【摘 要】
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随着全球气候变暖,暴雨、冰雹、龙卷、雷暴、大风等强对流天气造成的灾害日益显著。其发生时间短、发展迅猛、致灾性强等特点一直是研究的重点与难点。近年来关于这类灾害性天气的研究也逐渐增多。因对流系统尺度小,发生发展机制复杂,常规天气探测水平有限,强对流天气的落区、分类型预报的准确率还较低。因此本文着重以长三角地区即江苏省、浙江省、上海市为研究区域,运用较为详细的站点资料记录,统计1971-2006年包括
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随着全球气候变暖,暴雨、冰雹、龙卷、雷暴、大风等强对流天气造成的灾害日益显著。其发生时间短、发展迅猛、致灾性强等特点一直是研究的重点与难点。近年来关于这类灾害性天气的研究也逐渐增多。因对流系统尺度小,发生发展机制复杂,常规天气探测水平有限,强对流天气的落区、分类型预报的准确率还较低。因此本文着重以长三角地区即江苏省、浙江省、上海市为研究区域,运用较为详细的站点资料记录,统计1971-2006年包括冰雹、龙卷、雷暴、大风(≥17.2m/s)天气现象日值数据集及1991-2009年逐小时降水数据集,分析36年冰雹、龙卷、大风、雷暴天气及19年短时强降水天气发生的时空分布特征。利用MICAPS系统平台对短时强降水与冰雹天气发生发展机制了解分析,提炼关键区域强对流天气的概念模型,并运用NCEP资料对对流性天气进行诊断,实现强对流指标参数体系本地化,为强对流天气分类潜势预报提供参考。对时空分布统计分析的结果表明:(1)龙卷、冰雹、雷暴、大风年发生频率呈先递减后略增趋势。(2)月季变化显示冰雹在4-7月发生最多,雷暴与大风日数7月达到峰值,龙卷高发月在7-9月。(3)区域分布结果显示:冰雹发生频次大值区位于江苏省东北部、浙江省中部地区发生日数也较多;龙卷高发区位于杭州湾;雷暴天气自北向南增多;大风天气由东部沿海向西部骤减,强降水天气日数浙江省由东向西递减、江苏省由北向南递减。(4)计算强对流天气发生日数年变化差异分布,雷暴变差系数大值区位于浙江东部沿海;大风日数年变化大的站点集中在江苏省中部与北部。(5)由年频率Morlet小波变换分析除大风天气外,冰雹、龙卷、雷暴都显示日数变化在时间域中存在多层次的时间尺度结构和局部变化特征,且短周期震荡频率一般都在3-6a之间,波动能量较强。但不同类型强对流天气出现3-6a周期震荡对应主要影响时间不相同,显示出相对独立性。选取有3站及以上记录的区域性冰雹天气及3小时降水量大于等于l00mm的个例进行天气学分型,按照500hPa强降水个例分三个类型:华北冷涡型占40%,副高边缘型36%,台风倒槽型24%;区域性冰雹天气形势为冷涡型82%,西风槽型18%。对冷涡背景条件下区域性冰雹过程与三小时降水量大于l00mm的极端强降水过程环境场条件的差异进行探讨,结果表明冰雹发生在高空急流轴附近,850hPa-200hPa均有冷涡存在,冷涡深厚且有冷中心配合。中高层干舌对应下层湿舌,呈干对流风暴特征。低层干线、地面辐合线是冰雹天气主要触发机制。短时强降水发生时高空急流偏北偏弱,高空冷涡浅薄,低层伴有低空急流,降水位于深厚湿对流区域。计算分析3小时降水量大于等于l00mm及区域性冰雹中表征大气稳定度、温湿参量等物理量及6小时物理量变量,结果表明:CAPE、SI、SWEAT、0-3km垂直风切变、最有利抬升指数对判断强对流天气是否发生效果较好,但不能判别强对流天气类型。0℃层高度、-20℃层高度、850hPa与500hPa温差、大气可降水量、1000hPa-500hPa水汽通量散度、抬升指数、A指数,K指数,总指数、0-6km垂直风切变对判别强对流天气效果较显著。冰雹天气发生前CAPE6小时增量远大于区域性强降水天气中增量;降水与冰雹发生前6小时内均有水汽通量辐合、大气可降水量增强趋势,冰雹天气中两者变量都较小,大部分冰雹LI6小时内减幅达到4℃以上,层结不稳定度在短时间加剧,而暴雨天气中不稳定度增量较小。为提高强对流分类预报准确性,还需继续深入中尺度对流系统的三位结构及发展机制研究,对流性参数阈值范围需要在高时空分辨率资料及更多强对流天气个例的基础上进一步提高。
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