河南一次伴有龙卷的多阶段强对流天气形成机制分析

利用常规观测资料以及区域自动站、卫星、新一代天气雷达和ERA5再分析等高时空分辨率资料,对2022年6月13日河南一次伴有局地龙卷的多阶段强对流过程(以下简称“6.13”过程)的环流形势、中尺度系统演变特征进行了分析,并探讨了该过程不同阶段对流触发维持机制以及濮阳局地龙卷的雷达监测特征。结果表明:(1)这次东北冷涡槽后西北气流形势下大范围强对流天气具有影响范围广、持续时间长、灾害天气种类多的特点。(2)雷达监测到该过程强对流系统分3个阶段相继经过河南,各阶段强回波均持续8~9 h,移速30~50 km·h^(-1),强对流系统以多单体为主,受西北气流引导自西北向东南方向移动且落区有重叠。(3)河南上空始终维持强条件不稳定层结和中等到强的垂直风切变是“6.13”过程多阶段强对流天气长时间维持的重要原因。第一阶段河南本地强对流主要是由风场日变化、局地冷空气活动和地形分布共同作用形成的边界层辐合线或辐合中心触发;第二、三阶段强对流则由前期或同期周边区域强烈发展的地面中尺度雷暴高压伴随的阵风锋(出流边界)触发。(4)濮阳县局地龙卷由发展迅速的超级单体产生,该单体回波生成后12 min出现钩状回波和中尺度气旋性涡旋、18 min出现龙卷涡旋特征(TVS),且钩状回波和中尺度气旋性涡旋较龙卷发生有6 min的提前量。

东北冷涡不稳定能量分布特征及其与降水落区的关系

应用地面自动站1 h雨量资料和NCEP再分析资料,以一次典型的东北冷涡过程（2005年7月8～14日）为例,根据冷涡环流特征,将冷涡过程划分为发展期、成熟期、减弱期3个阶段。发现冷涡发展阶段降水主要由其南部西风锋区湿斜压不稳定产生,属于大范围混合型降水;而其他阶段降水主要由对流不稳定产生,以局地对流性降水为主。冷涡的不同发展阶段均可对应不稳定能量区,但其分布有较大差异,对流层低层的暖湿输送及辐合是不稳定能量积累的关键。发展阶段不稳定能量区分布于离冷涡中心较远的东南部;成熟期位于接近冷涡中心东南部;减弱期位于冷涡减弱形成的低压槽中。不同发展阶段不稳定能量与对流降水有不同的对应关系,冷涡发展期对流有效位能与较大的水汽通量是影响降水落区的主要因素;成熟期对流降水基本发生在对流有效位能区和925 hPa湿区的重叠区域;减弱期对流降水不但与对流有效位能、低层相对湿度有关,而且还取决于对流层低层辐合线。

东北冷涡研究概述

简述了东北冷涡的形势特征、气候特征、天气特征与强对流特征;回顾、综述了东北冷涡形成、发展、维持、消退期的研究成果,特别是东北冷涡强对流特征的研究进展;讨论了东北冷涡强降水、强天气等预报业务的难点及其研究方面存在的问题。认为:需要依靠现代雷达、卫星等观测设备和数值模拟手段,加强东北冷涡暴雨及强天气机制研究,提高东北冷涡天气的预报水平。

短波辐射对东北冷涡强对流影响的模拟分析

针对短波辐射对东北冷涡强对流的可能影响,应用MM5模式对2002年7月12日东北冷涡诱发的强风暴个例进行了数值模拟试验。发现在东北冷涡天气尺度环流背景下,大气接收的短波辐射通过激发中尺度环流影响强对流的发生时间,而不是通过影响不稳定能量的积累触发强对流;地面短波辐射对对流层低层大气的加热作用是触发本次东北冷涡强对流的重要条件。地面短波辐射加热在对流层低层产生中尺度辐合扰动及对流不稳定层结共同促使了对流的爆发和维持。