基于S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达的超级单体观测分析

利用广州S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达资料,对2022年3月26日一次降雹超级单体风暴成熟阶段的雷达观测特征开展分析,结果表明:超级单体呈现出钩状回波、回波悬垂、中气旋、三体散射等经典结构特征。径向速度上观测到中低层辐合、高层辐散以及中气旋和反气旋共存的双涡旋结构,有助于超级单体的维持发展。偏振特征分析发现,超级单体低层出现了反射率因子(ZDR)弧,低层强回波区对应偏小的差分反射率(ZDR)、低的相关系数(CC)和大的差分相移率(KDP),符合融化的冰雹特征。中层观测到ZDR环、CC环和三体散射(TBSS)的偏振特征。高层强回波区对应低的ZDR、较高的CC和低的KDP,对应空中干的大冰雹。垂直方向上观测到ZDR柱和KDP柱,ZDR柱最大发展高度达到8 km。X波段相控阵雷达更快的扫描速度还精细监测到超级单体钩状回波和中气旋的形成演变过程,低层也观测到与S波段双偏振雷达类似的ZDR弧特征和融化中的冰雹特征,但是使用中要留意衰减造成的影响。

2017-08-11内蒙赤峰EF4级山地多发龙卷灾调与成因分析

2017年8月11日下午,三个EF4级龙卷袭击了内蒙古自治区赤峰市的地形复杂地区,造成5人死亡,58人受伤。这是1961年以来中国有记录的最强山地龙卷事件。首先给出了此次龙卷过程的灾情调查结果,接下来分析了此次龙卷母体风暴-龙卷超级单体产生的天气背景、关键环境参数以及多普勒天气雷达观测特征。本次龙卷事件发生在东北冷涡东南象限的地面锋前和干线向湿侧发展处,CAPE(对流有效位能)值为1800 J/kg,0~6 km风垂直切变为12.9 m/s,0~1 km风垂直切变达到10.8 m/s;同时,0~1 km相对风暴螺旋度达到67.3 m^(2)/s^(2),接近美国龙卷发生环境的中位数,有利于超级单体龙卷的发生。现场灾害调查发现,灾害路径具有多涡旋和不连续的特点,可能与当地的复杂地形有关。基于多普勒天气雷达相对径向速度图识别出三个龙卷涡旋特征(TVS),TVS径向速度差最大达到38 m/s。三个龙卷及对应TVS出自同一个超级单体的同一个中气旋,其中两个TVS出现时间重叠。

2021年苏州与武汉两地龙卷的环境条件与雷达特征对比分析

基于上海青浦双偏振雷达、武汉多普勒天气雷达、新一代天气雷达组网拼图、地面加密自动气象站和ERA5再分析等数据,对2021年5月14日夜间苏州、武汉相继出现的致灾严重的龙卷天气过程,从天气背景、地面触发机制、雷达探测特征和环境参数等方面进行了对比分析,结果表明:(1)苏州、武汉两地龙卷均发生在西南暖湿气流强迫背景下,低层高温高湿,均受到低空急流和超低空急流影响,但两地龙卷发生位置与对应的急流位置不同,苏州龙卷西侧对应东侧急流出口区,武汉龙卷正好对应西侧急流出口区;(2)苏州龙卷是由阵风锋引起的辐合线配合强度适宜的弱冷池触发的;武汉龙卷发生时地面存在中尺度辐合中心和弱冷池;(3)两地龙卷均发生在孤立右移超级单体伴随低层中气旋突然加强之时,龙卷涡旋特征(TVS)分别出现在苏州龙卷和武汉龙卷发生前2 min和3 min;(4)有别于美国龙卷发生的环境条件,苏州龙卷发生在高的对流有效位能、较低的抬升凝结高度和对流抑制能量以及中等偏弱的风暴相对螺旋度和垂直风切变条件下;武汉龙卷则发生在弱的对流有效位能、较低的抬升凝结高度、较高的对流抑制能量以及强的风暴相对螺旋度和垂直风切变条件下。比较而言,两地龙卷发生前和发生时,苏州龙卷的热力条件较好、动力条件中等偏弱,而武汉龙卷的动力条件较好、热力条件偏弱,可见两地龙卷均发生在热力和动力条件互补的环境下。

一种X波段相控阵天气雷达反射率因子订正算法

不同雷达观测相同目标的反射率因子差异会影响雷达组网应用效果,对无波束阻挡的X波段雷达而言,这种差异主要由雷达定标偏差和信号衰减引起,其中衰减包含降水导致的衰减以及天线罩水膜导致的衰减。为了订正定标偏差、天线罩水膜衰减以及降水衰减,设计了一个基于相控阵雷达组网的订正方法。首先,将天线罩水膜导致的衰减看作定标偏差的一部分,使用组网衰减订正算法做初次衰减订正;然后,通过构建一个雷达网观测偏差函数,使用梯度下降法求解各雷达之间的定标偏差;最后,将订正了定标偏差的原始反射率因子再次使用组网衰减订正算法进行二次衰减订正。对上述订正方法,用于广东省佛山市7部X波段相控阵天气雷达探测的一次冷空气降水过程进行检验。结果显示,传统的PIA(Path-integrated attenuation)算法订正结果与广州S波段天气雷达观测结果相关系数为0.53,均方根误差为9.0 dB,而该算法这两项数值分别为0.64和8.4 dB,优于PIA;在台风外围的局地强降水过程中也得到了相同的结论。

雷达监测产品在2021年强对流天气中的应用分析

利用雷达三维组网产品、雷达风场反演产品、冰雹识别组网产品、龙卷涡旋特征识别移动路径产品,对2021年华东、华中、东北等地发生的4次强对流天气进行了应用分析。结果表明,雷达三维组网产品完整地记录了涉及范围较广的4·30雷暴大风从初生到消亡整个发展演变过程,该产品叠加地面单站大风、雷电活动情况更能直观地反映出雷暴、大风出现的范围和强度;冰雹识别组网产品识别出的冰雹尺寸等参数与实况出现的情况基本相符;雷达风场反演产品能很好地揭示龙卷的旋转程度;经过质控后的龙卷涡旋特征产品一定程度上能够反映龙卷移动路径;双偏振相关系数CC产品又为龙卷是否着地提供了很好的判断依据。

风速等级标准与2016年6月23日阜宁龙卷强度估计

文章回顾了不同的风速等级标准,对导致重大人员伤亡的2016年6月23日江苏省盐城市阜宁县龙卷灾害和2015年6月1日导致"东方之星"客轮翻沉事件的下击暴流灾害进行了较详细的强度评估,探讨了已有等级标准存在的问题,给出了未来工作展望。基于详细的现场调查资料,评估江苏阜宁龙卷为EF4级,而导致"东方之星"客轮翻沉事件的下击暴流仅为EF1级;对这两个典型灾害个例的强度估计展示了EF等级与F等级之间的差异;但阜宁龙卷导致的每一个受灾点的灾害等级还需要进一步详细评估。由于建筑物结构、植被自身状况、相应环境和致灾机制的复杂性,风灾强度估计必然存在一定的不确定性,且龙卷由于其复杂涡旋动力结构、气压空间分布和卷起的飞射碎片作用等因素使得强度估计的不确定性较下击暴流更大。提高风速等级评估的客观性、普适性、准确性、一致性和便捷性是评估工作的必然需求。未来还需发展综合考虑强度分布、路径长度和宽度、持续时间和移动速度等的风灾等级标准,从而为全面评估下击暴流或者龙卷的致灾性提供基础。

“东方之星”客轮翻沉事件周边区域风灾现场调查与多尺度特征分析

2015年6月1日21:30左右长江湖北监利段发生"东方之星"客轮翻沉特大事故。本文根据事发周边陆地区域现场天气调查结果,结合卫星和雷达观测资料分析认为,6月1日21:00-21:40左右事发江段和周边区域发生了下击暴流导致的强烈大风灾害,最强风力超过12级,并具有空间分布不连续、多尺度和强灾害时空尺度小等特征。事发周边区域北部受中气旋影响陆地区域(顺星村、老台深水码头、四台村养猪场附近、新沟子养鸡场附近等)灾情较南部阵风锋及其后侧下击暴流影响的陆地区域更为显著。综合雷达观测资料和现场调查资料分析判断多数调查点灾害为显著微下击暴流所致,其中老台深水码头有龙卷发生的可能。导致此次风灾的强对流风暴气流具有显著的多尺度性;事发周边区域北部的四台村养猪场附近树林中同时发生了多条相邻的微下击暴流条迹,呈现出辐散和辐合交替分布的特征,展示了此次强对流风暴中大气运动的复杂分布特点。虽然下击暴流会伴随中小尺度的涡旋特征,但此次现场调查发现的与下击暴流相联系的辐合特征水平尺度仅几十米,远小于弓形回波两端的书挡涡旋或者中涡旋等几千米级的水平尺度。

龙卷数值模拟研究进展

龙卷尺度小、生命期短,对其精细化观测十分困难,数值模拟是可行而有效的分析研究工具。龙卷的数值模拟主要分为3类:第一类龙卷模拟针对简化的类龙卷涡旋进行模拟,研究龙卷的计算流体力学特征,不考虑母体风暴;第二类龙卷模拟以水平均匀初始场触发强对流过程,研究超级单体风暴和其中生成的龙卷的精细化结构和演变过程,其初始环境可以基于理想化或者实测探空廓线;第三类龙卷模拟基于再分析资料和资料同化进行模拟,研究实际环境中超级单体风暴触发环境及龙卷的形成过程。重点回顾龙卷数值模拟方法和主要工作进展,分析影响龙卷数值模拟效果的关键问题,包括龙卷生成机制、湍流过程与大涡模拟、数值敏感性以及受损物残骸等因素对龙卷模拟的影响。希望通过对这些工作的回顾促进我国龙卷数值模拟研究和龙卷预报预警业务。

龙卷预报预警体系建设——气象现代化的前沿挑战

以雷达为核心的龙卷监测预警系统在准确性方面优于数值模式预报产品,能更有效地对龙卷落区和持续时间进行预报预警,但其依赖于已发生的超级单体和中气旋,在预报时效上往往难以保证。而数值模式产品的适当引入则可以弥补这一不足,完善龙卷监测预报预警体系。

筝曲《袖梦》的意境分析和美学意蕴

古筝曲《袖梦》由筝界才子刘乐所作,旋律以唐乐的音律、流动的音乐线索及律动的快板体现出水袖舞中的美感,给人们带来了惊喜,引起轰动。而笔者发现很多演奏者在弹奏这部曲子时,很大一部分问题是情感处理不够到位,没有真正表达作品;而且目前关于《袖梦》的评论或弹奏技巧方面的文章更是凤毛麟角。因此,笔者试图通过作品的创作背景、曲式结构以及作品中所蕴涵的音乐美学内容来诠释作品,体现《袖梦》中的所包含的关于"美"的意识和感受。希望对读者能够起到抛砖引玉的作用。

2021年5月14日武汉龙卷现场调查及雷达探测特征分析

2021年5月14日20∶40前后,湖北省武汉市蔡甸区千子山发生龙卷灾害。基于详细的现场灾情调查和观测资料综合分析判断:(1)本次灾害具有受灾路径长、纵横比大,受灾指示物有辐合倒伏、扭曲、被拔起和抛射等龙卷破坏的典型特征,确认为龙卷风灾害。(2)龙卷自西向东移动,总路径长度约17.95 km,其中连续路径约11 km,最大破坏直径1000 m,平均破坏直径800 m。龙卷经历了触地初生、加强成熟到跳跃减弱三个阶段,在影响路径的后半段,龙卷强度较弱,有跳跃式前进的特征。综合评估本次龙卷最大强度为中国龙卷强度行业标准三级(相当于美国EF3级)。(3)雷达资料分析表明,这是一次典型的超级单体龙卷,伴随有强中气旋和龙卷涡旋(TVS)发展,超级单体中气旋和TVS加强,旋转速度、最强切变加大以及顶高底高下降时,龙卷触地引起地面灾害,地面最强破坏路径位于中气旋和TVS路径南侧。对于超级单体龙卷,可依据中气旋和TVS演变特征进行龙卷预警业务试验。

参加美国气象学会第17届中尺度气象学会议总结

1概况 中尺度气象学会议（Conferenceon Mesoscale Processes）由美国气象学会主办。该会议每2年举办一次，紧密围绕中尺度气象学领域的前沿问题展开交流和讨论，是中尺度过程方面的国际性学术盛会。

“药儿园”问题引发的法律思考

2014年3月,陕西、吉林、湖北等地相继曝出幼儿园给幼儿服用处方药“病毒灵”,引发广泛关注。幼儿园通过什么途径大量购买处方药?医药监管为何失效?如何对相关责任人进行问责?事发后,警方以非法行医罪对涉事幼儿园的相关负责人和保健医生进行了刑事拘留。然而大半年过去了,我们却没有看到对相关责任人的处理结果。因此,希望通过本文的研究分析其中的原因。并试图从理论角度,结合实际提出建议,保障幼儿的合法权益。

基于四维变分同化的“6·23”阜宁龙卷大涡模拟研究

应用WRF模式和四维变分同化方案(4DVar),进行2016年6月23日江苏省盐城市阜宁县EF4级超强龙卷大涡模拟研究。结果表明:NCEP/GFS预报场同化高频次地面观测和雷达风场资料能有效改进模式初始场,在阜宁附近模拟生成对流单体。在此基础上使用约100 m水平分辨率的大涡模拟,可以清晰模拟出超级单体的钩状回波和类龙卷涡旋结构。进一步分析模拟结果发现,对流有效位能和垂直风切变在天气尺度范围内均能达到有利于超级单体发生的阈值。有利于生成龙卷的高风暴相对螺旋度(SRH)集中在龙卷超级单体发生区域的风暴尺度范围内,且具有较好的指示性。尽管SRH的强度随模式分辨率有所提高,但其空间分布并无明显变化,在3 km水平分辨率网格已出现明显信号。

基于实地灾害调研和雷达观测对“东方之星”倾覆地点附近强风的估计

2015年6月1日北京时间21时31分,长江流域湖北监利航段发生了＂东方之星＂号客轮特大倾覆事故（图1（a））,造成442人遇难.为揭示事故时段的天气现象,尤其是风力情况,本文基于雷达观测以及地面和无人机航拍灾害调研进行了细致的分析.研究表明,客轮在倾覆时处于一条飑线的弓形回波前缘,遭遇了至少31 m/s的强风.

国外龙卷监测预报预警及其经验启示

国外龙卷发生特征:地域性和季节性全球除南极洲以外的大洲都有龙卷记录,但从龙卷记录的地理分布看,龙卷发生有明显的地域性特征。龙卷主要发生在中炜度地区,特别是大平原地区。这里冷暖空气交汇频繁,更容易满足龙卷发生发展的大气环境条件:不稳定能量和垂直风切变。