中国强龙卷发生的环境条件及其相应的中气旋特征研究

首先，在收集中国大量龙卷超级单体风暴和非龙卷超级单体风暴个例基础上，利用探空资料和NCEP再分析资料分析龙卷和非龙卷超级单体在环境条件方面的差异，特别着重分析F2级以上强龙卷超级单体风暴和非龙卷超级单体风暴在环境条件方面的差异；第二，在上述大量个例中选取多普勒雷达资料完整并且中气旋距离雷达不超过100km的个例分析研究强龙卷超级单体风暴和非龙卷超级单体风暴在中气旋结构和演变方面的差异；第三，研究外围螺旋雨带上产生龙卷和不产生龙卷的登陆热带气旋在环境条件和多普勒雷达回波特征方面的差异；第四，研究超级单体风暴与热力边界（主要包括锋面、雷暴出流边界等）的相互作用是否有利于龙卷产生，充分利用区域高密度自动站、雷达和高分辨率卫星云图确定热力边界。整个项目的研究结果将为提高我国龙卷预警的准确率增加预警提前时间打下基础。

龙卷是最猛烈的对流天气，随着中国新一代天气雷达布网，有可能对中国龙卷的环境背景与雷达回波特征进行研究，填补这方面的空白。主要研究内容包括：1）1961-2010年50年间中国EF2或以上级强龙卷的时空分布特征；2）中国EF2或以上级强龙卷的环境背景特征；3）中国EF2或以上级强龙卷的雷达回波形态与中气旋特征；4）中国热带气旋外围雨带微型超级单体龙卷的环境背景与雷达回波特征及其与西风带龙卷的比较. 根据1961-2010年灾害大典资料，统计得到全中国在这50年间共发生165次EF2或以上级龙卷，其中包括4次EF4级龙卷，其分布主要在东北、华北东部、黄淮、江淮以及广东海南等地势相对平坦地区，其中江苏省出现最多；年代际变化中以1986-1990的5年期发生频率最高；年变化有两个峰值，一个是7月份另一个是4月份。 区分龙卷和非龙卷超级单体环境的最好参数是抬升凝结高度LCL和0-1km垂直风切变。这一点最初是由美国学者发现（Brooks and Craven, 2002; Evans and Doswell,2002; Thompson et al.,2003）,而我们上述工作完全证实了他们的结论也能很好地应用于中国。相对于非龙卷超级单体，龙卷超级单体对应显著更低的LCL和显著更强的0-1km垂直风切变。使用LCL和/或0-1km风矢量差的箱须图（图17b和图18b）或两者的点聚图（图19），都可以在相当大的程度上区分龙卷和非龙卷超级单体的环境。 导致EF2或以上级的中国龙卷超级单体的形态主要有孤立型和嵌入型，总体上说中国的龙卷超级单体中，孤立型更多见。导致龙卷超级单体中，呈现出经典的钩状回波和有界弱回波区的只占30%左右，其他大部分龙卷超级单体的形态都是非经典的。相对于非龙卷超级单体，在龙卷发生时刻，中国龙卷对应的最强中气旋通常具有明显更小的直径和更强的垂直涡度。龙卷个例中的中气旋都呈现出类似的演变规律，首先中层中气旋（地面以上3-5km）首先开始发展，然后地面附近（距离地面2km以下）中气旋逐渐开始发展加强，最终导致龙卷。从表2可以看出，上述龙卷个例中，几乎都有靠近地面中气旋的发展，其垂直涡度绝大多数（14个个例中的12个）都在1.0个中气旋单位（10-2 s-1）以上，其中一大半（14个个例中的8个）的低层中气旋强度在2.0个中气旋单位以上。