能量转化视角下一次引发冬季区域强对流的南支槽研究

2020年1月24—25日广西出现一次罕见区域性强对流,过程伴随近20年最大范围冰雹天气。南支槽异常发展东移是此次过程的扰动背景,提供了必要的热动力及水汽条件。基于波作用通量及多尺度能量诊断方法,利用常规观测资料、风云卫星资料、NCEP/NCAR以及ERA5再分析资料,从能量转化角度对此次引发区域强对流的南支槽过程进行研究。结果表明:整个过程中纬度和副热带西风急流均较历史同期偏强,有利于上游扰动向下游传播。欧亚大陆上空存在南北两支活跃Rossby波列。源自地中海一带的南支副热带西风急流Rossby波列对南支槽起到主要调控作用,Rossby波能量沿急流频散并在南支槽区辐合,促进了南支槽发展东移。源自北大西洋阻塞高压内部的北支Rossby波列则起到协同作用,促进了乌拉尔山冷槽发展及其与中东槽合并,从而增强了南支波列向下游的传播,进一步增强南支槽;天气尺度有效位能向天气尺度动能的转换以及由背景场向天气尺度的动能输送是南支槽天气尺度扰动发展的主要贡献项。动能的平流输送将获得的天气尺度动能在空间上再分配,维持南支槽稳定发展东移。在此背景下,天气尺度向对流尺度的降尺度动能串级是区域强对流最主要能量源,同时对流尺度有效位能向动能的稳定转换促进了中低对流层的对流扰动发生发展。

江西区域强对流气候特点及云型分析

本文统计分析了江西区域强对流的气候特征,并对1998年以来20站次以上的区域强对流天气的卫星云图进行了分类,结果表明:江西区域强对流天气以雷雨大风、强降水为主,冰雹出现概率较低;其强对流天气有明显日变化;强对流出现最频繁的地区是在江西中部和东部以及西部地区;强对流的云型主要分为7种:副高边缘型、槽底线对流型、云团发展型、系统前部暖区型、斜压叶云系移动型、飑线、低槽云系内对流发展型,而且以低槽云系内对流发展型居多。

孤立云团造成的一次强对流天气分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、卫星和雷达拼图产品等,结合WRF中尺度数值模拟,对2013年5月22日发生在山西省中南部的强对流天气进行了分析。结果表明:此次强对流天气过程中,河套地区正涡度平流的持续输送是500 h Pa切断涡旋形成、维持和发展的重要原因;低层冷平流沿其前方输入,后部有更强的暖平流输入,使涡旋不断加深发展,在其附近激发孤立对流云团,孤立云团上空存在高层辐散、低层辐合的垂直结构,使得其上空上升运动持续加强,孤立对流云团得以维持和发展,其间形成的γ-中尺度和α-中尺度强对流云团是造成强对流天气的直接原因,而地面海上高压后部水汽的持续加强和高空脊前干空气南侵,产生明显干锋生作用,是强对流的重要触发机制。雷达组合反射率因子拼图显示,此次强对流过程是由单体回波发展合并加强造成的,这些单体回波的演变经历了"单体—加强合并—带状回波—弓形回波—减弱消亡"的过程;整个过程分为2个阶段,其回波面积、强度、移动速度不同,造成强对流天气特征差异明显。此次强对流天气存在3种类型,其温湿廓线结构及环境参数特征存在明显差异,可作为判断强对流天气类型的指标。

区域性强对流天气类型组合综合危险度评价研究——以重庆市为例

以重庆市为例,探讨了区域性强对流天气类型组合的判定标准及其综合危险度评价模型。利用1981~2014年重庆市52次区域性强对流天气过程资料,采用加权综合评价方法,按区域性强对流天气类型组合,分2个层次,评价区域性强对流天气类型组合综合危险度,并根据百分位法确定区域性强对流天气类型组合综合危险度等级。结果表明:根据区域性强对流天气类型组合判定标准,重庆市区域性强对流天气类型组合分为区域性大风冰雹短时强降水、区域性大风冰雹、区域性短时强降水大风和区域性短时强降水等4类,它们的综合危险度与区域性强对流天气过程中每一种区域性强对流天气的强度和覆盖范围呈正比。重庆市52次区域性强对流天气类型组合综合危险度的评价结果客观、准确性较高;评价方法简单易行,可满足区域性强对流天气灾后快速评价的需要。