北美地区一次冬季中尺度对流系统上空红色精灵现象的空间观测及其母体雷暴分析     

钟丽华  杨静  陆高鹏  王庸平  何其佳  郄秀书 《大气科学》2020,44(5):997-1012

红色精灵是发生在雷暴云上空的一种大尺度瞬态放电发光现象,它们通常出现在地面上空40～90 km之间,是由地闪回击和随后可能存在的连续电流产生的。目前,由于综合同步观测资料较少,与夏季红色精灵相比,全世界对冬季红色精灵的研究屈指可数。2008年12月27～28日,受高空槽及低层暖湿气流的影响,北美阿肯色州地区爆发了一次冬季雷暴天气过程,搭载于FORMOSAT-2卫星上的ISUAL（Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightning）探测器有幸在这次雷暴上空记录到了两例红色精灵事件。本文利用ISUAL获取的红色精灵观测资料、多普勒天气雷达资料、美国国家闪电定位资料、超低频磁场数据、美国国家环境中心/气候预测中心提供的云顶亮温和探空数据等综合观测数据,对产生红色精灵的这次冬季雷暴特征和相关闪电活动规律进行了详细研究。结果表明,在两例红色精灵中,ISUAL均未观测到伴随的“光晕（halo）”现象,第一例为“圆柱状”红色精灵,第二例红色精灵由于发光较暗,无法判断其具体形态。产生红色精灵的母体雷暴是一次中尺度对流系统,该系统于27日15:00（协调世界时,下同）左右出现在阿肯色州北部附近,并自西向东移动。23:59系统发展到最强,最大雷达反射率因子（55～60 dBZ）的面积达到339 km2,之后开始减弱。03:03雷暴强度有所增加,随后云体便逐渐扩散,雷暴开始减弱,并在11:00完全消散。两例红色精灵发生分别在04:46:05和04:47:14,此时雷暴处于消散阶段,正负地闪频数均处于一个较低水平且正地闪比例显著增加,并且多位于云顶亮温?40°C～?50°C的层状云区上空。红色精灵的出现伴随着30～35 dBZ回波面积的增加。在红色精灵发生期间,雷达反射率大于40 dBZ的面积减少,10～40 dBZ的面积增加,表明红色精灵的产生与雷暴对流的减弱和层状云区的发展有关,这与已有的夏季红色精灵的研究结果类似。红色精灵的母体闪电为正地闪单回击,位于中尺度对流系统雷达反射率为25～35 dBZ的层状云降水区,对应的雷达回波顶高分别为2.5 km和5 km,峰值电流分别为+183 kA和+45 kA。根据超低频磁场数据估算两个母体闪电的脉冲电荷矩变化（iCMC）分别为+394 C km和+117 C km。超低频磁天线记录到了第一例红色精灵内部的电流信号,表明这例红色精灵放电很强。  相似文献   

Influence of Changes in Solar Radiation on Changes of Surface Temperature in China          下载免费PDF全文

ZHANG Hu  YIN Qing  Teruyuki NAKAJIMA  Nakata Mukai MAKIKO  LU Peng  HE Jinhai 《Acta Meteorologica Sinica》2013,27(1):87-97

The long-term trends of total surface solar radiation(SSR),surface diffuse radiation,and surface air temperature were analyzed in this study based on updated 48-yr data from 55 observational stations in China,and then the correlation between SSR and the diurnal temperature range(DTR) was studied.The effect of total solar radiation on surface air temperature in China was investigated on the basis of the above analyses.A strong correlation between SSR and DTR was found for the period 1961-2008 in China.The highest correlation and steepest regression line slope occurred in winter,indicating that the solar radiation effect on DTR was the largest in this season.Clouds and water vapor have strong influences on both SSR and DTR,and hence on their relationship.The largest correlations between SSR and DTR occurred in wintertime in northern China,regardless of all-day(including clear days and cloudy days) or clear-day cases.Our results also showed that radiation arriving at the surface in China decreased significantly during 1961-1989(dimming period),but began to increase during 1990-2008(brightening period),in agreement with previous global studies.The reduction of total SSR offset partially the greenhouse warming during 1961-1989.However,with the increase of SSR after 1990,this offsetting effect vanished;on the contrary,it even made a contribution to the accelerated warming.Nonetheless,the greenhouse warming still played a controlling role because of the increasing of minimum and mean surface temperatures in the whole study period of 1961-2008.We estimated that the greenhouse gases alone may have caused surface temperatures to rise by 0.31-0.46℃(10 yr) 1 during 1961-2008,which is higher than previously estimated.Analysis of the corresponding changes in total solar radiation,diffuse radiation,and total cloud cover indicated that the dimming and brightening phenomena in China were likely attributable to increases in absorptive and scattering aerosols in the atmosphere,respectively.  相似文献   

两种导线观测的电线积冰资料的对比分析     

许艳  朱江  高峰  冯冬霞  李俊  何文春 《气象》2013,39(3):362-369

应用直径26.8和4 mm两种导线平行观测的电线积冰资料,对比分析两种观测资料中电线积冰直径、厚度、重量和标准厚度的差异,并对不同天气现象和气象条件下两种电线积冰观测资料的差异进行了讨论.结果表明:总体上,2011年1-5月全国大部分台站观测的两种导线电线积冰直径、厚度和标准厚度值差异不明显,重量差异较明显,且差值较大的站点主要分布在长江以南地区;分析不同天气现象和气象条件下两种观测资料的差异后发现,两种电线积冰直径和厚度值差异在雾凇和混合凇条件下较显著,而重量值差异在雨凇、风力0～3级和气温-5～0℃的条件下时相对最大.  相似文献   

2012年3月17日北京降水相态转变的机制讨论   总被引：8，自引：4，他引：4  

廖晓农  张琳娜  何娜  卢冰 《气象》2013,39(1):28-38

由于受到资料分辨率的限制,对于降水相态转变过程以及机理的认识一直不够深入.在北京地区2012年3月17日夜间的降水过程中,降水相态经历了降雨、雨夹雪和降雪3个阶段.本文利用常规探测资料以及时间和垂直方向上分辨率较高的微波辐射仪温度廓线及基于雷达探测和中尺度模式的反演资料,首先分析了上述3个降水阶段温度的垂直分布,而后讨论了导致温度差异的机制.结果表明,降雪阶段冰雪层(包含冰雪和过冷水混合层)的厚度较降雨阶段增厚并且其下边界距离地面更近.3个降水相态温度分布差异较大的层次在对流层下层特别是抬升凝结高度附近.0℃层相对于云底的高度与降水相态密切相关.在降雨阶段,0℃层在云内,雨夹雪阶段在云底附近,降雪阶段下降到云底以下.冷空气活动是造成3个降水相态温度乖直分布不同的原因,但是在不同阶段影响的方式各异.在降雨转成雨夹雪阶段,“回流”东风将冷空气输送到北京,导致边界层内降温;雨夹雪转降雪的阶段,对流层低层温度进一步降低主要缘于高空槽后冷空气的侵入.因此,在北京地区导致降水相态转变的机制是多样且复杂的.  相似文献   

引发2011年8月宁夏持续高温天气的青藏高压结构分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

陈豫英  陈楠  穆建华  朱海斌  何佳 《气象》2013,39(8):988-994

利用常规气象观测资料、中尺度区域自动站逐时地面资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料等,对引发2011年8月6-10日宁夏中北部连续5天出现≥35℃的高温天气的青藏高压水平和垂直结构进行了天气学分析.结果表明:青藏高压是一个深厚的暖性负涡度系统,它与西风带长波脊的同位相叠加使得高原上空的长波脊和暖高压稳定加强,受其影响,青藏高压外围586 dagpm线东移越过高原后稳定维持在85°～105°E附近,高压脊线北界伸展到40°～42°N,西北地区大范围长时间处在584 dagpm以上的青藏高压和1000 hPa以下的地面热低压控制区域内;高压上空在中纬度极锋急流的作用下,高原东部存在“高空辐合、低空辐散”的环流配置导致高原东部维持较强的下沉运动,处在下沉区的宁夏上空晴朗少云,湿度小,风力相对较大,地面增温和蒸发强烈,地面感热远远大于潜热,有利于出现以“干热”为主的持续高温天气.在此基础上,文章提出了宁夏夏季高温的概念模型.  相似文献   

苏沪浙地区短时强降水与冰雹天气分布及物理量特征对比分析   总被引：9，自引：1，他引：8  

仇娟娟  何立富 《气象》2013,39(5):577-584

利用1971-2006年气象记录月报表A文件资料及1999-2009年自计、自动站降水资料对苏浙沪地区短时强降水与冰雹天气时空分布特征进行统计分析基础上,对华北冷涡背景条件下区域性冰雹与3小时降水量大于100 mm的极端降水过程环境场条件差异进行了对比.归纳了两种强对流天气的物理量阈值.结果表明:冰雹年发生频率先递减后略增,30～50mm·h-1降水天气日数缓慢增加,高发区均位于江苏省北部.强降水较冰雹天气华北冷涡浅薄位置偏南,冷空气强度较弱,伴随低空急流,深厚湿对流明显;冰雹天气时高空急流强盛且偏南,上千下湿呈干对流风暴特征,两者均由低层不连续线触发.统计表明,0℃层高度、△T850-500、K指数、可降水量和高空风切变等参数冰雹与强降水天气分别平均相差-1700m、7℃、8℃、-37 mm和1.63×10-3s-1,这些物理量用来区分对流天气类型较好.  相似文献   

2013年9月大气环流和天气分析     

聂高臻  何立富 《气象》2013,39(12):1663-1670

2013年9月环流特征如下：极涡分裂,主体位于西半球;里海以北有阻塞形势出现,西太平洋副高强度较常年偏强、位置偏西。全国平均降水量69.3 mm,较常年同期偏多6.1%,华西部分地区秋雨明显,河南北部等地降水量不足常年20%,有中到重度气象干旱;全国平均气温16.8℃,较常年同期偏高0.2℃。9月我国的大范围强降水过程有2次,其中一次与热带气旋活动有关。9月共有8个热带气旋在南海和西北太平洋活动,较常年同期平均偏多3个,其中“天兔”是近40年来登陆粤东沿海的最强台风。全国17个省（区、市）发生风雹灾害;我国中东部出现雾霾天气。  相似文献   

海水养殖水温对冷空气的响应及水温预报   总被引：3，自引：0，他引：3  

曹美兰  李仁忠  杨再强  何月  朱凯 《干旱气象》2013,(1):56-61

开展冷空气对海水养殖水温的影响及水温预测预报,可为水产养殖灾害监测预警提供科学依据。该文以东沙海水养殖场为试验基地,对2010～2011年整个冬季冷空气活动期间水温气温变化进行了对比分析,并对不同强度、伴随不同天气现象的冷空气影响下水温的变化情况进行讨论。结果表明:该冬季共有9次冷空气影响,水温变化趋势与气温相似,但变幅小于气温,而且有明显的滞后性;冷空气对水温有显著的影响,影响程度与冷空气强度、伴随的天气现象及水的深度有关,冷空气越强,水温下降幅度就越大;不同天气条件对水温的影响不一样,晴天时水温下降较小,阴天水温降幅增大,寒潮影响时水温大幅度下降,冷空气影响结束后1～2 d,水温降到最低值;采用逐步回归分析方法,建立了冬季养殖塘水下0.5 m和1 m的水温预报模式,经独立样本检验,准确率高,可以应用于业务服务。  相似文献   

两类ENSO对我国华南地区冬季降水的不同影响   总被引：5，自引：0，他引：5  

袁良  何金海 《干旱气象》2013,(1):24-31

El Nino Modoki是近年发现的赤道太平洋海温异常分布的新特征,主要表现为热带太平洋海温异常为纬向"三极型"分布,与传统的El Nino的"偶极型"分布显著不同。本文利用1979～2010年冬季降水观测资料以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了El Nino和El Nino Modoki对我国华南地区冬季降水的不同影响。结果表明,El Nino年冬季,西太平洋副热带高压偏强偏南,我国华南地区受其西侧异常西南风影响,获得充足的水汽供应。另外,高层抽吸作用增强,上升运动加强,对流发展,降水偏多;而El Nino Modoki年冬季,西太平洋副热带高压位置偏北,我国华南地区受高压脊控制。华南地区高层抽吸作用减弱,上升运动减弱,对流减弱,并且水汽供应不足,导致降水偏少。  相似文献   

青藏高原大地形对华南持续性暴雨影响的数值试验   总被引：2，自引：0，他引：2  

何钰  李国平 《大气科学》2013,37(4):933-944

利用新一代中尺度数值预报模式WRF3.2及NCEP/NCAR 逐日4次1°×1°的FNL再分析资料,通过有、无青藏高原以及将高原高度降低到临界高度的数值试验,研究了青藏高原大地形对我国华南地区2010 年5 月一次持续性暴雨过程的影响。试验结果表明:高原大地形对降水的影响显著,随着高原高度的升高,降水增多,高原以东地区的雨带也由北向南移动;高原地形的机械阻挡作用使迎风坡一侧的近地面层附近为强上升运动,背风坡为下沉运动,并分别对应降水的峰值和谷值区;高原对西风气流的爬流、绕流作用明显,高原升高后爬坡作用减弱,以绕流作用为主;高原的加热作用使气流过高原时南支减弱,北支加强,并加强了高原及其东部地区低层的正涡度和高层的负涡度,使高原上空为强烈的上升运动;高原的热力作用使西太平洋副热带高压位置偏南、偏西并稳定维持;高原大地形对形成稳定的高原季风环流圈有重要作用;高原地形高度的作用有利于定常波的形成,波动中心对应强上升运动,形成降水的大值区,稳定维持的定常波使得降水持续集中在同一地区,造成持续性暴雨。  相似文献