2021年 第37卷 第5-6期
2021, 37(5-6): 681-692.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.064
摘要:
首先，利用中国气象灾害年鉴资料分析了2004—2016年13年间中国EF1或以上级别龙卷的时空分布特征，适当更新和扩展了范雯杰和俞小鼎(2015)的部分工作。然后，选取2002—2016年间70个龙卷超级单体个例(龙卷级别都在EF1级或以上)和144个非龙卷超级单体个例，利用2002—2016年间邻近探空资料和地面观测资料对比分析了龙卷超级单体和非龙卷超级单体的关键环境参数特征。主要结论如下：(1)2004— 2016年13年间中国共出现EF1或以上级别龙卷168次，平均每年发生EF1或以上级别龙卷13次；出现EF2或以上级别龙卷39次，平均每年3.0次；(2)2004—2016年间EF1或以上级别龙卷主要发生在中国大陆东半部的平原地区，包括江淮平原、黄淮平原、华南地区平坦地带、东北平原和华北平原；除了东北地区的黑龙江省，以上地区大多为人口稠密，经济相对发达地区；其中江苏省龙卷发生频率最高；(3)龙卷主要发生在4—9月，其他月份也有发生，只是频率很低，每年发生龙卷最多的月份是7月；就日变化而言，龙卷主要发生在12:00—22:00(北京时间，下同)，尤其是14:00—20:00，与午后的对流活动峰值是一致的，其中最大峰值出现在14:00—16:00，对应深厚湿对流最为活跃的时段；(4)相对于非龙卷超级单体，龙卷超级单体对应略弱一些的条件不稳定和略大一些的水汽量；龙卷超级单体对应的对流有效位能CAPE分布的25%、50% 和75% 百分位值分别为1 300 J/kg、1 700 J/kg和2 400 J/kg，非龙卷超级单体对应的相应值分别为1 400 J/kg、2 000 J/kg和2 700 J/kg，前者比后者略低，两者之间分布类似，分布区间重合率较高；龙卷超级单体对应的0~6 km风矢量差分布的25%、50%和75%百分位值分别为18 m/s、22.5 m/s和26 m/s，非龙卷超级单体对应的值分别为18 m/s、22.5 m/s和25 m/s，两者之间分布非常类似，分布区间高度重合；试图通过结合CAPE和0~6 km垂直风切变来区分龙卷超级单体和非龙卷超级单体环较是困难；(5)对应龙卷超级单体的0~1 km风矢量差分布的25%、50% 和75% 百分位值分别为12 m/s、14 m/s和17 m/s，非龙卷超级单体的0~1 km风矢量差分布的相应值分别为4 m/s、7 m/s和8 m/s，前者明显高于后者；对应龙卷超级单体的LCL分布的25%、50%和75%百分位值分别为450 m、750 m和1 200 m，对应非龙卷超级单体分布的相应值分别是1 000 m、1 400 m和1 700 m，前者明显小于后者；在相当大程度上，可以通过0~1 km垂直风切变和抬升LCL凝结高度的组合对龙卷超级单体和非龙卷超级单体的环境进行区分，但又不能完全区分。
首先，利用中国气象灾害年鉴资料分析了2004—2016年13年间中国EF1或以上级别龙卷的时空分布特征，适当更新和扩展了范雯杰和俞小鼎(2015)的部分工作。然后，选取2002—2016年间70个龙卷超级单体个例(龙卷级别都在EF1级或以上)和144个非龙卷超级单体个例，利用2002—2016年间邻近探空资料和地面观测资料对比分析了龙卷超级单体和非龙卷超级单体的关键环境参数特征。主要结论如下：(1)2004— 2016年13年间中国共出现EF1或以上级别龙卷168次，平均每年发生EF1或以上级别龙卷13次；出现EF2或以上级别龙卷39次，平均每年3.0次；(2)2004—2016年间EF1或以上级别龙卷主要发生在中国大陆东半部的平原地区，包括江淮平原、黄淮平原、华南地区平坦地带、东北平原和华北平原；除了东北地区的黑龙江省，以上地区大多为人口稠密，经济相对发达地区；其中江苏省龙卷发生频率最高；(3)龙卷主要发生在4—9月，其他月份也有发生，只是频率很低，每年发生龙卷最多的月份是7月；就日变化而言，龙卷主要发生在12:00—22:00(北京时间，下同)，尤其是14:00—20:00，与午后的对流活动峰值是一致的，其中最大峰值出现在14:00—16:00，对应深厚湿对流最为活跃的时段；(4)相对于非龙卷超级单体，龙卷超级单体对应略弱一些的条件不稳定和略大一些的水汽量；龙卷超级单体对应的对流有效位能CAPE分布的25%、50% 和75% 百分位值分别为1 300 J/kg、1 700 J/kg和2 400 J/kg，非龙卷超级单体对应的相应值分别为1 400 J/kg、2 000 J/kg和2 700 J/kg，前者比后者略低，两者之间分布类似，分布区间重合率较高；龙卷超级单体对应的0~6 km风矢量差分布的25%、50%和75%百分位值分别为18 m/s、22.5 m/s和26 m/s，非龙卷超级单体对应的值分别为18 m/s、22.5 m/s和25 m/s，两者之间分布非常类似，分布区间高度重合；试图通过结合CAPE和0~6 km垂直风切变来区分龙卷超级单体和非龙卷超级单体环较是困难；(5)对应龙卷超级单体的0~1 km风矢量差分布的25%、50% 和75% 百分位值分别为12 m/s、14 m/s和17 m/s，非龙卷超级单体的0~1 km风矢量差分布的相应值分别为4 m/s、7 m/s和8 m/s，前者明显高于后者；对应龙卷超级单体的LCL分布的25%、50%和75%百分位值分别为450 m、750 m和1 200 m，对应非龙卷超级单体分布的相应值分别是1 000 m、1 400 m和1 700 m，前者明显小于后者；在相当大程度上，可以通过0~1 km垂直风切变和抬升LCL凝结高度的组合对龙卷超级单体和非龙卷超级单体的环境进行区分，但又不能完全区分。
2021, 37(5-6): 693-709.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.065
摘要:
对一次梅雨锋中尺度涡旋上发展的系列龙卷过程的形势背景、近风暴环境、龙卷演变过程和形成机理进行了研究。在高空强辐散区、中低层西南风急流的强风速辐合背景下，北侧干空气卷入后静止锋上形成了具有弓状结构的“逗点”状中尺度对流系统(MCS)，MCS北部γ中尺度涡旋明显发展，产生多个龙卷。相较于S波段多普勒天气雷达，高分辨率(30 m距离库、30秒体扫描)相控阵雷达探测到上海崇明陈家镇龙卷及其母体“微型”超级单体的精细结构和形成演变过程，及涡旋速度对、反射率空洞、高谱宽等典型标记；正、负径向速度对的结构和演变揭示涡旋源于近地面，发展后其高度最高达到2.0 km；龙卷接地前2~3分钟，收缩拉伸的龙卷涡旋又呈现出从上向下接地的过程。分析表明：极低的抬升凝结高度和极强的低层垂直风切变为龙卷形成提供了环境条件，龙卷发生前低层垂直风切变显著加强；在中尺度涡旋东部降水回波后缘，西南干急流与东南湿急流汇集激发形成“微型”超级单体，其指状回波快速向单体主体靠近、收缩逐渐演变成钩状回波，形成具有空洞特征的龙卷涡旋区。该龙卷形成的可能机制是：指状回波包围区内上升运动与外围下沉运动分别作用于由低层垂直风切变形成的水平涡管上，使水平涡管倾斜向上逐渐转为垂直涡管，在上升运动的作用下不断拉伸加强，涡度迅速加大形成龙卷。针对该次过程，建立了中尺度涡旋上“大涡套小涡”的系列龙卷分布概念模型和“微型”超级单体上龙卷涡旋形成的概念模型。
对一次梅雨锋中尺度涡旋上发展的系列龙卷过程的形势背景、近风暴环境、龙卷演变过程和形成机理进行了研究。在高空强辐散区、中低层西南风急流的强风速辐合背景下，北侧干空气卷入后静止锋上形成了具有弓状结构的“逗点”状中尺度对流系统(MCS)，MCS北部γ中尺度涡旋明显发展，产生多个龙卷。相较于S波段多普勒天气雷达，高分辨率(30 m距离库、30秒体扫描)相控阵雷达探测到上海崇明陈家镇龙卷及其母体“微型”超级单体的精细结构和形成演变过程，及涡旋速度对、反射率空洞、高谱宽等典型标记；正、负径向速度对的结构和演变揭示涡旋源于近地面，发展后其高度最高达到2.0 km；龙卷接地前2~3分钟，收缩拉伸的龙卷涡旋又呈现出从上向下接地的过程。分析表明：极低的抬升凝结高度和极强的低层垂直风切变为龙卷形成提供了环境条件，龙卷发生前低层垂直风切变显著加强；在中尺度涡旋东部降水回波后缘，西南干急流与东南湿急流汇集激发形成“微型”超级单体，其指状回波快速向单体主体靠近、收缩逐渐演变成钩状回波，形成具有空洞特征的龙卷涡旋区。该龙卷形成的可能机制是：指状回波包围区内上升运动与外围下沉运动分别作用于由低层垂直风切变形成的水平涡管上，使水平涡管倾斜向上逐渐转为垂直涡管，在上升运动的作用下不断拉伸加强，涡度迅速加大形成龙卷。针对该次过程，建立了中尺度涡旋上“大涡套小涡”的系列龙卷分布概念模型和“微型”超级单体上龙卷涡旋形成的概念模型。
2021, 37(5-6): 710-720.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.066
摘要:
冷涡会影响到中国北方大部分区域，是导致强对流和暴雨等天气的重要天气尺度系统。基于NCEP (美国环境预报中心)分析资料，给出了冷涡本体和外围共同影响中国的地理分布等气候特征，然后给出了冷涡影响所致的中国雷暴大风、冰雹和龙卷等天气分布及其环境条件特征，进一步给出了2021年中国受冷涡影响对流性大风天气过程。结果发现，除了东北、内蒙古、华北和黄淮等地显著受冷涡影响外，冷涡中心最南可位于山东附近，外围最南可以影响到华南。东北、内蒙古、华北和黄淮等地大部分区域的雷暴大风和冰雹天气显著受到冷涡的影响，这些天气通常具备了非常有利的环境条件，占相应天气年平均日数的百分比超过60%、部分区域超过80%，显著高于雷暴天气。冷涡影响的龙卷通常发生在冷涡外围西南侧、南侧或东南侧。2021年中国受冷涡影响的雷暴大风和龙卷过程大多发生于春季和夏季，春季的这些过程都只发生在冷涡南侧外围。
冷涡会影响到中国北方大部分区域，是导致强对流和暴雨等天气的重要天气尺度系统。基于NCEP (美国环境预报中心)分析资料，给出了冷涡本体和外围共同影响中国的地理分布等气候特征，然后给出了冷涡影响所致的中国雷暴大风、冰雹和龙卷等天气分布及其环境条件特征，进一步给出了2021年中国受冷涡影响对流性大风天气过程。结果发现，除了东北、内蒙古、华北和黄淮等地显著受冷涡影响外，冷涡中心最南可位于山东附近，外围最南可以影响到华南。东北、内蒙古、华北和黄淮等地大部分区域的雷暴大风和冰雹天气显著受到冷涡的影响，这些天气通常具备了非常有利的环境条件，占相应天气年平均日数的百分比超过60%、部分区域超过80%，显著高于雷暴天气。冷涡影响的龙卷通常发生在冷涡外围西南侧、南侧或东南侧。2021年中国受冷涡影响的雷暴大风和龙卷过程大多发生于春季和夏季，春季的这些过程都只发生在冷涡南侧外围。
2021, 37(5-6): 721-732.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.067
摘要:
2016年5月9日，广东省佛山市三水区遭受龙卷风袭击，通过现场灾情调查等资料确定龙卷造成的最强地面灾害强度为EF3级。利用S波段双偏振雷达、探空和高密度自动气象站等多种资料分析此次强龙卷发生的环境条件和中尺度特征，结果表明：产生强龙卷的中尺度对流系统发生在高空槽前、低层切变线南侧、低空和超低空偏南急流交汇处及地面静止锋南侧的中尺度辐合线附近；龙卷发生前环境大气具备了强的对流不稳定能量、低的抬升凝结高度、强的深层和低空垂直风切变及大的风暴相对螺旋度等有利于超级单体风暴发生发展的所有环境条件，而极大的能量螺旋度对超级单体强龙卷的发生有较好的指示意义；龙卷涡旋影响时，附近地面测站风速突增、风向气旋性转变、气压陡降/陡升、气温急降、无降水，龙卷涡旋远离后出现明显降水；产生龙卷的母体风暴源于三个多单体风暴先后合并加强形成的高质心超级单体强雹暴，≥65 dBZ强反射率达到7.5 km以上，偏振雷达探测到明显低层钩状回波、强中气旋、TVS和中高层悬垂回波中的冰雹增长，冰雹区对应CC低值区和ZDR小值区，龙卷涡旋位置出现速度谱宽大值区；龙卷位于超级单体风暴钩状回波内侧的弱回波区、中气旋中心和TVS附近，伴随中气旋尺度紧缩、底高下降等特征。
2016年5月9日，广东省佛山市三水区遭受龙卷风袭击，通过现场灾情调查等资料确定龙卷造成的最强地面灾害强度为EF3级。利用S波段双偏振雷达、探空和高密度自动气象站等多种资料分析此次强龙卷发生的环境条件和中尺度特征，结果表明：产生强龙卷的中尺度对流系统发生在高空槽前、低层切变线南侧、低空和超低空偏南急流交汇处及地面静止锋南侧的中尺度辐合线附近；龙卷发生前环境大气具备了强的对流不稳定能量、低的抬升凝结高度、强的深层和低空垂直风切变及大的风暴相对螺旋度等有利于超级单体风暴发生发展的所有环境条件，而极大的能量螺旋度对超级单体强龙卷的发生有较好的指示意义；龙卷涡旋影响时，附近地面测站风速突增、风向气旋性转变、气压陡降/陡升、气温急降、无降水，龙卷涡旋远离后出现明显降水；产生龙卷的母体风暴源于三个多单体风暴先后合并加强形成的高质心超级单体强雹暴，≥65 dBZ强反射率达到7.5 km以上，偏振雷达探测到明显低层钩状回波、强中气旋、TVS和中高层悬垂回波中的冰雹增长，冰雹区对应CC低值区和ZDR小值区，龙卷涡旋位置出现速度谱宽大值区；龙卷位于超级单体风暴钩状回波内侧的弱回波区、中气旋中心和TVS附近，伴随中气旋尺度紧缩、底高下降等特征。
2021, 37(5-6): 733-747.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.068
摘要:
基于2016—2020年收集的龙卷个例及详细的龙卷灾情调查资料，根据“增强藤田级别”分类标准和中国龙卷强度等级行业标准，对中国龙卷过程和灾情特征进行了分析总结。(1) 近5年共收集了我国178个龙卷个例，EF2级及以上的强龙卷漏记情况相对较少，比较接近实际发生的情况，EF1级及以下的弱龙卷因灾情小可能被忽略，因此龙卷统计总数量可能会被明显低估。龙卷主要发生在中国东部和部分中部地势平坦的地区，青藏高原、云南等地区也有弱龙卷发生，广东省、江苏省和安徽省是龙卷发生频次最多的三个省份。95%的龙卷发生在地面粗糙度长度为0.04~1.70 m的地区，该粗糙度长度范围下垫面土地利用类型为低矮作物、农田、郊区、矮树丛及低矮建筑为主。96%的龙卷发生在4—9月，集中在白天10—20时。(2) 基于39个有详细灾情调查的龙卷个例，共确认的EF2级(含)以上强龙卷22个，比1961—2010年每5年平均次数多5.5个，其中EF3级龙卷5个，EF4级龙卷3个，龙卷路径长度和宽度与龙卷强度呈正相关。(3) 中国龙卷的地面灾情特征包括：狭长的路径和龙卷条迹、辐合状倒伏、扭曲状折断、强度等级非对称分布、抛射物明显等。(4) 龙卷的实拍视频展示了龙卷发展不同阶段的形态特征，在国内第一次通过龙卷实拍视频和现场灾情特征确认了我国有多涡旋龙卷发生的事实，为龙卷的组织和演变研究提供了珍贵的数据。
基于2016—2020年收集的龙卷个例及详细的龙卷灾情调查资料，根据“增强藤田级别”分类标准和中国龙卷强度等级行业标准，对中国龙卷过程和灾情特征进行了分析总结。(1) 近5年共收集了我国178个龙卷个例，EF2级及以上的强龙卷漏记情况相对较少，比较接近实际发生的情况，EF1级及以下的弱龙卷因灾情小可能被忽略，因此龙卷统计总数量可能会被明显低估。龙卷主要发生在中国东部和部分中部地势平坦的地区，青藏高原、云南等地区也有弱龙卷发生，广东省、江苏省和安徽省是龙卷发生频次最多的三个省份。95%的龙卷发生在地面粗糙度长度为0.04~1.70 m的地区，该粗糙度长度范围下垫面土地利用类型为低矮作物、农田、郊区、矮树丛及低矮建筑为主。96%的龙卷发生在4—9月，集中在白天10—20时。(2) 基于39个有详细灾情调查的龙卷个例，共确认的EF2级(含)以上强龙卷22个，比1961—2010年每5年平均次数多5.5个，其中EF3级龙卷5个，EF4级龙卷3个，龙卷路径长度和宽度与龙卷强度呈正相关。(3) 中国龙卷的地面灾情特征包括：狭长的路径和龙卷条迹、辐合状倒伏、扭曲状折断、强度等级非对称分布、抛射物明显等。(4) 龙卷的实拍视频展示了龙卷发展不同阶段的形态特征，在国内第一次通过龙卷实拍视频和现场灾情特征确认了我国有多涡旋龙卷发生的事实，为龙卷的组织和演变研究提供了珍贵的数据。
2021, 37(5-6): 748-758.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.069
摘要:
利用常规观测资料及ERA5再分析资料，对2018年第18号台风“温比亚”登陆后造成3次龙卷过程的环境特征进行分析，结果指出：三次龙卷事件发生于傍晚时刻的台风中心东北象限200~300 km处；低抬升凝结高度、强低层垂直风切变、中等偏弱的对流有效位能和强的风暴相对螺旋度环境有利于中气旋龙卷的发生；龙卷发生前2~3 h为对流有效位能和能量螺旋度指数峰值阶段，发生前1~2 h对流有效位能迅速下降；龙卷的发生与台风东北象限风暴相对螺旋度≥200 m2/s2和低层垂直风切变≥13×10-3 s-1叠置区内的地面中小尺度系统相关。
利用常规观测资料及ERA5再分析资料，对2018年第18号台风“温比亚”登陆后造成3次龙卷过程的环境特征进行分析，结果指出：三次龙卷事件发生于傍晚时刻的台风中心东北象限200~300 km处；低抬升凝结高度、强低层垂直风切变、中等偏弱的对流有效位能和强的风暴相对螺旋度环境有利于中气旋龙卷的发生；龙卷发生前2~3 h为对流有效位能和能量螺旋度指数峰值阶段，发生前1~2 h对流有效位能迅速下降；龙卷的发生与台风东北象限风暴相对螺旋度≥200 m2/s2和低层垂直风切变≥13×10-3 s-1叠置区内的地面中小尺度系统相关。
2021, 37(5-6): 759-769.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.070
摘要:
利用常规观测、地面自动站及江苏宿迁、淮安、盐城多部多普勒天气雷达对2020年7月22日发生在江苏北部EF2~EF3级龙卷天气过程进行了详细分析。（1）此次龙卷过程有利的环境场包括低层0~1 km强垂直风切变，中低层充足的水汽、较低的抬升凝结高度以及较强的辐合上升运动。前期持续性降水、中层冷空气入侵，层结不稳定度加强，为龙卷的发生提供了潮湿不稳定环境。（2）龙卷对流风暴在地面辐合线附近形成并发展增强，在龙卷发生地附近有局地小尺度涡旋形成，伴随有地面辐合中心沿着地面辐合线向偏东方向移动。龙卷发生前后，地面自动站出现风速突增，风向突变、气压下降并伴有短时强降水。（3）导致此次龙卷的超级单体生命史长达3小时，在其东移过程中伴有深厚的中气旋和TVS特征，首次识别出中气旋是位于风暴中层，约2.6 km高度，之后逐渐在垂直方向上拉伸发展；而TVS底高维持在1 km左右，强度维持在60×10-3 s-1左右。当中气旋底高较低且切变值持续较强时，结合地面中尺度系统演变为龙卷有效临近预警提供了可能。
利用常规观测、地面自动站及江苏宿迁、淮安、盐城多部多普勒天气雷达对2020年7月22日发生在江苏北部EF2~EF3级龙卷天气过程进行了详细分析。（1）此次龙卷过程有利的环境场包括低层0~1 km强垂直风切变，中低层充足的水汽、较低的抬升凝结高度以及较强的辐合上升运动。前期持续性降水、中层冷空气入侵，层结不稳定度加强，为龙卷的发生提供了潮湿不稳定环境。（2）龙卷对流风暴在地面辐合线附近形成并发展增强，在龙卷发生地附近有局地小尺度涡旋形成，伴随有地面辐合中心沿着地面辐合线向偏东方向移动。龙卷发生前后，地面自动站出现风速突增，风向突变、气压下降并伴有短时强降水。（3）导致此次龙卷的超级单体生命史长达3小时，在其东移过程中伴有深厚的中气旋和TVS特征，首次识别出中气旋是位于风暴中层，约2.6 km高度，之后逐渐在垂直方向上拉伸发展；而TVS底高维持在1 km左右，强度维持在60×10-3 s-1左右。当中气旋底高较低且切变值持续较强时，结合地面中尺度系统演变为龙卷有效临近预警提供了可能。
2021, 37(5-6): 770-780.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.071
摘要:
使用S波段天气雷达和X波段相控阵天气雷达资料，通过三维变分方法反演风场，分析了2020年6月6日发生在广东佛山的强降水对流风暴三维风场特征：（1）SA雷达因低仰角体扫受遮挡和水平分辨率不够精细，无法反演出对流风暴内部低层水平风场真实特征；SA雷达仰角间隔大和扫描同时性较差致使其反演风场比较平滑。（2）相控阵雷达仰角密集、快速协同的扫描模式能够获取精细的反演风场，反映对流单体内部精细的三维风场特征。相控阵雷达反演风场显示对流风暴低层前侧和南侧强南风流入风暴中心并呈气旋式旋转，对流风暴中层附近具有清晰的辐合线。（3）对流风暴成熟阶段上升和下沉气流交错并存，强烈上升气流自风暴前侧与南侧扭转上升至风暴顶端向南北两侧辐散，其中风暴北侧自高层到低层下沉气流控制为主，风暴南侧下沉气流扭转式下沉至强降水中心和风暴后侧，风暴后侧下沉气流与南侧入流在新、旧单体之间形成小涡旋。
使用S波段天气雷达和X波段相控阵天气雷达资料，通过三维变分方法反演风场，分析了2020年6月6日发生在广东佛山的强降水对流风暴三维风场特征：（1）SA雷达因低仰角体扫受遮挡和水平分辨率不够精细，无法反演出对流风暴内部低层水平风场真实特征；SA雷达仰角间隔大和扫描同时性较差致使其反演风场比较平滑。（2）相控阵雷达仰角密集、快速协同的扫描模式能够获取精细的反演风场，反映对流单体内部精细的三维风场特征。相控阵雷达反演风场显示对流风暴低层前侧和南侧强南风流入风暴中心并呈气旋式旋转，对流风暴中层附近具有清晰的辐合线。（3）对流风暴成熟阶段上升和下沉气流交错并存，强烈上升气流自风暴前侧与南侧扭转上升至风暴顶端向南北两侧辐散，其中风暴北侧自高层到低层下沉气流控制为主，风暴南侧下沉气流扭转式下沉至强降水中心和风暴后侧，风暴后侧下沉气流与南侧入流在新、旧单体之间形成小涡旋。
2021, 37(5-6): 781-791.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.072
摘要:
2008年8月6日下午，第9号台风“北冕”外围螺旋雨带中产生系列龙卷，先后袭击了广东省湛江市遂溪县界炮镇、北坡镇和港门镇。通过灾情及新一代雷达观测等资料的综合分析，确定这次龙卷强度为EF1级。利用观测资料对龙卷发生的环境场特征和雷达回波特征进行了分析，结果表明：产生龙卷的对流单体出现在台风移动路径前侧和台风中心西侧的强偏北急流中，龙卷发生在急流轴左前侧，其低层强的水汽辐合和对流不稳定、低层强辐合和高层强辐散、深厚的正涡度柱及整层强上升运动为龙卷的发生提供了有利的热力和动力条件；低的抬升凝结高度、强的低空0~1 km垂直风切变和较大的风暴相对螺旋度有利于超级单体风暴的发生发展。雷达观测表明，界炮镇龙卷和北坡镇龙卷为同一个低质心对流风暴产生，风暴具有热带对流回波特征；港门镇龙卷为另一个高质心微型超级单体风暴产生，风暴具有大陆性超级单体特征。龙卷均出现在微型超级单体风暴低层后侧入流缺口处、中等强度中气旋中心和TVS附近，TVS与龙卷几乎同时出现，对龙卷预警没有提前量，但中等强度中气旋较龙卷触地有约3个体扫的提前量，可以作为龙卷预警指标。
2008年8月6日下午，第9号台风“北冕”外围螺旋雨带中产生系列龙卷，先后袭击了广东省湛江市遂溪县界炮镇、北坡镇和港门镇。通过灾情及新一代雷达观测等资料的综合分析，确定这次龙卷强度为EF1级。利用观测资料对龙卷发生的环境场特征和雷达回波特征进行了分析，结果表明：产生龙卷的对流单体出现在台风移动路径前侧和台风中心西侧的强偏北急流中，龙卷发生在急流轴左前侧，其低层强的水汽辐合和对流不稳定、低层强辐合和高层强辐散、深厚的正涡度柱及整层强上升运动为龙卷的发生提供了有利的热力和动力条件；低的抬升凝结高度、强的低空0~1 km垂直风切变和较大的风暴相对螺旋度有利于超级单体风暴的发生发展。雷达观测表明，界炮镇龙卷和北坡镇龙卷为同一个低质心对流风暴产生，风暴具有热带对流回波特征；港门镇龙卷为另一个高质心微型超级单体风暴产生，风暴具有大陆性超级单体特征。龙卷均出现在微型超级单体风暴低层后侧入流缺口处、中等强度中气旋中心和TVS附近，TVS与龙卷几乎同时出现，对龙卷预警没有提前量，但中等强度中气旋较龙卷触地有约3个体扫的提前量，可以作为龙卷预警指标。
2021, 37(5-6): 792-800.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.073
摘要:
2020年8月9日，黑龙江省绥化市绥胜满族镇发生了一次强龙卷大气过程，基于详细的现场调查资料及天气雷达资料，对该次龙卷生命史、灾害路径长度、宽度和强度分布等进行了详细的评估。结果表明，龙卷发生时间为11:44—12:09，过程持续时间约25 min，路径长达13.5 km，最大破坏宽度约300 m，时速约32 km/h，破坏强度等级为EF2，属于强龙卷。龙卷灾害清晰地呈现出龙卷生成初期、发展加强和减弱消亡的演变特征。龙卷产生在一个强降水超级单体风暴中，绥化C波段天气雷达探测到的中气旋路径位置与地面灾情的路径位置相符合，地面灾情最严重的阶段对应了龙卷风暴钩状回波最明显、中气旋强度最强的时段，中气旋旋转速度及水平切变均增至整个龙卷过程的峰值，分别是33.2 m/s和44.3×10-3 m/(s·km)，旋转直径紧缩至1.5 km，底高降至0.18 km。
2020年8月9日，黑龙江省绥化市绥胜满族镇发生了一次强龙卷大气过程，基于详细的现场调查资料及天气雷达资料，对该次龙卷生命史、灾害路径长度、宽度和强度分布等进行了详细的评估。结果表明，龙卷发生时间为11:44—12:09，过程持续时间约25 min，路径长达13.5 km，最大破坏宽度约300 m，时速约32 km/h，破坏强度等级为EF2，属于强龙卷。龙卷灾害清晰地呈现出龙卷生成初期、发展加强和减弱消亡的演变特征。龙卷产生在一个强降水超级单体风暴中，绥化C波段天气雷达探测到的中气旋路径位置与地面灾情的路径位置相符合，地面灾情最严重的阶段对应了龙卷风暴钩状回波最明显、中气旋强度最强的时段，中气旋旋转速度及水平切变均增至整个龙卷过程的峰值，分别是33.2 m/s和44.3×10-3 m/(s·km)，旋转直径紧缩至1.5 km，底高降至0.18 km。
2021, 37(5-6): 801-811.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.074
摘要:
通过天气学分析方法和雷达回波特征分析方法对发生在江苏沿淮地区一次下击暴流事件的环境条件、地面要素场特征和六次风暴单体造成的下击暴流过程进行了分析，并探讨12级致灾大风的可能成因，探寻具有较大预警提前量的下击暴流大风预警指标。结果表明：此次下击暴流事件是在具有前倾槽结构的弱风速垂直切变环境条件下由脉冲风暴等孤立对流系统的强冷性下沉气流所造成的。地面灾害性大风发生前20~40 min可在风暴单体外围识别出缓慢向外扩散的环形阵风锋，该环形阵风锋从雷暴大风预警业务角度来说可认为是下击暴流产生地面大风的“先兆信号”；风暴单体的反射率因子核、风暴质心高度以及垂直积分液态水含量(VIL)值在地面8级以上强风发生前约20 min显示出持续下降的特征。下击暴流造成的致灾大风可能是由于同时发生的两个风暴单体下击暴流辐散气流的同向叠加、强变压风、强密度流和次级环流的加强等共同作用所导致。
通过天气学分析方法和雷达回波特征分析方法对发生在江苏沿淮地区一次下击暴流事件的环境条件、地面要素场特征和六次风暴单体造成的下击暴流过程进行了分析，并探讨12级致灾大风的可能成因，探寻具有较大预警提前量的下击暴流大风预警指标。结果表明：此次下击暴流事件是在具有前倾槽结构的弱风速垂直切变环境条件下由脉冲风暴等孤立对流系统的强冷性下沉气流所造成的。地面灾害性大风发生前20~40 min可在风暴单体外围识别出缓慢向外扩散的环形阵风锋，该环形阵风锋从雷暴大风预警业务角度来说可认为是下击暴流产生地面大风的“先兆信号”；风暴单体的反射率因子核、风暴质心高度以及垂直积分液态水含量(VIL)值在地面8级以上强风发生前约20 min显示出持续下降的特征。下击暴流造成的致灾大风可能是由于同时发生的两个风暴单体下击暴流辐散气流的同向叠加、强变压风、强密度流和次级环流的加强等共同作用所导致。
2021, 37(5-6): 812-823.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.075
摘要:
苏北平原易发龙卷，为深入认识其形成机理和回波演变特征，针对2020年6月12日江苏高邮的一次EF2级的龙卷，利用NCEP/NCEP再分析资料、探空资料、V-3θ资料、葵花8号静止卫星资料和双偏振雷达资料对本次龙卷天气过程进行详细分析。(1)苏北的天气形势处于强的热力不稳定状态，尤其是925~850 hPa呈现罕见的变干变冷结构，有利于龙卷的爆发。(2)龙卷形成前经历了两个阶段的风暴单体合并，回波合并加强了不稳定能量。(3)中气旋和TVS对龙卷有预警作用，龙卷发生前的23 min和17 min，雷达分别探测到了中气旋和TVS；龙卷及地时，雷达同时探测到了气旋性TVS和反气旋TVS，据此提出了一种龙卷涡管的三维结构模型。(4)速度谱宽大值区的出现是预警龙卷的有效信息。(5)龙卷发生时，出现了龙卷碎屑特征、ZDR柱和KDP柱等显著特征。研究结果为深入认识苏北平原龙卷的演变特征并改进预警提供了参考依据。
苏北平原易发龙卷，为深入认识其形成机理和回波演变特征，针对2020年6月12日江苏高邮的一次EF2级的龙卷，利用NCEP/NCEP再分析资料、探空资料、V-3θ资料、葵花8号静止卫星资料和双偏振雷达资料对本次龙卷天气过程进行详细分析。(1)苏北的天气形势处于强的热力不稳定状态，尤其是925~850 hPa呈现罕见的变干变冷结构，有利于龙卷的爆发。(2)龙卷形成前经历了两个阶段的风暴单体合并，回波合并加强了不稳定能量。(3)中气旋和TVS对龙卷有预警作用，龙卷发生前的23 min和17 min，雷达分别探测到了中气旋和TVS；龙卷及地时，雷达同时探测到了气旋性TVS和反气旋TVS，据此提出了一种龙卷涡管的三维结构模型。(4)速度谱宽大值区的出现是预警龙卷的有效信息。(5)龙卷发生时，出现了龙卷碎屑特征、ZDR柱和KDP柱等显著特征。研究结果为深入认识苏北平原龙卷的演变特征并改进预警提供了参考依据。
2021, 37(5-6): 824-835.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.076
摘要:
利用多普勒天气雷达和探空站等高分辨率多源观测资料，分析了多尺度母体风暴演变特征及其相互作用对2020年6月12日形成于江苏高邮地区的一次龙卷天气过程的影响。此次龙卷过程形成于有利的大尺度环境，龙卷母体风暴由中β尺度的飑线和中γ尺度的超级单体两个不同尺度的对流系统组成。中γ尺度超级单体形成于中β尺度飑线的前侧，形成之后一直维持缓慢增强的趋势。在中β尺度飑线发展成熟并形成显著的弓状回波之后，超级单体的中气旋开始迅速增强。单雷达和多雷达风场反演结果表明，与中β尺度飑线相关的中尺度切变线和对流尺度切变区增强了中γ尺度超级单体附近的垂直涡度，促使中γ尺度超级单体快速增强。快速增强的超级单体最终导致本次龙卷过程的发生。
利用多普勒天气雷达和探空站等高分辨率多源观测资料，分析了多尺度母体风暴演变特征及其相互作用对2020年6月12日形成于江苏高邮地区的一次龙卷天气过程的影响。此次龙卷过程形成于有利的大尺度环境，龙卷母体风暴由中β尺度的飑线和中γ尺度的超级单体两个不同尺度的对流系统组成。中γ尺度超级单体形成于中β尺度飑线的前侧，形成之后一直维持缓慢增强的趋势。在中β尺度飑线发展成熟并形成显著的弓状回波之后，超级单体的中气旋开始迅速增强。单雷达和多雷达风场反演结果表明，与中β尺度飑线相关的中尺度切变线和对流尺度切变区增强了中γ尺度超级单体附近的垂直涡度，促使中γ尺度超级单体快速增强。快速增强的超级单体最终导致本次龙卷过程的发生。
2021, 37(5-6): 836-844.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2021.077
摘要:
通过对2020年7月22日安徽省宿州市龙卷的现场灾情调查，并利用地面区域自动气象站、探空资料、欧洲中心再分析资料、蚌埠和阜阳站S波段双偏振雷达资料，分析此次超级单体龙卷风暴的天气背景条件，并探讨龙卷发生时双偏振雷达观测特征。(1)此次龙卷自西向东移动，路径长约60 km，持续时间约1小时，强度为EF2级。(2)龙卷发生于梅雨期，在地面锋面和高空急流围成的区域内，位于超低空急流和高空急流交界的西北象限。探空显示，除了具有2 243 J/kg的对流有效位能(CAPE)，底层丰富水汽之外，环境风速强并且垂直风切变异常偏大是此次过程大气环流背景场中最明显的特征。(3)雷达探测到超级单体钩状回波，中心反射率因子超过55 dBZ，但强反射率因子伸展高度偏低，45 dBZ伸展高度约7 km；35 m/s的TVS位于中气旋内部西侧。当龙卷发生于钩状回波的头部时，中气旋和TVS突然增强，直径缩小，底高降低；随后TVS向中气旋中心靠近，即钩状回波头部反射率因子梯度大值区。(4)龙卷发生时双偏振雷达观测到TVS附近ZDR偏低，维持于0 dB附近；CC异常偏低，仅有0.7，TDS特征明显，其伸展高度超过2 km。钩状回波前侧有超过2 dB的ZDR高值弧，其强度和范围逐渐缩小。因此，综合使用双偏振雷达的反射率因子、径向速度、ZDR和CC产品是对龙卷进行观测识别的有效途径之一。此次过程中，ZDR和KDP产品的高值区分别位于钩状回波前部和后部，表明钩状回波内部水凝物粒子大小、形状、数量分布较为复杂，其中KDP对于强降水有较好的指示作用，对龙卷的指示意义较弱。
通过对2020年7月22日安徽省宿州市龙卷的现场灾情调查，并利用地面区域自动气象站、探空资料、欧洲中心再分析资料、蚌埠和阜阳站S波段双偏振雷达资料，分析此次超级单体龙卷风暴的天气背景条件，并探讨龙卷发生时双偏振雷达观测特征。(1)此次龙卷自西向东移动，路径长约60 km，持续时间约1小时，强度为EF2级。(2)龙卷发生于梅雨期，在地面锋面和高空急流围成的区域内，位于超低空急流和高空急流交界的西北象限。探空显示，除了具有2 243 J/kg的对流有效位能(CAPE)，底层丰富水汽之外，环境风速强并且垂直风切变异常偏大是此次过程大气环流背景场中最明显的特征。(3)雷达探测到超级单体钩状回波，中心反射率因子超过55 dBZ，但强反射率因子伸展高度偏低，45 dBZ伸展高度约7 km；35 m/s的TVS位于中气旋内部西侧。当龙卷发生于钩状回波的头部时，中气旋和TVS突然增强，直径缩小，底高降低；随后TVS向中气旋中心靠近，即钩状回波头部反射率因子梯度大值区。(4)龙卷发生时双偏振雷达观测到TVS附近ZDR偏低，维持于0 dB附近；CC异常偏低，仅有0.7，TDS特征明显，其伸展高度超过2 km。钩状回波前侧有超过2 dB的ZDR高值弧，其强度和范围逐渐缩小。因此，综合使用双偏振雷达的反射率因子、径向速度、ZDR和CC产品是对龙卷进行观测识别的有效途径之一。此次过程中，ZDR和KDP产品的高值区分别位于钩状回波前部和后部，表明钩状回波内部水凝物粒子大小、形状、数量分布较为复杂，其中KDP对于强降水有较好的指示作用，对龙卷的指示意义较弱。
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