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   

北半球极涡新特征及其对中国冬季气温的影响     

张婧雯  李栋梁  柳艳菊 《高原气象》2014,(3)

利用NCEP/NCAR再分析资料,统计了近50年500,300,200和100 hPa等压面上北半球及4个分区冬季极涡面积和强度指数,并讨论了各层等压面上不同区域极涡面积比例变化特点和500 hPa极涡中心位置变化特征,揭示了冬季各层极涡之间同期和滞后关系,分析了冬季极涡面积与中国平均温度和极端气温的关系。结果表明:(1)北半球极涡面积、强度均经历了先扩张后收缩的变化,20世纪80年代中后期气候变暖以后4层等压面上发生了极涡面积缩小,90年代中期发生强度减弱的年代际突变,只是较面积变化而言,强度年代际变化较弱,极涡面积和强度在年代际上相关显著。(2)位于平流层低层(100 hPa)的极涡年平均面积、强度最大,并且随季节变化幅度也是最大,尤以Ⅰ区(亚洲大陆区)、Ⅳ区(大西洋欧洲大陆区)更为显著。就年内变化而言,100 hPa极涡面积极大值的出现落后于其他层,极小值的出现又早于其他层,并且冬季前期100 hPa极涡面积对其后期500,300和200 hPa的变化有一定影响。(3)4层极涡面积都偏离Ⅳ区,500 hPa极涡基本偏向Ⅱ区(太平洋区)、Ⅲ区(北美大陆区),300,200和100 hPa偏向Ⅰ、Ⅱ区,500 hPa极涡中心多位于Ⅱ区或Ⅲ区。(4)在全球变暖背景下,近50年中国冬季平均气温、暖日(夜)呈现明显的增加趋势,冷日(夜)呈明显的减少趋势,并且突变都发生在20世纪80年代中期。(5)中国冬季平均气温、极端气温指数与极涡面积相关关系以500hPa最为显著。分区来看与500 hPaⅠ区相关最为明显,300 hPaⅠ区、200 hPaⅠ区和100 hPaⅣ区次之。极涡从平流层低层(100 hPa)到对流层中层(500 hPa)是从IV区到I区逐渐影响中国冬季气温。(6)500 hPaⅠ区极涡面积的扩大有利于除东北以外中国大部分地区冷日/夜(暖日/夜)次数的增加(减少),而100 hPaⅢ、Ⅳ区、500 hPaⅣ区面积的扩大有利于中国北方大部分地区冷日/夜(暖日/夜)次数增加(减少),且极涡面积与冷(暖)夜的相关系数要高于与冷(暖)日的,与冷日(夜)的相关系数要好于与暖日(夜)的。  相似文献   

城市下垫面对北京冬季气象要素影响的模拟研究     

程宸  王晓云  苗世光  王颖 《高原气象》2014,(4)

首先总结和分析了气象站观测的2012年1月北京地区主要天气过程和月平均物理量分布特征,然后利用中尺度天气预报模式WRF(Weather Research and Forecasting Model),通过个例模拟平均和平均场模拟两种方法分别模拟了1月北京新、旧城市土地利用状况下月平均2 m温度、2 m比湿和10 m风速;将模拟结果与观测结果验证之后,对比分析了两种模拟方法反映城市发展对冬季月平均气象要素的影响特征。结果表明,两种模拟方法均具有较好的模拟效果,对城区月平均2 m温度、比湿的模拟命中率在70%以上,10 m风速超过60%,且二者对研究区月平均物理量的模拟在空间分布特征和日变化规律是一致的,平均场对2 m气温的模拟效果好于对湿度和风速的模拟;城市下垫面发展对北京地区冬季月平均气象条件影响显著,两种方法在模拟城市发展对月平均气象条件影响方面有较好的一致性,个例模拟平均方法能得到极端影响状况,平均场模拟方法局限性在于无法得到极端影响状况和降水模拟。  相似文献   

吐鲁番盆地冬季气温变化及特色林果冬季冻害指标分析     

戴湘艳  吕衡彦 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2014,8(1):51-56

利用吐鲁番东坎农业气象试验站和鄯善气象站近52a（1960-2011年）冬季逐日资料,分析入冬期、冬季平均气温、极端最低气温、低温日数、负积温变化特征,以及特色林果葡萄、红枣冻害发生年最低气温的变化特征,探讨冬季气温变化与冻害发生的关系,总结冻害成灾指标,为防止果树冻害提供理论依据。分析结果表明：吐鲁番盆地冬季平均气温和最低气温呈上升趋势,入冬期偏晚,冬季结束时间提早,冬季持续日数缩短;冬季气温在1985年发生突变,存在7a的周期变化。在无稳定积雪的情况下,最低气温负积温较历年平均值低180．0℃以上,日最低气温≤-18．0℃持续15d以上,且日最低气温连续≤-20．0℃持续5d以上,休眠期的红枣、杏树花芽会发生中度冻害;最低气温负积温较常年低200．0℃以上,日最低气温≤-20．0℃持续7d以上,且日最低气温≤-21．0℃持续5d以上,红枣、杏树及无积雪、覆土厚度〈30cm的葡萄会发生严重冻害。  相似文献   

阿勒泰地区冬季降水变化特征分析     

白松竹 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2014,8(1):17-22

利用阿勒泰地区7个地面气象站1961—2011年51a的降水观测资料,运用线性趋势、变差分析、EOF、Molet小波变换、M—K突变检测、R／S分析法,分析了该地区近50a来冬季降水的时空变化特征。结果表明：近50a来,该地区冬季降水量存在自山区向河谷逐渐减少的分布特征,年际变化幅度由东北向西南逐渐减小;在空间分布上以全地区一致型为主,部分年份还呈现东北一西南差异分布。冬季降水量在196l一1968年处于偏多阶段,1968--1982年为偏少阶段,此后呈增多趋势。该地区降水以18a周期变化为主,20世纪70年代中后期出现8a的短周期,在90年代中期出现5a的短周期振荡。冬季降水量的突变特征并不显著。R／S分析表明该地区冬季降水量的增加趋势在未来仍将持续。  相似文献   

修武县巧用“四字诀”严防冬季非法采矿反弹     

范燕  江辉 《河南国土资源》2014,(2)

正每年冬季,是非法采矿高发期。为此,去年入冬以来,修武县巧用"四字诀",打击非法采矿活动,严防非法采矿反弹,取得了明显成效。整治行动做到"实"。该县组织涉矿乡镇政府、国土、公安、交警、环保等相关单位,开展"北部山区矿业秩序集中整治冬季行动",采取临时通知、临时集中、统一部署、相互联动的机制,对已取缔的非法采矿点及非法矿产品收购(储存、加工)点及到期矿山企业进行地毯式清查,切实做到不留盲区,不留死角。入冬以来,通过3次联合执法,查获非法开采矿点3个,暂扣挖掘机1辆、铲车电瓶1组、运输车2辆、采矿工具2件,有效遏制了乱挖滥采矿产资源等违法行为的蔓延。  相似文献   

2013年12月中旬安顺市雨雪天气过程分析     

韩晓平  吴哲红 《贵州气象》2014,38(Z1)

2013年12月15日-21日,安顺相继出现了雨夹雪、降雪、霜、雾等一系列复杂的天气现象.该文拟通过分析降雪及之后转折为霜和雾的过程,对这次时段较长,复杂的天气现象前期和后期的天气特征和动力、热力机制作出初步分析,结果表明:此次降雪过程是在强冷空气影响下,高低层的有利配置下出现的:中层500 hPa槽东移,700 hPa西南涡切变影响,中底层西南急流左侧水汽辐合,整层强烈上升运动,水汽抬升到中层,16日以后地面高压和高空槽后负涡度区使得层结维持下沉气流,地面均压场,风速较小,近地层有一定的水汽,地温和气温在0℃以下,这样稳定维持的形势导致连续出现了霜和雾的天气.  相似文献   

淮河流域大气环流型在冬季气温预测中的应用   总被引：1，自引：0，他引：1  

段雯瑜  邓伟涛 《气象与减灾研究》2014,(1):6-12

应用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法,根据由1970—2012年NCEP/NCAR逐日海平面气压场计算得到的环流指数,对淮河流域的环流进行分型。分析了冬季主要环流型和气温的分布特征及两者的联系,并以环流指数和主要环流型为预测因子,结合经验正交函数分解(EOF)方法和逐步回归方法,建立了淮河流域冬季气温距平的预测模型。结果表明,淮河流域冬季的主要环流型是东北风型、东风型、反气旋环流型以及东北风、东风配合下的反气旋性环流型,划分的环流型符合实际情况,这些环流型具有显著的年际和年代际变化特征。通过对预测模型进行后报试验和独立预报试验,表明该模型具有一定的预报技巧。  相似文献   

2011/2012年冬季中国气温异常的成因及前兆信号   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

谭桂容  王腾飞 《大气科学学报》2014,37(1):65-74

采用国家气候中心整理的全国160站月平均气温资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA全球海温资料,在探讨1986年以来中国冬季气温异常机理基础上,对2011/2012年冬季气温异常特征及其前兆信号进行分析。结果表明:地面西伯利亚高压、东亚冬季风及500 hPa乌拉尔山与贝加尔湖南侧的异常环流等系统是影响中国冬季气温的主要中高纬环流系统,而中低纬环流系统主要包括西太平洋副高环流和印缅槽。前期热带印度洋和中东太平洋关键区海温异常与后期冬季气温关联的环流系统有密切的关系:前期夏季7、8月西印度洋海温偏高时,冬季西伯利亚高压将偏强,有利于冬季风偏强和中国冬季气温偏低;而当8—10月中东太平洋海温偏高时,西太平洋副高将偏强偏大偏西,北界位置偏北,印缅槽偏强,中国气温容易偏高,反之亦然。两者对后期环流的影响存在一定的独立性,中国冬季地面气温异常是它们共同作用的结果。  相似文献   

基于风廓线雷达资料的“雷打雪”天气过程分析          下载免费PDF全文

何欢  赵碧云  崔恒立 《高原山地气象研究》2014,(2):13-16

利用高时空分辨率的风廓线雷达资料对湖北省荆门市2013年2月18~19日的一次雨转雪过程进行精细化的时空特征分析,结果表明:(1)风廓线雷达水平风廓线清晰反映出冷空气补充南推,强度增大,低层偏北风形成的冷垫也随之增厚,导致了降水相态的转变;(2)通过精细化风廓线和功率谱密度产品分析,认为对流运动发生低层冷垫之上的中高层;(3)冷锋抬升潜热释放、垂直风向切变和中层槽过境的多重因素叠加下,潜在不稳定能量得以释放在中高层触发对流天气,产生了"雷打雪"现象;(4)风廓线雷达大气折射率结构常数产品能反映期间降水强度的变化,为精细化短临预报提供参考。  相似文献