中国东部沿海地区两次登陆台风多发龙卷天气雷达特征对比分析

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.004

摘要/Abstract

摘要：

基于CINRAD/SA雷达探测资料, 结合探空、地面实况资料及灾情报告, 对台风“凤凰”(0808)和“摩羯”(1814)外围环流在江苏北部和山东东北部地区多发龙卷天气的环境物理量和风暴演变及径向速度特征进行了分析。结果表明: 两次多发龙卷天气出现在台风减弱低压中心的东北象限, 对流抑制能量较小, 抬升凝结高度较低, 对流有效位能中等强度或以上, 相对风暴螺旋度和低层垂直风切变较大。龙卷风暴多出现在台风外围云带, 少数表现为相对孤立的对流单体。“凤凰”外围多发性龙卷主要产生于云带后侧雷暴, 龙卷单体具有后向传播特征。“摩羯”外围多发性龙卷主要产生于云带前端强雷暴, 持续时间较长, 伴有持久的中气旋。龙卷发生阶段, 风暴底层方位相邻距离库之间速度差较大, 具有较强的小尺度涡旋。龙卷产生前期, 风暴低层气旋性涡旋明显加强并维持, 之后快速下传, 底层涡旋强度明显加强, 达到一定强度后地面出现龙卷。

关键词: 多发龙卷, 环境参数, 小尺度涡旋, 切变

Abstract:

Using CINRAD/SA data, sounding data, automatic meteorological station data, and disaster reports, the environmental physical variations, tornado storm evolution, and mean radial velocity characteristics in the peripheral circulation of typhoon "Fung-wong" in the northern Jiangsu province and "Yagi" in northeast Shandong province were analyzed.The results show that the tornadoes occur in the northeast quadrant of the weakening low-pressure center of typhoon, and are characterized by small convective suppression energy, low lift condensation height, medium or strong convective available potential energy, strong low-level vertical wind shear, and large storm-relative helicity.Tornado storms mostly occur in the convective cloud belts in the peripheral circulation of a typhoon and appear as relatively isolated convective cells in small numbers.The multiple tornadoes in the peripheral circulation of typhoon "Fung-wong" occur in thunderstorms at the back of the cloud belt, and the tornado monomer has the characteristics of backward propagation.The multiple tornadoes in the peripheral circulation of typhoon "Yagi" are mainly caused by thunderstorms in the front of the cloud belt and have a long life and persistent mesocyclone.The storms have large velocity differences between adjacent velocity gate pairs at low-level at the tornadoes occurring stage and are accompanied by a significant small-scale vortex.Before the tornadoes occurring stage, the low-level cyclonic vortex of the storm is strengthened significantly and maintained, and then is quickly moved down to the storm bottom where the cyclonic vortex is strengthened significantly.After the cyclonic vortex reaches a particular intensity, tornadoes appear on the ground.

Key words: Multiple tornadoes, Environmental parameters, Small scale vortex, Shear

中图分类号:

P445

温璐璐,韩锐,张吉荣. 中国东部沿海地区两次登陆台风多发龙卷天气雷达特征对比分析[J]. 气象与环境学报, 2022, 38(6): 29-38.

Lu-lu WEN,Rui HAN,Ji-rong ZHANG. The radar observation characteristics of multiple tornadoes in the peripheral circulation of two landfall typhoons in eastern coastal areas of China[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2022, 38(6): 29-38.

图/表 8

图1

图2

表1

图3

图4

图5

图6

图7

参考文献 26

1	Fujita T T. Proposed characterization of tornadoes and hurricanes by area and intensity[R]. Chicago: The University of Chicago, 1971.
2	Brown R A , Lemon L R , Burgess D W . Tornado detection by pulsed Doppler radar[J]. Monthly Weather Review, 1978, 106 (1): 29- 38. doi: 10.1175/1520-0493(1978)106<0029:TDBPDR>2.0.CO;2
3	Doswell III, C A Burgess D W. Tornadoes and toraadic storms: A review of conceptual models[M]//Church C, Burgess D, Doswell C. et al. The Tornado: Its Structure, Dynamics, Prediction and Hazards, Volume 79. Washington DC: American Geophysical Union, 1993: 161-172.
4	俞小鼎, 王秀明, 李万莉, 等. 雷暴与强对流临近预报[M]. 北京: 气象出版社, 2020: 259- 278.
5	Moller A R , Doswell III C A , Foster M P , et al. The operational recognition of supercell thunderstorm environments and storm structures[J]. Weather and Forecasting, 1994, 9 (3): 327- 347. doi: 10.1175/1520-0434(1994)009<0327:TOROST>2.0.CO;2
6	俞小鼎, 郑媛媛, 廖玉芳, 等. 一次伴随强烈龙卷的强降水超级单体风暴研究[J]. 大气科学, 2008, 32 (3): 508- 522. doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2008.03.08
7	郑媛媛, 朱红芳, 方翔, 等. 强龙卷超级单体风暴特征分析与预警研究[J]. 高原气象, 2009, 28 (3): 617- 625.
8	王婷婷, 王宁, 姚瑶, 等. 东北冷涡背景下两类龙卷形成机制的对比分析[J]. 气象与环境学报, 2017, 33 (6): 9- 15. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2017.06.002
9	张小玲, 杨波, 朱文剑, 等. 2016年6月23日江苏阜宁EF4级龙卷天气分析[J]. 气象, 2016, 42 (11): 1304- 1314. doi: 10.7519/j.issn.1000-0526.2016.11.002
10	Wakimoto R M , Wilson J W . Non-supercell tornadoes[J]. Monthly Weather Review, 1989, 117 (6): 1113- 1140. doi: 10.1175/1520-0493(1989)117<1113:NST>2.0.CO;2
11	Bruce D L , Wilhelmson R B . The Numerical simulation of non-supercell tornadogenesis.Part Ⅰ: Initiation and evolution of pretornadic misocyclone circulations along a dry out flow boundary[J]. Journal of the Atmospheric Sciences, 1997, 54 (1): 32- 60. doi: 10.1175/1520-0469(1997)054<0032:TNSONS>2.0.CO;2
12	刁秀广, 万明波, 高留喜, 等. 非超级单体龙卷风暴多普勒天气雷达产品特征及预警[J]. 气象, 2014, 40 (6): 668- 677.
13	赵海军, 刁秀广, 王庆华, 等. 非超级单体龙卷风暴低层流场特征及模拟分析[J]. 山东气象, 2016, 36 (2): 1- 9. doi: 10.3969/j.issn.1005-0582.2016.02.001
14	De Wayne Mitchell E , Vasiloff S V , Stumpf G J , et al. The National Severe Storms Laboratory tornado detection algorithm[J]. Weather and Forecasting, 1998, 13 (2): 352- 366. doi: 10.1175/1520-0434(1998)013<0352:TNSSLT>2.0.CO;2
15	范雯杰, 俞小鼎. 中国龙卷的时空分布特征[J]. 气象, 2015, 41 (7): 793- 805.
16	徐芬, 郑媛媛, 孙康远. 江苏龙卷时空分布及风暴形态特征[J]. 气象, 2021, 47 (5): 517- 528.
17	蒋义芳, 吴海英, 沈树勤, 等. 0808号台风凤凰前部龙卷的环境场和雷达回波分析[J]. 气象, 2009, 35 (4): 68- 75. 68-75, 插2-3
18	肖柳斯, 谌志刚, 胡东明, 等. 强台风"彩虹"衍生的龙卷风特征分析[J]. 气象与环境学报, 2017, 33 (3): 21- 28.
19	植江玲. "艾云尼"台风龙卷天气过程分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (2): 20- 27.
20	黄先香, 俞小鼎, 炎利军, 等. 广东两次台风龙卷的环境背景和雷达回波对比[J]. 应用气象学报, 2018, 29 (1): 70- 83.
21	李彩玲, 吴乃庚, 王硕甫, 等. 台风"艾云尼"(2018)外围两次近距离龙卷的环境条件和雷达特征[J]. 热带气象学报, 2019, 35 (4): 446- 457.
22	白兰强, 孟智勇, SuekiK, 等. 中国热带气旋龙卷的气候统计特征(2006~2018)[J]. 中国科学: 地球科学, 2020, 50 (5): 619- 634.
23	植江玲, 张伟强, 黄先香. "山竹"(1822)台风外围佛山强龙卷天气过程观测分析[J]. 气象与减灾研究, 2019, 42 (4): 251- 260.
24	黄先香, 俞小鼎, 炎利军, 等. 珠江三角洲台风龙卷的活动特征及环境条件分析[J]. 气象, 2019, 45 (6): 777- 790.
25	郑媛媛, 张备, 王啸华, 等. 台风龙卷的环境背景和雷达回波结构分析[J]. 气象, 2015, 41 (8): 942- 952.
26	刁秀广, 孟宪贵, 张立, 等. 台风"摩羯"与"温比亚"环流中龙卷小尺度涡旋特征及可预警性分析[J]. 海洋气象学报, 2019, 39 (3): 19- 28.

日期	时次	K/ΔT/℃	LI/℃	SRH/ (m²·s^-2)	LCL/hPa	CAPE/CIN/ (J·kg^-1)	Wsr/(m·s^-1) 0~1/0~3/0~6 km	q/(g·kg^-1) 925/850/500 hPa
20080729	20(射阳)	34/24	-5.0	173	977	2000/6	13.8/13.5/1.3	18.0/13.4/5.0
20080730	08(射阳)	37/21	-4.9	174	1005	2800/0	13.2/17.7/13.2	16.9/14.3/5.5
20180813	20(徐州)	32/20	-3.4	292	994	1750/0	17.3/15.6/14.6	19.1/13.4/6.5
20180814	08(章丘)	42/23	-0.6	276	975	200/76 1500—2000^*	8.8/22.4/19.7	19.1/17.3/5.5

[1]	徐红, 龚强, 朱玲, 沈历都, 顾正强, 晁华, 王乙舒, 陈军庆. 基于不同时间尺度风切变指数推算风资源的对比分析[J]. 气象与环境学报, 2022, 38(5): 106-112.
[2]	顾正强,龚强,沈历都,徐红,马东雷,朱玲,晁华,冯冬蕾. 辽宁省典型地形测风塔缺测数据线性计算适用性分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37(6): 93-99.
[3]	张端禹, 王飞洋, 叶金桃. 2018年登陆热带气旋“温比亚”影响中国黄淮中部强降雨分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(6): 10-20.
[4]	张楠, 杨晓君, 何群英, 刘一玮, 孙晓磊. 一次台风残涡引发的天津局地暴雨中尺度对流过程分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(4): 1-10.
[5]	姚静, 井宇, 刘勇, 赵强, 王楠. 2016年陕西地区首场伴随“高架雷暴”区域性暴雪过程机理分析[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(6): 24-32.
[6]	沈阳, 沈安云, 苏航, 熊世为, 严文莲. 2016年冬季江苏省一次大范围强浓雾天气过程成因分析[J]. 气象与环境学报, 2017, 33(4): 11-20.
[7]	肖柳斯, 谌志刚, 胡东明, 廖菲. 强台风“彩虹”衍生的龙卷风特征分析[J]. 气象与环境学报, 2017, 33(3): 21-28.
[8]	李崇, 吉曹翔, 夏传栋, 张治, 李典, 孟鹏, 班伟龙, 梁红. 沈阳地区强对流天气潜势预报环境参数特征分析[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(6): 43-51.
[9]	梁维亮, 屈梅芳, 赖珍权, 农孟松. 广西地区一次强雷暴天气过程雷达特征及环境场分析[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(3): 10-18.
[10]	任丽,杨艳敏,金磊,韩冰,关铭. 一次东北冷涡暴雨数值模拟及动力诊断分析[J]. 气象与环境学报, 2014, 30(4): 19-25.
[11]	卢焕珍,刘一玮, 张楠 . 海河流域切变线类暴雨成因分析[J]. 气象与环境学报, 2014, 30(1): 15-22.
[12]	方纯纯,关春玲. 东北冷涡内部中尺度涡旋引起的冰雹天气数值模拟[J]. 气象与环境学报, 2014, 30(1): 8-14.
[13]	李大为,梁红,贾冬婵,夏传栋,赵柳扬,孟鹏. “2011.7.14”沈阳短时强降水多普勒雷达回波特征[J]. 气象与环境学报, 2013, 29(2): 75-80.
[14]	蒋大凯,乔小湜,张宁娜,朱天华. 2009年2月辽宁一次暴雪过程动力条件诊断[J]. 气象与环境学报, 2012, 28(1): 17-23.
[15]	张晓东. 2009年7月17日唐山地区强降水成因分析[J]. 气象与环境学报, 2011, 27(1): 48-53.