2018—2021年渤海中西部海域雷暴大风时空分布特征

doi:10.3969/j.issn.1673-503X.2024.02.011

摘要/Abstract

摘要：

选用自动气象站、ADTD闪电定位和多普勒雷达等观测资料，统计2018—2021年渤海中西部海域雷暴大风的强度、时空分布和天气类型，基于ERA5再分析资料和自动气象站观测资料，分析大范围雷暴大风发生前的物理量参数特征和参考阈值。结果表明：渤海中西部海域雷暴大风风速主要为8~9级，渤海西部和南部近岸海区为发生频次最多的区域，最多月份为6—7月，最多时段为前半夜。持续4 h及以上的雷暴大风过程中，大范围雷暴大风过程占比为86%。导致雷暴大风发生的500 hPa天气系统为冷涡型(46%)、高空槽型(37%)、副热带高压边缘型(12%)和西北气流型(5%)。大范围雷暴大风发生前对流层中层存在明显的干层，应用物理量参数阈值进行预报时，需考虑天气系统和季节气候特征的影响。

关键词: 天气类型, 雷暴大风, 物理量参数

Abstract:

Using observation data from automatic meteorological stations, ADTD lightning positioning, and Doppler radar, we analyzed the intensity, spatiotemporal distribution and synoptic patterns of thunderstorm gust over the central and western Bohai Sea from 2018 to 2021. Based on the ERA5 reanalysis data and observation data from automatic meteorological stations, we also studied the characteristics and reference thresholds of physical quantities before the occurrence of widespread thunderstorms gust. The results indicate that the thunderstorm gust in the central and western Bohai Sea were mainly within the levels of 8 to 9, mostly occurred in the western and southern coastal areas of Bohai Sea, in June and July and in the early night. Among the thunderstorm gust events that lasted for 4 hours or more, the widespread thunderstorm gust events accounted for 86%. The synoptic systems at 500 hPa triggering thunderstorm gust were classified as the cold vortex type (46%), the high-level trough type (37%), the subtropical high edge type (12%), and the northwesterly flow type (5%). There was an obvious dry layer in the middle troposphere before the occurrence of widespread thunderstorm gust. When applying physical parameter thresholds for forecasting, the impact of synoptic systems and seasonal climate features needs to be considered.

Key words: Synoptic system, Thunderstorm gust, Physical parameter

中图分类号:

P457.5/P457.9

左涛,王科,孙晓磊,王亚男. 2018—2021年渤海中西部海域雷暴大风时空分布特征[J]. 气象与环境学报, 2024, 40(2): 86-95.

Tao ZUO,Ke WANG,Xiaolei SUN,Yanan WANG. Spatiotemporal distribution of thunderstorm gust in the central and western Bohai Sea from 2018 to 2021[J]. Journal of Meteorology and Environment, 2024, 40(2): 86-95.

图/表 13

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参考文献 37

1	Johns R H , Doswell Ⅲ C A . Severe local storms forecasting[J]. Weather and Forecasting, 1992, 7 (4): 588- 612. doi: 10.1175/1520-0434(1992)007<0588:SLSF>2.0.CO;2
2	廖晓农, 于波, 卢丽华. 北京雷暴大风气候特征及短时临近预报方法[J]. 气象, 2009, 35 (9): 19- 28.
3	王秀明, 周小刚, 俞小鼎. 雷暴大风环境特征及其对风暴结构影响的对比研究[J]. 气象学报, 2013, 71 (5): 839- 852.
4	余蓉, 张小玲, 李国平, 等. 1971—2000年我国东部地区雷暴、冰雹、雷暴大风发生频率的变化[J]. 气象, 2012, 38 (10): 1207- 1216.
5	费海燕, 王秀明, 周小刚, 等. 中国强雷暴大风的气候特征和环境参数分析[J]. 气象, 2016, 42 (12): 1513- 1521.
6	方翀, 王西贵, 盛杰, 等. 华北地区雷暴大风的时空分布及物理量统计特征分析[J]. 高原气象, 2017, 36 (5): 1368- 1385.
7	严仕尧, 李昀英, 齐琳琳, 等. 华北产生雷暴大风的动力热力综合指标分析及应用[J]. 暴雨灾害, 2013, 32 (1): 17- 23.
8	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.
9	杨晓亮, 杨敏. 2017年秋季河北一次飑线引发的雷暴大风过程分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36 (6): 1- 9. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2020.06.001
10	秦丽, 李耀东, 高守亭. 北京地区雷暴大风的天气—气候学特征研究[J]. 气候与环境研究, 2006, 11 (6): 754- 762.
11	柴东红, 杨晓亮, 吴紫煜, 等. 京津冀地区雷暴大风天气的统计分析[J]. 暴雨灾害, 2017, 36 (3): 193- 199.
12	杨晓霞, 尤莉, 夏凡, 等. 山东内陆和半岛雷暴大风的环境物理量特征[J]. 沙漠与绿洲气象, 2019, 13 (6): 47- 56.
13	华雯丽, 杨晓霞, 田雪珊, 等. 山东省雷暴大风天气学分型与物理诊断量统计特征[J]. 暴雨灾害, 2021, 40 (4): 362- 373.
14	吕晓娜, 牛淑贞, 张一平, 等. 基于概率与权重的雷暴大风潜势客观预报方法研究[J]. 暴雨灾害, 2020, 39 (1): 20- 29.
15	王彦, 于莉莉, 朱男男, 等. 渤海湾海风锋与雷暴天气[J]. 高原气象, 2011, 30 (1): 245- 251.
16	王彦, 唐熠, 赵金霞, 等. 天津地区雷暴大风天气雷达产品特征分析[J]. 气象, 2009, 35 (5): 91-96, 135.
17	张晶, 姚文, 陈海涛, 等. 渤海北部东岸海风锋活动及其触发对流特征分析[J]. 气象与环境学报, 2021, 37 (2): 33- 40. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2021.02.005
18	刘彬贤, 王彦, 刘一玮. 渤海湾海风锋与阵风锋碰撞形成雷暴天气的诊断特征[J]. 大气科学学报, 2015, 38 (1): 132- 136.
19	李延江, 景华, 李江波, 等. 一次渤海强对流天气系统监测与大风成因探讨[J]. 海洋预报, 2013, 30 (1): 25- 35.
20	王亚男, 李英华, 孙密娜. 下垫面对渤海西部雷雨大风影响的数值模拟分析[J]. 海洋预报, 2019, 36 (3): 24- 32.
21	于志明, 王驷鹞, 马东亮. 渤海海洋气象灾害天气分型与预报指标研究[J]. 气象与环境学报, 2018, 34 (1): 106- 111. doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2018.01.013
22	王亚男, 刘一玮, 易笑园. 渤海西部雷雨大风统计特征及对流参数指标分析[J]. 气象, 2020, 46 (3): 325- 335.
23	Taszarek M , Allen J T , Púčik T , et al. Severe convective storms across Europe and the United States. Part Ⅱ: ERA5 environments associated with lightning, large hail, severe wind, and tornadoes[J]. Journal of Climate, 2020, 33 (23): 10263- 10286.
24	Taszarek M , Pilguj N , Allen J T , et al. Comparison of convective parameters derived from ERA5 and MERRA-2 with rainsonde data over Europe and North America[J]. Journal of Climate, 2021, 34 (8): 3211- 3237.
25	Taszarek M , Brooks H E , Czernecki B , et al. Climatological aspects of convective parameters over Europe: A comparison of ERA-Interim and sounding data[J]. Journal of Climate, 2018, 31 (11): 4281- 4308.
26	孟宪贵, 郭俊建, 韩永清. ERA5再分析数据适用性初步评估[J]. 海洋气象学报, 2018, 38 (1): 91- 99.
27	苏永玲, 何立富, 巩远发, 等. 京津冀地区强对流时空分布与天气学特征分析[J]. 气象, 2011, 37 (2): 177- 184.
28	高晓梅, 俞小鼎, 王令军, 等. 鲁中地区分类强对流天气环境参量特征分析[J]. 气象学报, 2018, 76 (2): 196- 212.
29	朱晓彤, 姚凯, 曲美慧, 等. 基于ERA5资料的吉林省东部山区分类强对流预报阈值分析[J]. 气象灾害防御, 2021, 28 (4): 34- 39.
30	孙继松, 陶祖钰. 强对流天气分析与预报中的若干基本问题[J]. 气象, 2012, 38 (2): 164- 173.
31	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.
32	Yang X L , Sun J H , Zheng Y G . A 5-yr climatology of severe convective wind events over China[J]. Weather and Forecasting, 2017, 32 (4): 1289- 1299.
33	王艳, 张义军, 马明. 卫星观测的我国近海海域闪电分布特征[J]. 应用气象学报, 2010, 21 (2): 157- 163.
34	许小峰, 顾建峰, 李永平. 海洋气象灾害[M]. 北京: 气象出版社, 2009.
35	陶局, 易笑园, 赵海坤, 等. 一次飑线过程及其受下垫面影响的数值模拟[J]. 高原气象, 2019, 38 (4): 756- 772.
36	杨晓霞, 万明波, 王文青, 等. 山东省雷暴大风天气的气候特征[J]. 山东气象, 2012, 32 (4): 16- 20.
37	雷蕾, 孙继松, 魏东. 利用探空资料判别北京地区夏季强对流的天气类别[J]. 气象, 2011, 37 (2): 136- 141.

物理量		CAPE/(J·kg^-1)	K/℃	LI/℃	T_{850-500 hPa}/℃	0~6 km垂直风切变/(m·s^-1)
逐月	5月	≥206	≥30.7	≤-0.2	≥30.2	≥23.8
	6月	≥760	≥30.9	≤-3.5	≥30.3	≥25.2
	7月	≥2304	≥36.9	≤-4.0	≥25.6	≥13.8
	8月	≥2913	≥35.6	≤-4.7	≥25.5	≥13.3
天气型	高空槽	≥709	≥32.5	≤-3.6	≥30.2	≥15.9
	冷涡	≥1130	≥34.7	≤-2.0	≥28.2	≥16.1
	副高边缘	≥2764	≥38.9	≤-4.5	≥25.0	≥12.2

[1]	胡鹏宇,徐爽,耿世波,陈传雷,苏畅,陈晟源. 一次冷涡背景下沈阳地区雷暴大风过程的特征分析[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(5): 9-18.
[2]	刘松涛, 高梦竹, 齐铎, 王承伟. 基于CMA-MESO模式的黑龙江省强对流天气分类预报方法研究[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(4): 38-46.
[3]	谢启玉,李京梅,周琴,赵娟,郭晓宁. 2015—2018年青海东部城市群O₃污染特征及其气象条件分析[J]. 气象与环境学报, 2023, 39(2): 53-61.
[4]	杨晓亮,杨敏. 2017年秋季河北一次飑线引发的雷暴大风过程分析[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(6): 1-09.
[5]	王博妮,张雪蓉,孙明,田力,濮梅娟. 江苏地区雨雾天气特征及成因研究[J]. 气象与环境学报, 2020, 36(1): 58-66.
[6]	刘希文, 李得勤, 韦惠红, 徐双柱, 苟阿宁. 2013年湖北地区两次雷暴大风过程环境及雷达回波特征[J]. 气象与环境学报, 2018, 34(1): 1-10.
[7]	程月星, 戴健, 王玮琦, 李艳. 北京市朝阳区重空气污染天气类型分析[J]. 气象与环境学报, 2017, 33(5): 44-52.
[8]	李石, 张菁, 张淑杰, 宋晓巍, 慕臣英, 徐全辉, 郑闯, 刘青. 沈阳地区日光温室内最低气温变化特征及其预报模型研究[J]. 气象与环境学报, 2016, 32(6): 130-136.
[9]	阎访,陈静,卞韬,廖颖慧,张翠华. 一次雷暴大风的物理环境场和多普勒雷达回波特征[J]. 气象与环境学报, 2013, 29(1): 33-39.
[10]	康富贵,李耀辉,. 2010年民勤沙地近地面沙尘气溶胶浓度特征[J]. 气象与环境学报, 2010, 26(6): 6-12.
[11]	王艳华,任传友,刘江,吕艺,李恂,张菁. 沈阳市急性心肌梗塞患者死亡与气象条件的关系[J]. 气象与环境学报, 2009, 25(5): 62-66.
[12]	陈传雷,蒋大凯,孔令军. 近53年辽宁雾的时空分布及成因分析[J]. 气象与环境学报, 2006, 22(1): 21-24.
[13]	梁军. 大连地区暴雪预报业务系统[J]. 气象与环境学报, 1999, 15(1): 12-13.