一次弓状回波、强对流风暴及合并过程研究Ⅰ:以单多普勒雷达资料为主的综合分析

利用济南CINRAD/SA雷达探测资料,结合卫星、自动站和其他常规天气资料,分析了一次弓状回波和强对流风暴的发生、发展,弓状回波和强对流风暴合并形成新弓状回波后又演变成逗点回波的过程。结果表明:(1)强对流过程发生在东北低涡横槽转竖过程,大气环境具有较大的对流有效位能和中等强度的低层垂直风切变。FY-2C卫星的红外云图显示,产生弓状回波的云团是在邻近云团的出流边界影响下发展、加强的,而地面自动站资料清楚地显示出弓状回波影响区域温、压、湿等在20min内发生的剧烈变化。(2)多普勒雷达产品资料分析表明,这是一次典型的弓状回波过程,系统演变经历了典型弓状回波演变过程的每一个阶段:高大对流回波、弓形和矛状阶段及逗点回波阶段。(3)强对流风暴出现在弓状回波前沿约75km的暖区中,具有普通超级单体的一些特征,移动缓慢。(4)弓状回波和强对流风暴合并阶段,弓状回波已处于逗点云系的后期。超级单体逐渐靠近弓状回波的颈部,在短时减弱后又快速发展并填补了弓状回波减弱部分。在弓状回波后侧强入流作用下,超级单体发展成弓状回波,并很快演变成逗点云系,其旋转头部发展很强并产生灾害性大风。

一次华北强对流风暴的中尺度特征分析

利用非静力平衡模式(MM5v3.5)对2001年8月23日影响华北地区的一次强对流风暴成功模拟的基础上,对其中的中尺度重力波系(MGWs)特征进行分析,并与美国中东部地区MGWs进行比较。结果表明:这次MGWs波长约为100～120km,相速约为21～28m·s-1,伴随对流风暴的发展维持时间超过6h。太行山地形强迫和对流是产生MGWs的重要机制,虽然大气层结并不经常具有波导机制,但在地形强迫、对流和切变气流提供波动能量情况下,低层MGWs仍可维持较长时间。太行山触发的华北MGWs与美国西部高原引发的中东部地区MGWs具有相似的地形作用特征。在对流初始发生和对流单体合并阶段,对流和MGWs构成一个类似正反馈机制的耦合系统,waveCISK机制可能发挥着重要作用;成熟阶段的对流风暴,由于中高层潜热释放和湿下沉气流加强,波动传播加快,引起MGWs和对流风暴分离并减弱。MGWs在触发新雷暴,并将其组织成带状对流系统过程中可发挥一定作用。上述现象较好地验证了MGWs的概念模型以及对流与重力波相互作用的理论。

一次弓状回波、强对流风暴及合并过程研究Ⅱ:双多普勒雷达反演三维风场分析

利用济南和滨州两部新一代多普勒雷达反演的三维风场,分析了发展成熟和减弱阶段的弓状回波、强对流风暴的三维风场结构,以及两者合并过程的风场变化特征。结果表明:(1)弓状回波的头部和尾部分别对应气旋性和反气旋性环流,气旋性环流较强。在逗点云系阶段,回波强度、主上升气流,以及气旋和反气旋性环流开始减弱。(2)强对流风暴靠近处于消散期的旧对流风暴时产生了较强的下沉气流,促使强对流风暴的产生和发展。强对流风暴的强回波区在低层为风场辐合中心,而高层则对应辐散流场。(3)强对流风暴和弓状回波合并过程显示,弓状回波处于逗点云系阶段的后期,前沿只有弱的上升气流,而强对流风暴处于成熟、减弱阶段,靠近弓状回波一侧有较强的下沉气流,两者相互靠近的过程中弓状回波前沿的弱上升气流与较强的下沉气流汇合,导致弓状回波迅速减弱,强对流风暴也短时减弱。随着弓状回波后部有组织的后侧入流的侵入,强对流风暴中的暖湿气流被剧烈抬升,促使风暴发展的更加强盛。

江淮地区冬季一次罕见强对流风暴的数值模拟结果诊断分析

本文利用数值模拟的诊断分析结果对出现在江苏地区冬季的一次强对流风暴的成因进行了研究，结果表明，在河套气旋缓慢东移过程中，冷锋前暖区较长时期的大雾天气及下湿上干的湿度分布为强风暴的产生准备了大气层结不稳定的条件，中尺度辐合流场对强风暴的产生起了触发作用。对流云的下沉辐散气流是雷暴向前传播的重要机制。

强对流风暴中同质冻结增温的直接探空观测

通过两个强对流风暴个例,利用探空资料辅以卫星反演方法,揭示了强对流风暴中同质冻结增温这一事实。探空观测到在强风暴中同质冻结潜热释放造成该层内的空气增温达5℃以上,风暴中强上升气流使云滴没有足够的时间长大,云水向雨水转化和云的晶化会被推到更高的高度,在到达同质冻结高度之前,异质核化过程没有太多的时间消耗大量云水,多数云滴被带到同质冻结高度以上时迅速冻结,造成潜热的集中释放,使周围的空气增温。NOAA卫星观测到的云顶的大量由同质冻结形成的小冰粒子以及过顶现象,进一步证实了同质冻结潜热增温。当探空仪靠近风暴、对流层顶又距同质冻结高度层较近时,同质冻结增温作用有可能被探空仪观测到。

陕西一次槽前强对流风暴的诊断分析

对1995年8月5日发生在陕西中部一次槽前强对流风暴过程进行了诊断分析,结果表明:此次影响500 hPa槽前强对流风暴发生的重要条件之一不是中层干空气(干暖盖),而是低层有干空气侵入雷暴区。在中层水汽条件比较好的情况下,低层水汽通量由大变小是暴雨天气向强对流风暴天气转化的主要因素。

中-β尺度强对流风暴和暴雨数值模拟中的一些问题

本文利用数值模拟方法探讨各环境背景因子对强对流及暴雨系统发生发展所起的作用 ,分析了暴雨和强对流风暴的形成机制。结果表明 :温度场和湿度场的垂直分布 ,决定着对流是否可以形成 ;其水平非均匀性只是改变风暴发展强度、生命期以及分裂特性。风场的动力影响对强风暴的移动、分裂及强度特征也十分重要。最后 ,对第三运动方程做了量纲分析 ,发现热浮力是对流风暴发展的决定性因素 ;

一次右移传播的强对流风暴研究

对 1 998年 6月 2 1日华北平原强对流风暴的天气动力学分析表明 ,这次强对流风暴是发生在华北区域出现前倾性阶梯槽形势下 ,对流层中、下层的差动温度平流和干暖盖的存在是对流不稳定层结形成和发展以及有效对流能量存储的重要条件 ;对流层中、低层的西风扰动触发对流云团生成 ,而对流云团在明显右移传播过程中不断发展增强 ,是与对流云团南侧存在明显的动压垂直加速度。

位涡诊断在黄土高原强对流风暴预报中的应用

利用位涡理论，对2004年6月15～16日宁夏、内蒙、陕西、山西和河南出现大范嗣的强对流风暴和局地冰雹天气过程作了诊断分析。个例分析发现，干位涡空间结构表现为：从风暴区下游到风暴区形成随高度向西倾斜的大值正位涡柱，风暴区形成对流层高层大值正位涡中心和对流层中低层伴有位涡梯度增强的位涡等值线密集区的叠置。对流层低层干位涡场特征表现为，风暴区形成干位涡等值线密集区和风场切变的耦合。对流层低层湿位涡场特征表现为，风暴区形成湿位涡正压项小于0对流不稳定舌和湿斜压中心以及湿位涡斜压项等值线密集区的耦合。风暴发生前，对流层中层500hPa河套生成经向位涡等值线密集区，500hPa蒙古地区强偏北气流中同时出现正位涡扰动和指向河套的正位涡平流，对黄土高原大范围强对流风暴的发生有指示意义。

皖东两次强对流风暴过程的动力学诊断

对１９９６年夏季发生在副高西北侧和副高内部的皖东沿江地区两次强对流风暴过程进行了热力参数和动力学对比诊断，结果表明：两次过程的动力、热力学机制存在显著的差异；引入Ｑ矢量分析后又发现：强雷暴及暴雨区与Ｑ矢量辐合区有较好的对应关系；最后概述了这两类强风暴过程的０—１２小时预报着眼点。

强对流风暴新一代雷达产品特征分析

利用濮阳、三门峡新一代天气雷达产品,结合卫星、探空、天气图、地面雨量等资料对2006年6月25日发生在河南省北部、西部和中部的强对流风暴过程进行分析发现:(1)此次强对流风暴表现为多个处于不同发展阶段的的强对流回波单体组成长80～400km、宽40km的NE—SW向中β对流回波带即飑线;(2)强对流风暴在发展旺盛期间,其前沿有雷暴出流边界;(3)低层强NW风推动对流回波带向前发展成弓型带状回波;(4)在强对流风暴前侧,紧挨雷暴出流边界内侧产生了一条弧线窄带速度线,随着雷暴出流边界远离强对流风暴主体,该弧线窄带速度线也远离大片的速度区,并逐渐消失;(5)不同性质的强对流天气,其基本反射率、回波顶高、垂直液态积分含水量时有差异。北部雷雨大风伴短时强降水的强对流天气,强中心基本反射率在53～63dBz,回波顶高9～14km,垂直液态积分含水量在38～48kg.m-1之间;而西部中部的雷雨大风伴随局部冰雹和短时强降水的强对流天气,强中心基本反射率在53～65dBz,回波顶高度11～16km,对应垂直液态积分含水量在48～63kg.m-1之间;(5)在强对流风暴发展旺盛时期一直有中气旋伴随,中气旋出现在强对流单体前侧或前侧的入流槽口处。强对流风暴的新一代雷达产品特征是强对流天气监测预警的重要参考依据。

云南4次热带系统影响强对流风暴卫星云图和地闪特征

利用NCEP再分析气象资料及FY-2E卫星云图、地闪、地面自动站和气象灾情等资料对热带系统影响下的4类强对流风暴卫星云图特征和地闪演变规律进行分析。结果表明:西移北抬的赤道辐合带、副高、热带低压等热带系统外围偏东、西南和东北气流为强对流风暴发生发展提供有利环流背景及充足水汽和较高的对流有效位能,800 hPa中尺度辐合线及风随高度顺转和高层反气旋低层气旋的垂直流场结构为强对流风暴提供动力条件;在高能高湿环境条件下,由于辐合抬升作用,对流单体生成、不断长大、有规律排列、相互合并发展成不同大小和形状的单单体风暴、多单体风暴、飑线、MCC,结构密实和不均匀,伴随激烈地闪的同时产生冰雹大风和短时强降水等强对流天气;4种类型强对流风暴云顶亮温与总、负、正闪频数随时间演变规律基本一致,正、负地闪活跃程度能表征强对流风暴发展演变状况,与云顶亮温之间存在较好的相关关系,总(负)地闪频数演变趋势与云顶亮温演变趋势相反。

中气旋与强对流风暴相关参数的演变关系

强对流天气对社会公众的危害极大,强对流风暴内部的中气旋通常与灾害天气相关.为了预测强对流天气的发生时间,研究了中气旋参数与强对流风暴参数的相关关系.针对强对流风暴参数与中气旋参数之间的变化规律,引入了时间序列关联规则的挖掘方法.收集了天津塘沽雷达站的24个包含中气旋的强对流风暴案例,使用强对流风暴参数和中气旋参数的时间序列来描述案例集合,并使用典型变量分析算法将归一化的时间序列数据降维,考虑到序列间的变化趋势和局部关键点的影响,提取单调性特征和局部极值点特征对时间序列符号化表示,将同一时间段内的符号组成事务集,使用Eclat算法发现频繁项集;并且类比于学习器的性能度量,提出评估两类数据变化规律的正比率与反比率概念.实验结果显示,强对流风暴参数与中气旋参数之间存在显著的相关性,其第1对典型变量的相关系数大于0.5;在支持度为0.05~0.30下,Eclat算法的运行时间小于0.7 ms,内存占用小于121 KB,均优于Apriori算法和FP-growth算法;强对流风暴参数与中气旋参数之间的正比率大于0.7,直观地反映出强对流风暴参数与中气旋参数之间变化趋势的相似程度,且再次验证了频繁项集的正确性.该研究为利用中气旋数据预测强对流天气的变化趋势与发生时间提供了理论依据.

急流与强对流风暴系统的关系

1 引言 Fawbush和Miller关于强对流风暴发展的原始判据是:(1) 高空有深厚的干空气层,(2) 低层有暖湿空气层,水汽水平分布通常呈窄舌状,(3) 湿舌上风方高空1万至2万英尺上有一强风速核,(4) 低层为自由对流,和(5) 低层有触发风暴系统的辐合(Fawbus-

近几年揭阳市发生的强对流风暴天气分析

对揭阳市近几年产生强对流风暴的环流形势及多普勒雷达特征进行分析,结果发现揭阳市近几年强对流风暴主要产生于高空槽过境、高空冷涡前及副高边缘等环流形势背景下,其产生的灾害天气有冰雹、雷暴、暴洪及地面大风,最近两年以强降水为主的灾害性天气暴洪有增加增强的趋势,地面明显锋面出现预示强对流天气更加激烈。多普勒雷达特征表现为具有强的反射率因子(Z>57 dBz)、雷达回波发展迅速,具有悬垂回波、中气旋等结构。后侧入流缺口往往指示地面大风出现,强逆风区及高回波顶提示强的降水概率,其中冰雹具有最强的垂直风切变环境及最大反射率因子。中-β尺度的暴洪过程中,速度图上表现为低层暖平流叠加在辐合风场的特征,且可以发现具有"牛眼"结构西南大风核。

利用气象模式WRF对2016年6月23日盐城强对流风暴过程的数值模拟研究

2016年6月23日发生在江苏省盐城市阜宁县境内的龙卷风是近年来发生在我国的具有巨大破坏力和影响力的龙卷风过程。为了研究该龙卷风所在的强对流风暴中的中层中尺度气旋的生成因素,本文采用中尺度气象模式WRF(Weather Research and Forecast)对本次强对流风暴过程进行了模拟。利用基于后向轨迹法(backward trajectory)的环流分析法分别对中层中尺度气旋在发展和成熟阶段的环量进行了计算分析。结果表明,倾压项是中层中尺度气旋环量的主要来源,摩擦力项具备较大的波动性。科式力项在较深的对流过程中起作用。

平凉“95．7．19”强对流风暴分析

分析具有代表性的平凉局地强对流风暴过程，揭示了平凉发生强对流天气独特的地形因素。

新一代天气雷达与强对流天气预警

简要介绍了对流风暴的分类、对流风暴的强弱和强对流天气的多普勒天气雷达识别和预警技术,以及新一代天气雷达对强对流风暴预警水平的改进。

2001年8月23日华北强风暴动力机制的数值研究

利用非静力平衡模式(MM5 V3.5)对2001年8月23日发生在华北地区的一次强对流风暴过程进行了数值模拟,在取得合理模拟结果的基础上,着重分析了风暴发生的热力条件、太行山地形动力作用和风暴中尺度结构特征,并依据倾斜涡度发展理论,分析了强风暴的发展机制。结果表明:本次风暴是在以西北气流为主导的环流背景下产生的,低层增温,中高层降温和整层增湿是造成层结不稳定的重要原因。上游地区对流引发的干冷下沉气流沿太行山背风面下滑形成的下坡风是触发强风暴发生的直接动力机制。湿位涡分析表明,风暴发生区具有明显的等熵面倾斜,对流层中低层pm1<0区域,同时pm2>0,满足倾斜涡度发展的条件,对强风暴的发展具有一定指示性。风暴发展早期,其垂直方向次级环流可能与新雷暴的产生和雷暴的跳跃式传播有关。太行山地形引起的边界层风场的变化,包括下坡气流和边界层中尺度辐合线对风暴的触发、组织和移动发挥着重要作用。