系统特征,模式中热带气旋的生成过程变得迟缓。当低压扰动发展到一定程度后再加入3 km网格,生成过程有加快趋势。本研究针对该现象进行分析。结果表明:只用微物理方案使低层(950~700 hPa)风速的垂直切变减小,不利于对流发展;切变减小主要是由于动量垂直输送项的差异所致。在加入细网格的6 h内,低层对流尺度(减去区域平均)的动量垂直输送量平均增加了一倍,某些时刻达到了5倍以上;动量混合增加是由于微物理方案模拟的垂直速度增加所致。此外,只用微物理方案导致对流有效位能迅速被消耗。低层垂直切变和对流有效位能的减小都不利于对流发展,从而导致热带气旋生成发展过程迟缓。本研究表明,目前WRF中的微物理方案在模拟热带气旋生成过程中的对流发展时仍然存在问题。 展开更多
关键词 模式分辨率 热带气旋 生成迟缓 对流有效位能 低层垂直切变
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北京香山“7.29”γ中尺度短时局地大暴雨过程综合分析 被引量:16
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作者 陈双 王迎春 张文龙 《暴雨灾害》 2016年第2期148-157,共10页
基于加密自动站、风廓线、微波辐射计等多种稠密观测资料,结合多普勒天气雷达变分同化分析系统(VDRAS)反演的对流层低层热力动力场,对2009年7月29日发生在北京香山地区的局地暴雨过程(简称"7.29"过程)进行了综合分析。结果表... 基于加密自动站、风廓线、微波辐射计等多种稠密观测资料,结合多普勒天气雷达变分同化分析系统(VDRAS)反演的对流层低层热力动力场,对2009年7月29日发生在北京香山地区的局地暴雨过程(简称"7.29"过程)进行了综合分析。结果表明:该过程是一次典型的局地新生雷暴引发的γ中尺度局地大暴雨过程,其发生发展突然、持续时间短、局地性强、降水强度大;降水环境场上,较低的抬升凝结高度和自由对流高度使得新生雷暴的触发不需要太强的辐合抬升机制;北京北部山区雷暴冷池出流形成的300 m左右厚度的边界层偏北风与环境场偏南风的辐合,对香山雷暴的新生起到关键触发作用,有利的局地水汽条件为香山雷暴产生强降水提供了充沛的水汽;香山雷暴发生后,由于缺乏雷暴冷池出流与环境低层垂直风切变的相互作用,导致香山雷暴难以获得有组织的进一步发展,在其发展成熟后很快消亡;复杂地形在对流发生发展过程中具有十分重要的作用,一方面在雷暴新生前期通过山前辐合抬升起到触发机制作用,另一方面对大气垂直上升运动起到增幅作用。 展开更多
关键词 局地暴雨 新生雷暴 对流系统 冷池出流 低层垂直切变
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一次飑线过程的雷达观测和数值模拟分析 被引量:7
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作者 曹倩 杨茜茜 +1 位作者 叶丹 张述文 《干旱气象》 2016年第2期305-316,325,共13页
利用NCEP再分析资料、国家级自动气象站降水资料、武汉探空和多普勒雷达回波资料,借助WRF模式,对2011年7月26日发生在湖北的一次飑线过程进行环境场分析和数值模拟研究。结果表明:此次飑线发生在弱的垂直风切变和强对流不稳定环境下。... 利用NCEP再分析资料、国家级自动气象站降水资料、武汉探空和多普勒雷达回波资料,借助WRF模式,对2011年7月26日发生在湖北的一次飑线过程进行环境场分析和数值模拟研究。结果表明:此次飑线发生在弱的垂直风切变和强对流不稳定环境下。飑线形成阶段,系统内存在左、右2条强对流回波带。对不断发展增强的左支回波带进一步模拟发现:初期,环境风垂直切变较弱,飑线前部强不稳定能量是飑线新生单体不断发展加强的主要原因;此后,不稳定能量逐渐释放,垂直于飑线系统水平动量的垂直逆梯度输送使得与飑线发展方向平行的对流层低层风垂直切变增强,为飑线发展提供动力条件。在飑线发展过程中,新生单体不断在对流区前沿触发加强以及对流单体合并与增长使得飑线系统得以长时间维持,而成熟单体减弱为后方的层状云降水区,正是单体的生消交替保证飑线系统向前传播。 展开更多
关键词 飑线 数值模拟 对流不稳定 低层垂直切变
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2013年8月河南三次西南气流型强对流天气分析 被引量:24
9
作者 梁俊平 张一平 《气象》 CSCD 北大核心 2015年第11期1328-1340,共13页
利用常规气象观测、区域加密自动站、NCEP/NCAR逐6 h 1°×1°再分析资料和多普勒雷达探测资料,对2013年8月河南三次西南气流型强对流天气的环境条件、回波特征和成因进行了分析,结果表明:(1)三次强对流天气均发生在中纬度... 利用常规气象观测、区域加密自动站、NCEP/NCAR逐6 h 1°×1°再分析资料和多普勒雷达探测资料,对2013年8月河南三次西南气流型强对流天气的环境条件、回波特征和成因进行了分析,结果表明:(1)三次强对流天气均发生在中纬度低槽和副热带高压相互作用,河南高、中、低层受一致西南气流影响的环流背景下,地面存在温度和露点温度梯度及辐合线,大范围强对流天气是在高空槽动力作用和地面辐合线的触发作用下,使得不稳定能量释放而引起。(2)三次强对流天气对流层中下层有比较深厚的暖湿层结,热力和水汽条件充分,对流层中上层有明显干层,从而形成了低层暖湿、上层比较干冷的对流不稳定大气层结。强的垂直风切变位于对流层中下层,对流有效位能非常大,配合一定的动力抬升条件,有利于超级单体和飑线的发生和发展。综合来看,8月1日不稳定、水汽、垂直切变和动力条件最强,1 1日次之,7日相对较弱。强对流形成条件的强弱对对流系统的组织结构有一定影响。(3)雷达和自动站加密观测资料显示,强天气过程初始阶段,主要表现为多单体回波结构,初始对流都在河南西南部和西部到山西南部的辐合线、干线附近生成,随后逐渐加强,形成多单体回波群(其中部分发展成为非典型超级单体)。成熟阶段,都发展成为线状对流系统,8月7日在河南北部形成由强对流单体组成的不连续的东北西南向线状对流回波,8月1和¨日在河南黄淮平原和华北平原高温高湿环境中形成了有组织的飑线。飑线东移过程中其前侧不断有暖湿空气辐合上升、后侧冷空气下沉辐散,互为对峙的上升和下沉气流相互作用是飑线得以发展和维持的主要原因。(4)对流层中低层相对深厚的暖湿层结及其以上的干层是盛夏西南气流形势下河南强对流天气预报值得关注的内容,CAPE、△θ_(se(850-500))、△T_(850-500)、K指数、对流层中低层垂直风切变等对西南气流超级单体、飑线等强风暴的形成具有很好的指示意义。 展开更多
关键词 西南气流 低层垂直切变 高温高湿 对流有效位能 线状对流
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一次台风西北气流下的强对流天气分析
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作者 陈艺芳 吴丽娟 +1 位作者 吴启树 吴幸毓 《福建气象》 2008年第6期8-12,共5页
本文对发生在台风“海鸥”西南侧西北气流控制下的强对流天气进行分析,通过剖析高空、雷电、雷达等监测数据,得到结论:强对流天气是在底层转为西南气流的同时,冷空气促发了低层能量的释放;台风外辐合带云系残余能量在有利对流发展... 本文对发生在台风“海鸥”西南侧西北气流控制下的强对流天气进行分析,通过剖析高空、雷电、雷达等监测数据,得到结论:强对流天气是在底层转为西南气流的同时,冷空气促发了低层能量的释放;台风外辐合带云系残余能量在有利对流发展的区域得到重新发展,造成福建中部沿海的暴雨天气;强对流天气发生前期低层有充分的能量累积过程;低层强垂直切变和大螺旋度环境是引发强对流的动力机制。 展开更多
关键词 外辐舍带云系 湿焓 低层垂直切变 螺旋度
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环渤海湾连续两条阵风锋的关联与成因分析 被引量:2
11
作者 许长义 卜清军 黄安宁 《气象》 CSCD 北大核心 2022年第6期729-745,共17页
为加深对雷暴阵风锋多样性的认识,利用多普勒天气雷达、风廓线雷达、边界层气象铁塔、地面加密自动观测资料结合VDRAS系统分析场资料,对比分析了2016年6月10日渤海湾连续出现的两条阵风锋的差异及相互联系。结果表明:两条阵风锋的结构... 为加深对雷暴阵风锋多样性的认识,利用多普勒天气雷达、风廓线雷达、边界层气象铁塔、地面加密自动观测资料结合VDRAS系统分析场资料,对比分析了2016年6月10日渤海湾连续出现的两条阵风锋的差异及相互联系。结果表明:两条阵风锋的结构存在明显差异,阵风锋1前沿强切变位置形成近地层γ中尺度涡旋,边界层和对流层低层的西南暖湿气流沿阵风锋1输送到雷暴母体;阵风锋2呈现两支强入流的典型动力结构,一支位于其后侧边界层内呈强东北入流,另一支位于前侧对流层低层呈强西南入流,两支入流分别构成阵风锋前侧反环流和后侧正环流圈。冷池与低层垂直风切变的配置对阵风锋的发展维持起到重要作用。阵风锋1后部冷池强度相对较弱,低层垂直风切变强于冷池传播速度,雷暴单体具有向冷区倾斜的层云结构,不利于系统的发展加强;阵风锋2后部冷池发展强盛,冷池传播速度强于低层垂直风切变,雷暴单体内的上升气流更加竖直,从而促进雷暴单体加强发展。阵风锋前沿γ中尺度涡旋和后部冷池存在相互影响及内在关联,近地层γ中尺度涡旋的碰撞,增强了两条阵风锋之间的辐合抬升,同时配合冷池的合并增强,加剧了低层不稳定,有利于维持上下层旋转,形成较强的水平涡度,从而导致对流风暴快速加强发展并演变为弓形回波。 展开更多
关键词 阵风锋 冷池 低层垂直切变 γ中尺度涡旋
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赣鄂皖交界地区一次飑线过程特征分析与数值模拟研究 被引量:4
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作者 肖雯 刘春 陆岳 《暴雨灾害》 2018年第4期311-318,共8页
利用多普勒天气雷达、卫星等观测资料和WRF模式模拟资料,对2016年6月19日发生在赣鄂皖交界地区一次飑线过程的演变特征和环境热力、动力条件进行分析,结果表明:(1)此次飑线过程由多个对流单体组织合并加强形成,降水云团稳定少动。(2)飑... 利用多普勒天气雷达、卫星等观测资料和WRF模式模拟资料,对2016年6月19日发生在赣鄂皖交界地区一次飑线过程的演变特征和环境热力、动力条件进行分析,结果表明:(1)此次飑线过程由多个对流单体组织合并加强形成,降水云团稳定少动。(2)飑线的发生发展与地面辐合线、冷池密切相关,地面辐合线在飑线初期对对流单体有激发、组织作用,飑后气流引导冷空气下沉,配合水汽蒸发吸热形成地面冷池,而冷池向外辐散的气流与西南环境气流在飑线后部形成地面辐合线,新单体在地面辐合线附近发展,使飑线具有"后向"传播特征。(3)垂直于飑线系统方向的低层风垂直切变有利于飑线强对流组织发展,表现为风暴相对入流对水平涡度的转换作用。(4)风暴相对螺旋度是用来衡量风暴入流强弱以及沿入流方向水平涡度分量的大小,随着飑线的不断发展,正螺旋度的数值逐渐增大,飑线成熟时期达到最大,表明低层环境风状况处于最利于强对流系统和气旋性涡旋发展的时期,而后随着飑线系统的消亡逐渐减小。 展开更多
关键词 飑线 后向传播 低层垂直切变 风暴相对螺旋度
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池州市一次水龙卷过程的探讨与分析 被引量:1
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作者 吴语燕 田慷 张明明 《绿色科技》 2018年第22期89-91,121,共4页
利用NCEP 1.0°×1.0°再分析资料、多普勒雷达及常规观测等资料,对池州市的一次水龙卷过程进行分析,结果表明:(1)升金湖的水龙卷属于F0级,是由于高温高湿的低层大气中大量不稳定能量集中释放所产生的;(2)湖面作为下垫面有... 利用NCEP 1.0°×1.0°再分析资料、多普勒雷达及常规观测等资料,对池州市的一次水龙卷过程进行分析,结果表明:(1)升金湖的水龙卷属于F0级,是由于高温高湿的低层大气中大量不稳定能量集中释放所产生的;(2)湖面作为下垫面有利于龙卷的发生,同时升金湖特殊的地形条件也有利于龙卷的发生;(3)由于受到西太平洋副热带高压的控制,大气层结600hPa以下都接近于静风,导致此次过程中的低层垂直风切变很小,这一特点与国内外大多数龙卷有所不同;(4)升金湖水龙卷发生时,存在反射率因子核迅速下降的现象,但在速度类雷达产品中都没有发现强对流的特征,因此应属于非超级单体龙卷。 展开更多
关键词 水龙卷 低层垂直切变 反射率因子核
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