基于雷达和微波辐射计的湖北省冷季“高架雷暴”特征分析
发布时间：2021-03-31 23:13
利用常规观测、加密自动气象站、三维闪电定位仪、天气雷达和地基微波辐射计资料等,对湖北冷季（2014年11月）发生的3次高架雷暴过程进行了分析。（1）3次过程发生在地面冷锋后部地面冷气团中,主要以短时强降水和频繁的雷电活动为主,是典型的冷季"高架雷暴",对流区位于地面冷锋后部500 km左右。（2）地面到925 hPa的冷垫,迫使暖湿气流爬升,在925 hPa逆温层附近触发对流,冷垫之上西南暖湿气流越强,对流越旺盛,雷达径向速度剖面可以明显看到1 km之下的冷垫。（3）冷季高架雷暴雷电活动剧烈,CG（地闪）占总闪比例60%以上,而+CG则占CG的40%左右,闪电频次和降水有很好的时空对应关系,CG出现在较强降水中心附近及周围,IC和CG突增对降水均有一定的时间提前量。CG更靠近强回波中心,且和≥30 dBZ的回波位置对应较好,IC则分布在雷暴单体外侧回波强度≥15 dBZ的区域。0Ⅱ等温线以上的（最大）回波强度达到43 dBZ以上或者18 dBZ回波顶高超过7.5 km是湖北冷季高架雷暴是否发生雷电的重要预警因子。（4）地基微波辐射计温度、湿度廓线和探空曲线基本吻合,可以看到明显的冷垫、...
【文章来源】：热带气象学报. 2020,36(04)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
湖北ADTD型三维闪电定位探测站和地基微波辐射计探测站分布图
图2给出了湖北冷季高架雷暴的主要影响系统。500 h Pa贝加尔湖附近是一个深厚的冷涡系统，湖北位于该系统的底部，贵州云南一线的南支槽加深发展，偏南风分量增加，高原槽后北风带来较强冷空气；700 h Pa湖北处于西南气流控制之下，在降水云团发展加强过程中伴随西南气流也有一个明显加强的过程。27日和29日，武汉站08时700 h Pa西南急流由前一日20时的12～14 m/s增加到20 m/s以上，23日过程相对偏少，由8 m/s增加到14 m/s，水汽供应不足，因此23日雷电较少；850 h Pa湖北处于由西南风转为东南风的气旋性环流中，南侧和东北部有风向辐合，中东部位于暖式切变线南部暖区一侧，云团发展东移过程中环流气旋性增强且东移，在四川与重庆的南部交界处及湖北西南地区分别出现了涡旋中心，西南急流由10～12 m/s增大到14～18 m/s;925 h Pa的超级空急流是暖湿气流的主要组成部分，湖北东部有两支偏南急流形成的辐合，一支为来自南海的西南急流，另外一支来自西太平洋的东南急流，两支急流使冷季的暖湿气流通道通畅，气流交汇形成的辐合区是冷季雷暴触发的重要机制之一。地面冷锋已经南压到华南一线，受冷空气及后续补充影响，冷锋后部气温持续下降，湖北大部地区为偏北风，最高气温下降到10℃左右。可见，从高空到地面，3次雷暴过程是典型的冷季高架雷暴配置结构[9-10]。从各层水平环流的空间配置演变来看，500h Pa高原槽和南支槽是一个缓慢移动的过程，湖北处在槽前暖湿气流控制中，700 h Pa为一致的西南急流，湖北处在南风气流中，急流出口一般位于河南南部和湖北北部交界处，850 h Pa暖式切变线落后于925 h Pa，对流落区和925 h Pa暖式切变线南侧暖湿气流辐合区有较好的对应关系。来自南海和西太平洋的暖湿空气沿着地面冷垫向北爬升，遇到925 h Pa辐合切变线的触发抬升作用，对流发生，上升气流加强，产生了密集雷电和多站短时强降水。因此，湖北冷季高架雷暴很大程度上是从925 h Pa触发抬升形成。
总的来说，3次雷暴的探空曲线有相似特征。925 h Pa以下是东北气流形成的冷垫，冷垫厚度超过50 h Pa，符合文献[9]对中国冷季“高架雷暴”的冷垫标准，地面温度下降到9～12℃，925 h Pa东北风速4～6 m/s，说明此刻地面冷锋已经南下远离武汉，且武汉处在冷锋后部冷气团中。冷垫之上转为偏南气流，首先925 h Pa转为东南风，这支东南气流和西南气流形成的辐合是暖湿空气沿着冷垫爬升的重要动力因子，是湖北冷季高架雷暴触发的主要机制之一，850 h Pa以上为一致的西南暖湿气流，700 h Pa西南急流最强的29日过程，达到22 m/s,27日过程次之，为12 m/s,23日过程最弱，仅为8 m/s，水汽条件稍差可能也是23日对流较差的原因之一。第二个特征就是逆温层的存在，逆温层之下大气静力稳定度较弱，逆温层顶以上有利于条件不稳定层结出现，地面到925 h Pa构成一个低层冷垫，迫使暖湿气流沿着冷垫爬升，在925 h Pa逆温层附近触发对流，冷垫之上西南暖湿气流越强，对流越旺盛。从雷达回波演变来看，冷季“高架雷暴”回波主要以大范围的混合型回波为主，大范围的层状云中混合积云，回波强度主要集中在30～55 d BZ，回波核心强度集中在45～55 d BZ，高架雷暴的最大回波顶高在6～8 km,30～55 d BZ的对流旺盛区高度在2～4 km之间，29日稍高，达到5 km，强回波超过0℃甚至-20℃等温层是产生冰相粒子，继而产生雷电的主要原因之一。从速度径向剖面VCS分布（图3）来看，回波呈现为平行于垂直风切变方向的东南西北走向，1 km以上为一致的西南气流，1 km以下可以看到明显的冷垫稳定维持，VCS中冷垫明显，属于倾斜对流，这是冷锋过后强大冷气团存在的有力证据。
本文编号：3112239
【文章来源】：热带气象学报. 2020,36(04)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
湖北ADTD型三维闪电定位探测站和地基微波辐射计探测站分布图
图2给出了湖北冷季高架雷暴的主要影响系统。500 h Pa贝加尔湖附近是一个深厚的冷涡系统，湖北位于该系统的底部，贵州云南一线的南支槽加深发展，偏南风分量增加，高原槽后北风带来较强冷空气；700 h Pa湖北处于西南气流控制之下，在降水云团发展加强过程中伴随西南气流也有一个明显加强的过程。27日和29日，武汉站08时700 h Pa西南急流由前一日20时的12～14 m/s增加到20 m/s以上，23日过程相对偏少，由8 m/s增加到14 m/s，水汽供应不足，因此23日雷电较少；850 h Pa湖北处于由西南风转为东南风的气旋性环流中，南侧和东北部有风向辐合，中东部位于暖式切变线南部暖区一侧，云团发展东移过程中环流气旋性增强且东移，在四川与重庆的南部交界处及湖北西南地区分别出现了涡旋中心，西南急流由10～12 m/s增大到14～18 m/s;925 h Pa的超级空急流是暖湿气流的主要组成部分，湖北东部有两支偏南急流形成的辐合，一支为来自南海的西南急流，另外一支来自西太平洋的东南急流，两支急流使冷季的暖湿气流通道通畅，气流交汇形成的辐合区是冷季雷暴触发的重要机制之一。地面冷锋已经南压到华南一线，受冷空气及后续补充影响，冷锋后部气温持续下降，湖北大部地区为偏北风，最高气温下降到10℃左右。可见，从高空到地面，3次雷暴过程是典型的冷季高架雷暴配置结构[9-10]。从各层水平环流的空间配置演变来看，500h Pa高原槽和南支槽是一个缓慢移动的过程，湖北处在槽前暖湿气流控制中，700 h Pa为一致的西南急流，湖北处在南风气流中，急流出口一般位于河南南部和湖北北部交界处，850 h Pa暖式切变线落后于925 h Pa，对流落区和925 h Pa暖式切变线南侧暖湿气流辐合区有较好的对应关系。来自南海和西太平洋的暖湿空气沿着地面冷垫向北爬升，遇到925 h Pa辐合切变线的触发抬升作用，对流发生，上升气流加强，产生了密集雷电和多站短时强降水。因此，湖北冷季高架雷暴很大程度上是从925 h Pa触发抬升形成。
总的来说，3次雷暴的探空曲线有相似特征。925 h Pa以下是东北气流形成的冷垫，冷垫厚度超过50 h Pa，符合文献[9]对中国冷季“高架雷暴”的冷垫标准，地面温度下降到9～12℃，925 h Pa东北风速4～6 m/s，说明此刻地面冷锋已经南下远离武汉，且武汉处在冷锋后部冷气团中。冷垫之上转为偏南气流，首先925 h Pa转为东南风，这支东南气流和西南气流形成的辐合是暖湿空气沿着冷垫爬升的重要动力因子，是湖北冷季高架雷暴触发的主要机制之一，850 h Pa以上为一致的西南暖湿气流，700 h Pa西南急流最强的29日过程，达到22 m/s,27日过程次之，为12 m/s,23日过程最弱，仅为8 m/s，水汽条件稍差可能也是23日对流较差的原因之一。第二个特征就是逆温层的存在，逆温层之下大气静力稳定度较弱，逆温层顶以上有利于条件不稳定层结出现，地面到925 h Pa构成一个低层冷垫，迫使暖湿气流沿着冷垫爬升，在925 h Pa逆温层附近触发对流，冷垫之上西南暖湿气流越强，对流越旺盛。从雷达回波演变来看，冷季“高架雷暴”回波主要以大范围的混合型回波为主，大范围的层状云中混合积云，回波强度主要集中在30～55 d BZ，回波核心强度集中在45～55 d BZ，高架雷暴的最大回波顶高在6～8 km,30～55 d BZ的对流旺盛区高度在2～4 km之间，29日稍高，达到5 km，强回波超过0℃甚至-20℃等温层是产生冰相粒子，继而产生雷电的主要原因之一。从速度径向剖面VCS分布（图3）来看，回波呈现为平行于垂直风切变方向的东南西北走向，1 km以上为一致的西南气流，1 km以下可以看到明显的冷垫稳定维持，VCS中冷垫明显，属于倾斜对流，这是冷锋过后强大冷气团存在的有力证据。
本文编号：3112239
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