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回复:【气象科普】关于雷暴的那点事

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2.4 雷暴的抬升动力条件
对于想要触发雷暴来说,有了水汽和不稳定能量是不够的,所谓的雷暴三要素正是包括水汽,不稳定能量,动力条件这三点,雷暴的抬升/触发因素有很多;包括切变线、冷/暖锋、热力环流、地形因素形成的辐合线、干线等,有部分论文指出雷暴甚至可以由重力波触发


IP属地:天津来自Android客户端43楼2020-05-06 07:46
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    超级单体风暴的分裂与选择性加强
    ①风暴分裂的机理: 我们在前面已经了解了垂直风切变在超级单体风暴形成中的作用;而现在我们正式介绍一下超级单体风暴的演变机理--分裂和选择性加强;首先,当垂直风切变≧15m/s,最好≧20m/s时会产生显著的水平涡度。由雷暴的上升气流将水平涡度转化为垂直涡度并扭曲为一个气旋-反气旋对。由于气旋-反气旋对与环境风相互作用会在涡度最强的风暴中层产生低压扰动并促使风暴分裂,而降水的拖拽作用会加快风暴分裂的过程。
    ②选择性加强的机理:对于选择性加强,首先我们需要借助风矢端图(螺线图)来判断:当风向随高度顺转显著时,即速度矢端图低层为明显气旋性曲率时,则上升气流向右侧移动靠近气旋性涡旋一侧,低压扰动位于高压扰动之上。这种情况则有利于气旋性超级单体加强,反气旋性风暴受到抑制,在反气旋风暴受抑制很强时有时候甚至只能观测到气旋性右移风暴。而反之则有利于反气旋性超级单体加强。对于北半球的风暴来说,观测到的绝大多数风暴分裂过程都是气旋性右移风暴加强的。而当速度矢端低层为一条直线时,气旋和反气旋式风暴会同等发展
    下图为超级单体风暴分裂和选择性加强的示意图,并举例了2007年7月9日河北南部超级单体的分裂过程雷达图




    IP属地:天津来自Android客户端45楼2020-05-06 08:50
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      2026-08-22 16:39:59
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      ⒊强对流风暴的回波特征
      ⒊1 普通对流单体的回波特征
      这个应该没有什么好说的,夏季午后最常见的热雷雨就已经足以能反应出这种雷暴的回波特征,其在雷达图上最大反射率因子区域通常位于对流单体的中心。反射率梯度不大。这是因为其通常发生在较弱的垂直风切变背景下,上升气流垂直,普通对流单体的最大反射率因子强度通常在50dbz左右,部分情况下也可以超过60dbz,反射率因子的大小通常与风暴内部的粒子相态有关
      如下图就是一个普通对流单体


      IP属地:天津来自Android客户端48楼2020-05-06 09:18
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        3.2多单体雷暴的雷达回波特征
        多单体雷暴的雷达特征有多种,其中发生不同强度垂直风切变背景下的多单体风暴回波特征不同,若多单体风暴发生在较弱的垂直风切变背景下,雷达回波上体现雷达特征较为松散(图二),当其中一个对流单体减弱后会促使其他对流单体发展,而当垂直风切变强度增加时,多单体风暴的组织化也会随之加强,相比起垂直风切变较小背景下的多单体,结构更加紧密,并且生命史也会更加长久,如果多单体继续发展,最后可能会发展成超级单体风暴并造成更大的灾害,结构紧密的多单体风暴最大特征是低层存在反射率因子高梯度区,反射率因子普遍也比较高,除此之外有时在雷达剖面上会体现出低层WER(弱回波区),这表明低层存在较强的上升气流。这里另外提出多单体风暴的一种特殊形态--脉冲风暴,从雷达剖面上来看雷达回波通常从6-9km的中层开始发展,最大反射率因子一般≧50dbz,缘由可能和强cape背景下的强上升运动和0度层以上的粒子相态有关。



        IP属地:天津来自Android客户端49楼2020-05-06 09:41
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          ⒊3 飑线 弓形回波的雷达特征
          对于飑线来说,有国内学者定义国内飑线雷达回波特征为:
          ①40dbz以上的回波的长宽比为5:1
          ②40dbz以上的回波的长度不小于100km
          ③在雷达上线性对流可以是连续的,也可以是断裂的,至少整体看上去整个线性对流是准连续的
          ④在速度图上体现为风向风速的辐合区,或在前侧存在辐散型流场
          飑线后侧有广泛的层状云降水区域,一般在后侧的层状云降水区域有≧40dbz的回波区域存在被称为次级强回波区
          除了飑线以外,另一种造成极端大风天气的中尺度系统也是值得注意的,这就是弓形回波,弓形回波的雷达回波特征恰如同其名,在雷达图上体现为弓形,反射率因子梯度很高,后侧有后侧入流缺口(RIN),并在速度图上可观测到显著的后侧入流急流.(RIJ),这种对流风暴演变模式有很多,可以镶嵌在大范围飑线内,也可以由超级单体转变而来,值得注意的是弓形回波的两侧有时会存在气旋-反气旋涡度中心,可以产生雷暴大风和龙卷。
          图下为2017年7.9北京飑线和2011.4.29山东济南的弓形回波



          IP属地:天津来自Android客户端50楼2020-05-06 10:02
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            ⒊4 超级单体风暴的雷达特征
            前文已经提到超级单体风暴主要分为低降水型超级单体(lp) 高降水型超级单体(hp)和经典型超级单体(cl),超级单体在速度图上的特征包括中尺度气旋-反气旋、强烈的风暴顶辐散等。由于风暴内部的强烈上升气流,超级单体最大反射率因子一般在60dbz以上(但是梅雨季江淮地区部分超级单体最大反射率因子仅在60dbz以下,可能和湿层厚度和零度层高度等有关),通过对超级单体的雷达垂直剖面可以发展显著的回波悬垂、有界弱回波区(BWER)和回波墙特征以下逐一介绍这三种超级单体风暴的雷达回波特征:首先介绍经典型超级单体,经典型超级单体最显著的特征包括钩状回波(但是有时因为低层中气旋的原因会呈现出指状回波)、入流缺口和反射率因子高梯度区这三种特征。
            强降水超级单体风暴回波特征多种多样,包括肾型,螺旋型,跨度较大的钩状和S型,在速度图上,其中气旋一般位于风暴前侧,而中层为了补偿风暴后侧下沉气流则会加强后侧入流,在速度图上则体现为后侧入流急流。当hp超级单体风暴出现后侧入流缺口和后侧入流急流后若条件适合会维持发展一段时间,但若条件较差或冷池较强则会加快超级单体风暴向弓形回波转变的过程。
            低降水型超级单体风暴由于RFD并不强,所以在雷达图上反射率因子强度并不高但是在速度图上仍然可以观测到显著的中气旋,由于其发生在背景环境风较强,整层大气较干的背景下;降水不是很强,但是这种环境恰恰有利于冰雹生长,所以其相态主要以冰雹和大雨滴为主,尽管钩状回波不显著,但反射率因子依然比较高。
            此外,除了这三种超级单体风暴外,还有一种mini型超级单体风暴,其大小不足经典型超级单体风暴的1/2,但是在反射率产品和速度图上的表现与普通超级单体特征相近,通常发生在强的垂直风切变和台风外围的雨带上,主要伴随天气现象有雷暴大风,短时强降水和龙卷
            如下图所示:
            分别是2016年江苏阜宁EF4龙卷母风暴(hp超级单体)
            2005年安徽灵璧EF3龙卷母风暴(S型hp超级单体)
            2002年皖北经典型超级单体
            2008年浙江温州微型超级单体(产生EF3龙卷)





            IP属地:天津来自Android客户端51楼2020-05-06 10:47
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              本文到此结束,但是这绝对不是一篇完美的文章,必然存在遗漏,若有不同或需要补充的意见欢迎提出


              IP属地:天津来自Android客户端53楼2020-05-06 10:54
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                结尾补充:对于识别超级单体风暴等一类的系统,主要还是依靠径向速度图/相对风暴速度图来识别,因为中尺度气旋才是这种系统最大的特点,如果仅凭借雷达图来识别并不能确定


                IP属地:天津来自Android客户端55楼2020-05-06 11:05
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