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一次东北冷涡降雹过程的防雹效果分析

沙漠与绿洲气象 2025年

作者：尚博刘博蔡淼雷敏姚宏伟长春市气象局中国气象局人工影响天气中心中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室

基于ERA5、天气雷达和自动站分钟雨量资料，对2023年7月6日长春地区一次东北冷涡天气地面高炮作业的防雹效果进行了分析，结果表明：防雹作业前，≥45 dBZ的强回波在短时间内迅速增加，面积占比达到70.4 %，垂直积分液态水含量出现跃增... 详细信息

基于ERA5、天气雷达和自动站分钟雨量资料，对2023年7月6日长春地区一次东北冷涡天气地面高炮作业的防雹效果进行了分析，结果表明：防雹作业前，≥45 dBZ的强回波在短时间内迅速增加，面积占比达到70.4 %，垂直积分液态水含量出现跃增，12分钟最大跃增量达到41 kg/m2，冰雹指数也表明有较大降雹概率。防雹作业后，最大回波中心强度逐渐减小，≥45 dBZ强回波的面积呈现递减趋势，强回波体积开始分散并分裂，中心高度明显降低，垂直积分液态水含量呈现减小趋势，冰雹指数逐渐降低至零。受防雹作业影响，作业区总降水量、降水峰值的振幅波动及降水峰值的数量均低于上、下游两个对比区，在作业影响时段结束后，作业区降水峰值达到最大。综合以上，此次防雹作业对冰雹自然生长产生了一定的抑制作用。

关键词：东北冷涡防雹作业效果分析

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东北冷涡对海河流域初夏降水异常的影响

地球物理学报 2017年第10期60卷 3745-3752页

作者：何丽烨马宁郭军天津市气候中心天津300074

东北冷涡是东亚中高纬度地区的重要天气系统,其频繁活动可能导致显著的气候效应,不仅对东北局地,而且对海河流域地区初夏降水产生影响.本文利用海河流域34个地面气象台站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对东北冷涡与海河流域初夏... 详细信息

东北冷涡是东亚中高纬度地区的重要天气系统,其频繁活动可能导致显著的气候效应,不仅对东北局地,而且对海河流域地区初夏降水产生影响.本文利用海河流域34个地面气象台站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对东北冷涡与海河流域初夏降水的关系进行研究,结果表明:初夏东北冷涡活动与海河流域降水存在显著的相关关系,对其空间分布亦有重要影响.当东北冷涡活动偏多(少)时,海河流域北部地区(尤其是海河下游)初夏降水可能偏多(少),对应时间系数为正(负)时海河流域初夏降水EOF第二模态北多(少)南少(多)的空间分布.在东北冷涡活动偏多年,东北冷涡引导北方"干冷"空气南下推进至海河流域北部,伴随该地区源自西风带水汽输送和水汽辐合的增强,形成了"上干下湿"的不稳定层结,在上升运动的触发下,导致海河流域北部初夏降水偏多;而东北冷涡活动偏少年情况正好相反.东北冷涡活动为海河流域尤其是海河下游地区初夏降水预测提供了具有参考意义的结果,其活动指数与海河下游初夏降水距平的符号一致率在近30年高达83%.

关键词：东北冷涡海河流域海河下游初夏降水气候效应

东北冷涡引起的对流输送过程个例分析和数值模拟

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地球物理学报 2018年第9期61卷 3607-3616页

作者：李丹卞建春中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室北京100029 中国科学院大学地球科学学院北京100049

平流层-对流层物质交换是影响全球大气成分收支的重要过程.过去的研究认为大尺度的交换过程在平流层-对流层物质交换中最为重要,但是近些年的研究表明,中小尺度过程对平流层-对流层物质交换也有重要贡献.本文利用OMI和MLS数据、ERA-Inte... 详细信息

平流层-对流层物质交换是影响全球大气成分收支的重要过程.过去的研究认为大尺度的交换过程在平流层-对流层物质交换中最为重要,但是近些年的研究表明,中小尺度过程对平流层-对流层物质交换也有重要贡献.本文利用OMI和MLS数据、ERA-Interim再分析资料,结合中尺度WRF模式综合分析了东北地区发生在冷涡前部和冷涡后部的两次强对流天气过程.结果表明:发生在冷涡前部暖锋云系中的强对流持续时间长,对流垂直尺度小,下平流层静力稳定度高;发生在冷涡后部的孤立强对流持续时间短,水平尺度较小,且在对流层顶附近,静力稳定度小,对流可穿出热力学对流层顶.从示踪物分布情况来看,两次强对流都可将示踪物输送到对流层顶附近,但是冷涡前部对流可将示踪物从边界层输送到整个对流层,而孤立对流是把示踪物输送到对流层顶,而不与自由对流层空气发生混合.

关键词：平流层-对流层物质交换东北冷涡对流输送 WRF模式

与东北冷涡相伴的高空急流诱发平流层重力波的数值模拟研究

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地球物理学报 2014年第1期57卷 10-20页

作者：陈丹陈泽宇吕达仁中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测重点实验室北京100029 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

使用中尺度数值模式WRF-ARW,针对2010年6月发生在中国东北地区一例伴随对流层高空西风急流（位于～9 km高度）演变过程出现的平流层重力波活动特征开展了数值模拟.事件发生期间,对流层区域环流处在一个东北冷涡系统的控制之下.模拟结果... 详细信息

使用中尺度数值模式WRF-ARW,针对2010年6月发生在中国东北地区一例伴随对流层高空西风急流（位于～9 km高度）演变过程出现的平流层重力波活动特征开展了数值模拟.事件发生期间,对流层区域环流处在一个东北冷涡系统的控制之下.模拟结果再现了该东北冷涡的发展和维持过程,以及与之相伴的高空急流的特征.模拟结果揭示出在急流区域上空的平流层中存在显著重力波活动现象.分析结果显示,重力波活动与急流存在紧密联系,在水平方向上,重力波呈显著的二维结构,出现在急流出口区上部并逆背景流向西传播.功率谱分析结果表明盛行波动具有～700 km水平尺度、9～12 h时间尺度以及4～5 km垂直波长.由于急流的存在,造成其与平流层中下部之间存在显著的水平风速垂直切变,与切变相伴的耗散使得上传的重力波动量通量数值随着高度升高而递减.同时,在18～20 km高度间出现的西风-东风转换带极大地抑制了波动在垂直方向的传播,形成显著动量通量沉积效应.估算结果表明,在11～20 km高度之间,这种效应的整体作用相当于对该层背景流施加强度为0.86 m·s-1·day-1的动力阻曳.

关键词：平流层重力波高空急流地转适应东北冷涡

东北冷涡影响下江淮地区一次飑线过程的模拟分析

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气象 2020年第3期46卷 357-366页

作者：杨吉郑媛媛夏文梅孙康远中国气象局交通气象重点开放实验室南京210009 江苏省气象科学研究所南京210009 南京气象科技创新研究院南京210009

利用四维变分同化分析系统模拟和雷达拼图资料分析了2012年5月16日东北冷涡影响下的弱飑线过程。结果表明:较强的地面辐合线是该次过程在较弱稳定条件下被触发的重要原因,也是系统前期快速发展的重要原因;东北冷涡影响下中层不断输送干... 详细信息

利用四维变分同化分析系统模拟和雷达拼图资料分析了2012年5月16日东北冷涡影响下的弱飑线过程。结果表明:较强的地面辐合线是该次过程在较弱稳定条件下被触发的重要原因,也是系统前期快速发展的重要原因;东北冷涡影响下中层不断输送干冷空气到江淮地区,飑线内对流部分由降水拖曳导致的下沉气流遇到夹卷进入下沉气流内的环境干空气,使得其中雨滴蒸发造成空气冷却,下沉到地面形成冷池;冷池形成之后,垂直风切变方向不垂直于系统,且切变值较弱,造成水平涡度不平衡,是该飑线发展相对较弱的主要原因,此外不稳定条件和湿度条件较差也可能是系统没有发展为强飑线的原因。该次飑线过程的重要特点是较强的地面辐合线;较干的环境条件,意味着凝结潜热释放较少,而系统中的垂直运动更多取决于冷池和垂直风切变之间的水平涡度平衡。

关键词：飑线东北冷涡模拟

东北冷涡背景下飑线发展机制的理论分析和数值研究

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大气科学 2019年第2期43卷 361-371页

作者：张弛王咏青沈新勇李小凡南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029 浙江大学地球科学学院杭州310027

在CM1模式动力框架基础上,推导出结合尺度分析得到的强对流天气发生发展的必要条件,并选择典型东北冷涡背景下的飑线过程,以200 m的高精度水平网格距进行数值模拟和对比试验,验证理论结果的同时得到东北冷涡飑线形成的条件。通过模式数... 详细信息

在CM1模式动力框架基础上,推导出结合尺度分析得到的强对流天气发生发展的必要条件,并选择典型东北冷涡背景下的飑线过程,以200 m的高精度水平网格距进行数值模拟和对比试验,验证理论结果的同时得到东北冷涡飑线形成的条件。通过模式数据做尺度分析,得到飑线系统中平流、对流以及沉降作用对水汽变量的影响最大,飑线的出现需要水汽分布和上升气流的配合,水汽相变影响次之,湍流作用相对较小。东北冷涡不同区域的模拟验证了理论分析的结果,冷涡西南侧受冷涡引导南下的冷空气影响,配合低层暖平流出现不稳定层结,结合有横向梯度的湿度场,可以形成飑线。在上升气流强的区域受水汽浓度和温度的影响在中高层容易形成强的雷达回波,两侧和积分一段时间后的低层受沉降作用的影响也会出现强的雷达回波。

关键词： CM1云模式东北冷涡飑线发展机制

中国东北冷涡背景下连续发生的中尺度对流系统的组织演变特征个例分析

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北京大学学报（自然科学版） 2022年第3期58卷 421-433页

作者：朱宇宁孟智勇雷蕾易笑园刘泓君李飒北京大学物理学院大气与海洋科学系北京100871 31440部队沈阳110000 北京市气象台北京100089 天津市气象台天津300074

使用雷达、地面加密观测、探空数据和ERA5再分析数据研究2009年7月22日0400—2400 UTC的21小时内东北冷涡后部在京津地区连续发生的4次中尺度对流系统的组织形态演变和中尺度环境特征。研究结果表明,在东北冷涡后部稳定的西北气流背景下... 详细信息

使用雷达、地面加密观测、探空数据和ERA5再分析数据研究2009年7月22日0400—2400 UTC的21小时内东北冷涡后部在京津地区连续发生的4次中尺度对流系统的组织形态演变和中尺度环境特征。研究结果表明,在东北冷涡后部稳定的西北气流背景下,由于东北冷涡后部对流层中层西北气流中的浅槽、其在对流层低层发展的低槽和低涡以及对流层低层高压脊西北部的西南暖湿气流与冷池之间复杂的相互作用,导致4次过程中强对流的组织形态各异。第一次过程受冷涡西侧一个浅槽锋生影响,在河北北部形成西南‒东北走向弱对流线,对流线位于北京北部的对流发展较强,移动迅速,发展为超级单体和弓形回波,其冷池出流和西南暖湿气流辐合形成西北‒东南走向的后部增生型组织形态,横贯京津地区。第二次过程是第一次过程位于北京南部的冷池出流触发,形成超级单体,之后受第一次过程冷池向西出流的影响,产生西南‒东北走向的后部增生型对流线。第三次过程发生在第一个浅槽造成对流层低层低涡发展的环境下,低涡西侧的偏北风与低层高压脊北部的偏南风在冷池上面辐合,造成多条平行的西北‒东南走向的后部增生型对流线,产生列车效应,造成天津的强降水。第四次过程由冷涡西南部的又一个浅槽锋生和冷涡在天津北部调整出的切变线共同触发,两个初始的西南‒东北走向对流线合并形成一条西南‒东北走向的线状对流,最后南侧的对流发展为弓形回波。4次过程中出现的弓型回波部分还具有弓箭回波结构特征。

关键词：东北冷涡中尺度对流系统(MCSs) 浅槽低涡冷池组织形态

基于Cloudsat探测的一次非典型东北冷涡结构及其降水

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地球物理学报 2013年第8期56卷 2594-2602页

作者：施春华李慧郑彬郭栋南京信息工程大学大气科学学院气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学语言文化学院南京210044 中国气象局广州热带海洋气象研究所热带季风重点开放实验室广州510080

采用ERA-Interim气象分析资料、云顶亮温TBB资料、Cloudsat云雷达资料、降雨量资料等,对2009年6月10日至12日我国东北地区的一次冷涡天气过程进行研究,重现了该冷涡的精细三维结构和演变过程.分析表明冷涡发生前,东北亚地区处于南北双... 详细信息

采用ERA-Interim气象分析资料、云顶亮温TBB资料、Cloudsat云雷达资料、降雨量资料等,对2009年6月10日至12日我国东北地区的一次冷涡天气过程进行研究,重现了该冷涡的精细三维结构和演变过程.分析表明冷涡发生前,东北亚地区处于南北双槽结构之间,随后北槽向赤道发展切断后形成东北冷涡.南槽背景的冷涡热力结构特殊,强冷空气集中在涡内西北象限,暖湿空气在东北象限,南部为相对中性空气,该配置导致北部暖锋强盛,西部冷锋仅在发展初期较强,冷涡过程没有经典挪威学派的气旋锢囚锋出现.冷涡发展初期,狭长冷舌快速入侵南下,冷舌前冷锋对流降水较强,冷舌后部左侧还有暖锋降水;冷涡发展后期,冷锋减弱,冷锋上的高层云停止降水,系统内主要为冷涡北部的暖锋雨层云降水;冷涡成熟后,中心辐合加强,有较强的对流性降水.

关键词：东北冷涡切断低压对流降水锋面降水南槽

典型东北冷涡个例的平流层-对流层交换过程数值模拟研究

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中国科学：地球科学 2014年第7期44卷 797-809页

作者：陈丹吕达仁陈泽宇南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心气象灾害教育部重点实验室南京210044 中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测重点实验室北京100029 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

利用中尺度模式WRF对发生于2010年6月19~23日的我国东北地区一次典型冷涡过程开展高垂直分辨率数值模拟研究.在模式结果再现此次东北冷涡基本特征的基础上,进一步用Wei公式考察该冷涡引起的平流层-对流层质量交换的时空分布特征.分析结... 详细信息

利用中尺度模式WRF对发生于2010年6月19~23日的我国东北地区一次典型冷涡过程开展高垂直分辨率数值模拟研究.在模式结果再现此次东北冷涡基本特征的基础上,进一步用Wei公式考察该冷涡引起的平流层-对流层质量交换的时空分布特征.分析结果表明,此次冷涡过程所引起的穿越对流层顶的质量交换总效应表现为平流层向对流层的净输送.在冷涡形成前期,即大型槽脊发展阶段,已经存在活跃的交换.在冷涡活动的整个过程中,槽后和冷涡移动方向的后部主要表现为空气质量由平流层向对流层的输送,而在槽前和冷涡移动方向的前部主要表现为由对流层向平流层的输送.这种空间分布形态主要是由对流层顶变化项决定,但由于其引起的向上、向下交换量作用相抵消,因此它对净交换量的贡献很小,而对此次过程净交换的贡献起决定性作用的是水平运动项.冷涡活动区域平均的总交换通量随时间的变化特征表现为三段：（1）在冷涡形成前期,存在较强的平流层空气向对流层输送过程;（2）随着冷涡的形成发展,总通量表现为TST-STT-TST波动趋势;（3）冷涡发展后期,又表现为平流层空气向对流层输送.

关键词：平流层-对流层交换质量通量东北冷涡 WRF模式

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