1971—2020年辽宁龙卷的气候特征及环境条件分析

为了解辽宁龙卷气候特征,基于《中国气象灾害大典》《中国气象灾害年鉴》和其他相关资料,根据“改进藤田分级”龙卷级别分类标准,对1971—2020年辽宁龙卷进行强度分类和时空分布特征统计,并对比我国辽宁与美国龙卷高发区环境背景差异,分析辽宁龙卷典型的环流形势、物理量特征。得到以下主要结论:1971—2020年辽宁地区共记录到97个龙卷日发生龙卷105次,年均为2.1次,年平均龙卷生成密度为1.4×10^(-5)个·km^(-2),约为美国的1/10。EF2及以上级别强龙卷共记录到17次,年均出现0.3次。95%的龙卷出现在5—9月,67%出现在14—19时。EF2及以上级别强龙卷主要分布在辽宁中部以西地区,东南沿海地区多为弱龙卷,辽宁西北部龙卷季明显早于东南部。对流有效位能和中低层风切变随季节呈反相位变化,两者的合适配置是龙卷等强对流天气产生的前提条件。低层风暴相对螺旋度偏小是我国辽宁较美国龙卷高发区龙卷密度明显偏小的主要原因。辽宁87%的龙卷与冷涡相关,分为低层锋生主导的冷涡底部短波槽和冷涡前部型(65%)、中高空干冷气流主导的冷涡后部型(12%)以及强热力不稳定条件下中尺度近风暴环境主导的冷涡主体型(6%)。辽宁龙卷高发区典型环境条件具有以下特征:中层影响系统为冷涡,地面对应锋面气旋;龙卷常出现于低层风暴相对螺旋度中心偏西北象限,对流有效位能梯度大值区内,对应地面冷锋和干线的东侧、温度脊顶部。

应用雷达产品计算风暴相对螺旋度

风暴相对螺旋度（SRH）反映了一定气层厚度内环境风场的旋转程度和输入到对流体内环境涡度的多少，对雷暴、龙卷和大范围暴雨的分析与预报有一定的实用价值。首先探讨了由多普勒天气雷达提供的垂直风廓线（VWP）产品计算SRH的方法和步骤。根据此方法，分别计算、分析了暴雨、冰雹、大风三个天气个例的SRH。结果表明：SRH与大面积降水过程的暴雨雨强有很好的对应关系，降水强度的变化滞后SRH强度的变化约半小时左右，可以由SRH大致估计降水加强及消亡的时间；SRH对尺度非常小的冰雹、大风等强对流天气有提前10～20分钟的预报作用。应用VWP产品计算出的SRH，可以作为实际业务工作中暴雨、冰雹、大风等强对流天气的预报因子，给预测人员预报强对流天气提供宝贵时间。

MM5模式输出对流参数的效果检验

利用MM5的输出资料计算各种强对流参数和物理量,结合北京地区20个雷暴个例对其使用效果作了相关检验。结果表明模式输出参数能较好地反映雷暴和非雷暴日的区别,较实况探空而言,模式输出不仅可以从参数的大小,而且可以从参数的变化趋势来来判断雷暴的发生;模式输出参数同时能较准确地预报雷暴发生的时间和落区;和实况探空的对比以及不同预报时效的对比表明,模式和实况及业务需求还存在差距,模式输出还有待进一步提高。

0418号台风艾莉暴雨成因分析

利用MM5数值模拟的输出资料和常规资料对2004年8月25—26日台风艾莉造成福建省特大暴雨的物理成因进行了研究。结果表明,台风转向西南横穿福建全省是造成大范围暴雨的关键,而台风外围风场不对称分布是台风转向的原因之一。台风暴雨区位于对流有效位能(CAPE)高值区、总风暴相对螺旋度中心、对流层低层湿非地转Q矢量散度辐合辐散交界处。敏感性数值试验表明地形对垂直运动有明显影响,并且影响暴雨强度及分布。

甘肃河西走廊两次强对流天气对比分析

使用地面高空观测资料、NCEP1°×1°6小时再分析数据和张掖CINRAD/CC雷达观测数据,对2006年7月7日、8月10日发生在甘肃河西走廊中部的两次强对流天气的环流形势、大气稳定度、相对风暴螺旋度(SRH)、天气雷达回波特征进行了对比分析。分析结果表明:产生这两次强对流天气环流形势不同。7月7日飑线对流系统产生于北部沙漠戈壁由北向南移动,右移飑线前部结构为气旋式旋转;8月10日对流系统产生于青藏高原由南向北移动,来自高原上的暖湿气流水汽充足,不稳定层比7月7日深厚,产生冰雹的左移超级单体结构为反气旋式旋转。7月7日右移飑线相对风暴螺旋度降雹前为正值,降雹开始后转为负值;8月10日左移反气旋超级单体相对风暴螺旋度在发展期为负值,降雹开始后跃增到60m2.s-2以上。

一次左移反气旋超级单体的观测分析

2006年8月10日在甘肃河西走廊山丹县境内发生了一次左移（反气旋）超级单体灾害性天气,在其2 h生命史期间,山丹县境内降了最大直径2 cm的冰雹。从其发生、发展的天气尺度环境条件、多普勒天气雷达反射率因子、径向速度以及风矢端图、相对风暴螺旋度等角度,揭示了左移超级单体的特征,并利用ID方法对这次左移超级单体的移动路径进行了预报。结果表明：风矢端图上,在1.2~4.5 km高度层,左移超级单体的垂直风切变矢量呈反时针旋转;左移超级单体在发展阶段,0~3 km内相对风暴螺旋度为负值;通过比较,ID方法预报的超级单体位置比现行PUP产品中的SCIT算法绝对误差要小。

基于多普勒雷达垂直风廓线产品的风暴相对螺旋度对山西暴雨的诊断

介绍了风暴相对螺旋度（SRH）的原理及基于多普勒天气雷达垂直风廓线（VWP）产品计算螺旋度的方法，探讨了不同时间分辨率对螺旋度应用效果的影响，最后重点对山西2个典型夏季暴雨个例分别做螺旋度诊断分析。结果表明：利用VWP产品计算的SRH具有较好的时间分辨率，可用于山西夏季暴雨的短时临近预报研究，相较于15min和30min，1h分辨率的螺旋度数据稳定、曲线平滑，更有利于直观分析和业务化；螺旋度强弱变化趋势与降水大小的变化趋势比较吻合，螺旋度变化一般提前于降水变化，有1—2h的提前预报量，可以作为短时（临近）预报降水开始、维持、结束的一个有效预报因子。

一次西南涡致洪暴雨天气过程诊断分析和数值模拟试验

基于NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的FNL(Final Operational Global Analysis)资料和WRF-ARW模式,对2014年7月10—12日西南涡(SWV)暴雨天气过程进行诊断分析和数值模拟试验。研究结果表明,西南涡沿切变线东移发展和低空西南急流的增强是导致此次暴雨过程的主要原因。西南涡的移向和相对风暴螺旋度(SRH)大值区有很好对应关系,SRH大值区对西南涡暴雨过程强对流的落区有较好的指示作用。沿西南涡移动方向,其前部暖平流后部冷平流有利于其前移,沿假相当位温平流场的零等值线可指示西南涡的移向。引入湿螺旋度散度(MHD)来分析西南涡降水的水汽条件发现,模式结果计算的850hPa上MHD值分布与雨区和降雨强度对应较好,但对于降水的定量预测还需考虑MHD大值区延伸的高度。

一次强烈雹暴的多普勒天气雷达资料分析

利用石家庄多普勒天气雷达资料和常规探测资料,对2008年5月17日发生在河北南部的强烈雹暴的生成环境和动力机制以及发展演变特征进行了分析。内蒙古东部冷涡后部的冷空气和低层暖湿气流在河北中南部交汇,导致这个地区上空的层结不稳定,低层的暖切变和地面的东风辐合线为触发系统。高低空急流、不稳定层结、强垂直风切变为强烈雹暴的发生提供了有利的环境条件。强烈雹暴的多普勒天气雷达观测特征表现为一个次超级单体的发展移动过程,呈现回波悬垂和弱回波区特征,强回波核区反射率因子达到73 dBz,三体散射现象明显,对应径向速度图表现为弱中气旋,旋转速度为15 m/s。次超级单体右移特征明显,沿承载层平均风方向偏右侧移动。风暴相对螺旋度(Srh)大值与强雹暴的产生密切相关,0.3～2.1 km的Srh正值出现以及2.1～6.1 km的Srh减小随后迅速增加对冰雹的预报有很好的指示意义。

山东半岛一次冰雹天气的雷达特征分析

本文利用三部风廓线雷达资料、两部多普勒雷达资料,结合常规气象观测资料、GPS/Met资料,对2020年5月17日发生在山东潍坊、青岛地区的一次冷涡冰雹天气过程进行分析。结果表明:(1)此次冰雹过程发生在有利的环境条件中,高空为典型的“上干下湿”冰雹天气特征。山东半岛及上游地区大气可降水量在对流风暴生成前不断增大,为强对流天气发生提供了有利水汽条件。(2)利用青岛、潍坊单站风廓线雷达资料计算的温度平流、风暴相对螺旋度(SRH)能清楚地指示出强对流天气发生前,低层存在较强的暖平流,且SRH在对流风暴达到风廓线测站前持续增大。(3)利用青岛、潍坊和蓬莱三部风廓线雷达联合计算了散度、涡度。散度计算结果表明,强对流天气发生前中低层辐合不断增大,强对流天气影响期间低层辐合中高层辐散,有利于强对流风暴的发展维持;涡度计算结果表明,强对流天气发生前中低层为正涡度,而中层为负涡度。强对流天气影响期间低层为气旋式旋转辐合,高层为气旋式辐散,这有利于产生较强的上升气流,为对流风暴的维持发展提供了环境条件。(4)多普勒雷达资料分析表明,南北两个对流风暴都具备生成大冰雹的条件:深厚的回波墙、三体散射回波、较强的中气旋和较大的风暴顶辐散。北部对流风暴回波还有较为宽广的有界弱回波区并具有悬浮回波。(5)较大的垂直累积液态水含量(VIL)、较高的VIL跃增值和VIL密度有利于产生持续时间长的大冰雹。强回波主体长时间维持,有利于冰雹天气长时间持续。地面大风出现在VIL和最大反射率因子在高位维持阶段,并且多出现在VIL剧烈变化阶段。

Law of Universal Magnetism, <i>F</i>= <i>k_e</i>×<i>H</i>

A new universal equation using planet magnetic pole strength is presented and given reasoning for its assemblage. Coulomb’s Constant, normally used in calculating electrostatic force is utilized in a new magnetic dipole equation for the first time, along with specific orbital energy. Results were generated for five planets that give insight into specific orbital energy as an energy constant for differing planets based on gravitational potential at the surface of a planet. Specific energy can be evaluated as both energy per unit volume (J/kg) and/or specific orbital energy (m2/s2). Due to a multitude of terms that lead to confusion it is recommended that the IEEE standards committee review specific orbital energy SI units for m2/s2. The magic number for cyclonic “lift off”, or anti-gravity, is calculated to be ∈ = 148 m2/s2 the value at which a classical law of magnetism appears as F = ke × H.

西宁两次强降水的雷达VWP特征

分析了西宁2次不同性质强降水的雷达径向速度和风廓线产品(VWP)特征,结果表明:西宁强降水开始前低层西南(SW)风速增大,中层风场出现“ND”(静止风),高层偏东风明显。过程最大降水量出现在低层风向明显转变的时段内。混合性强降水在高层强气流向下传递至低层时强降水开始或增大,强降水偏向高空平均气流的右侧;对流性强降水主要是低层强气流向下传递,偏向高空平均气流右侧的幅度较小;中层ND楔形块是强降水开始的先兆。

风暴相对螺旋度在龙岩前汛期单站短时暴雨预报中的应用

风暴相对螺旋度（SRH）是一个衡量环境风场具有多大沿气流方向的水平涡度及其贡献的参数，对短时暴雨的分析与预报有一定的实用价值。读取雷达风廓线产品，计算分析龙岩11次暴雨过程中的风暴相对螺旋度与降水量之间的变化关系，结果表明SRH增量时间超前于强降水量增量时间，这对短时暴雨的临近预报有一定的指导意义。