森林雷击火防控技术研究

对国内外雷击火典型事例进行了归纳、梳理,深入分析了雷击火特征、发生机理、时空分布特点,并从火灾发现定位、火情预判、接近火场、安全扑救等4个方面总结森林雷击火防控中的难点,并提出相应对策,展望森林雷击火防控未来研究方向,为雷击火科学高效防控提供依据。

北京干湿雷暴过程的地基微波辐射资料对比分析

利用北京城区两部地基微波辐射仪资料,结合自动站、加密探空和雷达等局地非常规观测资料,对北京地区2008年8月14日"湿雷暴"(强降水伴有雷电)和24日"干雷暴"(强雷电伴有弱降水)过程发生前的局地环境大气温湿廓线特征进行对比分析。研究结果表明:1)干湿雷暴发生前大气层结明显不同。湿雷暴探空层结曲线呈"漏斗"型,低层暖湿、高层冷干,有利降水产生;雷暴发生前不稳定能量较高,无对流抑制能,具有较强的热力不稳定。干雷暴探空层结曲线呈"倒V字"型,低层干、中层有浅薄弱逆温,不利于降水产生;对流抑制能较大,对流发展需要有较强抬升力。2)两次过程对流不稳定能量积累和释放方式不同。湿雷暴不稳定能量缓慢积累并逐渐释放,大气层结由不稳定逐渐趋于稳定。干雷暴过程则相反,不稳定能量快速积累并迅速释放,产生强雷电。3)大气中低层水汽密度和液态含水量快速增长对强降水具有一定的指示意义。降水发生前,湿雷暴的湿垂直廓线发生明显变化,从地面到3 km,水汽密度比干雷暴约高4 g·m-3,液态水含量在3～6 km激增。干雷暴则相反,湿垂直廓线无明显变化,各层液态水含量不超过0.1 g·m-3。

城市气候效应研究进展

城市是人类社会发展的必然产物。随着城市的快速发展,城市气候效应凸显,并对社会经济可持续发展和人体健康等造成影响。基于国内外已有的研究成果,综述了城市气候效应,包括城市热岛效应、雨岛效应、混浊岛效应、干岛效应和雷暴岛效应的研究历史、现状及其与城市化、天气气候变化的相互关系,并对未来城市气候效应的研究方向及技术方法进行了展望。

河北保定“7.9”致灾雷暴大风环境场与风暴特征

利用常规观测资料、地面加密观测资料、雷达产品、卫星云图以及NCEP/NCAR逐日6h再分析资料,对2017年7月9日保定区域性雷暴大风的环境条件和风暴特征进行分析。结果表明:本次区域性雷暴大风过程发生在高空西北偏西气流中,强温度直减率、较强的低空垂直风切变、低层丰富能量的聚集是雷暴大风爆发的前提条件,地面冷锋、干侵入和地面中尺度辐合线为触发机制。地面冷锋前部分散的对流云团在地面中尺度辐合线附近合并为有组织的带状回波。第1阶段和第2阶段10级以上雷暴大风发生在雷暴云的成熟期,第1阶段雷暴大风的径向速度为中气旋型,中气旋首先在中层出现,之后分别向低空和高空伸展,随着中气旋底部高度降低到2.2km,雷暴大风发生;第2阶段雷暴大风的径向速度主要为低空(1.0km)雷暴云后侧强的入流气流造成的大风区型;第3阶段10级以上雷暴大风出现在雷暴云的消亡期,为雷暴云前侧强出流气流形成的雷暴大风。

基于相干多普勒测风激光雷达的不同成因类型的低空风切变观测

为实现不同成因类型的低空风切变观测,利用两台相干多普勒测风激光雷达在北京首都国际机场展开试验观测。针对干性雷暴和地形引起的两类风切变,分别采用多普勒波束摆动(Doppler Beam Swing,简称DBS)和下滑道两种扫描模式进行风切变的探测与识别。结果表明,DBS模式风切变识别方法可有效识别干性雷暴引起的水平低空风切变,下滑道模式可有效识别地形诱导的下滑道顺风和逆风风切变。干性雷暴造成的风速骤增、风向突变和上升下降气流的强烈对流是引发低空风切变的主要原因。地形诱导风切变主要由高速气流和复杂下垫面相互作用产生,具有偶发性和瞬变性的特点。

森林雷击火成因与防控对策

归纳整理国内外雷击火典型案例,深入剖析雷击木特征、雷击火发生机理、时空分布特点,结合森林消防队伍灭火实战经验,从火灾发现定位、火情预判、接近火场、安全扑救等4个方面总结雷击火防控难点,并提出相应对策,对雷击火未来研究方向进行展望,以期为雷击火科学防控提供依据。

林区干雷暴及雷电监测的研究

通过对雷击易发区的调查,对气候、可燃物、火源种类等特征进行相关分析,结果表明:每年4月下旬至5月初为雷暴发生期,5月份以后强对流天气进一步增强,进入5月中旬后,为干雷暴发生最为频繁时段也是极易发生林火的危险时期。安装雷电监测系统,可以探测雷电发生的时间、方位、密度和强度等雷电特性;结合气象雷达和卫星资料,分析引发森林火灾的可能位置,作出预报。

高纬度林区干雷暴与雷击火时空分布特征及其相关分析

为进一步明确干雷暴天气过程中雷击火防范重点,采用2006—2015年大兴安岭山脉东北部高纬度林区闪电定位数据、逐小时降水量数据和雷击火数据,构建网格数据确定干雷暴阈值,采用ArcGIS对干雷暴和雷击火的时空分布特征进行分析,并研究其相关性。结果表明,研究区内雷击火主要发生在5—7月,占2006—2015年雷击火总数量的86.2%,高频月份为7月。发生过雷击火区域的面积占总面积的13.26%,雷击火高频区域为漠河县、呼中区和新林区,雷击火发生地域具有聚集性和重复性。干雷暴主要发生在7月。干雷暴高发区呈双带状分布,漠河县中东部、塔河县西南部、呼中区东北部、新林区和松岭区大部分为干雷暴的高发区域。干雷暴发生后48 h内为雷击火防范的重点时段;高频干雷暴相邻区域内,260~460 m的针叶林和草甸低山阳坡为雷击火防范的重点区域。

贵州铜仁一次大范围高架雷暴降雹天气过程分析

利用常规观测、地面加密自动站降水观测、多普勒天气雷达和探空观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对2016年4月15日夜间发生在贵州省铜仁市多个县的一次大范围冰雹天气过程进行诊断分析,并与当地通常的地面发展雷暴降雹过程进行对比,探寻铜仁市冰雹强对流天气的预报指标。结果表明:(1)"上干下湿"的不稳定层结和较强的垂直风切变是冰雹产生的有利环境条件;(2)地面冷空气侵入,迫使暖湿气流沿"冷垫"爬升,且与850 h Pa切变线共同作用在边界层顶触发了强对流天气,冰雹产生在冷垫北侧、850 h Pa切变线附近,具有明显的高架雷暴特征;(3)多个对流单体发展成多单体风暴,维持时间较长,强回波柱密实而深厚,回波悬于空中,质心在6 km左右;(4)降雹区VIL集中在30~45 kg·m-2之间,50 d BZ以上的强回波顶高在8 km以上,强回波底高小于3.5 km,VIL和强回波顶高整体小于当地的由地面发展雷暴产生的雹暴。

贵州铜仁两次大范围冰雹过程的对比分析

利用常规观测、地面加密自动站降水、雷达观测及NCEP1°×1°再分析资料等对2016年4月2日和15日发生在贵州省铜仁市的两次冰雹天气过程进行对比分析,结果发现:(1)降雹由地面发展雷暴和高架雷暴产生,前者在暖区产生,后者在锋后冷垫上形成;(2)前者由地面辐合线锋生激发对流,后者由逆温层顶850hPa切变线触发,两者的强上升运动区域明显不同;(3)雷达回波形态上前者为弓形回波,强对流回波从近地面发展至10km左右高度,“三体散射长钉”和有界弱回波区等现象明显;而后者为多单体风暴,有界弱回波区特征明显,强对流回波柱密实而深厚,回波质心较高。

豫北一次雷雨大风过程的干湿能量位涡数值分析

从大气基本运动方程及大气总能量概念出发，以2013年8月1日02时前后河南西北部的一次典型雷雨大风天气为例，利用NCEP资料对本次强雷暴大风天气过程进行分析，将干能量位涡与湿能量位涡的表达式及守恒性确定后，分析干湿能量位涡的耦合性在雷暴发生时所表现的特征。通过分析发现，干能量位涡的崩溃与湿能量位涡的正斜压项耦合性可以较好地预示雷雨大风天气，中高空干能量位涡在增强后的崩溃，有利于雷雨大风天气发生，低层湿能量位涡的不稳定正压与斜压系统耦合时，预示该区域将有雷雨大风发生。

广西地区一次强雷暴天气过程雷达特征及环境场分析

利用常规气象观测资料、区域自动站观测资料、多普勒雷达探测资料、NCEP的1.0°×1.0°和2.5°×2.5°再分析资料,采用天气学诊断的方法对2014年6月5日广西区域性强雷暴天气过程的雷达特征和环境场进行了分析。结果表明:广西地区此次强雷暴天气过程是在500 h Pa前倾槽与地面静止锋配合的有利天气背景下,由两个弓形回波造成的。广西北部地区的弓形回波强度较弱,移动较慢,呈低质心和垂直上升结构,属强降水雷暴系统,造成了短时强降水重复出现,导致大范围暴雨;广西南部地区的弓形回波强度较强,移动较快,具有前侧和后侧入流缺口、前倾结构、中层径向辐合等雷暴大风的典型特征,造成大范围雷暴大风和局地短时强降水。中层环境湿度及垂直风切变的差异是造成广西北部和南部地区雷暴天气类型差异的环境背景原因。广西南部地区中层干区是由副热带高压环流内的干空气在西南急流作用下向北输送造成的。850—500 h Pa西南急流和较强的垂直风切变则是由高空槽与副热带高压快速靠近导致的强气压梯度造成的。

2021年春季江西省一次高架雷暴降雹过程分析

利用雷达常规气象观测资料和自动站非常规观测资料,对江西省2021年3月30—31日中北部地区的一次高架雷暴降雹过程成因进行分析。结果表明:(1)中高层干冷空气侵入与低层西南暖湿气流交汇导致层结不稳定,暖气团沿“冷垫”爬升与低空850 hPa切变线共同作用,触发了强对流天气,加之适宜的0℃层和-20℃层的高度,有利于冰雹增长;(2)多单体风暴使强对流维持时间延长,强回波质心深厚密实且较高,具有高架雷暴的特征;(3)此次冰雹落区的VIL在50 kg/m^(2)以上,50 dBz以上的强回波顶高和底高相差3 km以上,且出现明显的三体散射、钩状回波等特征,对冰雹预警有较强的作用。

豫东一次超级单体风暴造成的强对流天气分析

利用常规观测资料、地面区域站加密观测资料以及多普勒雷达资料,对2017年8月9日河南东部地区一次典型超级单体风暴过程的环流形势、强对流天气与地面中尺度露点锋的关系进行了综合分析。结果表明:在贝湖低涡南部小槽东移发展与700 hPa前倾槽的形势下,地面中尺度辐合线尤其是中尺度露点锋为该次强对流天气的发生提供了有利的触发条件,雷达回波表现出在中尺度露点锋上有多个对流单体的初生、发展、合并形成超级单体,并沿着地面中尺度露点锋发展、移动。该次过程中的中尺度露点锋与我国常见的露点锋不同,其并非暖湿空气活跃北上后与干冷空气形成的干湿不连续,而是来自西侧和北侧的干暖空气为主导气流形成的干湿对比;天气发生前期伸出的干暖舌,对强对流的触发预报有一定的指示意义。

干雷暴与森林火险关系研究进展

干雷暴是一种在防火期内极易造成森林火灾的天气过程,国外已将其作为火险天气预报的重要组成部分进行了数十年研究,但在国内可供借鉴和参考的相关内容并不多。文中从干雷暴的特征和形成条件、预测及应用等方面梳理了国内外研究脉络,并对存在的问题和未来研究趋势进行了探讨和展望。基于我国林区探空监测站不足的特点,建议使用地面气象资料模拟输出探空数据,并借鉴国外闪电活跃等级、RF99等干雷暴预测研究成果,结合加拿大火险天气指数,在我国干雷暴引发雷击火较多的大兴安岭地区进行探索性应用,以减少这种灾害性天气对生态环境的危害。