基于龙岩市新一代天气雷达资料的冰雹识别与预警

利用福建省龙岩市2001~2013年41次冰雹过程的新一代天气雷达资料,对冰雹和雷雨大风、短时强降水,以及冰雹自身过程发展阶段和成熟阶段的雷达数据进行了对比分析,结果表明,三体散射、V型缺口、钩状回波等是冰雹特有的雷达反射率回波的形态特征;回波强度、强回波核高度、回波顶高和VIL可用于判断冰雹,其阈值分别为60d Bz、5.3km、8km和30kg/m~2。冰雹的雷达强回波核(≥60d Bz)高度都在零度层以上,冰雹的45d Bz雷达回波伸展高度绝大多数在-20℃层以上。根据以上特征判据和阈值,对龙岩2014—2015年35次强对流天气(其中有8次出现冰雹)进行预报试验,预报10次冰雹,其中8次预报正确,2次空报,没有漏报。该文还分析了冰雹直径与雷达回波形态特征和数据的关系,发现如果出现三体散射、V型缺口、钩状回波特征,冰雹直径普遍≥2cm,VIL密度大于2.9,冰雹直径≥2cm,冰雹直径与风暴顶辐散、弱回波区伸展高度等没有明显相关关系。     

新疆石河子垦区沙漠边缘地带冰雹天气的多普勒天气雷达产品预警指标初探

利用2006~2015年新一代多普勒天气雷达资料等资料,运用统计学、雷达气象学等方法分析研究了新疆石河子垦区沙漠边缘地带的冰雹天气的多普勒天气雷达产品特征,初步建立了冰雹天气的多普勒雷达产品的预警指标。春季对流云的雷达回波中心强度为45d Bz,回波顶高度为7km,-20℃等温线以上超过45d Bz的反射率因子的出现;夏季对流云的雷达回波中心强度为50d Bz,回波顶高度为8km,-20℃等温线以上超过45d Bz的反射率因子的出现。逆风区和正负速度对的出现对冰雹天气预警有一定指导作用。垂直累积液态水含量(VIL)的跃增,VIL中心值大于15kg·m~(-2)时,对流性天气降雹的概率较大,VIL值的大小与冰雹的直径成正比,其高值区范围的大小与降水量成正比。中尺度气旋产品、冰雹指数HI产品和1h累积降水量等产品和雷达组合反射率因子、垂直累积液态水含量(VIL)结合使用时,对冰雹天气的预警有一定的指导意义。     

三明市冰雹天气特征分析

利用常规观测资料、三明市区域站资料及多普勒雷达资料,对近23年发生在三明市的冰雹天气过程进行时空分布特征分析、天气形势分析及多普勒雷达特征分析。结果表明,三明市冰雹天气分布为西北部出现的概率大于东南部;冰雹天气年际变化较大;冰雹的月际变化具有明显的季节性特征,春雹比较频繁,其次是夏雹,冬季冰雹较少,秋季最少。三明市系统性冰雹天气过程的主要环流背景分别为斜压锋生类型、低层暖平流强迫型,其中斜压锋生类型最常见,更有利于冰雹的产生。0℃层高度、-20℃层高度、K指数、可降水量和高空垂直风切变等参数对冰雹的发生具有指示意义。冰雹雷达回波的主要特征有飑线、三体散射、弱回波区、多普勒速度辐合等,弱回波区最常见。当回波强度超过65d Bz、强回波核高度超过6.3km、回波顶高超过11km和垂直积分液态含水量超过38 kg/m2,出现冰雹的可能性非常大。     

对河南省安阳市一次强对流天气的多普勒雷达资料的分析

利用濮阳雷达站的新一代多普勒雷达产品,结合高空和地面观测资料,分析了2013年8月11日傍晚出现在豫北地区(安阳)的一次强对流天气过程.结果表明:这次天气以是灾害性大风为主,伴随有雷电和短时强降水,局地还有冰雹出现的强对流天气;此次强对流的主要影响系统有副热带高压、500 hPa低槽、中低层切变线和地面冷锋,低层垂直风切变和较强的层结不稳定有利于弓形回波的产生;反射率因子图显示系统为一个典型的弓形回波带,顶部回波最强,同径向速度图均表现出明显的"V"型缺口;雷达资料分析表明,中尺度涡旋(M)、垂直液态水含量(VIL)和回波顶高度值(ET)对雷雨、冰雹和地面破坏性大风等强对流天气有很好的指示作用.     

江西“6·4”强天气过程雷达回波特征分析

利用常规实况、南昌雷达和物理量场等资料,对抚州市2006年4月9-12日的强对流天气过程进行雷达回波特征分析。结果表明:该过程是在有利的大尺度环流背景下,由中小尺度系统所造成的,大气层结不稳定,低层增温、增湿、局地辐合,触发了强对流天气发生;冰雹云的回波中心强度≥60 d Bz,顶高≥11 km,垂直积分液态水含量≥55 kg/m~2;有界弱回波区、三体散射等现象是大冰雹的有效判据;飑线过境时气象要素发生了剧烈变化以及回波所具有一些特征。利用多普勒雷达连续演变资料,可以清楚地识别小尺度的演变规律,有利于及时发布强对流天气的预警警报。     

福州市冰雹的时空分布及雷达参数统计分析

利用福州市1987-2016年冰雹灾害资料,统计分析得到福州地区冰雹的时空分布特征。同时对相对应的新一代天气雷达资料物理量进行统计分析,初步得到福州地区冰雹单体雷达预报指标为:回波强度达到60d Bz以上(3-7月),VIL值跃增至41 kg/m~2(3月)、44kg/m~2(4月)、57 kg/m~2(5月和7月),强回波核高度达到4.8km(3月)、5.4km(4月)、5.8km(5月)、5.2km(7月),单体高度达到8km以上。     

2012年昭通冰雹过程雷达回波特征综合分析

 利用昭通多普勒雷达资料和区域自动站资料,对2012年昭通雷达探测到的4次冰雹过程进行了综合分析,发现2次冰雹过程属于超级单体风暴,在多普勒雷达回波上都出现了钩状回波和中气旋.另2次冰雹过程属于带状回波冰雹.2次超级单体风暴中气旋均早于钩状回波出现,速度场特征早于强度场特征15～20min,有利于判断风暴的形成和进行风暴的短时预警.超级单体回波强度和对流发展高度都高于带状回波,因而超级单体冰雹灾害强度和面积远大于带状回波冰雹.超级单体风暴移动方向在盛行风向的右侧20°～30°,都是右移超级单体风暴.环境风场特征是决定超级单体风暴移动路径的重要因素,对超级单体风暴冰雹的临近预报有指示作用.低层辐合区和逆风区有利于带状回波的发展和维持.     

宜春北部一次冰雹过程雷达回波特征分析

为提高县级台站对冰雹天气的识别和预警能力，使用常规天气图和宜春SA雷达数据等资料，采用天气学、雷达气象学方法，对2021年3月30—31日江西宜春北部罕见大冰雹天气过程进行分析，结果表明:1)西南急流、地面倒槽、切变线、暖脊、“上干下湿”不稳定层结是主要影响天气系统，属于典型暖区强对流天气形势;)在雷达拼图上，30日冰雹是超级单体，呈孤立椭圆状; 31日冰雹是回波带上的超级单体，呈带上强单体形态; 3)在雷达PPI产品上:超级单体风暴组合反射率CR达65 d BZ，回波顶高ET达17 km，垂直积分液态水含量VIL为55～60 kg/m²，能够识别出中气旋M和龙卷涡旋结构TVS; 4)在反射率因子垂直剖面RCS上:30日孤立超级单体存在明显的有界弱回波区（BWER）、回波悬垂和中气旋特征; 31日回波带上超级单体存在明显的悬挂结构回波和虚假旁瓣回波顶; 5)在径向速度垂直剖面VCS上:超级单体存有中气旋结构和上正下负速度层。研究结果为江西宜春北部冰雹天气的预警预报提供了理论依据。     

驻马店市两次强对流天气的多普勒雷达产品特征的对比分析

针对近年来河南省驻马店市出现的强对流天气,用多普勒天气雷达产品如反射率因子、径向速度、垂直液态含水量、风暴跟踪信息等进行普查分析,重点对两次不同性质的强对流天气的雷达产品进行详细研究.发现强对流天气的雷达回波强度在40 dBz以上,强度为40~50 dBz的回波移速为25~35 km/h时,一般出现强降水,无雷暴和大风;回波移速为35~45 km/h时开始伴有雷暴和大风的出现;当回波移速达到45~60 km/h时,强雷暴和大风的出现几率上升,而强降水的出现几率急剧下降;当回波移速达到60~69 km/h时,则以雷雨大风为主,强降水出现很少.冰雹时强回波伴有"V"型缺口,回波强度可达55 dBz以上,强回波中心出现在9~12 km高度,回波顶可高达15~18km,强回波下方有强上升气流造成的弱回波区.短历时强降水的雷达回波强度比冰雹、雷暴弱,一般为40~50 dBz,强回波中心高度5~6 km;当回波强度大于50 dBz,强回波中心达到8 km以上时,往往伴有强雷电和大风冰雹出现;回波形态多呈现絮状混合型回波,其中有块状的强回波,对流性的强降水回波则是边缘清晰的块状结构.     

天津市北辰地区冰雹发生规律及预警指标初步分析

利用2008—2017年天津市北辰气象站历史冰雹资料,分析了冰雹预警指标和冰雹云雷达回波特征。应用统计分析方法,得出北辰地区冰雹天气时间分布特征;归纳冰雹发生的天气形势,得出结论为影响北辰地区冰雹的天气形势可分为高空冷涡型、高空槽型和西北气流型;目前冰雹的年际变化逐年减少,月际变化呈单峰分布,大部分出现在午后到次日凌晨。     

龙岩一次冰雹的雷达回波特征分析

利用模式探空资料和龙岩多普勒天气雷达产品,对2020年4月21日发生在龙岩的冰雹天气过程进行分析。结果表明,此次雹云回波形态先后呈现出椭圆形、"S"形和弓状,具有回波强度强、强回波区面积大、维持时间长的特点,并出现有"V"形缺口、低层弱回波区和其上的强回波悬垂等超级单体特征;速度场出现逆风区、中气旋、低空急流等;风廓线产品中,中层干冷空气的入侵有利于雹云的剧烈发展。     

滇南春季一次强对流风暴系统特征及成因

利用普洱3830/CC多普勒天气雷达、云南闪电定位系统和Micaps客观分析场等资料,对2007年4月6—7日滇南强对流风暴系统进行分析.结果表明:高低空低槽切变线相互配合、南支锋前偏西急流的耦合作用及中高层干冷、低层暖湿的大气垂直结构为强对流风暴提供水汽、热力、对流不稳定和动力条件;垂直风切变和中低层中尺度径向辐合有利于倾斜入流上升气流加强和超级单体发展,超级单体风暴强度达60 d Bz、顶高超过12 km、50 d Bz强回波高度超过7.5 km,具有后侧"V"槽口回波、前侧"V"缺口、弱回波区、阵风锋回波、钩状回波、中气旋、中尺度径向辐合、回波墙、假尖顶回波、悬挂回波等特征,产生大风冰雹等灾害性天气,对应着正地闪发生;飑线具有中尺度辐合和径向大风等特征,但各部位对流回波发展不均匀,具有倾斜结构的对流云体发展强烈,形成超级单体,产生冰雹大风等强烈灾害天气,导致高层正电荷区暴露出来而对应正地闪发生,而具有垂直结构的对流云体,对流发展相对弱一些,产生短时强降水天气,主负电荷区遮挡高层正电荷区而对应负地闪发生.     

一次低层冷空气触发下的局地强对流过程分析

从环流背景、影响系统、物理量条件、雷达产品四个方面,对2019年4月10日福州地区局地出现冰雹、雷雨大风等强对流天气特征进行了分析。结果表明,①本次局地风雹过程,回波在锋前暖区、闽中山脉附近发展,海上南下冷空气与暖空气的交汇及925hPa三支气流的辐合作用下迅速加强;②过程发生时地面高温高能,静止锋与地面热低压相结合触发强对流发展;③涡度锋区和θse锋区与冷空气南下的位置对应,强对流发生在Δθ_(se)(500-850)负值中心附近,能量锋有利于激发释放大量不稳定能量,易产生强对流天气;④在回波发展的成熟阶段,雹暴最强回波达到70dBz以上,VIL最大值55kg/m~2。VIL在降雹前出现跃增,-20℃层高度回波强度超过50dBz,单体结构出现明显的前倾,并具有回波悬垂、有界弱回波区、三体散射长钉等回波特征,但0℃层高度相对于福建春季降雹略偏高,所以此次冰雹不大,局地性强;⑤在强对流监测预警中,关注雷达的风暴追踪产品,其对冰雹的预报具有很好参考价值,提前量10分钟左右,主要对下游地区的指导意义较大;⑥分析中尺度系统时,当该系统距离最近的探空站超过20km,尤其是有锋面存在时,对t-logp的订正要用该区域本站的要素进行修正。     

基于SCIT算法的X波段天气雷达冰雹预警研究

基于SCIT冰雹识别与跟踪预警算法,是在分析冰雹云雷达反射率特征和雷达回波参量演变识别基础上,针对X波段全固态多普勒天气雷达的冰雹识别预警效果进行仿真研究。通过X波段天气雷达数据样本实例分析,研究对冰雹概率POH、强冰雹概率POSH和预期最大冰雹尺寸MEHS参数冰雹形成条件的智能识别判断,得到X波段天气雷达雹体序列号、雹体位置、雹体移动速度、雹体移动方向等模拟仿真参数信息。算法研究在冰雹识别、人工防雹中的可用性,可有针对性地进行基于位置的冰雹预警信息发布和冰雹灾害防御。     

安义一次微型超级单体冰雹回波特征分析

为了提高对微型超级单体冰雹回波的识别能力,使用天气资料、雷达拼图资料和PUP产品等资料,采用天气学、雷达气象学等原理及方法,对2022年3月14日安义微型超级单体冰雹进行回波特征分析,结果表明：1)微型超级单体可以产生冰雹、雷电、强降水、雷暴大风等灾害性天气。2)产生冰雹的大气层结极不稳定,并具备“上冷下暖”“上干下湿”显著特征;在冷锋、低槽、切变线等天气系统配合下,也有可能产生冰雹等强天气。3)冰雹回波强度达60 dBZ左右,有明显的云砧回波与强回波梯度,55 dBZ与60 dBZ强回波顶高达8 km和5 km,垂直积分液态水含量VIL达45～50 kg/m²,并伴有正负速度对特征。分析结果为安义早春冰雹天气的监测预警提供了分析依据。     

昆明市雨季短时强降水特征分析及预报研究

利用1981—2015年昆明市逐时降水观测及短时强降水个例期间的探空、雷达、地面观测等资料,分析了昆明市雨季短时强降水时间分布、关键影响系统、物理量及雷达观测特征,尝试寻找该类天气的预报着眼点.结果表明:①昆明短时强降水天气具有明显的日内变化特征.短时强降水主要出现在19:00—次日05:00,并在次日02:00达到峰值.②地面辐合线和700 hPa切变线是昆明出现短时强降水的关键影响系统,当500 hPa有低压槽或高压间辐合区配合时则更有利于昆明出现短时强降水.③从物理量指标看, 700 hPa比湿大于10.0 g·kg~(-1)、温度露点差≤3℃、假相当温度≥75℃和沙氏指数0.1是昆明站出现短时强降水天气的有利条件.④当雷达观测图上出现积云、块状回波,回波反射率因子强度最大值达40～45 dBz且大值区质心较低,回波顶高小于8 km,对应的径向速度图出现中尺度辐合或低空急流特征时,应该考虑发布短时强降水预警.     

福建省一次典型的冰雹大风强对流过程分析

利用常规加密气象观测资料、新一代天气雷达资料、NCEP再分析资料,对2016年4月26日福建省内陆出现雷雨大风和冰雹等强对流天气过程的触发机制、中尺度特征、雷达回波特征进行分析。结果表明,此次过程中低层冷暖空气发生强烈交汇,具备经典的斜压大气结构特征。中低层低槽、切变线东移,切变南侧华南到福建西北部存在低空西南风急流,急流轴东传过程中在低层急流左前侧形成强的上升运动;配合低层暖脊、中层冷槽的热力不稳定条件;26日白天下湿、上干的水汽垂直结构;在低层切变和地面冷锋东移南压的触发作用下,在850hPa切变线附近与低空急流之间出现了强对流天气。中尺度系统快速东移触发线状对流系统在东移过程中产生雷雨大风,其前方激发的超级单体风暴产生冰雹天气。对流层中层有明显的干冷空气卷入是产生雷雨大风的重要原因之一;低层径向速度大值区、中层径向辐合是雷雨大风出现的雷达回波特征。合适的0℃和-20℃层高度利于冰雹(大冰雹)的产生;高悬的强反射率因子核、宽广的WER,旁瓣回波的出现及VIL值的跃增则是冰雹出现的雷达回波特征。     

多源探测资料在一次冰雹天气分析中的综合应用

利用风廓线雷达、地面加密自动站资料和多普勒雷达等非常规观测资料以及NCEP再分析资料,对2019年4月25日发生在莆田的一次冰雹过程进行分析,探讨多源探测资料在冰雹天气预报预警中的应用。结果表明,(1)500hPa低槽、低层切变线和地面冷空气是冰雹发生的主要影响系统,不稳定层结、中低层切变线、高低空急流和地面辐合线提供了有利的热动力、水汽条件。(2)冰雹发生前期有强的热力不稳定和对流性不稳定,过程结束后层结趋于稳定。冰雹落区和最有利抬升指数BLI及CAPE值大值区对应较好。降雹前垂直速度中心值的出现和相对湿度的垂直分布对冰雹有指示意义。(3)风廓线雷达水平风资料可以反映风场的演变。中低层增强的垂直风切变在临近时刻对于冰雹的触发有重要作用,此次过程0～3km垂直风切变化明显。(4)地面辐合线对未来对流的发生、发展和移动方向有重要的指示意义,强回波出现在中尺度辐合线形成后0.5～1h。(5)雷达产品对冰雹的发生有较好的预警意义。     

夏季影响洪泽湖航运的雷暴大风雷达回波特征分析

应用南京多普勒天气雷达资料和洪泽站地面气象资料,对2005—2009年6-8月洪泽站出现的19次雷暴大风天气过程进行了分析。根据雷达基本反射率特征,雷暴大风的雷达回波形态有以下五种类型：弓状回波、窄带回波、带状回波、“人”字形回波、钩状回波。其中弓状回波出现次数最多,钩状回波产生的大风最强。VIL值≥40kg／m2对雷暴大风有指示作用,VIL值≥65kg／m2时除出现雷暴大风外还有冰雹发生。此外,分析了雷暴大风回波的路径,共有四条,其中西南路和西路为主要路径,各7次,西北路4次,北路最少,只有1次。西南路多局地回波,生成于明光和盱眙西南部,与当地的丘陵地形有关;西北路的泗洪、泗阳与洪泽湖交界的陆地一侧也易产生局地回波。这些特征对洪泽湖雷暴大风临近预报预警有指导价值,对保障航运有现实意义。     

闽南一次超级单体风暴双偏振特征分析

利用厦门S波段双偏振雷达和常规观测资料,对2019年5月16日闽南地区一次超级单体风暴进行了分析。研究表明,此次过程发生在高空冷槽入侵副高外围,地面暖倒槽内东南、西南两支气流交汇的形势下。成熟阶段超级单体伴有钩状回波、左前侧入流与右前侧出流V型缺口,弱中气旋,以及明显的有界弱回波区和回波悬垂。偏振观测表明,冰雹的水平反射率因子大、差分反射率因子与差分传播相移在零值附近,相关系数低(0. 85～0. 9)。风暴前侧下沉气流东边界(水平反射率因子梯度高值区)存在一条浅薄的差分反射率因子弧,主要由大雨滴构成,对超级单体的形成具有一定预示性,而前侧入流缺口存在差分反射率因子柱,可用于指示强上升气流的位置。三体散射回波的双偏特征表现为相关系数的低值区,及靠近强回波一侧差分反射率因子大值区与远离强回波一侧差分反射率因子低值区。