本研究的主要目的是：认识长三角地区雷暴一些基本特征(如分布、移动、演变、生命史等)及其成因,奠定雷暴演变研究的基础；认识不同类型雷暴在其不同发展演变阶段的垂直结构和闪电活动特征,建立基于其垂直结构和闪电活动的雷暴演变的基本概念模型,为完善临近预报技术方法提供支撑；认识其它一些关键“信号”对雷暴发展演变带来影响的机制(如中气旋、阵风锋、雷暴合并等),补充雷暴演变基本概念模型；揭示暖湿天气背景下,长生命史雷暴的关键环境因素和雷暴结构的演变机理。本研究先对长三角地区2004-2012年的雷暴单体结构、闪电定位等资料进行了质量控制,又进行了雷暴单体信息的提取,根据雷暴的强度、移动路径长度和生命史长度分别对雷暴进行了分类；对该地区雷暴的时间、空间分布和强度变化特征进行了统计,重点对不同生命长度雷暴在其发展、演变中的垂直结构和伴随的闪电活动进行研究；针对阵风锋、中气旋和单体合并等现象对雷暴演变的影响及机制进行了个例研究；采用理想实验和实际模拟的方法,分别对两类长生命史雷暴进行了数值模拟。长三角地区雷暴有以下主要特征：1)雷暴活跃区多位于一些中型城市、山区(特别是孤立山地)和水陆交界附近。局地型单体所占比例最高,且与城市、山地和水陆边界有关,为太阳辐射及下垫面不均匀所导致；中距离雷暴密集于水陆交界地区；长路径雷暴集中在几条主要移动走廊,与长生命期雷暴发生的环境背景有关系,强垂直风切变有利于雷暴的维持并导致雷暴路径的稳定性。盛夏雷暴为午后单峰型,梅雨期有双峰型特点。在垂直结构特征上,雷暴在盛夏期发展最为旺盛,梅雨期次之,但强雷暴在各个季节间差异减小。新生雷暴的触发和发展阶段往往与城市热岛、山谷环流、海陆环流有关,它们的叠加效应导致局地强雷暴更易新生。新生雷暴发生峰值区位于12-18时(BJT),但长距离移动雷暴日变化特征不明显。2)弱雷暴左偏和右偏数量接近,单体越高、越强、重心越高,偏差越大,且有右偏的倾向,但与生命史长短分无显著关联。单体的速度随高度、强度和核心高度的增加而不断下降,表明风暴单体高度越高、越强,其移动速度越慢。移动右偏的单体多处于西南引导气流背景下,西北风时左偏雷暴比例明显高于同样背景下的右偏单体。风矢端随高度变化的旋转对夏季强雷暴十分关键,长生命史、长路径移动的较强单体右偏明显。3)局地雷暴的加强与减弱区较接近,主要位于城市、山区(孤立山地)、水陆交界附近,城市下风方向为一个明显的加强区,尺度在10-30km,加强与减弱机制还是来源于下垫面和边界层的属性差异。中距离雷暴的明显加强区具有城市下游效应,多位于在一些中型城市的偏东一侧20-40km的距离内,在大型城市的中心城区为加强区；明显的雷暴减弱区则位于水陆交界的大型水体一侧。长距离雷暴的加强区主要有两类：处于水面的下风方向,即雷暴从水面“上岸”后都明显的加强；地形迎风坡处。分析表明,雷暴生命演变中的垂直结构和闪电活动有明显变化：1)新生阶段,其强中心一般先在中空发展,雷暴单体顶部和底部距强中心的距离不远,然后随着上升气流的不断加强,雷暴顶高(ET)和强中心高度不断上升,而底部在不断降低。2)当雷暴达到一定强度后,其强中心已经不能被上升运动托举向上,达到强核心高度的最高点,而雷暴顶和雷暴底分别继续上升和下降,此时上升运动的加强使得闪电活动开始出现,表现为明显的云闪活动,地闪相对较少。3)随着水成物(水滴、冰雹等)尺度的不断增大,强中心开始出现向下的趋势,但雷暴顶部仍可能随着上升运动不断升高,雷暴高度的增加和水成物密度和尺度的增加共同导致了垂直液态含水量(VIL)继续加强,降水及地,雷暴底到达地面；当雷暴达到最高高度,VIL接近最强阶段,闪电活动继续加强中,云闪活动接近峰值区。4)雷暴进入爆发阶段,云闪闪电活动达到顶峰,强中心指示的强降雨(冰雹)区开始明显的下降,雷暴下部开始出现明显的降水、冰雹、甚至大风,但是顶部下降并不明显,强中心明显下降,上升运动有所减弱、下沉运动出现,云闪达到峰值后开始减弱,地闪随着携带大量电荷的水成物密集区的下降而加速活跃。5)到了减弱阶段,雷暴顶明显下降,强核心已达到很低的高度,地面强降水和下沉运动成为雷暴主体的主导力量,VIL快速减弱,云闪活动开始减弱,地闪活动达顶峰,由于顶部正电荷区的下降,正闪电比例有所增加。6)雷暴迅速消散,垂直结构上明显崩塌,闪电活动也明显减小。总之,雷暴核心高度先于雷暴最强阶段(ET和VIL最大)达到最高点,故雷暴核心与底部的高度差最先达到高点,后期闪电活动的变化尤为关键。对长三角地区中气旋的研究表明,中气旋出现前后超级单体分别经历了不断加强和不断减弱的阶段,加强阶段更长,VIL和ET等在雷暴减弱阶段指示信号强。一些中气旋发生在雷暴消亡阶段,与下沉运动和阵风锋对环境暖湿气流的抬升作用有关,主要表现在在超级单体的前侧下沉区和后侧下沉区的两股下沉运动,在底层形成类似锢囚锋的抬升作用,短时间加强了上升运动及其旋转。单体强出流的碰撞,可能导致新生单体的激发,阵风锋之间的底层涡度被合并单体的强上升运动吸收到中层,加剧了合并单体中上升运动的旋转。超级单体发展的低空风场环境中具有较强的垂直风切变和风暴相对螺旋度,中尺度对流系统与环境场的相互作用形成了有利于风暴发展和维持的正反馈机制。对比长生命史雷暴后发现：1)在槽后天气背景下的干冷型境中,中高空的冷平流的快速南下,是导致位势不稳定的主要机制,低层湿度快速增加有利于强雷暴的激发,降水在干环境中的蒸发冷却加强下沉运动形成冷池,与后侧入流补偿气流加强了阵风锋,阵风锋与高低空风沿雷暴移动方向上的垂直切变使得雷暴系统加强、维持。2)在槽前天气背景下的暖湿环境中,出现长生命史强风暴的关键机制之一是中高层有干(或干暖)气流的卷入,该干(或干暖)气流通过加剧降水蒸发作用与下沉运动间的正反馈作用,从中高层开始向下不断降低风暴后侧下沉区的湿度,形成暖湿环境中过的雷暴冷池,该冷池与垂直风切变形成低层的匹配涡对,使得风暴前侧单体不断新生发展,形成长生命史的风暴。3)前侧强出流(阵风锋)与强环境风垂直风切变的匹配涡管对是风暴维持的关键机制,维持风暴系统前侧始终有对流新生、发展、加强。