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利用呼和浩特探空站计算的16个物理量,分析了2012—2016年6—8月呼和浩特地区的冰雹、雷暴大风及短时强降水天气过程中各物理量差异,结果表明:①订正后的(对流有效位能)CAPE大于等于1000J·kg-1、0℃层高度约4200m左右,-20℃层约在7200m左右,500hPa和850hPa温差达-25℃,逆温层高度在2km以上基本可以判定为冰雹天气;②短时强降水对水汽的依赖度更高,且具有更强的热力不稳定性,低层的温度露点差、500hPa与850hPa的假相当位温差Δθse(500-850)、大气可降水量PW也是短时强降水天气的重要判据;③订正后的(下沿对流有效位能)DCAPE值雷暴大风明显大于冰雹和短时强降水,约为其他2类强对流天气的2倍,订正后的CAPE略小于其他2类强对流天气。根据四分位数法、所占比例≥70%以及均值法界定各类预报因子阈值大小,进而确立了呼和浩特地区强对流天气预警指标。经检验均值法确定的阈值指标命中率均达到50%以上,可参考价值较高。 相似文献
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对流有效位能是强对流天气分析预报的重要参数。本文通过理论推导,提出了载水气块和非载水气块两种情况下,对流有效位能的两个新的计算方案,分别记作CAPEw和CAPE。该方案与以往的方案有很大的不同和根本的区别,更加合理和符合实际。编制了相应的计算程序,可以计算两种情况下的对流抑制能量CINw、CIN,对流有效位能CAPEw、CAPE,抬升凝结高度LCL(二者相同),自由对流高度LFCw、LFC,对流凝结高度CCL(二者相同)以及平衡高度ELw、EL;可以预报对流温度Tg(二者相同);可以分析地面和高空温度、湿度、等压面高度发生变化时,CINw、CIN和CAPEw、CAPE等的数值变化情况,便于业务应用和理论研究。还讨论了影响对流有效位能局地变化的因子和预报思路。 相似文献
3.
利用2016—2021年ECWMF集合预报资料、浙江自动站实况资料等，计算浙江短时强降水、雷暴大风和冰雹等强对流天气相关物理量的极端天气预报指数（EFI：Extreme Forecast Index），分析EFI分布特征，并构建了分类强对流预报模型。结果表明：强对流天气与物理量的EFI有密切联系，发生短时强降水时，对流有效位能、整层可降水量、850 hPa与500 hPa温差和位温差的EFI较大，而垂直风切变的EFI为负值，因而较小的垂直风切变更有利于出现极端降水；发生雷暴大风和冰雹时，对流有效位能、850 hPa与500 hPa温差和位温差以及850 hPa温度露点差的EFI较大，700 hPa露点温度的EFI为负值，与上层干冷下层暖湿的有利层结条件有关。利用支持向量机多分类方法，将强对流天气相关物理量的EFI作为特征值开展训练，构建的预报模型对于非局地强对流天气有较好的预报效果，其中短时强降水的误判率明显低于雷暴大风。 相似文献
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对流有效位能（CAPE）是强对流天气分析预报的重要参数。通过理论推导,提出了载水气块和非载水气块两种情况下对流有效位能的两个新的计算公式,便于业务应用;并讨论了对流有效位能的局地变化因子和预报思路。 相似文献
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收集整理2007—2016年岳阳冰雹、雷雨大风、短时强降水3类强对流天气过程及其实况、再分析资料,基于探空图计算能量指标及不稳定指标,分析其与强对流发生的关系,寻找预报指标阈值,并进行预报试验。研究结果表明:①TT≥49℃、A≥20℃、K≥40℃时比较容易出现短时强降水天气,但在降雹与雷雨大风过程中,A10℃或K≥35℃的机率比短时强降水中的低,雷雨大风中的CAPE值明显比冰雹和短时强降水中的大。②2月下旬—4月上旬, LI20℃、Wm1.2 m·s~(-1)、△Z3 000 m(2～3个条件满足)可作为冰雹的预报指标;雷雨大风指标阈值为△θse_(700-850)≤-7℃、SI≤-1.2℃、垂直风切变(1 000～500 hPa)≥10 m·s~(-1);③每年的日能量平衡高度变化可分为两个阶段,当第一阶段中能量平衡高度高于250 hPa,且处于变化曲线中的极值时,往往对应出现强对流天气;第二阶段中能量平衡高度大部分高于250 hPa,要参考其他预报指标进行强对流天气预报。 相似文献
6.
对流有效位能预报能力的统计分析 总被引：5，自引：0，他引：5
利用每天4次的NCEP再分析资料和天津地区地面实测温度和露点资料,计算2001—2010年5—9月经过虚温订正的对流有效位能(CAPE),考察天津一般雷雨及雷雨大风发生前0~6h内的CAPE变化及其与雷雨和雷雨大风发生的关系。对4000多个样本的统计表明:一般雷雨发生前CAPE的平均值达1455.2J·kg-1,比无雷雨的平均值大一倍以上;雷雨大风前CAPE平均值高达2 500 J·kg-1。显著性检验表明,CAPE均值对于区分无雷雨、一般雷雨、雷雨大风的信度达99%。和沙氏指数的比较表明:对流有效位能在判别有无雷雨的能力上与沙氏指数相当,区分普通雷雨和雷雨大风天气的能力上超过沙氏指数。 相似文献
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利用常规气象资料,对榆林2013年8月4日(简称"8·4过程")和2017年7月23日(简称"7·23过程")两次不同类型的极端强对流天气综合分析,通过比较环境参量,将两类强对流天气分为混合型强对流("8·4过程")和强降水型强对流("7·23过程")天气,并给出两类强对流天气不同参量的预报参考阈值。结果表明:(1)地面温度T、地面露点温度Td、比湿q、水汽通量散度等环境参量反映了天气区高温高湿的特性;对流有效位能CAPE、假相当位温θse、T850-500、θse850-500、T-Td等环境参量反映了不稳定条件;850～500hPa垂直风切变和地面风速等环境参量反映对流触发和抬升力。(2)主要参量的参考阈值:混合型强对流天气,T850-500≥28℃,(T-Td)700≥22℃,地面风速≥4m/s;强降水型强对流天气,θse850≥87℃,q850≥17g/kg,地面温度T≥32℃。 相似文献
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利用南疆西部近20 年暖季（5-9 月）多源气象资料，通过箱线图的形式对冰雹（102 次）和短时强降水（159次），以及上述个例中的特强强对流个例的关键环境参数分布特征和预报阈值进行讨论。结果表明：(1) 850 hPa和500 hPa之间的温差、地面至700 hPa露点温度、大气可降水量和暖云层厚度等关键参数的分布特征可以区分短时强降水和冰雹。短时强降水和冰雹对应参数的最低阈值：850 hPa 和500 hPa 间温差分别为29 ℃、31 ℃、地面至700 hPa露点温度分别为4 ℃和-3 ℃、对流有效位能分别为1152 J·kg-1和1470 J·kg-1、0-6 km垂直风切变分别为4.0 m·s-1和7.0 m·s-1。(2) 强降水暖云层厚度最低阈值为1.2 km。冰雹适宜的融化层高度在3.5~4.3 km；(3) 特强强对流天气主要体现在水汽条件有所加大、对流有效位能的增大、有效抑制的减小和0-6 km垂直风切变的增强。同时，对南疆西部强对流天气短临预报的潜势进行初探，为本地分类强对流天气智能网格预报奠定基础 相似文献
9.
对2005-2007年4-9月安徽省冰雹、雷雨大风等强对流天气日数进行统计,分析了基于探空资料计算的不稳定指标与强对流天气发生的关系。结果表明：K指数、A指数、沙氏指数和对流有效位能、归一化对流有效位能和对流抑制能量这几个指标对于强对流天气指示意义较好。基于此结果,挑选K指数、沙氏指数和对流有效位能针对不同季节划分闽值,建立强对流天气潜势预警指标,并利用中尺度模式MM5的数值预报产品计算该指标,对2005—2010年13个强对流天气过程预报结果进行对比检验表明。MM5模式给出的强对流天气潜势预警产品对大多数过程均能起到预警作用。对其中两次强对流天气过程分析表明,模式具备预报强对流发生潜势的能力,预报结果对强对流天气发生的时间、落区有预警意义。 相似文献
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《气象》2021,(4)
利用2007—2017年5—9月四川盆地84个国家自动站逐小时观测资料和时间间隔6 h的ERA-Interim再分析资料,分析了四川盆地不同强度短时强降水发生发展所需的热力、水汽和垂直风切变等条件,并对不同强度短时强降水的环境物理量特征进行了对比。结果表明,极端短时强降水的抬升凝结高度、自由对流高度和平衡高度(EL)均高于普通短时强降水,EL可以较好地区分极端短时强降水和普通短时强降水,约75%的极端短时强降水和普通短时强降水分别发生在EL高于258.6和658.2 hPa的环境下。极端短时强降水的对流有效位能(CAPE)和对流抑制能量值同样高于普通短时强降水,约50%的极端短时强降水和普通短时强降水的CAPE值分别高于792.5和451.9 J·kg~(-1)。不同强度短时强降水的850和500 hPa假相当位温差(θ_(se850)-θ_(se500))差异显著,极端短时强降水的θ_(se850)-θ_(se500)数值明显高于普通短时强降水,10℃可做为区分二者的参考阈值。约50%的短时强降水大气整层可降水量(PW)超过58 mm,不同强度短时强降水的PW差异不明显,但极端短时强降水具有较为明显的上干下湿垂直分布特征。垂直风切变和上升运动对四川盆地不同强度短时强降水的区分没有明确的指示意义。 相似文献
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Laura Lpez Jos Luis Marcos Jos Luis Snchez Amaya Castro Roberto Fraile 《Atmospheric Research》2001,56(1-4)
A study has been carried out in León (in the northwest of the Iberian Peninsula) on atmospheric convection during summer periods, by analyzing the values of the Convective Available Potential Energy (CAPE) around 07:00 UTC. The project analyzed the data provided by a network of voluntary observers, a hailpad network, and a meteorological station on a sample of 224 days. The CAPE values found were not high: they never reached 2000 J/kg, not even on hail days, i.e. on days with high convective activity. These values are much lower than the ones measured in convective situations in tropical regions, but they are within the usual values found in Europe. The same happens with the wet bulb potential temperature measured in León. The frequency distribution of the CAPE values shows a clear prevalence of very low or zero values. The group of days with the lowest CAPE value is that which included days with no storm. The mean value increases on storm days, and it is even higher for the days with recorded hailfalls. All these differences are significantly marked. Nevertheless, the differences across the years are not significant enough to be able to speak of an influence of the climatic change on the CAPE. The correlation of the CAPE with some of the variables previously used for hail forecasts was analyzed, and the correlation found was higher for the lifted index. The possible use of the CAPE as a thunderstorm and hailstorm forecasting method was considered. The results were encouraging, especially for hail forecasting, although the CAPE should not be used as the only variable, but combined with other parameters. Moreover, the relationships between the CAPE and the wet bulb potential temperature and between the CAPE and the physical parameters of the hailstones were also analyzed. A relationship was observed with the parameters of the hailstone size distribution. Nonetheless, these results are provisional, and they should be confirmed by analyzing a more representative sample. With a more detailed analysis of these and other relationships, the present forecast model used by the Laboratory for Atmospheric Physics at the University of León is expected to be greatly improved by including the CAPE in this model. 相似文献
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Seoung Soo Lee Byung-Gon Kim Chulkyu Lee Seong Soo Yum Derek Posselt 《Climate Dynamics》2014,42(3-4):557-577
In this study, simulations performed with a large-eddy resolving numerical model are used to examine the effect of aerosol on cumulus clouds, and how this effect varies with precipitation intensity. By systematically varying the surface moisture fluxes, the modeled precipitation rate is forced to change from weak to strong intensity. For each of these intensities, simulations of a high-aerosol case (a polluted case with a higher aerosol concentration) and a low-aerosol case (a clean case with a lower aerosol concentration) are performed. Whether or not precipitation and associated sub-cloud evaporation and convective available potential energy (CAPE) are large, liquid–water path (LWP) is larger in the high-aerosol case than in the low-aerosol case over the first two-thirds of the entire simulation period. In weak precipitation cases, reduction in aerosol content leads to changes in CAPE in the middle parts of cloud layers, which in turn induces larger LWP in the low-aerosol case over the last third of the simulation period. With strong precipitation, stronger stabilization of the sub-cloud layers in the low-aerosol case counters the CAPE changes in the middle parts of cloud layers, inducing smaller LWP in the low-aerosol case over the last third of the simulation period. The results highlight an interaction between aerosol effects on CAPE above cloud base and those in sub-cloud layers, and indicate the importance of a consideration of aerosol effects on CAPE above cloud base as well as those in sub-cloud layers. In the high-aerosol case, near the beginning of the simulation period, larger environmental CAPE does not necessarily lead to larger in-cloud CAPE and associated larger cloud intensity because aerosol-induced increase in cloud population enhances competition among clouds for the environmental CAPE. This demonstrates the importance of the consideration of cloud population for an improved parameterization of convective clouds in climate models. 相似文献
13.
基于北京2005年5月31日雹云个例数值模拟结果,分析了对流有效位能(CAPE)和水平风垂直切变(下称shear)等环境因素演变对对流活动的影响,并进一步分析了强对流云与局地环境之间的相互作用.长生命史的超级单体风暴需要shear和CAPE之间相互配合,一般用理查逊数(Ri=CAPE/shear)表示.本文给出了个例中这种配合的具体表现:当对流有效位能达到1000 J·kg-1时,小的垂直风切变产生一般单体对流,对应Ri数＞10,较强切变产生超级单体强对流,对应Ri数在1～5之间.环境影响对流形态,同时对流对局地环境也有明显影响:一般单体对流组成的飑线使其移动方向的局地环境shear增大,超级单体强对流随着其发展对环境shear的消耗明显,使得其周边几十甚至上百公里的环境shear明显减小.强对流活动区域局地环境shear的减小和CAPE的降低相配合,使R2数维持在1～5之间,有利于超级单体流型的维持. 相似文献
14.
为考察NCEP再分析资料在我国强对流天气产生环境分析中的适用性,选取2002—2009年多普勒天气雷达识别的60例超级单体风暴个例,对比分析常规探空资料和NCEP再分析资料提取的温、湿、风垂直廓线,结果表明:NCEP再分析资料计算的对流有效位能因对抬升气团湿度敏感而与观测间差异较大,宜用K指数、温度直减率分析大气层结稳定度;因对流层中高层风与探空差异不大,其中500~700 hPa的风与探空近乎一致,因此NCEP再分析资料计算的深层、中层风垂直切变参量可靠性较高;NCEP再分析资料水汽参数与探空资料差异大,特别是在大气边界层,需用观测资料订正;边界层物理量,特别是风向与探空差异显著,因此不宜用NCEP再分析资料讨论雷暴触发问题;平均而言,NCEP再分析资料湿度廓线低层偏干而中层偏湿,925 hPa以上风速偏小,降低了强对流发生概率。 相似文献
15.
李小凡 《热带气象学报(英文版)》2009,15(2):148-154
A lag correlation analysis is conducted with a 21-day TOGA COARE cloud-resolving model
simulation data to identify the phase relation between surface rainfall and convective available potential
energy (CAPE) and associated physical processes. The analysis shows that the maximum negative lag
correlations between the model domain mean CAPE and rainfall occurs around lag hour 6. The minimum
mean CAPE lags mean and convective rainfall through the vapor condensation and depositions, water
vapor convergence, and heat divergence whereas it lags stratiform rainfall via the transport of hydrometeor
concentration from convective regions to raining stratiform regions, vapor condensation and depositions,
water vapor storage, and heat divergence over raining stratiform regions. 相似文献
16.
山东04.28强飑线过程重力波结构的分析 总被引：2，自引：1，他引：1
利用卫星、雷达及山东省中尺度自动站网获取的多种观测资料分析了2006年4月28日主要发生在山东境内的一次飑线(squall line)过程.利用PSU/NCAR中尺度大气非静力模式MM5对这次飑线过程进行了数值模拟分析.分析结果表明,高空冷槽叠加在低空暖空气上,形成上冷下暖的大气热力层结,积累了大量的对流有效位能.由于太行山地形影响而产生的下坡风与地面低压槽前的西南暖湿气流相汇合,形成中尺度辐合线,触发了不稳定能量的释放,产生对流并由中尺度辐合线组成飑线.用小波分析的方法对数值模拟的结果进行连续小波变换,对变换后的结果进行分析表明:太行山的背风波是此次过程的激发机制之一,并且在这次过程中有明显的中尺度重力波结构,其主要波长约为50~100 km,波包传播速度为14~28 m/s,但50 km波相速略大于100 km波. 相似文献
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Based on LIS/OTD gridded lightning climatology data, ERA5 reanalysis data, and MODIS atmosphere monthly global products, we examined latitudinal and daily variations of lightning activity over land, offshore areas, open sea, and all marine areas (i.e., the aggregate of open sea and offshore areas) for different seasons over the Pacific Ocean and the adjacent land areas at 65°N-50°S, 99°E-78°W, and analysed the relationships of lightning activity with CAPE (Convective Available Potential Energy) and AOD (Aerosol Optical Depth). At any given latitude, the lightning density is the highest over land, followed by offshore areas, all marine areas and the open sea in sequence. The lightning density over land is approximately an order of magnitude greater than that over all marine areas. Lightning activity over land, offshore areas, open sea, and all marine areas varies with season. The diurnal variation of lightning density over land has a single-peak pattern. Over the offshore area, open sea, and all marine areas, lightning densities have two maxima per day. The magnitude of the daily variation in mean lightning density is the largest over land and the smallest over the open sea. The lightning density over the Pacific Ocean and adjacent land areas is significantly and positively correlated with CAPE. The correlation is the strongest over land and the weakest over the open sea. Cloud Base Height (CBH) may affect the efficiency of CAPE conversion to updraft. CAPE has a positive effect on lightning activity and has a greater impact on land than on the ocean. Over the sea, both CAPE and AOD can contribute to lightning activity, but the magnitudes of the influence of CAPE and AOD on lightning activity remain to be determined. Lightning activity over land and sea is a result of the combined action of AOD and CAPE. 相似文献
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利用2003-2012年的地面填图和探空资料,统计常用对流参数满足指定阈值条件时广西6个探空站出现雷暴天气的概率（简称＂雷暴概率＂）。统计结果表明：整层比湿积分（IQ）、K指数（KI）和抬升指数（LI）与雷暴概率有显著的线性关系,当IQ、KI增大,或LI减小时,雷暴概率增大。对流有效位能（CAPE）在0-200J·kg-1之间增长时雷暴概率迅速增大,但超过200J·kg-1后雷暴概率增大不明显。根据统计结果,选取IQ、KI和LI作为预报因子,CAPE作为消空因子,定义了一个适用于广西雷暴天气的经验预报指标。用2013年资料做试报检验,结果表明该指标对6小时内的雷暴天气有较好的预报能力。 相似文献
19.
环境温湿层结对雷暴云空间电荷结构的影响 总被引：13，自引：3，他引：10
非感应起电机制中决定雷暴云电荷结构的反转温度是液态水含量的函数,而液态水含量的空间分布又取决于环境初始场中气团平均相对湿度和对流不稳定性的配置情况。本文通过不断改变初始场中层平均相对湿度和对流有效位能(CAPE)的值,同时不稳定度因子K和SI也随之发生相应的改变,利用三维强风暴动力电耦合数值模式,来研究初始场温湿层结的不同配置对液态水含量进而对电荷结构的影响。结果表明,CAPE较小时,电荷结构与中层平均相对湿度的大小无关,均为准反极性,且起电活动较弱;CAPE很大时,较大和较小的中层平均相对湿度更易引起强的起电活动和偶极性电荷结构,当霰和冰晶共存的区域中心落在上升气流的外围时,会形成反极性电荷结构。当对流有效位能相同时,增加中层平均相对湿度,气层的不稳定性提高,更有利于对流的发展和偶极性电荷结构的形成,减小中层平均相对湿度,对流减弱,有利于准反极性电荷结构的形成。 相似文献