Analysis of a Mesoscale Thunderstorm Process in Shanghai on June 23, 2013

Based on conventional data from automatic stations in Shanghai City,data of temperature of black body(TBB) obtained by Japan MTSAT satellite,Doppler radar data of Nantong,and 1.0°× 1.0° NCEP reanalysis data,the development characteristics and triggering mechanisms of a mesoscale thunderstorm process in Shanghai on June 23,2013 were analyzed. The results show that the thunderstorm process was triggered by flow fields at high and low altitudes and the transport of sufficient water vapor at low altitudes.

海风辐合线对雷暴系统触发、合并的动热力过程

利用加密自动气象站和雷达监测资料,结合VDRAS资料(其时间分辨率12 min、水平垂直分辨率分别是3和1 km左右),分别针对单纯海风辐合线触发和海风辐合线与已有雷暴系统合并的两个实例,揭示海风辐合线对雷暴系统影响的动力和热力过程。结果表明:(1)在环境系统风很弱时,天津沿海海风伸入内陆的移速约为15~18 km·h^(-1),且海风过后,气温降低、湿度加大。(2)海风辐合线配合地面高不稳定区,从而触发和加强了雷暴系统,对雷暴系统的预警时间可达2 h。(3)雷暴单体在海风辐合线附近产生,这与倾斜海风锋锋面(向海洋一侧倾斜)上的中尺度垂直环流相对应。(4)海风辐合线与雷暴系统合并后,雷暴系统强烈发展是由于海风辐合线附近积聚着水汽,同时也是辐合上升运动大值区的缘故。

北京及周边地区雷暴阵风锋特征统计分析

为全面和系统研究北京及周边地区阵风锋各方面特征,使用2006-2015年暖季(5-9月)北京多普勒雷达探测资料及北京、河北、天津自动气象站观测资料对北京及周边地区的阵风锋过程进行综合统计分析。结果表明,346次阵风锋过程有232次触发了对流,占总数的67%,表明阵风锋对雷暴具有较强的抬升触发能力。阵风锋在6-8月出现的日数占5-9月阵风锋总日数的85%;出现的时段主要是午后至傍晚(12-21时,北京时),维持时间0.5-3 h;阵风锋在北京东南方向生成的数量最多,且触发对流的次数也最多;其次为偏东和东北方向;偏南和西南方向生成阵风锋数量居中,而偏北、偏西和西北地区阵风锋个例相对较少,触发对流的比例也相对较低。产生阵风锋的母风暴中48%为孤立雷暴(包括孤立多单体和超级单体风暴),31%为雷暴群,21%为飑线;97%的母风暴最强回波在50 dBz以上,阵风锋的回波强度为10-25 dBz。91%的阵风锋移动速度集中在10-60 km/h,84%的阵风锋与母风暴的最大距离为1-60 km;在母风暴回波强度减弱到30 dBz以下时,80%的阵风锋能够继续维持的时间不超过2 h。阵风锋母风暴向东南方向移动的个例最多,从阵风锋和母风暴移动方向的关系来看,阵风锋与母风暴移向一致的情况占比最高,为32%,其次为母风暴无移动及阵风锋弧形扩散情况,各占17%;阵风锋与母风暴移向相反情况所占比例最低,只有3%。最后统计了阵风锋经过地面自动气象站时,自动观测量的变化情况。结果显示,阵风锋在经过地面自动气象站时会造成风速增大、温度降低、相对湿度增大、气压升高。

中国南北方雷暴及人工触发闪电电特性对比分析

通过对我国南北方雷暴及人工触发闪电电特性的对比分析，发现南北方雷暴及人工触发闪电电特性有很大差异。北方雷暴电荷结构呈三极性，人工触发闪电是在地面电场为正的情况下成功的，主要由连续电流和双极性电流脉冲组成，最大放电电流为１ｋＡ，中和电荷量只有几库仑；南方雷暴则为偶极性，触发闪电由连续电流和多次回击组成，电流峰值大于１０ｋＡ。触发闪电时地面电场均为负极性，基本在４ｋＶ／ｍ以上；触发高度在北方最低为２６０ｍ，南方最高为３００ｍ，在南方人工触发闪电更容易成功。另外。

渤海湾海风锋触发雷暴的观测和模拟分析

利用天津多普勒天气雷达观测资料和中尺度数值模式,对比分析了2007年8月13日海风锋触发雷暴天气的发生、发展演变特征。结果表明,数值模拟和多普勒天气雷达观测海风锋起始生消时间、形态特征和位置基本吻合。数值模拟能够更清晰地显示海风锋的物理量特征,也能反映出海风锋前端是东南风和东北风交汇的辐合带,在850 hPa以下向内陆推进过程中呈气温降低和湿度增加的特点,并逐渐形成增厚的热内边界层。从水汽和温度的水平分布来看,海风锋前端为温度和湿度等值线的密集区,海风锋背后为冷湿气团。另外,虽然未能模拟出阵风锋的细线回波,但模拟出阵风锋为干冷气流。雷暴四周均存在低层辐散下沉气流,只是雷暴主体前部阵风锋的辐散气流较强,而多普勒天气雷达仅能观测雷暴主体前部的阵风锋。多普勒天气雷达探测海风锋与阵风锋碰撞后,在碰撞交叉处形成雷暴天气,数值模拟揭示了碰撞交叉处形成雷暴天气的物理量特征,即:有明显的垂直运动和散度特征;广义理查逊数的分布特征也较显著,其厚度在1.0 km左右,CAPE值明显增加。

人工引发雷电对雷暴特性可能影响的观测与分析

利用地面电场、地面降雨和雷达资料就人工引发雷电对雷暴特性的可能影响进行了初步分析和讨论。结果表明：就分析个例而言，人工引发雷电有可能影响雷暴的电特征，在人工引发雷电后约２０ｍｉｎ时间内没有闪电发生，地面电场减弱，极性发生变化；人工引发雷电后地面降雨有短时间的增强，大约６ｍｉｎ地面降雨率达到峰值；雷暴云的微物理结构也发生变化，高ＺＨ值由云中层移向底部，高负ＺＤＲ中心区随之下移，范围减小并分成云底和中层两个高负中心。讨论了产生这种可能影响的物理原因。

人工触发闪电的条件和对雷暴特征的可能影响

本文对1989—1991年3年中40次人工触发闪电试验资料做了初步分析和理论探讨。结果表明:人工触发闪电的条件选择不能仅靠地面电场强度的大小,地面电场随时间的变化率Δz/Δt和闪电活动中心离测站的距离也是十分重要的参量。触发时机应选在声光差小于10—15s的自然闪电的恢复阶段后期,ΔE/Δt值小于50V/m·s,电场值大于4kV/m。人工触发闪电对雷暴特性有一定影响,在短时间内使雷暴闪电频数和闪电引起的电场变化有显著降低。人工触发闪电后闪道附近降雨增大。

南方人工引雷试验及电流特征

１９９４～１９９６年在我国东南地区进行了人工触发闪电实验，共触发闪电１１次，其中３次空中触发闪电。文章对这１１次人工触发闪电试验及其电流特性进行了分析。结果表明：触发闪电均是在负地面电场情况下成功的，大多含有多次快电流脉冲或回击过程且都中和了云中负电荷，峰值电流在几千安到几十千安之间。其闪电电流特性与北方相比有显著的不同，更有利于各种防雷设施的检验。

一次强对流天气诊断分析

利用常规气象资料、雷达回波资料及卫星云图等,分析了2009年6月5日连云港市发生的一次全市范围的雷雨大风及局部冰雹天气过程。结果表明,东北低涡后部冷空气入侵激发不稳定能量释放;该过程发生的动力特征并不明显,主要是由热力特征造成的;强回波带前沿更有利于产生大风;中尺度辐合线是这次过程的主要触发系统;雷达回波资料和卫星云图很好地反映出雷雨大风天气发生发展的全过程,为人们监测天气变化,提前做出预警服务提供了重要参考。

河南“7.14”强降水和“8.02”雷暴大风过程β中尺度对流系统对比分析

利用常规观测资料以及河南省中尺度自动站资料、多普勒雷达产品、FY系列卫星云图和NECP 1°×1°再分析资料,对比研究河南"7.14"极端强降水和"8.02"雷暴大风过程中β中尺度对流系统(MβCS)的结构和成因。结果表明:"7.14"和"8.02"过程中卫星监测的MβCS具有相似形态,但因其动力、水汽和热力不稳定条件差异造成二者具有不同强天气特征,极端降水型MβCS在雷达图上表现为混合性降水区内形成的南北向带状对流系统,对流云合并导致强降水,而雷暴大风型MβCS在雷达图上表现为晴空少云区内发展的东西向弓形回波,γ中尺度大风速扰动导致雷暴大风。两个MβCS均形成于低空高能量区内,垂直相对涡度(散度)自下向上呈现"正负(负正)"交替特征,中低层辐合区宽约100 km左右,狭窄的垂直上升运动区两侧为下沉运动,形成次级环流。"7.14"过程中,中低空辐合层、准饱和湿区及垂直上升运动区相对深厚,整层可降水量较大,对流初期低层暖平流较强,边界层弱冷入流起对流触发作用;"8.02"过程中,条件不稳定明显偏强,0—2 km垂直风切变偏大,边界层辐合线起重要的对流触发作用。

华南西部高架冰雹强对流天气过程的特征及成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料及雷达资料,综合分析2001年以来华南西部3次高架冰雹强对流天气过程的环流形势、温湿风特征、触发机制、抬升机制、雷达的回波特征及成因,得到以下结论：（1）该类过程出现在春天,发生在地面锋面北侧冷气团后约600km以上区域,发生时地面气温较低。（2）发生期间空气下湿上干,低层存在逆温,850～700hPa为强风垂直切变,有利于对流风暴生长和维持,而且高空槽前正负变温使700hPa与500hPa处的垂直温度递减率加大,加剧对流不稳定性。（3）高原槽前正涡度平流东移导致强烈上升运动是触发对流的条件之一;过程的暖湿气流在850hPa附近才开始抬升,而不是从地面开始。（4）较低的0℃、-20℃等温线高度,较厚的冻结层厚度,极小的对流有效位能CAPE值导致雹体较小。（5）冰雹云系的雷达回波特征是,基本反射率不强,无明显的倾斜或悬垂回波;回波高度不高且VIL值较低,沿径向在最大反射率后部有相对较大的谱宽值。

杭州地区夏季午后雷暴大风环境条件分析

选取杭州地区2013—2018年6—8月28次午后雷暴大风个例进行研究。结果表明:杭州夏季午后雷暴大风依照发生频率多少主要影响路径依次为西北向偏东移(28%)、西南向东北移(25%)、东南向偏北移(22%)、杭州局地生成(19%);杭州西北、西南山区和东北部平原是雷暴触发和增强关键区。夏季午后雷暴大风天气概念模型按照副热带高压与周边系统相互作用分为:高空冷平流强迫型、低层暖平流强迫型和准正压型,其中准正压型杭州地区更多的是与边界层辐合线和东风带系统影响这一类。抬升触发机制多为近地层中尺度辐合线,这与弱冷空气侵入、海陆分布、地形等因素有关。其T-ln p图特征包括:对流有效位能(CAPE)中等偏强,中层为干空气层结,中低层有较浅薄湿层,低层环境大气温度垂直递减率接近干绝热,湿层下温湿廓线呈倒“V”型。CAPE、下沉有效位能(DCAPE)均在1000 J·kg^-1以上,DCAPE平均值更大。中层(700~400 hPa)平均温度露点差均值为13.7℃,最大温度露点差均值为21.5℃,可以很好地表征中层干层特征。夏季午后雷暴大风天气一般发生在弱的垂直风切变条件下,大风指数命中率可达79%,但是要注意其虚警次数也较多。

A Review of Atmospheric Electricity Research in China

The importance of atmospheric electricity research has been increasingly recognized in recent decades. Research on atmospheric electricity has been actively conducted since the 1980 s in China. Lightning physics and its effects, as important branches of atmospheric electricity, have received more attention because of their significance both in scientific research and lightning protection applications. This paper reviews atmospheric electricity research based primarily on ground-based field experiments at different regions in China in the last decade. The results described in this review include physics and effects of lightning, rocket-triggered lightning and its physical processes of discharge, thunderstorm electricity on the Tibetan Plateau and its surrounding areas, lightning activity associated with severe convective storms, the effect and response of lightning to climate change, numerical simulation of thunderstorm electrification and lightning discharge, lightning detection and location techniques, and transient luminous events above thunderstorms.

一次雷暴大风天气的触发机制及物理量诊断分析

利用FNL0.25°×0.25°再分析资料,分析2017年7月15日发生在宿迁地区雷暴大风过程的天气形势、环境条件、触发机制和物理量特征。发现:(1)此次雷暴大风天气的主要影响系统是高空冷涡,低空切变线、西南急流和地面冷锋;700 hPa和850 hPa干线、中尺度切变线和地面辐合线是其触发机制。(2)此次强对流过程的水汽通道主要是副高西北侧南到西南风急流的水汽输送,水汽来源于南海和印度洋,且水汽强辐合中心位于宿迁西部上空;假相当位温高值区由西南向东北延伸至宿迁南部地区,宿迁位于能量梯度锋区内;雷暴发生时,对流层低层有强辐散,中层为强辐合区,对应中低层为强下沉气流,是导致下击暴流和地面强阵风的主要因素之一;雷暴发生前,宿迁地区0~6 km和0~3 km垂直风切变出现一致增大,中层增幅较低层明显,表明此次雷暴大风发生在较强的垂直风切变环境下。

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。

乌鲁木齐机场1次短时雷雨大风天气特征及成因分析

文章利用FNL 0.25°×0.25°逐6 h再分析资料、加密自动气象站和机场自动观测数据及雷达数据,对2020-06-05乌鲁木齐机场雷雨大风天气特征及成因进行分析,结果表明:1)此次过程持续时间短,影响大。在雷雨大风来临前、影响过程中及影响后期,都产生了较强的跑道水平风切变,尤其前期和后期时段,对飞行危害极大。2)在西西伯利亚低涡分裂低槽东移南下背景下,低层暖湿平流积聚大量不稳定能量,形成利于强对流发生发展的不稳定层结和环流背景。机场上空对流有效位能大量累积,气层处于强烈不稳定状态,非常容易产生强对流天气。3)在大尺度强迫抬升和低层切变辐合共同作用下触发了此次雷雨大风天气,地面中尺度辐合线促使对流云团进一步发展和维持。

福建2次不同类型强对流天气对比分析

利用常规、非常规NCEP再分析资料,使用天气学分析、物理量诊断、雷达资料分析等对福建高架雷暴和地面雷暴2次强对流过程进行对比分析。结果表明:2次强对流均发生在高空急流轴右侧辐散区下方,低层均有切变线和急流影响,但高架雷暴的触发系统是中层急流和切变线,地面雷暴则是地面辐合线和底层切变线。地面雷暴造成的强对流灾害天气强于高架雷暴。主要原因:地面雷暴层结不稳定性、上升运动以及水汽条件均好于高架雷暴。虽然高架雷暴的垂直风切变比地面雷暴强,0℃层高度比地面雷暴低,有利于产生持续性冰雹,但上升运动不强,对流回波顶较低,只产生小冰雹。从雷达回波来看,2次过程中低层均出现了明显的三体散射回波特征,同时有回波悬垂和弱回波区。

2018年春季上饶市2次飑线天气成因分析及预报关键点

应用江西多部雷达和探空资料、区域气象自动站资料、高山站逐时观测资料,对2018年3月4日和5月18日上饶市2次大范围强对流天气过程的成因进行综合分析,并探讨雷暴大风预警着眼点及其可预警性。结果表明:2次过程相同处在于强对流发生前:偏强的垂直风切变,高空云系少,地面辐射增温显著、对流不稳定能量积蓄、中低层上干下湿的水汽条件以及强垂直温度直减率为强对流风暴发生发展提供了有利的环境条件;不同处在于"3.4"属于槽前暖平流强迫类,500～700 hPa强盛的引导风形成的动量下传有利于极端大风的出现,显著的中层干区,有利于DCAPE的增强,强盛的冷池密度对区域性大风的出现起重要作用,强对流风暴持续3-4 h维持飑线形状往东北移动。而"5.18"过程属于斜压锋生类,东北冷涡后部的偏北风携带冷空气偏东路径南下与副高西北侧的西南暖湿气流交汇,形成强的锋区和锋生,超级单体风暴东移南压的过程中与暖区内的对流回波逐渐结合后发展成飑线、发展移动的过程中出现弓形回波特征,在短临预警服务中,低仰角距离地面1 km内的径向速度大值区(大于20 m/s)和中层径向辐合(MARC)等特征;风廓线雷达的100～1 000 m风速的变化为雷暴大风预警提供重要参考,垂直液态水含量大于40 kg/m^2,且在同一位置维持3个体扫时间则很容易出现短时强降水。

雷电物理与人工引发雷电研究进展

叙述了国家自然科学基金重点项目“雷电物理及人工引发雷电研究”所取得的主要成果。项目发展了雷电的空中引发新技术,并在我国南、北方进行了人工引雷实验及综合观测,揭示了南北方人工引发雷电的特征及差异;建立了雷暴下空间电荷演化的数值模式,提出了雷电成功引发的空中电场判据;研究了雷电流及辐射电磁场的关系,提出了改进的地闪传输线模式;用高速摄像系统研究了人工引发雷电的发光特征,首次观测和证实了闪电通道发展中双向先导传输现象,光、电同步观测揭示了先导接地时的物理过程;与日本学者合作进行了高原雷电的综合观测,发现了云下部闪电放电起始于云内负电荷区;首次发现人工引发雷电有抑制冰雹、增加降水的作用,用积云动力和电数值模式解释了利用电催化原理进行强风暴人工影响的可能性。