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。     

滇中夏季冰雹天气背景及防雹作业时机的分析研究

 应用Micaps常规资料和FY-2卫星资料,对2002,2003年夏季滇中玉溪地区出现的15次冰雹天气过程进行分析,得出夏季滇中玉溪地区产生冰雹天气的天气形势环流特征为两高辐合型、低压环流型、副高南侧偏东气流型3种,物理量特征温度对数压力图为潜在不稳定,K指数最低为36℃,SI指数均在0℃以下;根据昆明CINRAD-CC多普勒雷达观测资料,详细分析了15次冰雹天气过程降雹前雹云的回波强度、回波高度、水平尺度、速度场及液态含水量变化,得出40dBz回波高度在7km,且回波顶高度在9.5km以上,0℃上下层30dBz回波水平尺度之比≥0.6,且随着降雹过程的来临,0℃上下层30dBz回波水平尺度之比逐渐增大,速度场上辐合最大高度应在7km(-10℃层)以上,VIL值逐渐增加时,预示着地面可能产生降雹过程.     

一次斜压锋生类飑线及飑前强烈降雹大风天气过程分析

通过对区域自动站、风廓线雷达、闪电和福建省新一代天气雷达回波等多源资料及常规观测资料分析,寻找2016年4月26日福建省西部北部雷雨大风及降雹天气的潜势预报和临近预报的着眼点。结果表明,26日,福建处于倒槽南侧暖区内,地面强烈增温增湿;伴随高空槽东移和低层低涡切变东移南压,冷暖空气在福建西部强烈交汇,显著的锋区和地面辐合线的触发及南支槽前强烈辐合抬升形成的动力强迫产生了飑线、冰雹等强对流天气。此次飑线为斜压锋生所致,呈现明显的弓状回波,后部入流急流和前部辐合特征;直径达3cm的冰雹发生在锋前暖区内,在飑线前80km热低压辐合区内发生发展的超级单体,沿环境平均风场偏右约25°方向移动,属右移型雹暴,具有钩状回波特征且回波强度强,65d Bz以上强回波区面积大、维持时间长达1个小时,并出现移动路径"右旋"、中高层强回波悬垂、低层弱回波区、VIL"跃增"及"中气旋"等特征。850h Pa比湿大于12g/kg和24小时正变温;850h Pa与500h Pa温差达25℃,层结上干下湿,Cape达2364J/kg和较大的DCAPE值,适宜的0℃和-20℃高度,925和500h Pa垂直风切变达20m/s等有利的物理条件形成此次斜压锋生类强对流天气过程。     

石河子致灾冰雹天气的特征分析

针对2017年石河子地区出现的4次致灾冰雹天气,从环流形势和C波段的多普勒雷达资料进行综合分析。结果表明:源于石河子西北一带生成的对流单体,合并加强后沿东南方向入侵我区,如果其移动路径为西北—东南东南时的强冰雹云,所带来的冰雹天气来势较猛,强度大,灾害较严重。在RHI上依据回波顶高度h与45dBz回波顶高h45的差距识别冰雹云,当h-h45≤1.5km时,为强冰雹云,当1.5kmh-h45≤2.5km时,为中等雹云,当2.5kmh-h45≤3.5km时,为弱雹云。     

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。     

石河子垦区2018年致灾冰雹天气特征分析

针对2018年石河子地区出现的4次致灾冰雹天气,从环流形势和C波段的多普勒雷达资料进行综合分析。结果表明:源于石河子西北一带生成的对流单体,合并加强后沿东南方向入侵我区,如果其移动路径为西北—东南东南时的强冰雹云,所带来的冰雹天气来势较猛,强度大,灾害较严重。在RHI上依据回波顶高度h与45dBz回波顶高h45的差距识别冰雹云,当h-h45≤1.5km时,为强冰雹云,当1.5km相似文献   

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.     

“2013.03.19”冰雹飑线天气过程分析

利用常规气象探测资料和多普勒天气雷达产品,对2013年3月19日在江西发生的一次强冰雹天气过程从天气形势、雷达回波演变特征等几个方面进行了综合分析。结果表明:本次飑线天气过程是在江西省典型天气形势背景下发生的,深厚的高空低槽、低层切变、地面处江南倒槽中。本次天气过程前,水汽条件充足,储备了大量的不稳定能量;这次冰雹天气出现在对流不稳定层结条件下,0℃层和-20℃层的高度适宜。多普勒雷达能很好地监测冰雹天气的发生发展演变过程,大于60 d BZ强回波区和悬垂结构及逆风区的出现,垂直累积液态含水量(VIL)增加等都对冰雹天气的出现具有指示意义。     

中国天眼“FAST”所在地两次大冰雹天气过程的对比分析

利用常规气象资料、NCEP-FNL分析资料、新一代多普勒雷达和FY-2F卫星TBB资料,对比分析了近5年"中国天眼(FAST)"所在地的贵州省平塘县发生的2次大冰雹天气过程的环境场和物理量特征.结果表明:高空冷槽、低层低涡-切变线及中低空强盛的急流是2次大冰雹过程的共同环流特征;较强的不稳定层结、低层较丰富的水汽、一定的抬升条件是2次冰雹天气的共同物理量特征.但2次大冰雹过程的触发机制有所不同,"04.09"过程由地面辐合线触发对流引起,而"03.04"过程是静止锋冷垫之上触发的高架雷暴. 0℃层和-20℃层出现在适宜的高度有利于雹粒的增长,0℃层和-20℃层的厚度较小但垂直温度梯度较大,更有利于形成大冰雹. SWEAT、CAPE指数对冰雹天气有很好的指示意义,降雹前的指数高值中心与冰雹落区吻合,且指数数值越大,冰雹的直径亦越大.较强的垂直风切变也是这2次大冰雹过程重要的影响因子.     

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。     

雷达回波反射率垂直剖面图的冰雹识别方法

为了更加准确地识别冰雹天气,对某地区2005—2010年间24个冰雹过程和19个暴雨过程的825个雷达样本数据进行了分析处理,建立了基于雷达回波反射率垂直剖面图的冰雹自动识别的客观模型.在分析冰雹云体形成机理和结构的基础上确定最佳剖线,并用插值法生成雷达回波反射率垂直剖面图,通过图像处理方法,提取特征数据(强回波(45,d BZ以上)与0,℃和-20,℃温度层的高度差、弱回波区和有界弱回波区的宽度和高度).然后采用粗未选集理论数据挖掘方法对相关特征数据进行处理,建立了自动识别冰雹天气的客观模型.测试结果表明:该识别模型的判别规则对28个冰雹天气过程的383个样本的正确识别命中率是82.77%,可有效地识别和预报冰雹,有助于减轻冰雹灾害天气造成的损失.     

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。     

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.     

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。     

河北承德地区冰雹天气雷达预警指标分析

利用2012～2016年河北承德地区常规观测资料、C波段多普勒雷达基数据资料,采用雷达基数据反演及统计方法,对承德地区冰雹天气雷达预警指标进行了研究。结果表明:承德地区冰雹预警的定量指标有最大回波强度超过58dBz、回波顶高超过7km、垂直液态累计含水量超过33kg/m~2,并且两个相邻体扫跃增值在20～33kg/m~2之间;承德地区冰雹预警的定性判断的依据有冰雹回波的形状主要分为块状或带状两种,径向速度图上,出现逆风区、大风区、中尺度辐合以及径向速度模糊,基本反射率因子图上,出现三体散射回波、强回波远离雷达一侧出现的V型的缺口;V型缺口对冰雹预警的时间提前量为7～21min。     

福建2019年春季两次不同类型强对流过程对比分析

利用常规高空和地面观测资料、区域自动站资料和多普勒雷达资料,对2019年春季福建两次不同类型强对流天气过程从动力条件、不稳定层结和水汽条件、雷达回波特征等方面进行对比分析,结果表明,3月29日和4月10日的过程均发生在高空槽前、低层切变南侧的西南暖湿气流中,低层系统的位置及移动速度是导致两次对流发生范围和地点不同的主要原因,而地面倒槽内的中尺度辐合线、冷暖空气的交绥分别是触发机制。从探空资料上来看,0329湿层深厚,中上层和近地面层较干,呈"喇叭口"形态,更有利于短时强降水和雷暴大风产生; 0410合适的0℃和-20℃层高度为形成冰雹提供了有利的条件。从雷达回波分析,0329可见弓状回波、速度模糊、大风核等特征; 0410可见三体散射、回波垂悬、旁瓣回波等特征,降雹前后回波顶高、最强回波中心高度、质心高度、VIL有先跃增再减小的趋势。     

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。     

“20110629”云南特大区域性冰雹天气过程分析

综合利用1°×1°NECP再分析资料、MM5数值模拟资料、多普勒雷达资料和闪电资料,对2011年6月29日发生在云南的特大区域性冰雹天气过程进行动力诊断、雷达回波和地闪特征分析.研究结果表明:此次天气过程是西北气流携带冷平流与西移的热带低压外围高能高湿气流相互作用先后触发的一个中-γ尺度对流风暴和中-β尺度的飑线造成的.侵入的东北风与西北风发生碰撞、辐合促进了对流的发展;冰雹发生前中低层有对流不稳定能量的聚积,对流系统发展到成熟阶段时对流不稳定能量达到峰值;垂直风切变的加强使得高低层发生能量交换,激发对流不稳定能量的释放,促使强对流天气的爆发,垂直上升运动最大值的高度在冰雹临近时高于0℃层高度,利于冰雹天气的形成;冰雹发生前500 hPa有冷平流输送,存在"冷心"结构,冰雹临近时"冷心"高度有明显上升;风暴的整个生命史具有非常低的地闪频数;风暴在成熟期,正地闪有一个突然集中发生的阶段,正地闪的百分比明显增加,对应着地面强天气的发生.     

滇西北强对流灾害天气的多普勒雷达回波特征研究

 选取了2006年丽江多普勒天气雷达（CINRAD/CC）投入使用以来观测到的59次强对流灾害天气过程的雷达资料,重点分析了造成短时暴雨和冰雹的雷达各产品特征,初步得出：①触发丽江强对流天气的环境风场;②强回波在雷达速度场中切变类型、分布特征及其与强对流天气的相关关系;③丽江强对流天气初生阶段和旺盛阶段雷达反射率因子形状场、数值场、高度场、垂直累积液态水等指标的特征及其预警临界值;④灾害天气从初生阶段至旺盛阶段回波发展的时间间隔特征.通过分析丰富了丽江周边短时暴雨和冰雹的探测方法,得出部分多普勒雷达研究指标,对滇西北开展灾害性强对流天气的预警预报具有一定的指导作用.     

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。