海风辐合线对雷暴系统触发、合并的动热力过程

利用加密自动气象站和雷达监测资料,结合VDRAS资料(其时间分辨率12 min、水平垂直分辨率分别是3和1 km左右),分别针对单纯海风辐合线触发和海风辐合线与已有雷暴系统合并的两个实例,揭示海风辐合线对雷暴系统影响的动力和热力过程。结果表明:(1)在环境系统风很弱时,天津沿海海风伸入内陆的移速约为15~18 km·h^(-1),且海风过后,气温降低、湿度加大。(2)海风辐合线配合地面高不稳定区,从而触发和加强了雷暴系统,对雷暴系统的预警时间可达2 h。(3)雷暴单体在海风辐合线附近产生,这与倾斜海风锋锋面(向海洋一侧倾斜)上的中尺度垂直环流相对应。(4)海风辐合线与雷暴系统合并后,雷暴系统强烈发展是由于海风辐合线附近积聚着水汽,同时也是辐合上升运动大值区的缘故。

云南两次中尺度对流雷暴系统演变和地闪特征

在利用NCEP/NCAR再分析资料诊断分析2010年9月21—23日中尺度对流雷暴系统形成的环流背景基础上,通过云南省闪电定位系统地闪监测资料和FY-2E卫星云图资料的同步叠加,分析两个中尺度雷暴系统的演变和地闪特征。结果表明:台风凡亚比(1011)西行减弱的热带低压为中尺度对流雷暴系统提供有利的暖湿和抬升动力环流背景,促使中尺度弧状对流云带、中尺度雷暴云团和中尺度对流复合体生成和发展。雷暴云团结构和地闪活动空间分布不均匀并随时间变化,且正、负地闪频数与云顶亮温(TBB)相关,当TBB降低和等值线密度变大,雷暴云团发展,低TBB中心偏于云团的前部云区,负地闪频数剧增;当TBB达最低值时,雷暴云团成熟,负地闪频数达峰值,正地闪出现;当TBB升高且等值线密度变小时,雷暴云团减弱,低TBB中心靠近云团中心,负地闪频数迅速减小,正地闪频数达到峰值;密集的负地闪出现在雷暴云团前部大的TBB梯度区和TBB不大于-56℃的低值中心附近,正地闪分散在TBB不大于-56℃的低值中心附近,偏于负地闪区域后部发生。

50km以内雷暴系统的分类识别方法研究

为解决水平尺度在50 km以内的雷暴系统自动分类识别问题,提出了系统结构疏密性特征、移出率、液态水含量及累加液态水含量特征的构建算法;这些特征既在冰雹和短时强降水之间具有显著性差异,又可以共同描述冰雹和强降水同时发生的具有双重性特质的复合性系统。为配合累加液态水含量这种与时间相关特征的使用,在所实现的分类树中引进了迭代机制。实验表明,本文方法对50 km以内雷暴系统引发的短时强降水击中率达到89.1%,误报率9.5%;对其引发的冰雹的击中率为79.8%,误报率3.5%;平均临界成功指数达到80.0%。

二维多单体雷暴系统中对流单体生成和发展的新机制

在多单体雷暴系统的发展和演变过程中,系统内新对流单体的生成和发展是系统维持最为重要的因素。文中利用中尺度数值模式,研究了环境风场存在低层反向切变(U_z<0)情况下,一种新对流单体的生成和发展机制——处于"亚最优切变态"的多单体雷暴系统的维持和发展机制。与以往处于"最优切变态"条件下新对流单体的生成和发展机制不同,由于环境风场存在低层反向切变,此时密度流产生的水平涡度要大于环境风切变产生的水平涡度,密度流向外扩展较快,使两者处于"亚最优切变态",此时多单体雷暴系统中的新对流单体不再是从密度流前沿的阵风锋前上升气流分离出,而是由发展旺盛的主体对流体在其前部中低层激发的垂直上升运动引起。新生成的对流单体因其前部低层湿空气的流入得到快速发展,而其西侧原有的主体对流体因湿空气的流入被切断而开始减弱、消亡并最终被新对流单体所替代。这种新机制的出现与低层环境风反向切变的强度及地表风速有关。在一定的低层反向风切变条件下,这种新机制可与"最优切变态"机制交替作用:当密度流较强时,多单体雷暴系统中新对流单体的生成主要是以"亚最优切变态"机制为主,且新生成的对流单体强度也较弱;当密度流较弱时,多单体雷暴系统中新对流单体的生成主要以"最优切变态"机制为主,此时阵风锋前上升气流得到快速发展,当发展到一定程度时,新对流单体从阵风锋前上升气流中分离出。

雷暴系统影响下的黄土高原塬区微气象特征研究

利用2012年5—9月中国科学院平凉陆面过程与灾害天气观测研究站的观测资料,对比分析了黄土高原塬区夏季发生的阵风雷暴、大风干雷暴和冰雹强降水雷暴过境期间近地层微气象特征。结果表明:雷暴系统过境前几小时近地层便出现较强上升气流,14 m高度30 min平均垂直速度可达0.25 m·s^(-1),这几乎比该区域无雷暴影响时的垂直速度大1~2个数量级。在雷暴系统过境期间,近地层气压迅速升高,气温急剧下降,上升气流变为下沉气流,14 m高度30 min平均垂直速度可达到-0.18 m·s^(-1)。同时,由于雷暴区与周围环境间存在极强的风速切变和温度切变,造成近地层湍流运动迅速发展,摩擦速度急剧增大,尤其大风和冰雹雷暴期间其值是中午摩擦速度的2倍以上。对湍流谱分析发现,雷暴影响期间湍流涡旋中大尺度涡旋能量显著增大,且此时大尺度涡旋对感热通量输送的贡献起到主导作用,这可能对雷暴系统的加强具有一定促进作用。

GB/T 38121-2023《雷电防护雷暴预警系统》编制解读及应用思考

GB/T 38121—2023《雷电防护雷暴预警系统》国家标准于2023年5月23日正式发布,于2023年12月1日正式实施。标准主要内容包括:范围、规范性引用文件、术语和定义、缩略语、雷暴阶段以及用于警报的可探测现象、雷暴探测仪及其性能说明、警报方法、安装、维护、性能评估、雷暴预警系统的应用等。标准为气象、电力、石化、建筑、航空、铁路等各相关行业的雷暴预警工作提供了科学的技术支撑,为其安全生产提供强有力的保障。本文介绍了该标准起草的主要过程,对标准中的主要内容和关键点进行解读,帮助标准使用者正确理解和认识该国家标准,以便该标准的推广应用。

石家庄机场非系统性雷暴的预报

雷暴是夏季危害航班安全,是导致航班运行不正常的最主要的天气类型之一。本文利用天气学理论和机场自动 / 人工观测统计资料,结合石家庄机场周边自然地理的分布特点,对石家庄机场夏季非系统性雷暴的预报思路进行了研究总结。

雷暴激发的环状重力波在中高层大气中的传播特征

本文使用中国科学院国家空间科学中心——子午工程朔州观测站的全天空气辉成像数据,以及FY-2气象卫星云顶亮温数据(Black Body Temperature,TBB),气象再分析数据和地闪数据,研究了2013年8月10日(LT)发生在内蒙古地区的雷暴活动激发的中高层环状重力波(Concentric Gravity Waves,CGWs)事件.根据最小二乘法的拟合结果和色散关系理论曲线,确定了激发中高层环状重力波的强对流系统,该对流中心位于内蒙古自治区中部(108.9°E,40.47°N),重力波激发于雷暴初期,此时TBB低于220K的深对流面积较小,随着时间的推移,该次雷暴活动越来越强,深对流面积在23∶00达到最大,在23∶30—24∶00LT时闪电频数最高,达到120.7fl/min,随后深对流逐渐消散.在中高层87km处OH(羟基)气辉层观测到的一次CGWs事件的两组波纹,分别沿水平方向传播了149.64km和174.25km,相应位置处的水平波长分别为12.67km和16.75km,周期分别为8.56 min和10.72min,激发时间分别为19∶34LT和19∶40LT;随着水平传播距离的增加,CGWs水平波长增大.

SAFIR闪电监测和预警系统

20世纪 90年代 ,法国的Dimensions公司推出了闪电监测和雷暴预警系统 (SAFIR) ,SAFIR能够实时监测云闪和地闪的发展过程 ,适应了气象、航空、电力等领域业务应用的要求。文章侧重介绍SAFIR闪电定位系统的工作原理、组成结构、性能指标和其主要产品 。

成都双流机场一次多雷暴天气的雷达回波分析

成都双流机场在 2 0 0 0年 7～ 8月有 35天内出现 2 3次雷暴 ,经过天气形势的分析 ,发现该次多雷暴天气中局地性热雷暴和系统性雷暴各占一半左右。通过对这两类雷暴的雷达回波的特征进行比较分析 ,得出热雷暴和系统性雷暴在回波参数、时空分布、初生源地、移动路径以及演变过程都存在明显的差异。系统性雷暴在雷达回波上表现为形成与移动是有组织的、有系统的多单体的集合 ,各个单体的生消过程构成了雷暴的生命史 ,因而系统性雷暴的生命时间大大超过了对流单体的生命时间。在消散单体的下沉冷空气外流和前方低空暖湿气流汇合作用下 ,新单体得以生成与发展 ,雷暴的发展与维持主要是通过这种机制。

民航华北空管两代快速更新循环同化数值预报系统的检验评估

民航华北空管气象中心自主研发了第一代快速更新循环同化数值预报系统(NMC-RAP)和更新的第二代快速循环同化数值预报系统(NMC-HRRR)。针对2020年和2021年6~8月华北区域3次大范围雷雨天气过程的雷达反射率的预报结果,从雷达回波的空间分布、航空雷暴临近预报系统(Aviation Thunderstorm Nowcasting System,ATNS)评分、主要机场对流预警的预报效果等角度,对两代快速更新循环同化数值预报系统的预报性能进行了对比分析。结果表明:1)两代系统均能较好体现雷达回波的空间分布特征,回波强度也与区域雷达拼图实况资料比较接近。对于强回波中心落区这样的关键预报,NMC-HRRR总能体现出更大的优势,与实况更吻合。2)两代系统的弱回波预报的ATNS评分均优于强回波。其中,NMC-HRRR 0~9 h内预报的强、弱回波评分整体较高,特别是0~360 min和第540分钟的强回波预报,显著优于NMC-RAP。3)NMC-HRRR在预报对飞行有影响的回波开始出现的时间方面优势明显。对5个主要机场强对流预警的整体评估,定量证明了NMC-HRRR相较NMC-RAP,在强、弱回波的定时、定点预报准确率及其时空分布的改进都是有显著效果的。

哈尔滨机场2007年6月27日暖区雷暴新一代天气雷达资料分析

本文对哈尔滨机场2007年6月27日的暖区雷暴过程进行分析,得出常规天气资料分析和雷暴预报系统对定性预报雷暴的发生有一定提前量;雷达回波图上低层风场扰动、风场切变及逆风区的出现,是判断雷暴持续时间长短的有力参考。

北京地区雷击事例的气象条件分析

利用卫星云图、雷达资料和闪电信息对 1998年 7月 2 3日和 8月 16日夜间发生于北京地区的两次雷击事例进行了分析。结果表明 ,这两次雷暴过程是因局地对流云的发展所致 ,雷暴中的电活动与对流活动密切相关 ,闪电资料可以及时发现强对流的活动及其变化趋势 。

斯喀彻万上空的乳状云

为何天空中长出这么多泡泡？正常的云底部应该是平的，不过在某些情况下，云内会产生一些云胞，云胞内含的大水滴或冰粒在蒸发的同时会向下垂。这样的云胞可能出现在雷暴系统的扰流区附近，形成的乳状云在阳光的侧照下显得特别醒目。

不需雷达的雷暴探测系统

对那些不具备配置气象雷达的飞机驾驶员而言,最怕的可能就是飞行中遭遇雷暴。如果不清楚雷暴的特性及其相对飞机的距离和方位,就不能飞行。在众多不依赖气象雷达的雷暴探测系统中,BF古德里奇公司的WX-900系列颇具代表性。

哈尔滨机场6．27暖区雷暴多普勒雷达资料分析

本文对哈尔滨机场2007年6月27日的暖区雷暴过程进行分析，得出常规天气资料分析和本场雷暴系统对定性预报雷暴的发生有一定提前量；雷达回波图上低层风场扰动、风场切变及逆风区的出现，是判断雷暴持续时间长短的有力参考。