多个超级单体风暴诱发的EF3级强龙卷特征分析

2021年6月25日内蒙古锡林郭勒盟太仆寺旗发生了历史罕见的EF3级强龙卷,导致6人死亡,大量建筑物等严重损毁。利用常规高空和地面观测、区域自动气象观测站、FY4卫星云图、河北省张北CB型多普勒雷达等观测资料,以及NCEP(1°×1°)逐6 h再分析资料对这次强龙卷过程进行分析。结果表明:此次龙卷发生在前倾槽不稳定层结环境背景下,较强的对流层中低层条件不稳定(850 hPa与500 hPa温度垂直减温率约为7.7℃·km-1)、低层丰富的水汽、中等强度的对流有效位能和强的0~6 km垂直风切变为超级单体风暴形成提供了有利环境背景。此外,0~1 km风矢量差为8 m·s^(-1),抬升凝结高度为1.0 km,为超级单体龙卷的发生提供了相对有利的环境条件。与地面干线伴随的辐合线触发了产生龙卷的母风暴,随后演变为超级单体,其雷达反射率因子呈现典型的钩状回波、低层暖湿气流入流缺口、低层弱回波区和中高层回波悬垂,以及中等强度的中气旋等特征;龙卷的生成和消亡过程中有三个超级单体风暴相继形成,都呈现为孤立的对流风暴形态,龙卷发生在其中一个超级单体钩状回波的顶端,在前侧上升气流和后侧下沉气流交界处,雷达分析的基于中气旋强度演变的龙卷可能起始时间和路径与现场调查时间十分吻合。除了强龙卷,这系列超级单体还产生了大冰雹和直线型对流大风(雷暴大风),强回波中心自低到高明显倾斜,最大反射率因子高达65 dBz,径向速度图上除了有中等强度的中气旋,还存在明显的中层径向辐合,超级单体风暴形成时垂直累积液态水含量(VIL)值高达73 kg·m^(-2),VIL密度达到4~5 g·m^(-3),这些雷达回波特征指示大冰雹的存在,而中层径向辐合是雷暴大风的雷达回波特征。

一次伴随超级单体风暴强对流天气成因机制分析

利用常规观测、FY-2气象卫星、多普勒雷达观测资料以及NECP的FNL(1°×1°)逐6 h再分析资料对2017年3月17日内蒙古东南部强对流天气进行分析。结果表明:高空东北冷涡西侧横槽南摆,不断引导干冷空气向南输送,低层切变辐合、西南低空急流以及午后地面辐射增温、温度差动平流,使得“上干冷下暖湿”不稳定层结进一步加强,是导致强对流天气发生的重要原因;水汽通量散度低层辐合,中高层辐散,有利于上升运动的发展;强对流爆发前不稳定能量有明显的积累,KI明显跃增,异常的对流有效位能、中等强度的0~6 km垂直风切变、850 hPa与500 hPa温度差≥28℃、假相当位温垂直递减率大等有利的热力和动力不稳定条件;中尺度对流系统MCS一直位于地面中尺度辐合线和露点锋叠置区,中尺度辐合线和露点锋是MCS和强对流爆发的主要触发机制,两者叠置并长时间维持加强;雷达回波反射率因子剖面有弱回波、回波悬垂,50~60 dBz强回波延伸到-20℃层高度之上,50 dBz以上的强反射率因子扩展到11 km,是较为典型的大冰雹特征;径向速度剖面上中层辐合,高层辐散,抽吸作用有利于强对流的发展;6~9 km有±15 m·s^(-1)速度对,表明有中气旋和超级单体对流风暴;降雹前10~15 min,垂直液态水含量(VIL)有明显跃增,对冰雹预警有一定的指示意义。

一次冰雹风暴的CINRAD/SA产品分析

分析了 2 0 0 2年 9月 2 7日发生在山东东阿附近一次冰雹风暴发生、发展各阶段新一代天气雷达CINRAD/SA反射率、平均径向速度等产品的演变过程。在风暴中 ,观测到了低层前侧入流缺口、有界弱回波区 (BWER)、中气旋 (M)等超级单体风暴的特征。中气旋在风暴中维持了约 90min ,通过连续时次各仰角高度风暴相对速度产品的分析 ,揭示了中气旋发生、发展和消亡的过程。分析表明风暴跟踪信息 (STI)、冰雹指数 (HI)、垂直积分液态含水量 (VIL)、中气旋 (M)

一次中气旋冰雹天气过程的诊断分析

对2002年9月27日发生在山东省境内的一次冰雹天气过程进行了中小尺度和雷达资料分析。结果表明:华北冷性低槽的东移南压,并配合低空切变线和地面冷锋的共同影响是这次过程的直接大尺度影响系统;高空冷平流、地面暖平流,在对流层中低层形成了大范围上冷下暖的不稳定层结;低层中尺度低压环流的扰动,并与高空急流南侧的辐散区耦合,产生强烈的上升运动;雷达回波分析也发现,这次过程具有典型的小型超级单体风暴特征,存在并维持尺度较小的中气旋结构。

一次冰雹天气的WSR-88D双偏振雷达特征分析

受高空冷空气和低空切变线共同影响,2015年4月28日,一次长生命史冰雹强风暴袭击了上海西南部地区,位于南汇的WSR-88D双偏振雷达在可视范围内进行了全程监测。利用天气图资料和双偏振雷达资料,分析了这次风暴形态的时间演变和双偏振特征。分析结果表明,强风暴中心水平反射率因子普遍超过60 dBZ,发展高度超过了15 km,中下层出现了有界弱回波区和钩状回波,径向速度图上还出现了中气旋;风暴发展旺盛时段出现了明显的“非均匀波束充塞”现象,风暴中心附近中底层出现了低差分反射率的冰雹信号(差分反射率洞)、高差分反射率弧(超过4.0 dB)、高比差分相位脚(超过4°·km^-1)和低相关系数区(低至0.8),强烈的上升气流区将低层液态水和各种降水粒子带到高层,导致高层出现了差分反射率柱和比差分相位柱,高度伸展到了-20℃层以上,并与较低的相关系数(0.9左右)相对应,以上各种特征证明了冰雹的存在。最后,在强风暴传统概念模型的基础上,根据双偏振特征,归纳出了这次风暴的概念模型,给出了各种典型特征的水平和垂直位置关系,并根据传统的动力模型,分析了其形成的物理基础。与他人研究结果有所不同的是,本个例的低层高差分反射率弧的范围从风暴中心的前部扩展到相邻的弱回波区。

一次伴随冰雹的超级单体风暴特征

利用中国气象监测网实测资料、重庆西部多普勒天气雷达资料及NCEP/NCAR 6 h间隔1°×1°再分析资料,对2008年6月5日发生在重庆市中部的大风冰雹天气过程进行了天气背景、物理量、雷达回波和云图特征分析。研究表明:大气中显著的水平风切变和垂直风切变及晴空太阳辐射对地面的不均匀加热都有利于诱生涡度;从北部高层向南侵入对流层低层的干冷空气有利于大气对流不稳定结构的维持,对流层低层比湿加大,对流有效位能(CAPE)增加,是对流风暴发展的重要条件;从高纬度沿等熵面下滑的高位涡(大于1 PVU)有利于中纬度超级单体(中气旋)风暴的发生和发展。在雷达回波结构上有中气旋、高悬强回波核、弱回波区、回波墙、虚假回波、回波强度梯度大等超级单体风暴特征;在可见光卫星云图上有上冲云顶和积雨云羽特征。最后讨论了超级单体风暴的预报要点。

龙门山脉东麓一次强风暴灾害气象特征分析

利用常规加密地面观测资料、L波段探空资料及多普勒天气雷达资料,对2016年5月5日傍晚发生在德阳什邡市的一次强降水超级单体风暴进行了综合气象分析。风暴发生前的垂直探空资料显示出整层大气非均匀结构、中层蜂腰结构、风场整体顺滚流、对流层顶超低温等特征;多普勒雷达观测显示,风暴右前侧出现V型缺口,风暴中层出现有界弱回波区,中气旋从中层向高层及低层发展等强降水超级单体特征;垂直累积液态含水量与垂直累积液态含水量密度的演变特征对于冰雹云的形成与衰减、强降水的产生及地面大风有较好的指示作用。

神舟七号载人飞船主着陆场区一次雹暴过程综合分析

着重从数值预报资料入手,结合卫星云图、风廓线雷达、多普勒雷达及自动气象观测资料等对2008年9月14日飞船主着陆场区一次雹暴过程进行分析。结果表明:雹暴过境时气象要素变化剧烈;雹暴前期场区中高层偏北风分量和低层偏南风分量呈增加趋势,垂直风切变显著增大;湿层浅薄,上干下湿的深厚对流不稳定层结是雹暴的主要成因;侵入蒙古低压的冷锋带动中尺度辐合线移近场区时触发强对流迅猛发展;当探空曲线呈"喇叭状"配置,并存在逆温层时降雹概率大;数值预报产品对不稳定天气的预示性很强;可用云顶辐射亮温(TBB)值结合强对流云回波特征做场区强对流天气的临近预报。

一次长生命史超级单体风暴的雷达观测特征

利用地面观测资料、探空资料以及石家庄多普勒天气雷达和饶阳双偏振雷达资料等,对2018年6月13日影响河北中南地区的一个长生命史超级单体风暴的环流背景、雷达观测特征等进行了分析。结果表明:(1)此超级单体发生在涡后横槽转竖的环流背景下。(2)风暴生命史长204 min,其中超级单体维持时间长达138 min,其间雷达最大反射率因子基本上维持在65 dBz以上。(3)中气旋深厚并强烈发展是超级单体发展和维持的重要动力机制。中气旋底高最低可达风暴底部,顶高变化幅度较小,低质心中气旋和高质心中气旋的形成和发展都可能引起地面降雹,降雹期间对应超级单体短暂减弱。(4)超级单体维持期间一直伴有气旋、反气旋涡旋对特征。超级单体的钩状回波特征明显,表现为典型的回波墙-弱回波区-悬挂回波的垂直结构;低层辐合、高层辐散,高空辐散大于低层辐合,有利于超级单体内部强烈的旋转上升运动;有明显的三体散射和旁瓣回波,三体散射最长超过60 km,持续时间长达150 min。(5)双偏振雷达探测的超级单体反射率因子≥55 dBz,对应位置差分反射率-0.5~0.5 dB,差分传播相移率仅1.5~2.0°/km,相关系数在0.75~0.92之间,表明超级单体内同时存在液滴和较大冰雹。

冷涡背景下呼和浩特市冰雹特征分析

利用呼和浩特多普勒天气雷达、卫星云图及NCEP(1°×1°)逐6 h再分析资料,对2015年7月29日呼和浩特市的一次冷涡后部环境条件下发生的冰雹天气过程进行分析,结果表明:在冷涡后部,高层冷平流和低层暖平流有利于对流不稳定度加大,较大的对流有效位能(CAPE)和假相当位温(θse)高能区反映了不稳定能量在冰雹区积聚;中低层水汽输送、0~6 km风场强烈顺时针旋转和中等强度的垂直风切变,为冰雹发生提供可能;地面辐合线、冷空气侵入及干线是冰雹的主要触发条件,冰雹主要发生在低层高能区和干线附近靠近湿区一侧。组合反射率因子图上呈现"钩状回波"和"弓形回波",最强反射率因子大于等于60 d Bz,反射率垂直剖面图上可识别低层弱回波区和中高层回波悬垂,回波顶高14~15km,大于等于45 d Bz的回波达到8 km,扩展到-20℃高度层;径向速度图上具有气旋式旋转辐合和"逆风区";垂直累积液态水含量VIL达到64 kg·m^(-2),且降雹前有明显的跃增现象。