Radar Echo and Lightning Characteristics Analysis on A Strong Thunderstorm Weather in Fuxin

Based on the radar data and lightning position indicator data of strong thunderstorm weather which happened in Fuxin on July 8,2007,the relationship between the lightning activity and the radar echo was analyzed.The results showed that Fuxin area located in the cross position of T-shaped trough and was affected by the cold air which continuously glided down.The corresponding warm front on the ground advanced southward and arrived here.It was the weather background of this thunderstorm weather.The position variation of lightning occurrence was closely related to the strong echo movement of squall line,and the velocity echo clearly reflected and predicted the movement tendency of the radar echo.

2016-2021年山东省大风时空分布特征分析

本文利用2016—2021年山东省1886个气象观测站逐时大风观测资料和欧洲中期天气预报中心提供的ERA5客观再分析资料,分析了山东省大风的时空分布特征。结果表明,6年间山东省年均有1476个气象观测站出现8级以上大风,春季大风约占全年的40.1%,每日10—17时时间段大风天气年均超过1000站次,14时前后大风频率最高,偏北大风约占79.3%,北西北(NNW)方向最多。山东省北部沿海地区大风出现频率最高,站均30次以上,南部沿海地区和鲁中山区大风站均10~30次。6年间全省发生瞬时风力13级以上的共有14个站,12级以上的共有64个站,其中雷暴大风占据主导,最大风速为章丘站的39.9 m/s。系统性大风以爆发性气旋大风为主,大风分布与其移动路径及低压中心强度密切相关。高空冷涡是雷暴大风的主要影响系统,其中东北冷涡影响下大风次数占比达63.6%;低槽系统影响的大风发生次数次之,槽前型和槽后型天气系统对山东强对流天气影响机理不同。本文研究结果为山东大风天气的精细化预报提供了依据。

1981-2020年北京市门头沟区部分灾害天气分析

文章中运用线性趋势分析方法和滑动平均法统计分析了1981-2020年北京市门头沟区的暴雨、高温、雷电、大风和低温灾害性天气事件的年际变化趋势,并对每种灾害天气的多年月际分布进行了统计,旨在了解门头沟地区灾害天气演变规律,以便做好气象灾害防御工作。分析结果显示门头沟区除高温日以每10年1.3天的线性趋势递增外,暴雨日、雷暴日、大风日和低温日均在逐渐递减;暴雨大多发生在7月与8月;高温日发生在每年的5月、6月、7月和8月;雷电最早于春季3月来临,最晚于冬季12月结束;冬季大风最为频发,冷空气过程全年均可能发生。

川南一次准正压类强对流天气的综合分析

就四川而言,相较于斜压大气中的强对流天气,准正压大气中的强对流天气出现概率低,突发性更强,监测和预报难度更大。本文基于气象站观测资料、雷达组合反射率拼图、气象卫星的TBB资料以及NCEP和ERA5再分析资料,运用天气学、卫星气象学和雷达气象学方法,对2022年8月5日四川南部地区发生的准正压类强对流天气进行了综合分析。结果表明:本次强对流天气以雷暴大风和短时强降雨为主,持续时间约2 h,其间气象要素变化剧烈;主要影响系统为高层的南亚高压、中低层的季风低压倒槽和地面热低压;高CAPE值、“上干下湿”的湿度层结、弱垂直风切变、低层辐合、高层辐散和深厚的上升运动是强对流天气出现的有利环境条件;低压倒槽前的云带在川南演变为对流云团,多中心带状雷暴群的NE段在川南演变为团状雷暴群,雷暴大风和短时强降雨与冷云中心、高TBB梯度、高反射率梯度、反射率大小及其维持时间存在较好的对应关系。

冷涡背景下江苏强对流天气特征分析

冷涡背景下的强对流天气常错报和漏报。为了提高此类强对流天气的预报准确率,利用2013—2022年常规地面和高空观测资料以及地面区域自动站资料,运用统计分析方法,对江苏地区116次冷涡强对流的天气特征进行分析。结果表明:冷涡强对流类型主要有短时强降水、雷暴大风和混合型,其中,混合型发生频率最高(90%),最大小时雨强主要集中在30~49.9 mm/h和50~79.9 mm/h,雷暴大风风力大多为8~9级(48%),其次是10级以上(36%);对流触发时间呈双峰型分布,主要分布在夜间和午后,最高峰为00—02时;不同类型冷涡下的强对流天气既有共性特征,也存在一定的差异性;短时强降水和雷暴大风比较容易发生在沿淮、淮北地区和沿江、苏南地区这两大区域,冰雹落区则相对比较分散。

Analysis on Climatic and Synoptic Characteristics of Thunderstorm Gale Weather in Jiangsu

By using observation and sounding data at 68 artificial observatories of Jiangsu Province during 2009- 2013,thunderstorm gale weather and its climatic characteristics in Jiangsu were conducted statistics. The characteristics of some instability indexes and strong convection parameters were analyzed,and environmental parameters of dry and wet thunderstorm gales were contrasted. Results showed that thunderstorm gale in Jiangsu had the characteristics of high occurrence frequency,local feature and stronger intensity. It was mostly accompanied by precipitation,and had obvious seasonal and daily change characteristics. Synoptics analysis showed that temperature-humidity profile characteristics before thunderstorm gale appeared in Jiangsu mainly had four types： bell mouth type,inverted V type,dry unstable type and wet unstable type. Before thunderstorm gale occurred,atmospheric instability was stronger,and some strong convection parameters all had certain instructions. But the forecasts of some thunderstorm gale processes were easy to be missed by only considering CAPE. Environmental condition difference of generating dry and wet thunderstorm gale was that instability of dry thunderstorm gale was stronger than that of wet thunderstorm gale. Before dry thunderstorm gale occurred,environmental temperature at middle-low layer was lower; lapse rate was larger; humidity was small. Before wet thunderstorm gale occurred,environmental temperature was higher; lapse rate was small; humidity was large. At dynamic structure,vertical wind shear at 0- 6 km of dry thunderstorm gale was significantly stronger than that of wet thunderstorm gale.

南海雷暴大风时空分布及闪电和对流活动特征

利用2019-2020年风云四号气象卫星A星(FY-4A)多通道扫描成像辐射计(AGRI)提供的云顶数据和地基全球闪电定位网(WWLLN)提供的闪电数据,结合MICAPS气象观测站和海洋浮标记录的极大风数据,研究南海区域(5°~30°N,105°~125°E)71次雷暴大风过程的时空分布及其闪电和对流活动特征。结果表明:观测站记录的雷暴大风主要分布在南海北部;雷暴大风主要发生在5-9月,峰值出现在8月,3月发生次数最少;雷暴大风主要发生在07:00-12:00(北京时,下同),10:00频次最高,午后频次减少。雷暴大风闪电密度的极大值分布在广东南部近海区域,且闪电集中发生在距离观测站40~80 km半径范围内;孤立雷暴大风过程首次闪电跃变的发生时刻相对大风峰值时刻超前30 min至2 min。在对流特征方面,在雷暴大风风速峰值时刻,观测站处的云顶亮温为200~220 K,云顶高度为12.5~15 km。孤立雷暴大风云团云顶亮温最低值(即最强对流发生位置)与大风观测站点的距离平均为77.2 km,云顶亮温平均相差2.6 K。

东北地区雷暴大风观测特征及其与东北冷涡的关系研究

为提高对东北地区雷暴大风的分析和预报能力,基于2017—2021年东北地区自动气象站、闪电定位仪、葵花8号卫星综合判识雷暴大风天气,利用ERA5再分析资料计算强对流物理量和东北冷涡中心及半径等特征参量,研究东北地区雷暴大风的观测特征及其与东北冷涡(简称“冷涡”)的关系。结果表明:(1)东北地区雷暴大风(简称“总体”)集中出现在蒙古高原至大兴安岭以西、东北平原和辽宁沿海。冷涡导致的雷暴大风占总体雷暴大风的50.6%,辽河平原是冷涡雷暴大风最高发区域。东北地区总体和冷涡雷暴大风均具有单峰分布的日变化特征,在午后发生频率最高,但是深夜和上午时段雷暴大风多与冷涡有关,占比达75%。(2)雷暴大风逐小时出现的站数(简称“站数”)大多小于10次,站数大于10次的雷暴大风个例中,冷涡个例占56.5%,高于非冷涡。相比于非冷涡,冷涡雷暴大风发生在更干冷、850与500 hPa强温度直减率以及强的风垂直切变和风暴承载层环境中。(3)冷涡系统的不同象限出现的雷暴大风占冷涡雷暴大风的百分比从大到小依次为东南象限(73.5%)、西南象限(17.5%)、东北象限(7.5%)和西北象限(1.5%)。冷涡外围的雷暴大风次数多于冷涡本体,集中出现在冷涡东南象限距离冷涡中心0.5—2个冷涡半径的范围内,该区域大气中层存在干层、低层存在大的温度垂直递减率、中等以上的风垂直切变和更大的风暴承载层风速,并且更容易受低空切变线的影响,这也是冷涡雷暴大风集中出现在该区域的原因。(4)导致雷暴大风的冷涡中心集中于(45°—55°N,111°—128°E),其中导致区域性雷暴大风的冷涡中心的频次分布为南北向,集中在116°E和122°E处。造成区域性雷暴大风的冷涡中心和最外围环流的位势高度均低于造成局地雷暴大风的冷涡,春、秋季差异更明显;冷涡半径在8月略大于导致局地雷暴大风冷涡,其他月份则反之。以上研究证明东北冷涡是导致东北地区雷暴大风最主要的天气系统,总结的冷涡不同象限处雷暴大风的空间分布和产生区域性雷暴大风的冷涡的特征,可供东北冷涡雷暴大风预报、预警时参考。

贵州铜仁雷暴大风天气时空特征及天气分型

利用2016—2021年重要天气报、雷暴观测资料等,统计分析贵州铜仁雷暴大风的时空分布特征,并对其环流形势及离铜仁较近的怀化站探空资料特征进行分类分型。结果表明:贵州铜仁雷暴大风主要出现在3—9月,5月年均发生12.5站次为最多;高频时段出现在14—23时,峰值在22时(北京时,下同);总体呈现“北多南少、东多西少”的分布特征,且主要以单站雷暴大风天气为主。根据天气形势配置将其分为以下4类:斜压锋生类、低层暖平流强迫类、准正压类和高层冷平流强迫类。其中低层暖平流强迫类根据中低层切变线北侧冷平流的强弱又可以分为:强冷暖平流强迫类、强暖平流强迫类和中间类。总结归纳各类雷暴大风过程的天气环流形势配置及垂直分布特征,可为短期天气预报预警提供参考。

宁波机场一次高架雷暴天气过程分析

利用宁波机场观测资料、多普勒雷达产品和NCEP/FNL再分析资料对2020年11月19日宁波地区发生的一次伴随人工增雨作业而产生的雷暴天气过程进行分析,结果表明:(1)此次过程是一次典型高架雷暴天气,宁波处在地面冷锋后部200-300 km处,低空西南暖湿急流强迫抬升是主要的触发机制。(2)虽然对流有效位能CAPE值等于0 J·kg^(-1),但是0-6 km深层垂直风切变超过30 m·s^(-1),为强垂直风切变,有利于强对流天气维持和发展。探空曲线呈“上干下湿”配置,湿层厚度增加,配合上下层弱的切变辐合,较易诱发中尺度对流复合体MCS。(3)雷达回波有明显的“列车效应”,其特征可以较好地反映降水情况,宁波机场出现中等强度以上的雷雨天气,雷达回波强度达到45 dBz以上。

“威马逊”台风外围飑线对铜鼓的影响

为了做好铜鼓县雷暴大风天气的预警预报工作,文章使用铜鼓国家站数据、江西省闪电数据、江西WebGIS雷达拼图数据等,分析了雷暴大风年分布与地面要素的关系以及“威马逊”台风外围飑线回波带的回波特征和演变规律,以期为监测预警铜鼓飑线天气提供分析依据。

弱垂直风切变条件下一次飑线大风的特征分析

利用宣城市7个国家观测站及266个区域观测站观测数据、NCEP再分析、探空资料、风云卫星及宣城S波段多普勒雷达观测资料,分析2022年7月26日飑线过程。结果表明:1)该过程飑线系统发生在500 hPa高空槽附近,位于副高边缘,过程发生前宣城地区处于槽前及槽线附近,正涡度平流增强,之后高空槽过境,转为西北气流,干冷空气注入触发不稳定能量释放。2)探空资料显示飑线发展时段,层结为上干下湿,近地层有浅薄的逆温层,有利于能量的储存和触发,订正后超过4000 J/kg的对流有效位能和35℃以上的K指数说明能量条件非常好,而0~6 km垂直风切变只有14 m/s左右,说明此次过程是在强不稳定能量和弱切变环境下触发产生的。飑线后侧入流急流的动量下传及干冷空气的卷入促进了蒸发作用,从而形成强烈的下沉气流,促使冷池快速移动并引起地面大风。3)区域性10级雷暴大风的雷达特征明显:飑线过境前的弓形回波,中心强度55~60 dBZ,飑线前先后出现两条阵风锋快速移动,并在宣城站附近相遇触发对流再次加强。低层径向速度出现模糊,形成大片径向速度大值区。4)中层明显的径向辐合和风暴顶的强辐散都对地面大风有指示意义。

2018年5月16日宿迁市一次雷暴大风天气过程分析

利用MICAPS常规资料、地面加密观测资料和FNL 0.25°×0.25°再分析资料,分析2018年5月16日发生在宿迁地区雷暴大风天气过程的天气形势、环境条件和多普勒雷达回波特征,结果表明:(1)此次雷暴大风过程的影响系统是低涡切变线和西南风急流,地面辐合线是此次强对流过程的触发机制;探空曲线呈上干下湿的“喇叭口”结构,层结不稳定;较强的垂直风切变和整层上升运动使对流得以发展和维持。(2)反射率因子图上呈现出明显的弓形回波和阵风锋特征,低仰角径向速度图上有大风速中心,出现速度模糊,并探测到中气旋,VIL值有明显的跃增后快速减小,表明强的下沉气流快速下冲,导致雷暴大风的发生。

呼和浩特市雷暴、大风物理量指标判识方法研究

利用1981—2020年呼和浩特地区537例雷暴、大风样本的探空资料、地面观测资料等运用主成分分析法对影响呼和浩特的雷暴、大风天气进行指标判别研究,形成呼和浩特市雷暴、大风的一套指标体系,结果表明:(1)通过对16个物理量的分析计算共得到4个综合指标,通过检验,第一主成分综合指标得分最高,占总样本量的97.02%,共有7个表现显著的物理量指标;(2)利用四分位法分析各显著物理量指标,得到其阈值范围,回代检验命中率均达50%以上;(3)通过2021、2022年发生的雷暴、大风样本检验,发现第一指标综合类的可参考性相对最好,所以采用第一综合类指标及其阈值来判识呼和浩特地区的雷暴、大风。

黄南雷暴大风的时空分布及环境参量特征分析

以2020—2021年黄南雷暴大风天气为研究对象,分析其时空分布规律和天气分型,并用配料法和百分位数法对探空对流参数进行指标筛选和阈值划分,得出:黄南北部雷暴大风次数明显高于南部高海拔地区;雷暴大风只发生在春夏季,主要在白天,集中在午后;雷暴大风天气型可归纳为高压脊型、低槽型、西北气流型、副高边缘型、冷涡型;黄南地区雷暴大风发生前春季以动力作用为主,夏季以热力作用为主,水汽条件无明显月季变化。

一次冷涡背景下沈阳地区雷暴大风过程的特征分析

利用辽宁省国家站和区域自动站降水观测资料、多普勒天气雷达、风廓线雷达和欧洲中心ERA5逐小时再分析资料,对2022年6月25日傍晚至夜间沈阳地区出现的极端致灾雷暴大风天气的形成机理和数值模式的预报效果进行分析。结果表明:此次极端风雹天气过程发生在东北冷涡背景下,切变线和地面辐合线共同触发对流风暴的生成,强垂直风切变和不稳定层结使得风雹天气发展增强。此次强风雹过程中多个强对流单体逐渐发展,合并增强后呈现为弓形回波。弓形回波前沿存在浅薄的低空γ中尺度涡旋,可导致下沉气流增强,并与后侧入流急流共同作用导致局地极端大风。中尺度数值模式对此次强对流天气的环流形势和降水落区具有一定的可预报性,但对流风暴的强度预报仍是预报的难点。

2021年北京市海淀区一次短时强降水预报预警分析

利用雷达、卫星及地面气象站常规观测资料,对2021年出现在北京市海淀区的一次强对流天气过程进行分析,并对此次过程的预报预警服务情况进行总结。得出以下结论:此次过程是冷涡后偏北气流影响,高空干冷平流强迫,地面东北风与偏东风山前辐合的结果,雷暴趋向于地面辐合区移动,产生短时强降水。整层湿度条件较好,850 hPa比湿接近12 g/kg,为短时强降水的形成提供有利的水汽条件。850 hPa暖平流、较高的对流有效位能、强垂直风切,是此次对流迅速组织发展、形成强对流风暴的主要原因。地面极大风的风速区及风向辐合区,上游5min雨强大值区,对暴雨预警发布提供有重要指示意义。

“6.3”区域致灾雷暴大风形成及维持原因分析

利用商丘和郑州雷达资料,结合地面加密观测等多种资料,分析了2009年6月3日傍晚至次日凌晨,河南商丘、安徽和江苏北部出现的大范围致灾雷暴大风。本文分两个阶段从中尺度环境、风暴结构、风暴与环境相互作用、雷暴间相互作用的角度对商丘风暴的发展、维持及灾害性大风成因进行了深入探讨,得到以下结论:(1)商丘雷暴大风环境类似美国暖季型Derecho环境;(2)商丘风暴由晋冀雷暴群下沉气流导致的出流阵风锋移动到水汽相对充沛处触发,在有利的环境条件下迅速发展成具有较强的中层径向辐合超级单体风暴,多个超级单体的强下沉气流合并产生了超级单体阶段的地面大风;(3)飑线发展、维持的原因是飑线的自组织结构,飑线与环境入流的相互作用既有利于强上升气流发展,亦有利于强下沉气流发展,干线及叠加在干线上扰动触发的新生回波带不断并入飑线北端;(4)根据径向速度增幅估计,风暴强下沉气流辐散、强冷池密度流和层状云部分降水粒子蒸发对弓形回波阶段地面灾害性大风的增幅作用几乎相当,冷池合并是商丘极端雷暴大风产生的重要原因。

北京地区4月一次罕见暴雪的形成机制分析

利用雨滴谱仪、多普勒天气雷达、微波辐射计、地面加密自动站、EC再分析资料及气候整编资料等多源观测资料,分析了2018年4月4—5日,北京地区罕见暴雪过程的极端性及形成机制。结果表明:(1)此次过程是北京地区4月首次出现纯雪日,降雪量和积雪深度均突破历史同期记录,1000~850 hPa温度标准化异常SD值均小于-3,日降雪量排在整个冷季的前5%,是一次极端天气过程。(2)低层强冷空气入侵形成冷垫,700 hPa强西南低空急流输送充沛水汽,使北京地区上空800~500 hPa产生条件性对称不稳定,暖空气在锋区以上的强上升运动触发不稳定能量,产生高架对流,局地雷达回波具有夏季对流单体的倾斜结构特征,有利于暴雪增幅。(3)降雪过程先后受到两次冷空气叠加影响,前期强冷空气持续剧烈降温导致低层温度偏低,使得温度达到降雪阈值,是此次极端降雪过程产生的主要原因。(4)微波辐射计监测显示,降雪的起止时间与逆温具有良好的对应关系,降水相态主要取决于1 km以下的温度变化。

一次强雷暴中的多灾种天气特征对比分析

用Micaps和NCEP再分析资料对2012年7月3日发生在淮河以南地区的大范围强雷暴天气进行了分析,得出高、低空急流配置,形成低空辐合,高空辐散,槽线由高到低前倾,有利增强大气不稳定层结,中尺度切变线南北摆动具有触发对流作用等,为该区强雷暴多灾种天气的发生,提供了动力和热力条件。从云图、雷达参数和地闪特征对比分析得出冰雹、雷击、强降水,分别发生在强对流云团发展的不同时间和不同部位。其云团的形态、强度和范围等也不同。冰雹所表现出的回波强度、回波顶高和垂直积分液态水含量为最强,雷击次之,强降水最弱。在地闪出现的各个阶段都有可能出现雷击事故,但多为负地闪,强度均较强。强降水过程多为负地闪,强度较弱,降水集中时段,地闪频次高。冰雹发生时地闪频数明显下降,且多为正闪。雷击过程强度和陡度变化最平缓,冰雹过程突变最明显。雷击发生在整个地闪过程中强度和陡度都相对较大的时刻;冰雹发生前约半小时有强度和陡度的骤增;强降水阶段地闪平均强度和陡度都最小。