三维冰雹云模式对重庆一次冰雹天气过程的数值模拟研究

利用三维冰雹云模式对2007年4月17日凌晨发生在沙坪坝的冰雹天气进行了数值模拟,结果显示:模式能够反映云体发展进程中的宏观动力学过程以及微物理过程.宏观方面:能够模拟出冰雹云发生、发展、成熟、消散的过程,在发展初期,对流层低层为气旋上升区,在冰雹云发展的成熟阶段,低层辐合达到最大,之后随着云体的消散,低层出现辐散下沉气流;微物理方面:能够模拟出各阶段的水汽混合比,固体水成物粒子之间的转化、增长过程.在80 min时,对累积量分析可知,霰粒自动转化为冰雹、雹碰冻云水增长、雹碰冻霰增长三种过程是形成雹的主要过程,分别占到雹总生成量的84％,9％,4％;固态水成物粒子的积累过程和融化过程对降水有重要贡献.     

西藏那曲一次对流云降水及云微物理数值模拟

利用中尺度数值模式(WRF)对2015年8月13日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程及云微物理特征进行了模拟.结果表明,WRF模式能够较好模拟本次对流云降水的落区、量级及其日变化等特征.本次对流云降水以冰相过程为主,冰晶粒子、雪粒子、霰粒子、云水粒子和雨水粒子由高到低依次分布,其中霰粒子含量最大.液态降水主要源于霰粒子的融化过程,暖雨过程中雨水和云水的微物理过程也对降水有一定影响.此外,位于高层的雪粒子通过冰晶的贝杰龙过程增长,之后通过碰冻过冷雨滴形成霰粒子胚胎,而霰粒子在上午依靠高层碰并雪和低层碰并过冷雨滴以及中层其本身淞附过程而增长,午后则通过中低层淞附过冷云水和碰并过冷雨滴过程增长.     

毫米波云雷达与地基微波辐射计联合反演云微物理参数

使用地基微波辐射计与毫米波云雷达进行主被动遥感联合探测,从理论上能够更准确地反演云微物理参数。分别以2010年7月于广东阳江和2015年3月于江苏南京进行的联合观测试验所获取的数据为例,对其中的层状云、层积云个例进行联合反演微物理参数的试验和分析,获取云演变过程中微物理参数和其他环境场物理量的变化特征。结果表明:1云雷达-微波辐射计联合反演法反演的云微物理参数与基于雷达反射率因子的经验法有较好的一致性,与实测经验值相比,结果比较可靠;2在层状云发展初始阶段,凝结增长作用在云体中上部位置起主要作用,碰并作用主要导致云滴粒子的显著增长和云层垂直方向的延展;在垂直上升速度较大的层积云中,云滴粒子通过碰并作用增长;3低层湿区高度与大范围层状云系出现的高度较为一致,抬升作用和水汽通量的辐合为云的产生提供了动力和水汽条件。     

孤立单体中雹胚生长物理过程分析

为探究威宁地区孤立单体雹胚的演变特征,基于双线偏振雷达数据,通过模糊逻辑相态识别算法,研究了2018年3月30日雹暴过程霰粒子的演变特征。结果表明:在2018年3月30日雹暴发展阶段有一过冷水累积区存在,且该累积区范围在成熟阶段进一步扩大,维持至消散阶段;低密度霰分布于2-7km,高密度霰分布于0-3km,过冷水分布于1-4km,冰雹分布于0-7km,高密度霰和低密度霰对冰雹的生成都有贡献,但从整个降雹阶段分析,高密度霰为本次雹暴中冰雹的主要来源;冰雹区和过冷水累积区对应着反射率高值区,上升气流将高密度霰带往过冷水累积区形成冰雹是本次过程成雹的主要机制,通过对雹暴机制的分析,建立了相关概念模型。     

不同冰核核化过程对雷暴云微物理过程和降水的影响

基于已有的二维对流云模式,加入一种新冰晶核化参数化方案;并通过对不同冰晶核化方式进行模拟对比,探讨不同冰晶核化过程对云内微物理过程及降水的影响。结果表明:考虑气溶胶异质核化作用以及均质冻结核化与异质核化的竞争关系后,地面降雨明显延后,地面累积降雨量减弱,降雨整体受到抑制。通过对微物理过程分析发现,主要有两个成因。异质核化过程的加入,导致冰晶特别是在高温区快速增长,加剧了云水以及水蒸气的消耗,致使云水碰并效率降低,抑制了雨滴的碰并增长;云滴和雨滴含量的减小减弱了其与霰粒子的碰并效率,霰粒子增长变缓,下落末速度降低,霰融化过程明显滞后。     

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。     

利用三维云模式对一次强暴雨微物理过程的数值模拟

利用三维准弹性中小尺度云模式，对武汉地区1998年7月的一次强降水过程进行了数值模拟，研究了产生强降水云的微物理过程和降水机制，揭示了暴雨云高效率降水的基本原因。结果表明，这次暴雨过程的最大特点是降水持续且降水强度大，云内上升速度的长时间维持和云内较大水凝物含量为特大暴雨的产生提供了条件。这次暴雨过程中，云雨的自动转化碰并过程以及霰的融化致雨过程相对于其它物理过程更为重要。     

复杂地形影响冰雹云发展的数值模拟实验

采用复杂地形条件下,中小尺度冰雹云发生发展的二维数值模式,在ＶＡＸ机上定量计算了在１６种微物理过程作用下云中各水态含量及云中宏,微观参量的大小,并模拟了复杂地形的各种热力,动力条件下冰雹云随时间发生发展的演变规律,得出的结构与实际相一致。     

从积云的耗散结构建立冰雹形成公式

<正> 在云雾降水物理方面,自1962年以来,我国创立和发展了随机起伏理论,1979年徐家骝同志在其“冰雹微物理与成雹机制”一书里,系统地用含水量和湍流加速度的起伏建立起冰雹形成的机制。不幸的,经作者考虑,这一个随机起伏理论是不成立的。在对流云中,影响降水的,是由耗散结构出现的上升气流的时空的有序,而不是云     

北天山东段一次暴雨过程的数值模拟研究：动力与微物理机制

利用WRF中尺度数值模式对2010年6月22日~23日发生在新疆北天山东段的一次暴雨过程进行数值模拟研究,重点探讨了暴雨过程形成演变的动力与微物理机制。结果表明,控制北疆的西北气流遇到博格达山脉,在迎风坡的强迫抬升作用下,形成对流单体并维持加强。降水蒸发冷却与摩擦拖曳产生的下沉气流紧贴迎风坡地表下泄,与环境西北气流对冲辐合引起对流区域由山坡向山前扩展。霰通过收集云水增长是降水形成的主要微物理机制。当云水被上升气流输送至-20℃以上时,能有效促进霰的增长过程,霰碰并雨滴(低层)及冰雪晶(高层)为霰增长的次要机制。     

中国内陆高原雷暴云底部正电荷区的形成机制

为了进一步了解我国内陆高原雷暴的特殊性,本文基于以往高原雷暴存在范围深厚的底部正电荷区的观测及模拟事实,利用WRF模式对2017年6月20日一次内陆高原雷暴过程进行模拟,分析高原雷暴成熟阶段的底部正电荷结构特征并从微物理和动力角度对其形成机制进行讨论。模拟结果表明,内陆高原地区雷暴云成熟阶段主要呈倾斜的三级性电荷结构,其中底部正电荷区的范围和电荷密度均较大。底部正电荷区主要是由霰和冰雹等固态大粒子与冰晶、雪晶等固态小粒子非感应碰撞起电携带的正电荷以及霰粒子与云滴之间的感应碰撞起电携带正电荷组成,此外霰粒子与雹粒子降落过程中融化成携带正电荷的雨滴也对深厚的底部正电荷区存在一定的作用。     

温湿层结对雷暴云起电过程及闪电活动的影响

为了探究环境温湿配置对雷暴云微物理、电过程及闪电的影响,本文利用法国三维非静力中尺度数值模式Meso-NH,通过改变该模式初始各层的环境温度和相对湿度,对南京地区雷暴云云微物理过程及闪电活动的发生情况进行了模拟。研究发现:大气低层、中低层环境温度和湿度的改变对雷暴云中对流强度,电场强度及分布,4种水成物粒子(雨、冰晶、雪、霰)的分布及其所带电荷量和总闪电数造成了较大影响;在低层和中低层增湿对雷暴云及闪电发生的增强效果要好于增温;在中层和中高层,降温对雷暴云及闪电发生的增强效果要好于降湿。结果表明,对低层、中低层大气环境温湿层结的影响能显著地改变雷暴云的云微物理过程,影响起电和放电,并剧烈地改变闪电活动的强度。     

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.     

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。     

银川一次冰雹云的观测和天气分析

利用常规气象观测资料、多普勒雷达探测资料,以2005年5月30日银川观象台观测的一次降雹过程为例,对冰雹形成过程中浓积云演变为积雨云并降冰雹的过程进行了深入的分析,对这次降冰雹过程前后云的演变、天气背景、影响系统、大气层结稳定度、雷达回波等特征进行了综合分析.结果表明,该冰雹云系是一个中小尺度系统、强度很强的对流风暴单体;影响系统为蒙古低涡;"高干冷、低暖湿"的高低层配置为强对流天气、冰雹的形成提供了有利条件.应用反射率因子、径向速度、风廓线等多谱勒雷达产品资料,有效地揭示了冰雹天气系统的结构特征,为观测人员准确判断、记录冰雹云具有一定的指导意义.     

地闪特征在冰雹天气识别中应用分析

利用福建省闪电定位和地面观测资料,对福建2013—2015年14次冰雹过程的地闪活动特征和变化机制进行了研究.通过分析发现,冰雹天气过程中正地闪占总地闪的比例平均为14.2%,远高于2004—2015年福建地区正地闪比例的气候特征值3.4%.14次降雹过程中,地闪过程平均提前28.9min被观测到,正闪提前18.2min被观测到,正闪次数峰值一般出现在降雹之后.降雹之前,闪电的最大强度(陡度)绝对值呈变大趋势,降雹过程中,闪电最大强度(陡度)绝对值呈无明显规律变化,在降雹结束阶段,闪电最大强度峰值的绝对值呈减小趋势.以上这些特征揭示了冰雹天气过程中的地闪演变规律,可以作为福建地区冰雹天气过程监测和识别的参考指标.     

基于雷达回波反射率图的雹云特征提取

在雷达回波反射率图中，预示冰雹天气过程的云体具有视觉特征，它们一般由云体核、以核为中心的主体、主体外侧的过渡带及云砧构成，并且具有核的强度高、主体呈钩状、过渡带较窄等明显特征，这些特征在冰雹形成的前期具有一定的规律性．为将它们客观地提取出来，对其展开模式分析，提出一种探针模型，构建出基于探针模型的反映雹云过渡带特点的梯度特征和反映钩状主体的多个形态特征．经测试，超过92％的样本在用探针提取的冰雹单体的梯度特征和形状特征上呈现出良好的区分度，并验证了这些特征的有效性．     

三维对流云模式对成都一次强对流天气过程的数值模拟研究

为了对发生于2008年9月23日成都的强对流天气有更多的认识,利用三维对流云模式对其进行数值模拟研究.结果表明:该模式可以较好地模拟出强对流天气各主要的宏观发展阶段的特征,以及云中水成物固、液相粒子转化的微观特征;强上升气流与充足的水汽含量是系统中强对流单体的旺盛发展的基本条件;在该强对流天气过程中,固态水成物粒子的累积和融化对于降水的贡献都是十分明显的.     

天津市一次冰雹过程的中尺度特征及成因分析

利用自动站资料、雷达资料及FNL再分析资料,对2016年6月10日发生在宁河区潘庄镇的一次严重冰雹天气进行了天气环流和中尺度结构分析与诊断。结果表明:此次严重冰雹过程是在东北冷涡背景下,前倾结构使得涡后干冷空气叠加在底层暖湿空气之上,从而产生不稳定层结;并处于高空急流的入口区。冰雹过程的对流系统呈现V型缺口、低层弱回波区和悬垂结构;在低层存在风向辐合线,存在一定强度中气旋;在冰雹发生前,对流有效位能明显增大,对流抑制能力减小,层结不稳定性增加;冰雹过程中,只在中低层有湿舌,在中高层有明显的干区配合,说明中高层的干冷空气有重要作用;冰雹发生前,850,h Pa和地面存在明显风切变,为降雹提供了有利的动力作用。     

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、...