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中国华南龙卷与非龙卷强对流系统的环境差异及判别指标研究

龙卷风 雷暴 热带气旋 大气环境 多元判别分析

主题1 天气、气候、全球变化、行星大气 > 专题1.28 雷暴气象和雷电物理

本研究以华南地区36例热带气旋龙卷（TCT）、38例非热带气旋龙卷（NTCT）和58例非龙卷强雷暴（NTT）为对象，结合ERA5逐小时再分析资料，对比了三类强对流系统在龙卷发生或最强对流时刻（0 h）及其前三个小时的环境参数演变特征。结果表明：TCT的对流有效位能（CAPE）最低、对流抑制能量（CIN）最小，但不稳定度较高，反映出其热力学条件最弱，而低层至高层风切变（VWS）与风暴相对螺旋度（SRH）则明显强于NTCT与NTT；CAPE、最不稳定对流有效位能（MUCAPE）、700-500 hPa温度递减率（LR）以及中高层VWS、SRH在区分NTCT与NTT时效果较好，低层切变的区分能力则相对有限；能量螺旋指数（EHI1）的区分效果弱于体积理查德森数（BRN）与显著龙卷风参数（STP），其中NTT的BRN比NTCT更有利于对流发展，而NTCT的STP更强。在NTCT与NTT大尺度环流相似的背景下，多元判别分析显示，轴1能够有效区分龙卷与非龙卷事件：龙卷环境主要受SRH、VWS等运动学参数控制，非龙卷环境则由LR、CIN、CAPE等热力学参数主导。这主要是因为NTCT具备更连续且强劲的低层旋转风廓线，而NTT风场较为杂乱、动力条件不足。综上，华南龙卷的形成依赖于较强的动力条件，非龙卷强雷暴则更依赖热力学不稳定，二者可通过动力—热力参数组合实现有效判别。