日照一次EF2级龙卷的环境场及雷达特征

利用常规观测资料、区域自动气象观测站加密观测资料、多普勒雷达资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2019年8月16日发生在日照一次龙卷天气过程的天气形势、环境物理量和涡旋特征进行了分析。结果表明:地面β中尺度辐合线和高空冷涡是此次龙卷发生的主要影响系统,较湿的近地面层、较低的抬升凝结高度为龙卷的发生提供了有利的环境条件。地面辐合线上的γ中尺度涡旋在显著深厚湿对流潜势下触发了对流,较大的对流有效位能(convective available potential energy,CAPE)和较强的0~3 km垂直风切变有利于初生对流的发展、合并,形成超级单体风暴。龙卷发生时,超级单体风暴低层右前侧出现钩状回波、入流缺口。较强的风暴单体、深厚持久的中气旋、中气旋强中心和底部迅速下降并重合、气旋性涡旋加强、最大风切变跃增、多个时次体扫出现龙卷涡旋特征(tornadic vortex signature,TVS)是地面龙卷发生的主要特征。对龙卷风暴单体移动起主导作用的因子在不同时段有所不同,前期主要受平流的影响;风暴单体合并的过程中,风暴移动受传播和平流的共同影响;风暴单体完全合并后,引导气流对风暴的移动又起主要作用。     

云南两次非超级单体龙卷天气特征分析

利用普洱和文山多普勒天气雷达资料以及FY-2G云图数据,结合NCEP再分析资料和天气实况,分别对2017年5月12日发生在勐海县和2021年5月31日发生在广南县的龙卷天气进行分析。结果表明：两次龙卷出现区域的地形均为平坦坝子,坝子周围为高山环绕,且在龙卷发生地附近均有水库。从地面图看,两次非超级单体龙卷均是上升气流遇到地面辐合线触发的涡旋所导致的,龙卷天气出现时温度降低且气压下降,垂直结构呈“干-湿-干”的分布特征,对流有效位能值分别为1676.3 J·kg⁻¹、2074.2 J·kg⁻¹,0~3 km垂直风切变最大为11.1 m/s,形成绝对不稳定的大气层结,具备发生龙卷的有利条件。从云图看,两次龙卷天气过程均由中尺度对流云团引发,龙卷发生区域云顶亮温梯度较大。从雷达图看,两次龙卷天气均表现出“低层辐合、高层辐散”的环流特征。     

海门一次F1级龙卷的多普勒天气雷达特征分析

用多普勒天气雷达、常规观测和地面加密观测资料对2011年7月13日发生在江苏南通海门市树勋镇的龙卷风过程进行了详细分析。得出:较长时间的不稳定层结的存在,较低的抬升凝结高度,较强的水平和垂直风切变以及地面干线的存在为龙卷风的发生发展提供很好的动力条件;底层冷空气的切入,较强的风切变易使单体发展更加旺盛。强回波中心高度和垂直积分液态含水量的下降,径向速度风场中气旋性涡旋的迅速发展是对龙卷风提前警戒的很好指标。龙卷风进行过程中,此系统为低位质心的对流系统,产生的天气是龙卷,伴随大风,与冰雹的高位质心对流系统有明显的区别。中气旋高度,最大切变高度的骤降,中气旋尺度的急剧收缩预示着龙卷的发生,为我们今后的龙卷风预警提供有利的参考。     

海门一次F1级龙卷的多普勒天气雷达特征分析

用多普勒天气雷达、常规观测和地面加密观测资料对2011年7月13日发生在江苏南通海门市树勋镇的龙卷风过程进行了详细分析.得出:较长时间的不稳定层结的存在,较低的抬升凝结高度,较强的水平和垂直风切变以及地面干线的存在为龙卷风的发生发展提供很好的动力条件;底层冷空气的切入,较强的风切变易使单体发展更加旺盛.强回波中心高度和...     

2020年7月22日苏北地区EF2～EF3级龙卷天气分析

利用常规观测、地面自动站及江苏宿迁、淮安、盐城多部多普勒天气雷达对2020年7月22日发生在江苏北部EF2～EF3级龙卷天气过程进行了详细分析.(1)此次龙卷过程有利的环境场包括低层0-1 km强垂直风切变,中低层充足的水汽、较低的抬升凝结高度以及较强的辐合上升运动.前期持续性降水、中层冷空气入侵,层结不稳定度加强,为...     

强龙卷超级单体风暴特征分析与预警研究

利用多普勒雷达资料,对发生在安徽的3次强烈龙卷过程进行了分析.重点研究了导致F2～F3级强龙卷的3次超级单体风暴多普勒雷达回波特征及其与强冰雹超级单体风暴的差异.另外,利用安徽省、市、县气象报表、历年气候评价灾情资料(部分来自民政部门的灾情报告),对1960年至今的龙卷天气的时空分布及变化趋势、产生龙卷的环流形势特征进行了分析,结果表明:(1)龙卷主要出现在淮北东部和江淮之间东部地势平坦地区,7月份出现龙卷的概率最高.(2)超级单体龙卷产生在中等大小的对流有效位能和强垂直风切变条件下,同时抬升凝结高度较低.(3)3次F2～F3级龙卷在发生前、发生时在多普勒雷达上都探测到强中气旋和龙卷涡旋特征TVS.与非龙卷超级单体风暴相比,导致强龙卷的中气旋底高明显偏低,基本在1 km以下.同时风暴结构也有所不同,造成龙卷天气的超级单体风暴最大反射率因子与风暴质心高度接近,基本在3 km左右,反射率因子在50～60 dBz.造成强冰雹的超级单体风暴在冰雹产生前,风暴最大反射率因子高于风暴质心的高度;当风暴开始降雹时,最大反射率因子高度开始降低,而风暴质心的高度变化不大,高于最大反射率因子高度,基本保持在5km左右,反射率因子在60～70 dBz.     

线状对流中EF3级强龙卷的多尺度机理研究

利用NCEP再分析资料、地面观测资料、多普勒雷达资料、风廓线雷达资料、FY-4A卫星资料、雷达变分同化分析系统输出的高分辨率分析场资料对2018年8月13日17:30发生在天津静海地区的EF3级强龙卷过程进行分析,结果表明:此次过程为发生在线状对流中的强龙卷,且引发龙卷的对流风暴不具备超级单体风暴典型特征,龙卷形成后,在涡旋不断加强的基础上,旋转中心不断下降,且TVS的伸展厚度不断增大。两个线状对流之间新单体的形成发展促使了线状对流的合并,新生对流单体强回波接地时间与龙卷的发生时间有较好的对应关系。在龙卷发生前20 min,分别位于两条边界层辐合线北侧和西侧的偏北风和前方入流的偏东风构成了中低压的辐合旋转流场,当雷暴出流与龙卷发生地的局地风垂直切变中心(在180 m高度可达90×10~(-3)s~(-1))相遇,辐合线上水平分布极不均匀的上升运动迫使水平涡管倾斜,加强了垂直涡度,涡管在垂直方向上被拉伸,根据角动量守恒,旋转加强形成龙卷母体涡旋,因此,发生在线状对流中的强龙卷虽然在对流模态上与超级单体龙卷不同,但龙卷母体涡旋形成的物理机理是一致的。     

2020年7月22日安徽梅雨期龙卷的双偏振雷达观测分析

通过对2020年7月22日安徽省宿州市龙卷的现场灾情调查,并利用地面区域自动气象站、探空资料、欧洲中心再分析资料、蚌埠和阜阳站S波段双偏振雷达资料,分析此次超级单体龙卷风暴的天气背景条件,并探讨龙卷发生时双偏振雷达观测特征.(1)此次龙卷自西向东移动,路径长约60 km,持续时间约1小时,强度为EF2级.(2)龙卷发生...     

2016年夏季如东一次EF2级龙卷多普勒天气雷达特征分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、南通多普勒天气雷达资料及GR2analyst分析软件,对2016年7月5日发生在江苏省如东县的一次EF2级超级单体龙卷过程进行特征分析。结果显示：此次龙卷发生在高低空均为一致的西南暖湿气流中,没有明显干冷空气侵入,中低层存在切变、急流,超低空急流,地面有辐合中心;大气具有中等大小的热力不稳定能量、0~1 km强垂直风切变、充足的水汽条件、较低的抬升凝结高度以及较强的辐合上升运动,为此次龙卷过程提供有利的背景条件。当出现连续体扫的中气旋、钩状回波,并且强回波区向移动方向一侧倾斜、垂直剖面存在穹隆结构和有界弱回波区时,在钩状回波处最容易产生龙卷。GRanalyst三维显示中出现的空洞结构,表明超级单体在此处产生强烈涡旋,有利于龙卷的产生;对称的正负速度区中旋转速度持续增大,并且不断向下发展,低仰角探测到紧邻的速度对时,强中气旋也相应出现向下延伸和迅速的收缩,预示着龙卷的发生,为龙卷预报提供一定的指示作用。     

2016年6月23日江苏阜宁EF4级龙卷天气分析

2016年6月23日,江苏省盐城市阜宁县发生了历史罕见的EF4级龙卷,导致99人死亡,846人受伤,并有大量建筑物被损毁。文章利用观测资料对产生强龙卷的天气背景和中尺度特征进行了分析,发现：阜宁龙卷发生在我国东部龙卷最高发的地区和季节,产生龙卷的天气尺度背景为典型的梅雨期暴雨环流,产生龙卷的中尺度对流系统发生在地面暖锋南侧,这里也是高低空急流耦合的区域,与高空急流相伴的动力强迫特征明显,大气热力不稳定条件为中等偏强;产生阜宁龙卷的中尺度对流系统与美国大部分强龙卷相似,为块状的离散单体对流模态,且具有经典超级单体的钩状回波和强中气旋特征,并伴有龙卷涡旋特征（tornado vortex signature,TVS）;龙卷位于钩状回波顶端,主要发生在中气旋底高高度低于1 km期间。     

山东高唐EF3级龙卷S波段双偏振雷达探测特征

利用济南CINRAD/SA-D双偏振天气雷达的探测数据,结合龙卷实地调查资料,对2021年7月11日发生在山东聊城高唐的一次EF3级龙卷风暴的雷达回波演变过程、龙卷风暴单体的结构及龙卷风暴的中气旋(M)、龙卷涡旋特征(TVS)和龙卷碎片特征(TDS)进行分析。结果表明:(1)龙卷发生在高空冷涡及地面气旋共同作用天气形势下,龙卷位于地面气旋中心东偏北方向约200 km处;螺旋状对流云带中2个较强对流单体合并发展,演变成超级单体风暴,其后部下沉气流较强,与强的入流共同作用,诱发了强龙卷。(2)风暴中中气旋的顶高大多在5~7 km之间;龙卷发生前中气旋最大切变平均值为19×10^(-3)s^(-1),龙卷维持期间,中气旋最大切变平均值达到51×10^(-3)s^(-1)。(3)高唐龙卷涡旋底层双偏振参量主要特征是大的水平极化反射率因子,小的甚至负的差分反射率ZDR,小的相关系数CC;TDS时间及空间特征是,底层CC都小于0.7,CC低值区的面积在龙卷生成后随时间明显增大,CC值底层最小,随高度逐渐增大;CC低值区的面积低层和顶层较大,中间层较小;龙卷生成后TDS最大高度随时间逐渐增高,龙卷最强时TDS最高达到4.8 km,之后逐渐降低;龙卷消散后,1.5°以上TDS的特征很快消失,0.5°仰角TDS特征继续维持了大约11 min。     

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,...     

热带一次致灾龙卷形成物理过程研究

2016年6月5日海南出现了一个弱风垂直切变背景下的EF2级致灾龙卷。利用海口多普勒天气雷达观测资料、10 min间隔的地面自动气象站观测资料以及风廓线资料,研究了该龙卷风暴的结构、龙卷风暴与龙卷形成的可能物理过程。初始风暴在文昌附近向西传播,而同时海口风暴亦由海风锋触发并向东移动,两风暴下沉气流导致的出流相遇在海风锋辐合线上,触发了龙卷母云体。龙卷初始涡旋在低层两风暴出流相遇的切变辐合线上形成,当初始涡旋与其上方深厚且强烈的上升气流叠置时,拉伸作用加强了垂直涡度,使得龙卷形成。深厚的强上升气流有3个来源:对流风暴的出流边界相遇形成的辐合抬升,环境正浮力造成的对流单体内强上升气流,还可能与中高层强中气旋强迫的扰动低压有关。龙卷形成过程中,中高层强中气旋位于6—9 km高空并向上发展,龙卷初始涡旋先于龙卷母云体出现且比一般微气旋尺度大,伸展至更高的高度,属于非典型中气旋龙卷（或非典型超级单体龙卷）。此次热带强龙卷出现在弱的大尺度系统强迫的天气背景下,水平风垂直切变弱,海风锋、出流边界等边界层β中尺度辐合线边界在龙卷形成过程中可能起决定性作用。      

黄土高原一次疑似龙卷天气的中尺度分析

利用高空、地面常规观测资料、分钟级加密自动气象站资料和榆林多普勒雷达资料,对 2013 年8月4日傍晚发生在榆林市的一次超级强对流风暴天气进行中尺度分析。结果表明：（1）此次过程疑似一次超级单体龙卷天气过程;（2）从环流背景来看,榆林市上空中层强干冷平流配合低层切变线、西南急流,高层干冷、低层暖湿特征明显;从环境条件来看,强风暴发生前和发生期间能量、抬升凝结高度、风切变满足龙卷发生所需的热力不稳定、垂直风切变条件;（3）雷达钩状回波结构清晰,并伴有强中气旋,大于60 dBZ的回波和正负速度对已接地,呈现龙卷发生时的回波特征;（4）强风暴发生前后,由北向南经过榆林地区有多个龙卷涡旋TVS产品被识别;（5）气象要素场变化剧烈,地面气压明显降低,风速出现极值增强,风向发生突变,与龙卷发生期间风场观测特征基本一致,表明该区域出现龙卷的可能性较大。     

2016-2020年中国龙卷过程和灾情特征

基于2016-2020年收集的龙卷个例及详细的龙卷灾情调查资料,根据"增强藤田级别"分类标准和中国龙卷强度等级行业标准,对中国龙卷过程和灾情特征进行了分析总结.(1)近5年共收集了我国178个龙卷个例,EF2级及以上的强龙卷漏记情况相对较少,比较接近实际发生的情况,EFI级及以下的弱龙卷因灾情小可能被忽略,因此龙卷统计...     

2020年中国龙卷过程及灾情特征

2021年5月14日20∶40前后,湖北省武汉市蔡甸区千子山发生龙卷灾害。基于详细的现场灾情调查和观测资料综合分析判断：(1) 本次灾害具有受灾路径长、纵横比大,受灾指示物有辐合倒伏、扭曲、被拔起和抛射等龙卷破坏的典型特征,确认为龙卷风灾害。(2) 龙卷自西向东移动,总路径长度约17.95km,其中连续路径约11km,最大破坏直径1000m,平均破坏直径800 m。龙卷经历了触地初生、加强成熟到跳跃减弱三个阶段,在影响路径的后半段,龙卷强度较弱,有跳跃式前进的特征。综合评估本次龙卷最大强度为中国龙卷强度行业标准三级(相当于美国EF3级)。(3) 雷达资料分析表明,这是一次典型的超级单体龙卷,伴随有强中气旋和龙卷涡旋(TVS)发展,超级单体中气旋和TVS加强,旋转速度、最强切变加大以及顶高底高下降时,龙卷触地引起地面灾害,地面最强破坏路径位于中气旋和TVS路径南侧。对于超级单体龙卷,可依据中气旋和TVS演变特征进行龙卷预警业务试验。

     

江苏阜宁EF4级龙卷的高分辨率数值模拟研究

利用美国Advanced Regional Prediction System(ARPS)模式,采用水平分辨率分别为9 km、1 km、250 m和75 m的四重单向嵌套网格,模拟了2016年6月23日发生在江苏阜宁的EF4级龙卷过程。结果表明：1 km、250 m和75 m网格都可以复制出龙卷风暴的一般特征,包括钩状回波和旋转上升运动等;250 m网格可以模拟出类龙卷涡旋（Tornado-like Vortex,TLV）,75 m网格才可以解析出龙卷涡旋。TLV和龙卷涡旋的形成和增强是近地面上升运动增强导致的,随着模式分辨率的提高,模拟的近地面上升运动更强,模拟的TLV强度更强,持续时间更长。250 m和75 m网格模拟的龙卷的最强级别分别为EF2级和EF3级。龙卷涡旋最初是由若干个强度较强的小尺度涡旋合并形成的,次级出流阵风锋的辐合作用进一步增强了龙卷涡旋,从而发展至成熟阶段。成熟的龙卷涡旋呈现从单涡旋到双涡旋最后到多涡旋龙卷的演变。     

2019年7月3日辽宁开原伴随EF4级强龙卷的超级单体风暴分析

综合利用多普勒雷达、地面自动气象站以及风廓线等观测资料和ERA5再分析资料,对2019年7月3日发生于辽宁开原的超级单体风暴伴随EF4级强龙卷环境条件、多普勒雷达回波特征和形成机理进行详细分析。结果表明：本次过程发生于低层暖湿高层冷干强的热力不稳定环境条件下,在地面干线汇合流场形成地面辐合线附近触发湿对流并发展为伴有龙卷的超级单体风暴。龙卷发生于低层钩状回波附近,多普勒雷达上呈现经典超级单体风暴雷达回波特征,低层强的垂直风切变将水平涡度转化为对流风暴中垂直涡度,强上升运动使得顺流涡度倾斜拉伸,从而龙卷发生前17 min在多普勒雷达2.4°仰角首先出现中气旋结构,随后风暴向南移动过程中,风暴的后侧下沉气流(RFD)将中低层的涡度“压低”致使龙卷接地,因此龙卷发生后1 min在0.5°仰角也出现强中气旋并有类龙卷涡旋特征(TVS),中气旋最强时的旋转速度达到28 m·s^-1(强中气旋标准),因此本次龙卷符合“自上而下”I型龙卷特征。由于环境干燥空气夹卷造成水滴强烈蒸发和冷却,使得地面出现了1 h降温达10℃的强冷池,过强的冷池可能在促使龙卷消亡过程中起到关键作用,致使...     

一次超级单体龙卷双偏振多普勒天气雷达分析

利用蚌埠S波段双偏振多普勒雷达资料,对安徽省宿州市2020年7月22日的龙卷天气进行了分析.结果表明:在梅雨期暴雨天气形势下,较低的抬升凝结高度、较强的中低层垂直风切变为龙卷提供了有利的环境背景.龙卷发生在梅雨锋南端的超级单体风暴中,底层的右后方出现钩状回波.风暴参数、中气旋、龙卷涡旋(TVS)特征参数在龙卷过程中的急...