我国derecho发生发展的统计特征和数值模拟研究

A Derecho is a widespread and long-lived convectively induced straight-line windstorm that is associated with a band of severe thunderstorm in the form of a squall line, a bow echo or a supercell. Derecho hazards can be as substantial as hurricanes and tornados hazards. A lot of researches had been done on derechos in the western countries, but very little in China. A preliminary study captured differences between derechos in China and that in the Western countries. Accordingly, derechos in China should be researched thoroughly. This program aims at acquiring the activity rule of derechos, the observational characteristics of derecho-producing mesoscale convective systems, and the characteristics of favorable environments with multiple observation data and FNL analysis data. Moreover, the main dynamical processes contributing to the development of derechos will be investigated by high-resolution numerical simulations. The execution of this program is meaningful in science, and also valuable in improving the forecasting of derechos in China.

Derecho指的是引起大范围、长时间直线型大风（雷暴大风）的强对流事件，常由飑线、弓形回波或超级单体引起，其危害不亚于龙卷和飓风。欧美国家已有一些针对derecho的研究工作，而国内针对derecho的研究尚少见；初步研究表明我国的derecho与欧美国家有相同点，但也有不同点；因此有必要对我国的derecho进行深入系统的研究。本项目拟利用雷达、卫星、地面和探空观测资料以及FNL分析资料，通过诊断和合成分析，揭示我国derecho的活动规律，制造derecho的中尺度对流系统的观测特征和有利于derecho发生发展的环境场特征，并与国内外研究结果进行对比。此外，通过高分辨数值模拟诊断探讨derecho发生发展的主要动力过程。本项目的实施不仅有助于认识我国derecho的发生发展规律，具有重要的科学意义，而且可以为derecho的预报提供研究基础，具有一定的应用价值。

Derecho是一种在美国常见的持续性的破坏性雷暴大风事件，已有较多的研究工作指出美国derecho的活动规律和有利的天气背景场，但相关研究在国内尚少见。本项目利用2009-2013年自动站观测资料、卫星资料、雷达资料和FNL分析资料人工识别出9次发生在我国中东部地区的derecho事件，对这9次事件的活动特征、环流场特征和环境场特征进行了分析，并与国内外已有研究结果进行了对比。该项目工作指出了我国中东部derecho活动特征及其与美国类似过程的异同点，弥补国内在这方面的空白。我国中东部地区的derecho类型包含了progressive derecho和serial类型，多集中在夏季，其次是春季，绝大多数derecho过程均伴随锋面和低层切变线活动，但progressive derecho多发生在对流层中层无明显槽的环流场中，而serial derecho多发生在中层有低压槽或短波槽的环流场中，derecho发生在中等—强CAPE环境场中，这些结论均与美国的研究结果相近。我国华北、华东和华南均有可能遭遇derecho事件，但其中以山东地区遭遇次数最多，这与山东地区飑线活动频次最多一致。与美国derecho活动的最大区别在于，我国derecho频次要远小于美国derecho频次，此外，我国中东部derecho移速要稍慢于美国derecho。. 对一次derecho过程进行了观测分析和数值模拟研究，结果表明该次过程发生在中等对流有效位能值，强的低空垂直风切变和中层较干的环境条件下，制造derecho的中尺度对流系统沿着锋面和地面风场辐合线向东南方向推进。根据雷达回波特征和风害成因的不同，风害可分为两个阶段，前一阶段是由弓形强降水超级单体回波的下沉后侧入流急流引起的Fujita F0级大风；后一阶段是由三次下击暴流带来的Fujita F1级大风。此次derecho事件与欧美国家发生的“progressive derecho”和“弱天气尺度强迫derecho”有很多相似之处：风暴系统与平均气流方向垂直；强风沿着弓形回波的突出部位分布；derecho随着地面风场辐合线和锋面的向南移动而推进。日间近地层温度的升高增强了广东西部的温度梯度，在温度梯度区风速辐合加强，促进了强对流系统的发展。