一次强雷暴天气与大气环境场的关系分析

雷电是电荷聚集到一定程度的放电现象,当雷暴云中电荷累积,在地面附近大气就会有相应的感应电场,因此通过大气电场脉冲波形变化,结合雷达回波资料,可以判断雷暴云的发展阶段。本文分析了2010年8月11~12日陕西省有闪电定位监测网络以来最强的一次雷电天气过程。该过程全省范围内共发生闪电23 570次,8月11日单日闪电14 470次,整个过程以负闪为主,闪电频数高,同时伴随强降水发生。分析发现,此次强雷电天气过程与大气环境场具有以下对应关系:强雷电的发生与西太平洋副热带高压强盛控制陕西大部分地区且呈东西带状分布、西风槽东移南压关系密切;另外还与潜在对流性稳定度指数、抬升指数、能量场和位势稳定度具有较好的相关性;高雷电密度区域与区域性暴雨的强降水落区有一定的对应关系,但强雷电往往先于强降水出现,雨量最大区域与雷电强度最大区域并不对应。     

江西强雷电天气形势场及雷达回波特征分析

利用常规天气资料、地面观测资料、江西WebGIS雷达拼图和雷电监测资料,对2014—2016年江西出现的22次强雷电天气过程进行统计和对比分析。结果表明:江西强雷电天气易出现在赣北北部、南昌附近、上饶地区和吉安西部等区域;强雷电天气出现的环境背景场可分为副热带高压边缘型、副热带高压控制型、低涡切变型和台风外围型,最显著的特征是中高空经常伴有干冷舌侵入低层暖湿区;多项对流指数可以预测出现强雷电天气的可能性;雷达回波和雷电强度关系密切,回波类型以带状和块状为主;雷电强度和雷达回波强度有很好的对应关系,但产生强雷电的回波要具备强度大于50 dBz、强回波中心密实、强回波边缘梯度大等条件。     

中尺度对流系统引发的致灾雷电过程分析

为了不断提高雷电预报预警业务水平,对陕西2007—08—08-09大暴雨强雷电天气过程,分别分析闪电定位仪资料、环流背景、环境场的不稳定度、FY-2C卫星云图特征等,结果表明：生命史为10h的中尺度对流系统（MCS）导致大暴雨和强雷电的产生;MCS发生发展期,是产生高密度大强度雷暴的主要时段;雷灾事故发生在雷电高密度区、雷电高频次时期。地面冷锋是强雷暴天气的触发机制。提出雷电预警的着眼点。     

陕西两次特强雷电天气过程物理量场对比分析

2006年7月30日和2010年8月11日为有陕西省闪电定位监测网以来最强的两次雷电天气过程,两次过程24h全省闪电分别达18258次和19678次。通过对这两次强雷电过程的闪电特征、天气形势及物理量场分析发现：西太平洋副热带高压、西风槽是强雷电天气过程的直接影响系统,其发生与西太平洋剐热带高压的位置及西风槽东移南下关系密切;产生的强雷电以负闪为主,闪电数量大、频次高,并伴随较强暴雨;对局地性特点明显的暴雨,暴雨落区与闪电密集区对应较好,闪电集中区域也是暴雨落区,对区域性暴雨,闪电密集区一定有暴雨发生,但暴雨发生区域不一定是闪电密集区;最强正闪出现在中层相对湿度大于50％的区域内,相对湿度急剧增大时,最强正闪出现时垂直上升运动较强;而负闪出现在中层相对湿度大于80％的区域内,中层相对湿度减小梯度较大处或者相对湿度增大梯度较小时,最强负闪出现时垂直上升运动较弱;雷电密度较大区域灾害明显。     

一次台风暴雨过程的数值模拟和中尺度分析

利用改进的有限区域数值预报模式（AREM）,对“艾利”台风在福建省登陆所造成的特大暴雨过程进行了数值模拟;采用空间带通滤波技术,对模拟结果进行尺度分离,揭示出对此次暴雨天气过程有直接影响的中尺度系统,即中尺度低压和中尺度辐合线;对这些中尺度系统的物理量场特征和它们与强降水的关系进行了分析研究。结果表明：强降水与中尺度系统的散度场有较好的对应关系,中尺度系统与地形相互作用形成很强的辐合抬升作用是造成中尺度暴雨的直接原因。     

一次全区暴雨中的风廓线雷达特征

利用唐山风廓线雷达提供的风场资料、自动站的1h降水和多普勒天气雷达资料,详细分析了2008年7月15日唐山暴雨天气过程。结果表明：此次暴雨的发生与高低空急流的加强和向下扩展相对应;强降雨发生前西南急流迅速向下传,引发低空东南急流的加强,低空急流的强度与强降水有较好的对应关系,特别是300m超低空急流;低空急流指数增大的程度和降水量的强度存在正相关关系,低空急流指数不仅可以说明低空急流的脉动,而且向地面扩展程度与中小尺度的强降水存在密切的关系,同时对强降水的出现以及雨强的大小有一定的预示作用;低空急流的加强、减弱与雷达回波强度的强、弱有较好的对应关系。     

夏季雷暴云雷达回波特征分析

根据南昌713雷达2000年6－7月取获的雷暴云回波资料，结合雷电灾害实况，对夏季雷暴云回波特征、天气形势及大气稳定度进行初步分析。结果表明，强雷暴云回波特征为：最大顶高达17－18km，最大强度达55dBz；大多数强雷暴云回波的强度为40－45dBz，主要产生在水平尺度大于30km的雷暴团和雷暴短带上，强雷电与强降水、雷雨大风、冰雹等强对流天气一样，与地形有关，而且均来自强烈发展的雷暴。     

江南夏季雷电的云回波特征分析

根据南昌713雷达取获的2000年6～7月雷暴回波，结合地面闪电及雷电灾害实况， 对夏季雷电的云回波特征、天气形势及大气稳定度进行初步分析。结果表明，强雷电回波的 产生离不开高温、高湿的大气环境。另外，强雷电与强降水、雷雨大风、冰雹等强对流天气 一样，均出自强烈发展的雷暴中，但它们在天气形势和雷达回波参数上又有所区别。     

两次致灾雷电天气过程对比分析

为了不断提高雷电预报预警业务水平,对2007年6月24-25日和7月10-11日两次致灾雷电天气过程,分别从闪电.定位资料、环流背景、环境场的热力和动力特征、不稳定度以及多普勒雷达回波特征等方面进行了对比分析.分析结果表明:两次过程闪电密度分别为0.613个·km-2和0.085个·km-2,密度比7.2/1;雷击死亡人数与闪电密度密切相关.相似的环流背景是副高快速东退南落,且有短波槽携带的弱冷空气沿副高西北侧东移.在雷暴发生前,两者影响系统和位置非常相似,前者为弱下沉和弱上升运动,有利于不稳定能量的积累,后者上升运动较明显.热力特征主要表现为:中层为负变温;湿度呈下湿上干的"喇叭口"分布;CAPE、K指数、SJ等不稳定度指数均达到了产生雷电的阈值,但前者中层冷空气更强、低层湿度更大或近地面有逆温、更不稳定.前次雷电过程组合反射率CR、回波顶高ET、垂直积分液态水VIL明显大于后一次雷电过程,且前者长时间维持在极高值.地面中尺度辐合系统活动区域是雷电的频发区,在时间上也早于强雷电发展时间.     

豫北一次区域性大暴雨的数值模拟分析

利用NECP 1°×1°6 h再分析资料和WRF中尺度数值模式对2006年7月2-3日豫北区域性大暴雨过程进行数值模拟,并用模拟结果对该过程作中尺度分析.结果表明:暴雨中尺度系统发展和维持期间,基本上是强涡度区对应强辐合区,使得垂直对流运动发生发展,为强降水发生和持续提供了动力条件;θse值大小和实况降水强弱演变对应关系很好,θse值越大,实况降水越强,反之,实况降水越弱;豫北地区出现强降水时,水汽通量中心位于豫南且分布在西南急流轴上,豫中南部始终维持一条明显的水汽输送带,水汽被源源不断地输送到豫北地区;豫北地区处于明显的水汽辐合区,强辐合区有一自西向东的移动过程,与实况强降水过程演变趋势一致;大暴雨区域上空从低层到对流层顶层垂直螺旋度均为正值,且强降水时段与螺旋度最强时段对应关系很好,降水峰值与正螺旋度中心出现时间吻合.     

青海一次强降水过程的物理量预报应用试验

针对强降水业务预报工作的实际需求,利用常规观测站和区域自动站逐小时降水资料及欧洲中心(ECMWF)细网格数值预报产品,采用水平螺旋度、水汽通量及水汽通量散度对2017年7月26—27日发生在青海省的强降水天气过程进行预报应用分析。结果表明:水平螺旋度、水汽通量及水汽通量散度与降水的发生发展和强降水中心有较好的对应关系;500 h Pa正水平螺旋度强度对降水强度的变化有一定的指示性,负水平螺旋度强度偏强时可以很好地指示强降水中心位置;水汽通量大值区内水汽辐合强度越强,降水强度也越强。     

台风登陆后引发的闽东内陆暴雨分析

利用常规资料、新一代天气雷达回波和物理量场资料,对2004年8月13～14日暴雨-大暴雨过程进行了分析.认为0414号台风登陆后引发的闽东内陆暴雨是在稳定的大尺度环流背景下,多种尺度天气系统相互作用的结果,物理量场分析表明:不稳定度K指数对暴雨预报有预示作用;地形抬升作用和喇叭口地形对台风暴雨分布影响很大;雷达回波资料分析表明:回波云带的走向与移动方向一致,造成强降水区域集中.     

陕西关中一次强雷暴天气过程分析

从天气过程发生前及同期的高空、地面天气形势和各种物理量场着手,结合数值预报资料,分析2006年8月14～15日发生在陕西关中地区的一次强雷暴天气过程,得知这次过程的主导系统是副热带高压,影响系统是700hPa切变;前期的高温高湿为这次过程积聚了大量的水汽和能量;强的垂直风切变和垂直温度梯度,加剧了强对流的发展;大气层结极不稳定,是强雷暴发生的有利条件,副高的减弱东退是这次强雷暴过程的触发机制;强雷电与强降水有很好的时间一致性;欧洲数值预报产品对日常预报业务有一定的指导意义。地面露点锋的形成、发展和东移对触发强对流天气的产生起了重要作用。     

湖南娄底“6·20—21”强降水的中尺度特征分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和FY-2G的逐小时TBB资料,从卫星云图、环流背景、切变线的中尺度系统的演变以及产生的物理条件对娄底2015年6月20—21日强降水天气过程进行研究。结果表明:该次强降水天气过程主要是由中尺度对流系统活动造成的;强降水与地面风场辐合有很好的对应关系,强降水中心出现在辐合中心附近,但强降水发生要滞后于地面风场辐合形成。高空低槽发展、高低空急流的配合,西南低涡东出加强,是该次强降水天气发生的有利环流背景场,低空急流发展最旺盛时期对应着降水最旺盛时期,此外,中尺度对流系统持续长时间的影响是在有利的动力、热力和水汽条件下形成的。     

2007年汛期淮河流域连续性大暴雨TBB场分析

利用水平分辨率0.1°×0.1°经纬度FY-2C卫星TBB网格资料、连续性强降水过程和最强降水时段的加强加密降水资料(其中,安徽临泉县迎仙站日降水破安徽省日最大降水纪录),对应分析TBB平均场分布特征及其演变特点,揭示强降水云团生消史与暴雨发展的内在联系.结果表明:TBB低值区与淮河流域强暴雨落区有明显的对应关系,TBB值减小过程与雨强增强过程比较一致,TBB梯度大值区在某地长时间维持将产生长时间强降水.源源不断的来自南海经广西沿着副高西北侧向东北方向伸展的水汽输送,与西风槽不断带来的新鲜冷空气在淮河流域相汇,对淮河流域强降水云系的生成、发展和维持起着重要作用.同时,在此阶段TBB 低值区在淮河流域一带稳定少动,南北摆动幅度小,时生时伏的变化,造成淮河流域天气53 年以来全线致洪暴雨重大事件.     

低纬高原地区短时强降水与雷电活动相关性研究

为了研究短时强降水过程与雷电活动过程的相关性,统计了2012—2016年云南省126个国家级气象站的短时强降水次数和降水量,以及强降水时段内、强降水前1小时站点周边50公里、30公里、10公里半径范围内的地闪次数。运用概率统计理论分析强降水过程发生时、过程前1小时周边不同尺度范围内地闪发生的概率。同时应用相关回归方法分析短时强降水过程降水量与地闪次数的相关性,建立多元回归方程,并对方程进行验证。研究结果表明:低纬高原地区春夏季节,80%的短时强降水过程伴随有闪电活动发生,70%左右的短时强降水过程前1小时,就有闪电活动发生。同时,短时强降水过程降水量与地闪次数存在函数对应关系,在一定程度上,地闪次数可作为区域强降水过程降水量的预测因子之一。      

2006年陕西两次强对流冰雹天气过程的对比分析

利用TBB资料、NCEP再分析资料、自动气象站资料及多普勒雷达等多种资料,对比分析了2006年初夏和盛夏两次强对流冰雹天气过程的环境场条件和中尺度系统的演变。结果表明,强的不稳定层结和一定的外部抬升力条件是产生强对流天气的共同物理量特征;高层暖、中层冷、低层暖的三层温度平流中心所叠置的区域与降雹区有较好的对应关系,对流层低层的逆温层(干暖盖)更有利于深厚对流活动的产生;适宜的0℃层和-20℃层高度有利于雹粒的增长。流场的尺度分离能够分辨出产生强对流冰雹天气的中尺度系统;地面能量场上表现有中尺度的Ω系统。初夏过程以冰雹、强风为主,盛夏过程冰雹、强降水比较突出;移速快、膨胀迅速的云团易产生冰雹和强风,而移速缓慢、对流合并显著的云团易出现强降水和冰雹。强回波伸展高度越高,入流显著、上升气流强盛的对流系统产生的天气愈剧烈,愈易出现大冰雹。     

一次夏季雷暴天气过程中闪电活动特征分析

利用探空资料、多普勒天气雷达和闪电定位仪数据,分析了2009年7月30日发生在南京地区一次雷暴天气过程的雷达及闪电数据时空演变特征。结果表明：对流有效位能Ecap比起K指数（IK）等对于对流潜势预报具有更明显的指示作用,0 ℃层和-10 ℃层高度的降低有利于雷暴云的雷电活动;整个过程以负闪为主导,闪电强度越大,闪电频数也越高,每次闪电峰值后,都对应一次谷值;闪电数据与多普勒天气雷达回波叠加后分析发现,回波的生消演变对应着闪电频数和强度的生消演变,负闪主要落在强回波中心区域,正闪零星分布于回波强度梯度较大的区域;雷达径向速度图像特征变化更能揭示闪电发生发展的机制,逆风区对应雷暴中心区域,不仅是强降水的中心区也是闪电的中心区,对逆风区的识别监测能够更好的指导雷暴预警报工作;利用雷达数据计算的云底动能施力参量,能够很好的描述支持闪电起电的热动力特征,云底动能施力对雷电增长的贡献有一段持续传输过程,该参量峰值比频闪峰值和强度峰值都约有0.5 h的提前量。     

一次强雷电天气特征分析

研究旨在探讨雷电发生前各探测资料的变化特征,以期为雷电的预报提供指标。利用湖北闪电定位资料、多普勒天气雷达以及气象卫星的观测资料,从环流背景、系统形成机理、雷达反射率、回波顶高、垂直液态水含量和云图特征等方面,对湖北2014年8月30—31日的一次强雷雨天气过程进行分析。分析表明,在中尺度对流云团的影响下产生雷雨天气,雷雨天气过程发生时间及区域与雷达回波强反射率、高云顶高度区域的位置相吻合。当区域回波强度大部分达到40 dBz,最大达到45 dBz,回波顶高大部分在9 km以上,最大达到17 km,K指数≥36和垂直液态水含量大部分在6 kg/m^2以上,最大达到20 kg/m^2时,对强对流天气的雷电预报有明确的指示作用。     

昆明市主城区一次局地短时强降水特征研究

利用NCEP 1°×1°再分析资料、多普勒天气雷达及5 min地面自动站加密观测资料,对2018年6月8日夜间昆明主城区突发的局地短时强降水天气过程,从环流背景、地形作用、中尺度特征等方面进行分析,结果表明:孟加拉湾低压、切变线与地面冷锋是此次过程的天气尺度影响系统;充沛的水汽条件、对流不稳定条件是强降水天气形成的有利条件;主城特殊的地形及南侧滇池水体对降水有增幅作用。多普勒雷达特征显示",列车效应"明显,强回波集中在中低层,具有明显的辐合;6 min的雷达组合反射率CR和雨强分布RZ与5 min的雨量变化有较好的对应关系。