一次海风锋触发的多单体雹暴及合并过程的观测分析

综合利用雷达、SAFIR3000三维闪电定位系统、微波辐射仪和加密气象自动站等多种观测资料,针对一次与海风锋有关的多单体雷暴造成的大冰雹事件,通过雷达图像和多种雷达、闪电参量的定性、定量分析得到以下结论:(1)地面局地不稳定区配合湿冷的海风锋是触发雷暴并促进其发展的机制,局地背景条件对雹暴发生的预警时间达2h。(2)γ中尺度或小的β中尺度对流单体间的合并主要出现了2种类型,即独立型合并和喂养型合并。对流单体合并时,云桥有时在单体间的中空(4—6km)、有时在高空(9—10km),而二者成因的物理机制截然不同。(3)独立型合并的瞬间(约12min内),雷暴整体上升的发展趋势受到抑制;合并后,上升重新加强发展。降雹和云闪频数峰值出现在独立型合并之后,而喂养型合并处在雷暴消亡阶段,闪电频数平稳下降。(4)雷达参量Zmax、Zmean15、V40、V50等可以定量地描述雹暴三维结构变化,并且,能间接地反映云体发展空间大小、上升气流强弱、水成物粒子多少及其相态。雷达参量V40-Fup、V40-Fdown、SET11能描述合并、降雹、闪电活动时雷暴结构变化。

重力波对一次雹暴天气过程演变的影响

利用北京地区雷达、风廓线仪和稠密的自动站观测资料,对2005年5月31日午后多次出现雹暴现象的飑线天气过程进行了中小尺度诊断研究,揭示了雹暴系统的发生、发展和再生过程与地面气象要素分布之间的关系,重点分析了重力波对雹暴单体、雹暴群演变、移动的影响。结果表明:(1)在有利于强对流发生的大气环流背景下,由地形、强雹暴产生的重力波,不仅催生新的风暴单体,而且对风暴单体的移动、发展或减弱产生直接影响;(2)不同强迫源(地形、强雹暴)引发的、具有不同振幅、波长和波动周期的中尺度重力波之间通过复杂的相互作用过程对多个风暴单体的演变产生了重要影响,有利于雹暴群的形成。

青藏高原一次冰雹强对流天气过程的诊断及雷达回波特征分析

利用青藏高原第三次科学实验的C波段双偏振雷达(C-POL)的观测资料、ERA-Interim 0.125°(纬度)×0.125°(经度)气象再分析资料、常规气象探空资料,对2014年7月30日午后发生在西藏那曲地区的冰雹强对流天气过程进行了天气诊断及雷达回波特征分析。结果表明:1)此次冰雹强对流过程发生在有切变线伴随的高原低涡东移过程中,低涡尾部前倾的切变线为这次冰雹的发生提供了动力、水汽条件。2)强对流天气的水汽输送主要来自从孟加拉湾、印度及尼泊尔翻越喜马拉雅山脉的水汽,强对流发生前水汽输送显著增加,低层水汽集中在400 hPa以下,有明显的辐合及垂直输送。3)那曲400 hPa以下为假相当位温随高度递减区,也是水平辐合及垂直上升运动的重合区,有明显的对流不稳定能量集聚及动力抬升条件。4)雷达回波图上可看到,此次强对流天气主要由局地新生的多个中γ尺度孤立对流单体造成,其移动路径与切变线前西南气流一致。大部分单体水平尺度不大,生命史短,但仍有部分单体强度大,生命史较长。局地气流辐合扰动会导致新的单体产生,单体的发生、发展及维持离不开低层气流辐合提供的动力条件。5)在距离高度显示图上表现出了弱单体雹云特征,雹云云顶伸展至16 km,高于夏季平原地区普遍对流云高度,但未突破对流层顶,0℃层远低于平原地区,为深厚强对流降水;强降水中心位于云团下部,即有降雹也有降水,降雹以霰粒为主;垂直方向存在强烈的入流和上升气流,悬挂回波出现在入流上升气流之上,中层辐合区的气流下沉区对应降雹区;中层辐合区与上层的高空辐散区配合导致对流风暴的垂直增长和强烈发展。

数值模拟青藏高原东北边缘冰雹云形成的中尺度环境——个例研究

运用中尺度数值模式MM5，对2003年7月6～8日甘肃南部发生的一次典型区域性冰雹过程进行了数值模拟，并用模拟资料分析了大中尺度环流背景和局地对流单体群特征的演变。结果表明，模式MM5较好地模拟了这次冰雹天气过程和中尺度系统发生发展的特征；低层偏南暖湿气流和中高层西北气流为本次降雹过程提供了环流背景，地形等局地因素是本次冰雹天气发生的重要条件；对流单体主要在海拔较高的山脊处生成，并向低海拔地区移动传播，传播的速度和方向主要与地形和中高层风速风向有关。

一次西北气流型冰雹过程分析中加密观测资料的综合应用

利用多普勒天气雷达观测资料、风廓线雷达、天津255m气象铁塔观测资料,结合NCEP再分析资料、北京和乐亭两个探空站、5min间隔自动站观测资料和自动站J文件,对2014年6月22日天津地区一次漏报冰雹过程对流系统的演变特征进行精细化分析。结果表明:(1)这次西北气流型冰雹天气是在低能量环境场发生的,冰雹入侵路径是少见的东北路径;(2)雹暴单体发展于地面"人"字形辐合线"捺"部顶端,配合干线的共同作用造成雹暴单体加强发展,形成阶段近地层强东风入流加强地面风速辐合和干线的强度。成熟阶段气象要素的骤变(降温、升压、增湿)远强于形成和发展阶段的变化;(3)雹暴后侧入流区东北气流的维持及其下传对雹暴单体的增强起到重要作用。前侧入流区东北气流则自地面向边界层伸展,且临近降雹时塔层气象要素均有短时间的反向变化;(4)风暴追踪信息显示雹暴单体质心高度在3~4km,回波顶高远超过-20℃高度,最大反射率因子高度存在3次明显下落,发展阶段垂直液体含水量达最大55kg·m^(-2)。

一次多单体冰雹天气过程的雷达回波与闪电特征分析

利用多普勒雷达资料、三维闪电监测网资料和MICAPS常规观测资料,对2017年4月5日发生在贵州中部一次多单体冰雹天气过程雷达回波演变与闪电特征进行了综合分析,结果表明:(1)在高空槽和低空切变线配合的有利天气背景下,对流单体相继在贵州西部生成并向东移动发展,造成下游大范围冰雹灾害。(2)冰雹云单体移动发展过程中表现不同的增长特性,偏北路径冰雹云单体属于"跃增型"增长,偏南路径冰雹云单体属于"递增型"增长。"递增型"雹云单体具有较长的孕育时间,其产生的冰雹直径及密度高于"跃增型"冰雹云单体。(3)地闪频次5 min变化在降雹之前出现"跃增"现象并伴随地闪峰值,地闪频次峰值时间提前于降雹时间平均为7.3 min。"跃增型"冰雹云单体与"递增型"冰雹云单体平均正闪比和负闪比相当,但"跃增型"冰雹云单体云闪比率(Z)远高于"递增型"单体,在闪电发生空间分布上没有差异性,均沿脉冲单体移动方向呈带状分布。(4)闪电发生空间分布与雹云回波移动位置基本一致,闪电逐时分布标识出冰雹云的发展移动方向,对冰雹云移动发展具有指示作用。

一次春季雹灾的多普勒雷达产品特征分析

利用常规高空、地面观测资料以及三门峡多普勒雷达资料,对2016年4月27日山西运城市的雹灾天气进行分析。结果显示:高空冷温槽是雹灾发生的大环流背景。雹灾发生前大气特征具有上下干、中间湿的"蜂腰状"结构,高低空差动温度平流造成强烈的位势不稳定,强的垂直风切变及低层大的切变曲率,有利于超级单体和多单体风暴发展;地面中尺度辐合线有利于强对流风暴发展,超级单体发生前1 h地面有中尺度辐合线生成,中低层具有钩状回波特征,并伴有弱的中气旋;多单体风暴与地面中尺度辐合线相伴而生,在发展过程中有中气旋生成,并出现风暴顶辐散;春季-20℃层高度低于6 km,与0℃层厚度差小于3.5 km,利于形成密集的大小不均冰雹,对农作物损伤严重。

一次早春多单体冰雹分析

利用常规气象资料、NCEP再分析资料,结合黄山多普勒雷达观测资料,对2009年2月发生在黄山地区一次冰雹天气个例发生发展过程进行分析。结果显示:①此次降雹是由于高空急流引发的,有一次积云合并过程,具有多雷暴单体的基本特征。②冰雹发生在早春2月,具有明显的季节特征,组合反射率也很高,但由于空气柱气温较低,垂直液态水含量相比初夏的冰雹要小,-20℃高度相比初夏低1～2km。

阿克苏地区西部冰雹天气雷达回波演变特征分析

利用2009—2020年阿克苏地区西部6县市中国气象局灾情直报、地面观测、阿克苏多普勒雷达资料,分析冰雹天气时空分布及雹云雷达回波演变特征,结果表明:(1)2009—2020年出现冰雹共211站次,2011年最多,出现28站次;高发期为5—8月,6月冰雹频次最高;日变化峰值在16—19时。(2)雹云单体最强反射率因子均≥52 dBZ,回波顶高>8 km,垂直累积液态水含量跃、增达4.47 kg/m^(2)及以上且垂直累积液态水含量最大值>10.0 kg/m^(2)时,雷暴单体发展为雹暴的可能性极大。超级单体雹云反射率因子、回波顶高、垂直累积液态水含量最大值统计指标均高于多单体和普通单体雹云。(3)普通单体雹云多初生于乌什县、温宿县北部沿山一带;多单体雹云多初生于乌什县西部南部、温宿县北部沿山一带,乌什县境内最多;超级单体雹云多初生于温宿县。(4)雹云回波发展初期往往伴随着第一次爆发式增长:反射率因子增大、回波顶升高、垂直累积液态水含量跃增,超级单体雹云表现更为明显,降雹时刻伴随着再一次爆发式增长。垂直累积液态水含量急剧增大或急剧减少与降雹开始和结束关系最为密切。(5)超级单体雹云维持时间和整体生命史均比多单体雹云和普通单体雹云时间长;多单体雹云需要较长的酝酿时间且影响区域较大。

浙中一次强对流天气动力热力场和雷达回波特征分析

利用NCEP再分析资料、常规气象观测和区域自动站观测资料、闪电及多普勒雷达天气资料,对2013年5月29日浙中局地强对流天气过程的环境场、触发机制和雷达回波特征进行了分析。结果表明:局地强对流天气是在东北冷涡背景下产生的;高空冷平流南侵、低层暖平流北上,有利于大气对流不稳定度进一步加大;在热力不稳定能量增长储存条件下,冷空气、地面辐合线与中低层切变线是强对流天气的重要触发机制,地面辐合线对强对流天气还具有组织作用;沿等熵面移动的较大位涡有利于超级单体风暴的发生和发展;初夏0℃层高度偏高,但在满足强烈位势不稳定、中等风垂直切变以及低层充足水汽条件下仍可以导致局地小冰雹的产生;地面大风过程是低空暖湿气流入流在快要进入上升气流区时受到上升气流区的抽吸作用而加速导致生成的;多个回波强核被中气旋组织在一起,形成超级单体风暴造成了局地强风雹天气。