一次龙卷过程的WRF模拟及多普勒雷达反演风场研究

利用中尺度WRF数值模式、多普勒雷达资料和4DVar风场反演算法,对2010年7月17日安徽砀山县、江苏省丰县等地发生的伴有龙卷的强对流风暴过程进行了综合分析。结果表明,此次龙卷风暴过程是在西太平洋副热带高压发展强盛,高空冷槽不断东移的大尺度环境背景下形成的;龙卷发生前大气环境具有较大的对流不稳定能量,低层存在大的风垂直切变和丰富的水汽供应;数值模拟显示,在安徽、江苏、山东三省交界处存在明显的风速辐合带,最大风速达15．5m／s,且辐合区存在强的正涡度;在雷达回波径向速度图上,龙卷风暴中存在较强的中气旋（MC）和龙卷涡旋信号（TVS）,尤其是在20：36,出现了东北一西南走向排列成线状的4个中气旋（MC）和一个龙卷涡旋信号（TVS）;从雷达径向速度图上看到,TVS处可观测到正负速度对涡旋结构,正负速度差达64m／s,说明TVS很强;用基于4DVar的风场反演方法可很好地反演出局地三维风场,并在MC、TVS出现的地方可反演出明显的小尺度涡旋结构,对龙卷的发生地点和流场结构有较好的描述。     

江淮地区一次农业致灾龙卷天气成因分析

利用多普勒雷达资料、NCEP资料和其他常规资料,从天气形势、物理量、雷达特征等方面,对2017年7月2日江淮地区发生的一次龙卷过程进行了分析。结果表明,龙卷发生时,江淮地区处在副热带高压边缘,500hPa位于华北冷涡底部,涡后不断有冷空气南下,700和850hPa均有切变线和急流,地面有辐合线;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;龙卷在发生前、发生时在雷达图上都探测到三维相关切变、中气旋和龙卷涡旋特征TVS;龙卷发生前,中气旋提前0.5 h出现,这对估计和预警龙卷有较好的指示意义。     

洮南市龙卷天气的雷达观测分析

利用2012年6月12日洮南市福顺镇出现的龙卷天气雷达资料进行分析,找出雷达回波特征。结果表明,此次龙卷是非超级单体风暴形成的,出现在弓形回波前沿TVS频繁出现的部位。综合分析雷达二次产品龙卷涡旋特征(TVS)、中气旋(M)和径向速度场上的速度对是识别龙卷回波的有效方法,对于一个TVS频繁出现的雷达回波系统,连续跟踪TVS的最大径向速度差和底层径向速度差的演变,是预警龙卷比较有力的手段。     

2016年6月9日龙卷、冰雹天气的多普勒雷达特征分析

利用新一代多普勒天气雷达资料和常规天气资料,详细分析了2016年6月9日鄂尔多斯市准格尔旗大路镇常树梁村地区出现龙卷、冰雹。结果表明:该龙卷发生前的天气背景是东移的高空槽、强烈的对流不稳定和低层的西南风急流。径向速度上出现低层和中层的中气旋。龙卷出现在超级单体的钩状回波的附近,龙卷发生时伴有冰雹,低层入流位于钩型回波的内侧,对应0.5度仰角反射率因子的高反射率因子梯度区,可以看出风暴的高反射率因子区从低到高向入流一侧倾斜,反射率因子剖面图上低层的弱回波区和中高层回波悬垂,4.3度仰角反射率风暴顶位于低层反射率因子高梯度区之上,并且风暴顶辐散。     

2010年6月3日强对流风暴过程分析

利用常规资料、卫星云图、多普勒雷达产品,对2010年6月3日发生在三门峡市的强对流风暴过程进行分析。结果表明,此次过程影响范围大、持续时间长,过程发生时东北低涡稳定少动,贝湖高压脊前强盛的偏北气流不断向低涡中输送冷空气,低涡后横槽转竖引导冷空气南下影响三门峡。过程发生前低空东风急流建立,为此次强对流过程提供了充足的水汽;上干下湿、上冷下暖的环境场有利于强对流天气的发生。在预报过程中,三门峡附近郑州探空站K指数的变化对当地强对流天气的预报具有较好的指示意义。另外分析多普勒雷达资料发现,当组合反射率因子达60 dBz,同时垂直累积液态水含量达35 kg/m2时,产生局地冰雹的可能性非常大。雷达径向速度场中,零等速线呈反＂S＂形,风向随高度逆时针旋转,雷达站附近有冷平流存在,为对流天气的持续提供了有力支持;同时在风暴前沿与强回波相对应的有辐合并伴有中气旋,中气旋的出现有利于将冷空气带入对流风暴,促使对流持续旺盛发展。     

2005年4月20日苏北地区强对流天气过程诊断分析

利用地面常规观测资料、多普勒雷达探测资料、NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料,应用客观诊断分析方法对2005年4月20日发生在江苏中北部大范围的强对流天气过程进行分析。结果表明:这次强对流天气发生在东北冷涡影响的背景下,东北冷涡东移南下,冷涡后部强劲西北风急流与地面冷锋前西南风气流带来的高温高湿空气形成上层干冷、下层暖湿的不稳定层结,为强对流发生提供了有利的背景条件;高低空急流的耦合是这次强对流天气爆发的触发机制;强对流天气发生在能量锋区前沿的不稳定区内;多普勒雷达分析表明,线风暴上的多单体风暴和超级单体风暴造成了江苏中部雷暴大风、冰雹、龙卷等强天气,通过雷达径向速度识别中气旋或逆风区对雷暴大风的监测和预报有很好的指示意义,多普勒天气雷达垂直积分液体含水量可作为冰雹预警预报的一个重要参考指标。     

秦巴山区一次致灾冰雹过程分析

利用常规资料、多普勒雷达及自动站等资料,对秦巴山区一次致灾冰雹过程综合分析。结果表明,此次强对流天气是在高空前倾槽东移过程中产生的,中低层切变线为对流的发生提供了动力条件,地面辐合线是此次强冰雹天气的触发机制;适宜的0℃和-20℃层高度、地面暖低压和特殊的“喇叭口”地形等有利于强冰雹天气的发生;冰雹发生在低空急流左前方、高空急流出口区的左侧和地面辐合线附近。较强不稳定层结和垂直风切变是导致对流快速发展并维持的原因之一;多普勒雷达反射率因子图上对流单体中心强度大于68 dBZ且维持5个体扫,有超级单体生成;反射率因子剖面图上有有界弱回波、回波悬垂等出现;速度图上具有低层辐合和中气旋等特征;在反射率因子和速度图上均可看到三体散射;VIL跃增和骤降的时间与冰雹发生的时间相对应。     

苏州一次EF3级龙卷的双偏振雷达特征分析

利用再分析资料、探空资料和双偏振雷达资料分析了2021年5月14日发生在江苏苏州的EF3级龙卷。研究发现,龙卷发生在江淮准静止锋南侧的暖区内,龙卷发生前苏州地区有较强的大气不稳定、较低的抬升凝结高度和较强的垂直风切变。龙卷风暴经过2次风暴合并进入成熟期,成熟的龙卷风暴具有典型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(TVS)。风暴合并产生的强垂直风切变导致风暴内降水分布存在明显的分界线,差分反射率(Z_DR)和差分传播相位常数(K_DP)大值中心发生分离。K_DP中心位于前侧下沉区(FFD),以数浓度较高的小雨滴降水为主;Z_DR中心位于前侧阵风锋(FFGF)附近,以大雨滴降水为主,大雨滴形成的弱冷池有利于龙卷的产生。     

2007年7月3日苏皖龙卷风成因初步分析

利用常规探测资料,ncep1×1再分析资料,通过江苏省加密自动气象站、FY2C红外卫星云图和南京多普勒雷达观测资料及产品追踪2007年7月3日下午发生在安徽天长仁和镇和江苏高邮天山镇的龙卷风天气过程发现:在江淮梅雨期内,大气层结不稳定,当低层及地面有明显的辐合时,冷空气的到来使环境水平风向风速的垂直切变增大,使得已经发展起来的风暴可能进一步发展而成为龙卷风。在多普勒雷达基本反射率图上,飑线形势的带状回波演变为弓形,预示着增加的灾害潜势;中尺度气旋与龙卷风有密切关系;比较浅薄的中等强度的垂直风切变增强变厚将使得对流进一步演变为深对流,会引发小尺度的中气旋。     

广东揭阳地区一次局地强降水的多普勒雷达分析

利用多普勒天气雷达资料分析了2008年7月31日揭阳市区的突发特大暴雨过程的中尺度特征。结果表明,雷达回波从生成到迅速加强成大于50 dBz的强回波只不过二十几分钟的时间,风暴中心一直在揭阳市附近南落、北上来回摆动,东移分量极小,强降水回波停滞不动。在此强降水过程中,有利于强降水回波生成发展的径向速度特征类型：第1类逆风区、第2类逆风区、中尺度辐合型、气旋式辐合等相互交替出现,从而造成了此次破记录的强降水过程;分析表明,发展旺盛的逆风区以及在逆风区垂直方向上存在入流和出流气流的辐合对降水的贡献显著。     

具有双有界弱回波区特征的超级单体雹暴雷达回波分析

利用多普勒天气雷达,对2008年3月20日凌晨发生在柳州地区的超级单体雹暴,在垂直风切变、三体散射、中气旋、三维结构和风暴属性方面进行了详细分析,结果表明,三体散射（TBSS）特征回波可以作为判断冰雹云、防雹预警的指标,并且具有一定提前量,最大时间提前量可达半个小时,高反射率因子区域越大,TBSS的长度越长,最大长度可达20km;雷暴尺度涡旋的出现有利于大冰雹的生成;垂直积分液态水含量（VIL）值和强回波区高度跃增反映冰雹碰并增长过程,降雹期两者多次跳跃使雹暴长时间维持;对于矮硕超级单体风暴,VIL密度更能反映降大冰雹的潜势;双倒“V”字型入流缺口和双有界弱回波区的出现意味着即将降雹,并且降雹时间较长。     

常州市夏季强对流天气过程对比分析

2009年6月4和5日常州市的2次强对流天气过程是由同一东北冷涡后部冷空气南下造成的,但2次产生的天气实况差异较大。利用1°×1°NCEP/NCAR再分析资料、常规气象资料、自动站资料和多普勒雷达资料,对这2次天气过程的环流形势、热力和动力条件等进行了对比分析。结果表明,在同一东北冷涡天气背景下,由于中低层温湿场配置不同、中低层系统不同、能量上的差异等,导致常州市天气不同;强对流天气与θse高能区和不稳定区、K指数场的高值区、地面中尺度辐合线或中尺度气旋、强上升运动、较好的散度场配置、比湿场的大值区及风速风向的较强垂直切变有较好的对应关系。     

边界层辐合线触发锦州短时大暴雨分析

利用加密自动站资料、常规观测资料及多普勒雷达资料等,对2012年7月22日锦州东部地区短时大暴雨过程进行了天气尺度和中尺度诊断分析。分析发现锦州东部地区边界层中尺度辐合线的生成和发展,是其降水强度明显增幅的主要原因,是短时暴雨到大暴雨产生的启动机制。边界层辐合线造成水平场上的强烈风场辐合,增加该地区水汽和能量积聚,并触发该地区强烈的上升运动。另外,通过对雷达基本反射率因子图和径向速度图的分析,发现强回波区和逆风区的存在与强降水有着较好的相关,且逆风区提前于强降水出现,对短时临近强降水落区预报有很好的指示意义。     

基于CINRAD/CA雷达的2次强天气对比分析

为了研究不同类型强对流天气在多普勒雷达产品中的表现特征,利用山西北部大同地区CINRAD/CA波段多普勒雷达,对2012年7月5日广灵县冰雹和2011年7月21日左云县短时强降水对比分析。结果表明：（1）冰雹天气低层逆温层较厚,短时暴雨逆温层浅薄;（2）冰雹天气强回波区所在高度在-20℃等温线之上,短时暴雨在0℃层等温线以下;（3）冰雹天气65~60 dBz回波所在高度超过短时暴雨4~5 km左右;（4）冰雹天气低层有弱回波区、中高层有悬垂回波;（5）中气旋、中尺度辐合区及风暴顶辐散是冰雹天气的特征,深厚的湿层及急流长时间维持是短时暴雨特征;（6）冰雹天气低层风向顺转中层逆转高层顺转,短时暴雨风向整层顺转;（7）降雹过程有持续高VIL值及对应大的梯度变化值,而短时暴雨VIL跃升量很小。     

吉林省盛夏最强的一次雷暴大风天气分析

利用高（低）空观测数据、多普勒雷达等相关资料,从天气背景、热力条件、水汽分布、能量场分布特征、不稳定度参数特征等方面,分析了2006年7月13日吉林省盛夏最强的一次雷暴大风天气过程的形成机制.结果表明,这次雷暴大风天气是由飑线造成的,低空增温、增湿与对流层中层干侵入的相互作用下使得对流风暴发展旺盛,下沉气流外流,导致地面出现强风;多普勒雷达提供的反射率因子及径向速度图能有效监测雷暴大风,反射率因子回波为带状或线状,在径向速度图上有大风区和中层径向速度辐合,风场上有明显的垂直切变,这些指标对大风预报有较好的指示意义.     

广州市南沙区一次强对流天气成因分析

利用天气实况图、自动站资料、多普勒天气雷达及风廓线雷达分析2011年4月17日影响广州市南沙区的一次强对流天气过程的成因。结果表明:环流系统和中尺度影响系统配合较好,多普勒雷达观测到弓形回波和超级单体风暴是这次强对流天气的主要影响系统,而风廓线雷达测得的温度及风向风速资料可以监测边界层能量堆积情况及水平风的垂直切变等现象,值得预报员关注,以提前做好预报预警工作。