垂直能量螺旋度指数及其在槽前型雷暴大风预报中的应用

引入垂直能量螺旋度指数(VEH)的概念并分析其物理意义,同时采用NCEP 1°×1°再分析资料和MICAPS重要天气报文资料,将该指数应用于2009年7月4—7日华北地区一次槽前型雷暴大风过程的预报中;在此基础上,利用华北地区2008—2009年夏季4次槽前型雷暴大风个例,对该指数的普适性进行验证。结果表明,该指数反映了气块在螺旋上升过程中释放不稳定能量的能力,是诊断和预报槽前型雷暴大风的有效指数;并将该指数应用于一次华北典型槽前型雷暴大风的预报中,通过对比其它指数,证明其有效;用14时的VEH指标,预报20时前的雷暴大风天气,这种天气一般在VEH超过1.4 J.m.kg-.1s-2的3～6 h之间出现。

垂直能量螺旋度在双流机场雷暴预报中的应用

文章引入垂直能量螺旋度指数的概念,并利用NCEP 1°×1°再分析资料,将其应用于双流机场2011年5月8—9日出现的雷暴天气过程,并对2009—2012年双流机场出现的32次雷暴天气过程进行统计,验证垂直能量螺旋度指数的有效性及普适性。结果表明,该指数综合反映了对流天气发生时的热力效应和动力效应,有明确的物理意义,是诊断和预报强对流天气的有效指数;垂直能量螺旋度对预报双流机场未来3h以内的雷暴天气有一定的指示意义,雷暴天气一般出现在垂直能量螺旋度大于0.62×10-5J·m·kg-1·s-2的条件下。

季风低压诱发2018年8月广东特大暴雨过程分析

利用NCEP/FNL再分析资料和中尺度数值模拟方法探讨2018年8月27日—9月1日季风低压环境下广东特大暴雨过程的形成成因。利用扰动天气图方法分析发现,季风低压和西南急流为此次广东暴雨过程提供了有利的水汽条件和能量条件。熵变零线位置与降水落区位置有较好的对应,零线处能量有最大累积,有利于暴雨的发生发展,对预报暴雨降水落区有一定的指示意义。为进一步验证季风低压的影响机制,构建不同季风低压尺度的敏感性试验,即通过滤去季风低压环流中的扰动分量来改变季风低压的强度。结果表明:暴雨强度与季风低压尺度和强度存在密切的关系。当季风低压强度较强时,暴雨过程总雨量强;当季风低压强度较弱时,降水大为减少甚至无降水。诊断分析指出,能量螺旋度指数能够较好反映出不同情形下降水发生发展,在季风低压背景下,暴雨区能量螺旋度指数较大,降水强度较强。反之,随着季风低压强度减弱,能量螺旋度指数减小,降水减弱。

甘肃一次强对流天气的数值模拟和分析

分析了2005年5月28日甘肃中部强对流天气过程的环流形势,同时利用中尺度数值模式MM5对该强对流天气进行了数值模拟及成因分析。结果表明：这是一次较典型的蒙古低涡型强对流风暴;28日上午在甘肃中南部有不稳定能量区,午后由于局地热对流、地形等抬升作用,不稳定能量发展旺盛,地面冷锋经过甘肃中部时,由于其强烈的抬升作用,低层流场急剧辐合并有强烈的旋转上升运动,触发了不稳定能量的释放,为暴雨、冰雹等强对流天气提供了动力条件。风暴相对螺旋度和能量螺旋度指数高值区对暴雨、冰雹等强对流天气有很好的指示预警作用,强对流天气往往出现在风暴相对螺旋度极大值中心的右侧,出现时间较能量螺旋度最大值出现时间滞后1~2 h。

E_(CAP)等环境参数在强对流天气分析中的应用

引入大气热力学变量密度温度Tρ,采取与实际大气较为相符的可逆饱和湿绝热抬升过程,利用MM5V3.5模式输出资料,计算了对流有效位能ECAP。在此基础上,介绍了能量螺旋度指数IEH。分析了2003年7月江淮梅雨暴雨等强对流天气发生过程中对流有效位能ECAP及能量螺旋度指数IEH的量值变化。结果表明:ECAP、IEH等参数对强风暴的发生发展有一定的指示作用,值得在业务工作中推广应用。

冷涡背景下辽宁龙卷气候特征和环境条件

为了研究冷涡与辽宁龙卷的关系,揭示冷涡背景下辽宁龙卷发生的特征,利用1951-2020年辽宁省龙卷观测和灾情数据以及欧洲中期天气预报中心ERA5大气再分析资料,收集整理冷涡背景下辽宁龙卷个例,对比冷涡背景下EF2-4级(EF2+)和EF0-1级(EF1-)龙卷物理量参数的差异。结果表明:(1)冷涡背景下辽宁龙卷主要出现在辽宁沿海地区和中部、北部平原。冷涡背景下辽宁龙卷主要发生在冷涡东南和西南象限,易出现在冷涡增强阶段。龙卷与冷涡中心平均距离近900 km,冷涡越强,龙卷出现位置离冷涡中心越远,反之越近。(2)1951-2020年冷涡背景下辽宁龙卷个数接近总样本的50%,龙卷个数与冷涡日数呈正相关;冷涡背景下辽宁龙卷发生位置与冷涡中心的距离具有明显的月变化,8月距离达到最近。(3)对比冷涡背景下EF2-4级(EF2+)和EF0-1级(EF1-)龙卷,EF2+龙卷比EF1-龙卷大气热力和动力学环境参数的强度分别高出40%和65%以上。对比冷涡背景下辽宁龙卷和热带气旋龙卷发现,冷涡龙卷的对流有效位能是热带气旋龙卷的3倍左右,但风暴相对螺旋度只有热带气旋龙卷的1/2。(4)能量螺旋度和龙卷参数可区分冷涡背景下辽宁龙卷等级,远低于美国龙卷综合参数阈值。可见,冷涡强度、位置和辽宁龙卷的产生关系密切,冷涡背景下EF2+龙卷物理量参数明显大于EF1-龙卷,冷涡背景下辽宁龙卷与热带气旋龙卷的热力、动力学环境参数有较大差异,调整能量螺旋度和龙卷参数阈值标准,可以提高冷涡背景下辽宁强龙卷发生的命中率。

一次江淮暴雨的数值模拟及暴雨落区的诊断分析

利用MM5模式对2003年7月一次江淮暴雨过程进行了数值模拟,结果表明:MM5对本次暴雨落区的模拟较为成功。应用模拟结果对假相当位温、水汽通量散度、z-螺旋度及湿位涡等几个综合性物理量进行了诊断,得出的主要结论为:本次暴雨发生在高能舌的前部、能量锋区南缘和低空急流左前方三者叠加的区域;水汽通量散度比较好地反映本次暴雨的强度和落区;z-螺旋度不仅能反映降水系统,对降水系统的移动也有预报指示意义;本次暴雨过程中湿斜压性和涡度垂直分量与热力不稳定对湿位涡有同等大小的贡献。

CAPE等环境参数在华北罕见秋季大暴雨中的应用

采用中尺度数值模式MM5(V3)对2003年10月10～12日发生在华北地区的一次大暴雨过程进行模拟,利用模拟结果计算分析了对流有效位能(CAPE)、风暴相对螺旋度(SRH)、能量螺旋度指数(EHI),结果表明,以上3个参数对这次大暴雨的发生发展有较好的指示作用:在大暴雨发生前能量得到充分积累,大气处于强不稳定状态,强对流天气爆发后,不稳定能量逐渐释放减弱;大暴雨中心位于低层局地螺旋度大值中心南部等值线密集区。低层局地螺旋度大值中心轴线与切变线和地面倒槽辐合线走向一致,高层局地螺旋度与高空急流相对应;大暴雨过程主要发生在高风暴相对螺旋度结合低对流有效位能的环境中(SRH>200m2·s-2,CAPE<1500J·kg-1)。

“温比亚”引发3次龙卷的环境特征分析

利用常规观测资料及ERA5再分析资料,对2018年第18号台风“温比亚”登陆后造成3次龙卷过程的环境特征进行分析,结果指出:三次龙卷事件发生于傍晚时刻的台风中心东北象限200~300km处;低抬升凝结高度、强低层垂直风切变、中等偏弱的对流有效位能和强的风暴相对螺旋度环境有利于中气旋龙卷的发生;龙卷发生前2~3h为对流有效位能和能量螺旋度指数峰值阶段,发生前1~2h对流有效位能迅速下降;龙卷的发生与台风东北象限风暴相对螺旋度≥200m^(2)/s^(2)和低层垂直风切变≥13×10^(-3)s^(-1)叠置区内的地面中小尺度系统相关。