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山东半岛连续两天高架对流降水相态差异的形成机制分析
1
作者 万夫敬 孙继松 +2 位作者 李博 罗江珊 孙露文 《气象学报》 北大核心 2025年第1期1-19,共19页
2024年2月19—20日山东半岛连续2d高架对流造成的降水存在显著的相态差异(19日为暴雪、20日为冻雨),文中利用常规观测、闪电定位仪、雷达探测及ERA5再分析等资料进行了对比分析,并给出了概念模型。结论如下:(1)19和20日降水过程是在相... 2024年2月19—20日山东半岛连续2d高架对流造成的降水存在显著的相态差异(19日为暴雪、20日为冻雨),文中利用常规观测、闪电定位仪、雷达探测及ERA5再分析等资料进行了对比分析,并给出了概念模型。结论如下:(1)19和20日降水过程是在相似环流背景下发生的:即低层存在气温低于0℃的深厚楔形冷垫,700 hPa南支槽前西南暖湿急流在冷垫上爬升,不仅为暴雪和冻雨的形成提供了充沛的水汽和动力条件,其强度的变化也是形成不同厚度融化层和导致降水相态变化的重要因子。(2)本次过程多种不稳定机制并存:低层,冷、暖空气交界面附近存在条件对称不稳定,暖湿气流在冷垫上倾斜上升;中层,对称不稳定区之上伴随着西南急流两次阶段性北推,500 hPa附近建立了条件不稳定区,低层弱倾斜上升进入该区域后触发高架对流。对流层中-下层局地动力锋生引起的次级环流上升支也是重要的影响机制。(3) 19日暴雪是典型的锋生动力学过程造成的,暴雪带平行于锋生带;由于仅存在微弱且浅薄的暖层,绝大多数水凝物以雪花相态落到地面。20日中、低层暖平流造成对流层中层(700 hPa附近)锋消,而低层暖锋锋生,这一过程不仅造成了冷垫厚度变薄,并且形成了更厚更强的融化层,大部分冰相水凝物融化为雨滴和小冰粒,造成大范围冻雨;降水相态分布与低层暖锋锋生的位置关系密切:低层暖锋锋生区附近为冻雨带,其北侧为降雪带,二者之间为冰粒带。(4)降水相态差异是环境场差异和云微物理结构差异共同造成的,融化层及冻结层的厚度、强度和维持时间及云中降水粒子微物理特征,融化层液态水含量等对降水相态均有重要影响。19日对流发展高度高,30 dBz回波扩展到-20—-10℃层高度之上,多个降雪云团持续作用且降雪效率高,短时降雪量大,期间的雷达偏振特征表现为:Z_(DR)为-1—0.5 dB,CC>0.98,K_(DP)不超过1°/km,呈现出均一性强降雪的特征。20日冻雨期间,雷达反射率上存在显著的融化层亮带,该区域对应的CC小于0.9(0.7—0.9)且梯度较大,而该高度以下Z_(DR)显著增大到1—3 dB,对应为粒径较大的冻雨滴。 展开更多
关键词 降水相态 极端暴雪 低温雨雪冰冻事件 高架对流 条件不稳定
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2024年3月25日浙江强飑线演变特征
2
作者 沈晓玲 桑明慧 +1 位作者 张诚 吴卓亨 《应用气象学报》 北大核心 2025年第4期456-467,共12页
利用多源资料分析2024年3月25日浙江强飑线过程的演变特征,结果表明:此次过程发生在高空槽前、中低层切变和地面强冷锋附近,冷锋前地面辐合线上不断触发多个对流单体后,在低空强西南急流、强垂直风切变等有利环流条件下,组织化成飑线。... 利用多源资料分析2024年3月25日浙江强飑线过程的演变特征,结果表明:此次过程发生在高空槽前、中低层切变和地面强冷锋附近,冷锋前地面辐合线上不断触发多个对流单体后,在低空强西南急流、强垂直风切变等有利环流条件下,组织化成飑线。飑线发展维持的主要原因是其自组织结构,其上有2个超级单体发展,且西南段与东北段发展速度不一致。飑线伴随的雷暴高压和冷池较强,地面冷出流叠加强辐合抬升,促使单体发展为超级单体,而超级单体内部水凝物相变导致大气剧烈降温形成强下沉气流,又加强了地面冷池和后侧入流急流,使飑线得以发展和维持。12级以上极端大风主要出现在飑线成熟阶段,其中超级单体A在并入飑线前及减弱过程中均出现12级以上极端大风,但形成机制有所不同。 展开更多
关键词 飑线 极端大风 雷暴高压 冷池
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基于多源资料的极端大风观测分析
3
作者 沈晓玲 章超钦 +2 位作者 桑明慧 章唯薇 赵驰宇 《热带气象学报》 北大核心 2025年第2期165-177,共13页
利用常规高空、地面观测资料、ERA5再分析资料(0.25°×0.25°)、S波段双偏振雷达资料、X波段相控阵雷达资料等,对2022年7月25日浙江一次极端大风的环流背景、对流系统演变特征、成因等进行了分析。(1)此次极端大风事件发... 利用常规高空、地面观测资料、ERA5再分析资料(0.25°×0.25°)、S波段双偏振雷达资料、X波段相控阵雷达资料等,对2022年7月25日浙江一次极端大风的环流背景、对流系统演变特征、成因等进行了分析。(1)此次极端大风事件发生在副高外围短波槽东移的大尺度环境下,具有低层水汽充沛、高空干层显著、强的不稳定层结等有利条件,地面中尺度辐合线为极端大风的产生提供了触发机制。(2)极端大风由单体J0造成,利用X波段相控阵雷达及其风场反演可以分析J0的精细结构演变,J0的涡旋结构首先生成于中层,然后向上、向下发展,最后涡旋结构从低层至高层逐渐减弱消亡,同时中层出现明显的辐合;垂直方向上,J0生成后与其后侧的单体合并,在反射率因子梯度大值区上空,与低层的上升气流辐合,在其前沿形成辐合下沉气流。(3)J0生成后使地面冷池增强,同时J0与其后侧的单体合并,下沉气流增强,到达地面后在气压梯度作用下,使风速进一步增强,是极端大风产生的主要成因。此外,环境干空气卷入风暴内部产生的负浮力和降水粒子的拖曳作用也是极端大风产生的原因之一。 展开更多
关键词 极端大风 S波段双偏振雷达 X波段相控阵雷达 三维风场反演
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2015—2023年江西雷暴大风特征分析
4
作者 曹倩 郭建平 +2 位作者 孙玉萍 雷星宇 薛谌彬 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第12期1495-1508,共14页
利用江西2015—2023年区域自动气象观测站地面逐小时观测资料、地闪资料以及天气雷达资料,给出了江西雷暴大风的总体时空分布特征,结合ERA5再分析资料,分析雷暴大风发生前的大气环境特征。结果表明:江西雷暴大风集中出现在春夏季,雷暴... 利用江西2015—2023年区域自动气象观测站地面逐小时观测资料、地闪资料以及天气雷达资料,给出了江西雷暴大风的总体时空分布特征,结合ERA5再分析资料,分析雷暴大风发生前的大气环境特征。结果表明:江西雷暴大风集中出现在春夏季,雷暴大风的季节变化有明显的南北差异,表现为江西中北部春季雷暴大风发生的频数仅略多于夏季,而江西南部夏季雷暴大风发生的频数超过春季的2倍。雷暴大风呈现明显的日变化,其发生最密集时段为14—20时(北京时),江西中北部傍晚至夜间雷暴大风发生频率远高于江西南部。江西雷暴大风发生前的热力、动力和水汽特征存在显著时空差异。在同一季节江西中北部的动力作用总体强于江西南部,而南部热力和水汽作用要强于中北部;夏季热力和水汽作用强于春季,春季动力作用强于夏季;不同时段雷暴大风发生所需要的对流不稳定能量有差异,但均在不稳定层结环境中,午后雷暴大风多发生在较小垂直风切变环境中,而深夜时段则多发生在强垂直风切变环境中,此外白天上干下湿结构比夜间显著。因此,按季节分区域、分时段设定环境参数阈值,对于雷暴大风预报预警的指导意义更大。江西中北部春季当0~6 km垂直风切变(Shear6)分布于30~33 m·s^(-1),即使最佳对流有效位能(MUCAPE)仅介于0~500 J·kg^(-1)和大气可降水量(PW)介于43~48 mm,仍要警惕雷暴大风的发生。夏季预报雷暴大风时需关注MUCAPE和PW,尤其江西南部雷暴大风更集中发生在很弱的中层垂直风切变环境中,当PW>60 mm、MUCAPE>1500 J·kg^(-1)时,即使Shear6分布在5~8 m·s^(-1),仍需考虑雷暴大风的发生。任何区域在不同季节,PW的增加对雷暴大风的发生都很重要,需重点关注其变化。 展开更多
关键词 江西 雷暴大风 时空分布 环境参数
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基于FLBO-CatBoost算法的上海长江口区强风潜势预报技术研究
5
作者 陈诗祺 张吉 +2 位作者 岳彩军 沙莎 黄筱灿 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期659-668,共10页
选取2015—2021年逐小时0.25°×0.25°ERA5再分析资料和上海长江口区5个沿江地面自动气象站观测资料,运用FLBO-CatBoost集成学习算法,将6种强对流指数作为输入因子,实现对强对流影响下的长江口区强风的潜势分类及概率预报... 选取2015—2021年逐小时0.25°×0.25°ERA5再分析资料和上海长江口区5个沿江地面自动气象站观测资料,运用FLBO-CatBoost集成学习算法,将6种强对流指数作为输入因子,实现对强对流影响下的长江口区强风的潜势分类及概率预报,并利用SHAP方法进行输入因子分析。结果表明:通过加入Multi-Class Focal Loss与贝叶斯优化模块,提高了FLBO-CatBoost综合性能,模型筛选的输入因子物理意义较明确,判断7级强风时POD、CSI、FAR均达到0.70,0.67、0.12,判断8级以上强风时分别达到0.97、0.91、0.07,优于其他五种集成学习模型。运用SHAP方法进行重要性排序可知,在水汽、能量、动力等条件方面,模型能起到优秀的影响要素诊断与筛选功能。同时,将对流云团影响下,长江口区7级以上强风概率预报的最优阈值选定为0.5,之后进一步结合个例验证模型对长江口区的强风的可预报性。整体而言,建立的强风预报模型具有一定的业务应用前景。 展开更多
关键词 强对流天气 机器学习 CatBoost 强风 潜势预报
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浙北两次相似环流背景下的极端对流性暴雨对比分析
6
作者 沈晓玲 吴卓亨 +3 位作者 陆俊 周弘媛 张诚 李文娟 《大气科学》 2025年第4期1122-1135,共14页
利用常规观测资料、S波段双偏振雷达资料、欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5,0.25°×0.25°)等,对比分析了2023年7月16日、22日浙江两次极端对流性暴雨过程的天气背景、环境条件、中尺度对流系统触发机制、雷达... 利用常规观测资料、S波段双偏振雷达资料、欧洲中期天气预报中心第五代再分析资料(ERA5,0.25°×0.25°)等,对比分析了2023年7月16日、22日浙江两次极端对流性暴雨过程的天气背景、环境条件、中尺度对流系统触发机制、雷达参量特征等,结果表明:(1)两次过程发生在500 hPa相似的大尺度环流背景下,西北太平洋副热带高压外围均有西风槽东移、南海或菲律宾以东的西太平洋存在台风或热带低压,且均由地面中尺度辐合线触发。(2)中低层环流背景及落区不同,过程1(2023年7月16日)发生在850 hPa冷性切变线中,暴雨中心位于副高边缘的嘉兴境内,雨带呈南北向分布。过程2(2023年7月22日)发生在850 hPa一致的西南气流中,暴雨中心位于副高西北侧边缘的杭州境内,雨带呈东西向分布。(3)热动力条件不同,过程1中925 hPa东南气流的持续增强,使暴雨区边界层暖湿平流输送增强,强降水导致的能量损耗得以及时补充,同时低层冷暖平流的同步增长并垂直叠加,大气层结不稳定性强;且东南气流的持续增强,造成暴雨区风速辐合,水平锋生作用强,同时中高层也有垂直锋生发展。过程2中边界层西南气流弱,导致暖湿平流输送及层结不稳定性也弱,强降水的能量损耗得不到及时补充,整层以垂直锋生为主。(4)中尺度对流系统及微物理特征不同,过程1前期由多个对流单体新生后北上合并成中β尺度的强降水云团造成,后期由中尺度降水云团“后向传播”和“列车效应”共同造成,降水粒子以浓度较高的小雨滴为主。过程2前期由多个新生对流单体的“列车效应”造成,降水以直径大、浓度小的粒子为主,后期由系统性的线状对流与前期局地生成发展的对流云团合并加强造成,降水以直径小、浓度高的粒子为主。 展开更多
关键词 极端暴雨 锋生 列车效应 双偏振参量特征
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