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从预报预警业务的视角,重点讨论了直线型对流大风形成机理与对流风暴形态结构演变、风暴内部热动力学与云-水微物理过程之间的科学逻辑关系,以及它们在现代业务观测体系中的“显性表征”,对一些存在不同观点或解释的科学问题进行了探讨,以期帮助相关人员科学理解“观测现象”背后的物理逻辑、提高科学预警能力。主要结论:对流风暴引发的直线型地面强风,直接驱动因子来自于风暴内部的垂直运动,而垂直运动的主要贡献来自于“热力学作用造成的扰动气压垂直变化”和对流冷池效应强迫,它们又与风暴内部的蒸发(凝结)、融化(凝华)等云-水微物理过程直接相关;这些热动力学和云-水微物理过程的演变可以通过一系列的“观测现象”表征出来,例如雷达观测到的弱回波槽口、后侧入流急流、中层径向强辐合、中气旋、阵风锋等,以及地面气象要素随时间的剧烈变化。线型风暴系统的形态变化特征是由于风暴系统内部的动力学过程或者风暴系统与环境大气相互作用导致的,并不是所有的线型风暴系统都会演变为弓状回波特征的飑线;RKW理论本质上解释了整体飑线系统与环境风垂直切变之间的相互作用问题,实质上环境风场更多是在主导飑线移动和传播,而飑线的发展、维持可能主要是由风暴内部的热动力学过程控制的。 相似文献
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从风暴演变各阶段物理特征出发, 基于多普勒雷达观测的三维反射率因子, 定义物理量———单体重力势能。结果表明:单体重力势能是一个能够简洁、客观描述风暴单体整体强度的物理量; 利用该物理量可描述单体生命史为发展和减弱两个基本过程; 单体重力势能大小有助于辨别风暴类型和强度。同时, 生成和分析了风暴单体演变各阶段的反射率因子垂直廓线, 分析表明:在30~150 km的雷达观测范围内, 风暴单体的反射率因子垂直廓线 (降水廓线) 及其随时间的变化能较好地揭示风暴的垂直结构和生命史演变特征, 但没有用重力势能那样简洁。 相似文献
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强垂直风切变环境下对流单体对飓风强度的影响 总被引：1，自引：1，他引：0
利用高分辨率模式输出资料,诊断分析强垂直风切变环境下飓风Bonnie(1998)中风暴相对螺旋度的分布特征,再现了Molinari等(2008)利用下投式探空仪获得的该飓风内部风暴相对螺旋度的离散观测结果。通过对比不同垂直风切变环境下,不同区域风暴的相对螺旋度、对流有效位能及风速的水平分布,揭示出与高值风暴相对螺旋度相联系的强对流单体的分布与环境垂直风切变的密切联系。基于风暴相对螺旋度和对流有效位能的配置分析,研究强环境垂直风切变时段,眼壁附近的深厚涡旋对流以及螺旋雨带中的小型对流单体的三维结构和演变特征。分析表明,环境垂直风切变较强时,在眼壁附近的顺切变区存在典型的深厚涡旋对流系统,这类深厚涡旋系统能够激发二级垂直环流,有利于旋转上升运动的维持,并在近眼心区域引发补偿性的干暖下沉气流,有助于飓风暖心的维持和加强;同时,螺旋雨带中也存在以涡度为特征的小型对流单体,这些对流单体随着平流不断移入飓风中心,使得飓风中心垂直涡度增加,最终导致飓风强度的增强。 相似文献
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SWAN系统在一次暴雨天气过程分析中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
对2011年7月25-26日镇江市暴雨天气过程的天气背景、稳定指数和垂直风切变进行分析,利用SWAN系统研究CAPPI回波和液态水含量的相关演变特征,并检验SWAN系统下TITAN风暴识别和追踪技术的精度和水平,得出结论:7月25-26日镇江市暴雨天气过程有着较好的动力、水汽、层结不稳定以及垂直风切变条件,构成了产生大风暴雨天气的有利环境场.两个降水集中时段风暴特征有所不同,第1阶段为飑线影响,第2阶段为风暴群影响,二者均包含了普通单体和强降水超级单体,此两种单体均具有中心强度大、回波顶高度高的特征.液态水含量的演变与风暴强度吻合较好.TITAN系统对风暴未来1h内位置和轮廓预报没有30 min内预报精确度高,对处在发展、成熟阶段的风暴,30 min跟踪和预报与实况接近,对处在减弱阶段的风暴,较实况则略有滞后. 相似文献
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利用山东济南和河北石家庄的多普勒天气雷达资料,并结合天气实况和探空观测资料,对2013年9月15日和2018年5月12日分别发生在鲁中山区南部及河北邢台地区的两次严重致灾超级单体风暴(分别简称0915风暴和0512风暴)演变特征、环境参数及气流结构进行了分析。结果表明:0915和0512风暴均产生于较强西北气流环境背景下,具有强的不稳定和中等强度以上垂直风切变。旺盛阶段风暴参数存在明显差异,0915风暴的风暴参数基于单体的垂直累积液态水含量(Cells-Vertical Integrated Liquid,C-VIL)、最大反射率因子(M aximum Reflectivity,用DBZM表示)和强中心高度(Height Top,HT)平均值明显大于0512风暴。旺盛阶段0915风暴中气旋旋转强度明显大于0512风暴。对流有效位能(Convective Available Potential Energy,CAPE)和垂直风切变的差异性是导致风暴参数和气流旋转强度差异性的关键因素,0915风暴过程CAPE大于0512风暴,决定了其风暴内部最大上升气流速度大于0512风暴,0915风暴过程具有的更强的垂直风切变,使其上升气流旋转强度明显大于0512风暴,强的旋转上升气流利于风暴核的悬垂与维持,从而产生较强的冰雹天气。 相似文献
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《高原气象》2021,40(3):569-579
利用区域高分辨率数值模式WRF对2015年4月28日冷涡背景下发生在苏皖地区的冰雹过程进行模拟,并结合地面加密自动站、多普勒天气雷达等观测资料讨论了此次过程中对流系统结构演变特征及影响其组织发展的可能机制。结果表明:导致冰雹的对流系统在发展、传播及组织过程中与中尺度重力波相联系,重力波源于地面中尺度低压附近的初始对流的强烈发展,在条件性不稳定和较强的垂直风切变环境中传播,激发并组织形成一列波状结构的对流风暴,这列风暴动力结构高度组织化,上升-下沉气流相间排列,每个风暴内伴有强盛的上升气流,位于风暴后侧的下沉气流至地面后在风暴低层前后两侧各形成一支次级环流,将这列风暴单体有序地组织成波状对流带,对流风暴与重力波通过wave-CISK机制相互促进与发展,导致苏皖北部出现冰雹带。随着大气层结不稳定进一步发展,重力波的传播环境不再适宜,对流风暴列发展不平衡,波列前端的风暴单体加强,后部的风暴减弱,波列状结构特征逐渐改变。 相似文献
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云南4次热带系统影响强对流风暴卫星云图和地闪特征 总被引：2，自引：2，他引：0
利用NCEP再分析气象资料及FY-2E卫星云图、地闪、地面自动站和气象灾情等资料对热带系统影响下的4类强对流风暴卫星云图特征和地闪演变规律进行分析。结果表明:西移北抬的赤道辐合带、副高、热带低压等热带系统外围偏东、西南和东北气流为强对流风暴发生发展提供有利环流背景及充足水汽和较高的对流有效位能,800 hPa中尺度辐合线及风随高度顺转和高层反气旋低层气旋的垂直流场结构为强对流风暴提供动力条件;在高能高湿环境条件下,由于辐合抬升作用,对流单体生成、不断长大、有规律排列、相互合并发展成不同大小和形状的单单体风暴、多单体风暴、飑线、MCC,结构密实和不均匀,伴随激烈地闪的同时产生冰雹大风和短时强降水等强对流天气;4种类型强对流风暴云顶亮温与总、负、正闪频数随时间演变规律基本一致,正、负地闪活跃程度能表征强对流风暴发展演变状况,与云顶亮温之间存在较好的相关关系,总(负)地闪频数演变趋势与云顶亮温演变趋势相反。 相似文献
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台风龙卷的环境背景和雷达回波结构分析 总被引：11，自引：4，他引：7
利用NCEP再分析资料、常规观测和地面加密观测资料及多普勒雷达资料,对10次台风龙卷过程的环境背景和其中F2~F3级以上龙卷过程的回波结构演变特征进行了详细分析,主要结果如下：（1）台风龙卷所处环境基本为弱对流有效位能（200~1000 J·kg-1）和风随高度强烈顺转的强低空风的垂直切变环境,0~1 km风的垂直切变超过10-2s-1,风暴的相对螺旋度很大,台前龙卷环境的粗理查孙数很小,平均在40以下。台风龙卷大多数出现在台风前进方向的东北侧,位于0~1 km风切变和相对风暴螺旋度大值区。龙卷主要产生于台风外围螺旋雨带上,台前龙卷往往产生前地面已存在风向切变和风速的辐合,但温度梯度不大。（2）在台风影响环境下导致龙卷的风暴属于微超级单体风暴,有水平尺度2~4 km的中气旋;垂直涡度限制在4 km以下;风暴单体的质心在2 km左右,风暴伸展高度在5~7 km。 相似文献