湖北冷季高架雷暴天气分类及环境参数特征分析

利用常规观测资料、加密地面自动站、闪电定位仪和ERA5再分析资料,将2011—2020年湖北冷季91次高架雷暴事件,按照形成机制分为雷雨型、强对流型和雷打雪型3类,并细致归纳了3类事件的时空分布特征、大气环流背景及关键环境参数等特征。(1)湖北冷季高架雷暴雷雨型最多,强对流型次之,雷打雪型最少。3类型存在明显的时空分布差异,雷雨型主要发生在秋末冬初(11月)和冬末初春(1—2月),强对流型及雷打雪型常出现在早春2月,3月基本以强对流型为主。(2)低槽冷锋、850 hPa切变线及低空西南急流是冷季高架雷暴发生的有利环流背景,近地面为稳定的冷气团控制,逆温明显,西南低空急流沿着锋面逆温层以上的850 hPa附近触发抬升,水汽、上升运动及不稳定层结均出现在850 hPa以上。雷雨型和雷打雪型距离冷锋超过100 km以上,强对流型不足100 km。(3)850 hPa是风场转换的重要层次。强对流型850 hPa露点温度(T_(d850))、K指数、850 hPa与500 hPa温差(ΔT_(85))、850 hPa假相当位温(θ_(se850))、西南急流厚度和强度(I700)、切变线强度(S_(850))最大,中低层(850~700 hPa)垂直风切变(SL78)最小;雷打雪型对水汽和不稳定能量的要求最低,SL78最大。

2022年春季湖北一次强对流天气过程雷达卫星闪电观测特征分析

利用卫星、雷达、闪电和NCEP再分析资料等,以湖北省2022年3月16日一次大范围强对流过程为研究个例,对西南涡移动过程中两个不同位置对流系统的观测特征进行了分析。结果表明:槽前西南涡东移是本次强对流的主要影响系统,东部的风雹天气主要出现在低涡及暖式切变线顶部,南部对流则是由低涡南部冷式切变线诱发。本个例中对流发展初期云顶亮温TBB逐渐下降到220 K以下,未来1 h TBB变率局部最大可达-30℃,大部分闪电紧贴着TBB≤220 K积云右侧和TBB变率大值区中心及边缘,对流系统右侧的闪电对于对流系统的发展移动有较好的指示意义;成熟期TBB≤210 K的积云面积达到最大,未来1 h TBB变率减小,密集闪电分布在积云云团中部且随着TBB低值区移动。雷达观测反射率因子垂直剖面呈右倾结构,对流发展阶段的右倾特征更为明显,闪电位于对流系统右前侧,和≥45 dBz的强回波基本吻合;≥45 dBz、≥50 dBz组合反射率面积,≥10 km、≥12 km回波顶高面积与对流发展演变呈正相关,正、负地闪峰值出现较风雹有0~18 min的时间提前量,负地闪的首次峰值对风雹的提前量可达18 min。

大数据背景下机关事业单位档案管理效率提升策略探究

大数据技术对于提升机关事业单位档案管理效率的重要价值,既在于缩短管理时限、减轻劳动强度,也在于提升管理针对性、有效性、可靠性。然而受到多种因素综合影响,机关事业单位档案管理工作在效率提升方面仍然存在一些缺陷不足,譬如对于大数据技术缺乏应有关注,以及在技术应用过程中存在不同程度局部性与片面化问题等。这些都会对机关事业单位档案管理效率提升造成不利影响。因此,大数据背景下,机关事业单位档案管理效率提升不仅需要加强数据基础设施建设,也需要统一数据标准,还需要强化协同联动,杜绝数据壁垒,同时强化监督考察,落实责任主体等。只有多措并举才能利用技术赋能,同时提升档案管理效率。

广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征

利用FY-4A卫星闪电成像仪LMI、TBB、地基闪电ADTD数据和NCEP-FNL再分析资料等,以2022年5月10日广东一次暴雨过程为例,对两个不同强降水区域对流云团发展演变的观测特征进行了分析。结果表明:中北部清远至九连山南侧的强降水1区属于典型的锋面低槽型暴雨,发生在低槽前部冷暖交汇区,珠江口西侧沿海附近的强降水2区则是暖区西南和偏南气流辐合作用的结果。此个例强降水发生前TBB迅速下降,强降水主要位于对流云团TBB低值中心梯度大值区。对流发展初期TBB逐渐下降到230 K以下,TBB变率较前1 h下降幅度可达-15℃以上,局部可达-30℃,对流云团移动前方的闪电对下一时刻对流的发展移动有很好的指示意义,锋面降水中ADTD较LMI提前出现;成熟阶段TBB大范围下降到220 K以下,局部200 K以下,TBB变率减小,维持在0~-10℃,闪电达到峰值,密集闪电随着TBB≤220 K低值区移动。

一次梅雨锋附近“列车效应”致灾大暴雨过程观测分析

2016年7月6日在武汉发生了一次造成城市严重内涝的暴雨过程。本文利用多普勒天气雷达、逐小时地面加密观测资料和EC 0.25°×0.25°细网格模式数据,对这次梅雨锋附近极端暴雨的降水特征、中尺度对流系统演变和暴雨成因等进行了细致分析,结果表明:(1)本次大暴雨是在典型梅雨期环流形势下发生的,副热带高压西北侧的高温、高湿区配合江淮切变线稳定少动,暴雨则出现在西南低空急流风速辐合区,925 hPa西南低空气流的进退有利于东北路冷空气南下,这与雨带的落区和维持有密切联系。(2)梅雨锋狭长雨带上的降水量分布呈现不均匀性,强暴雨主要集中在几个中心,降水中心的分布与梅雨锋附近低层风场扰动有关,梅雨锋雨带上产生大暴雨是一个典型的中尺度对流系统(MCS),沿着西南一东北走向的引导气流移动,湖北特殊地形促使"列车效应"进一步加强。(3)列车线主要由江淮切变线或边界层辐合线附近的中尺度系统扰动形成,地面中尺度气旋性辐合及低空西南急流长时间维持,是形成"列车效应"的主要原因。(4)MCS在雷达回波上有三个明显特征,第一个是MCS在雷达回波形态上属于带状对流,由层状云和列车线共同组成,雨带与西南气流走向一致;第二特征是层状云和列车线移动方向几乎一致,MCS移动方向与列车线走向平行,垂直于列车线的分量很小;第三个是对流单体在列车线上游新生、加强,并向下游移动,对流单体的传播方向和列车线方向相反。(5)西南急流向近地面扩展、"牛眼"结构及风随高度顺转等中尺度系统,促使近地面扰动加强,诱发强降水。

地基微波辐射计观测资料在一次雷电潜势预报中的应用分析

在利用对流参数建立湖北省雷电潜势预报的基础上,重点研究地基微波辐射计资料在改进雷电潜势预报中的应用价值,继而修正对流参数及其阈值区间,由此建立一种可通过后续参数订正实现的雷电短期潜势预报方法。首先对2013年4月29日一次西南涡东移造成的雷电过程中地基微波辐射计资料的可靠性进行了分析,继而通过比较基于单一数值模式和微波辐射计资料计算的不稳定参数与雷电活动的相关性后发现,85%以上的雷电样本活跃在K指数≥33℃、T850-500≥23℃、A指数≥10℃和ΔTd850≤3℃等指数范围内,而微波辐射计资料计算的6个不稳定指数显示,与雷电密集区对应的指数中,和雷电相关性较高的K指数、T850-500、A指数分别为35℃、25℃和12℃,使用两种阈值分别对雷电潜势预报方程中的预报因子进行0,1化。个例检验效果表明地基微波辐射计在改进雷电潜势预报落区和概率方面有一定参考作用。

基于雷达和微波辐射计的湖北省冷季“高架雷暴”特征分析

利用常规观测、加密自动气象站、三维闪电定位仪、天气雷达和地基微波辐射计资料等,对湖北冷季(2014年11月)发生的3次高架雷暴过程进行了分析。(1)3次过程发生在地面冷锋后部地面冷气团中,主要以短时强降水和频繁的雷电活动为主,是典型的冷季“高架雷暴”,对流区位于地面冷锋后部500 km左右。(2)地面到925 hPa的冷垫,迫使暖湿气流爬升,在925 hPa逆温层附近触发对流,冷垫之上西南暖湿气流越强,对流越旺盛,雷达径向速度剖面可以明显看到1 km之下的冷垫。(3)冷季高架雷暴雷电活动剧烈,CG(地闪)占总闪比例60%以上,而+CG则占CG的40%左右,闪电频次和降水有很好的时空对应关系,CG出现在较强降水中心附近及周围,IC和CG突增对降水均有一定的时间提前量。CG更靠近强回波中心,且和≥30 dBZ的回波位置对应较好,IC则分布在雷暴单体外侧回波强度≥15 dBZ的区域。0℃等温线以上的(最大)回波强度达到43 dBZ以上或者18 dBZ回波顶高超过7.5 km是湖北冷季高架雷暴是否发生雷电的重要预警因子。(4)地基微波辐射计温度、湿度廓线和探空曲线基本吻合,可以看到明显的冷垫、逆温层及西南急流。基于微波辐射计资料计算的不稳定指数变化特征对冷季高架雷暴的短临预报有重要的实际应用价值。当A指数、TT指数、K指数和T850-500出现快变抖动时,伴随抖动加剧可以判断将会有雷暴天气发生,当波动曲线开始下降并变得平稳,表示雷暴减弱消亡;θse 850在雷暴出现后跃增并在320 K附近抖动,雷暴结束后下落到290 K的平稳状态;Td850在雷暴活跃阶段近乎为0℃;T850-500在雷暴发生前是一个缓慢下降的过程,雷暴结束后大气趋于稳定。

一次局地暴雨的地闪特征及其与强降水的关系

利用闪电定位仪每分钟实测资料、加密自动站逐分钟雨量和卫星云图云顶亮温TBB资料，对2013年4月29日西南涡东移过程中MCS产生的局地暴雨地闪特征进行了分析。结果表明：这次过程产生了大量地闪活动，且地闪主要出现在西南涡东侧500hPa槽前辐合上升运动区、700hPa暖切南侧850hPa暖切北部的辐合带、TBB小于等于220K区域南侧TBB水平梯度大值区的叠置区。整个过程负闪占主导地位，强降水发生在负闪密集区；MCS生命史不同阶段的正负闪频数、密集程度和分布位置是不同的。进一步分析发现单站地闪频数与TBB和强降水在时空变化上有一定的相关性，地闪频数和TBB表现为负相关，即TBB下降到最低值时，地闪频数则到达峰值；逐时地闪频数和雨强均呈单峰分布，负闪频数和强降水发展演变趋势一致，负闪峰值和最大雨峰时刻对应，正闪或和最大雨峰一致或略滞后，正负闪和雨峰的6min演变趋势呈多峰分布，负闪初现12～18min后出现降水，负闪突增较强降水有18～24min的提前量。此个例显示MCS将朝向移动路径前侧的负闪密集区域移动，负闪密集区对局地强降水的落区和强度有较好的指示意义。

襄阳一次强雷暴过程的雷达回波与地闪特征分析

利用湖北省闪电定位仪、新一代天气雷达资料并结合常规气象观测等资料,对2011年7月24日下午出现在湖北襄阳的一次强雷暴天气过程进行了分析。该过程的两个强风暴分别产生了冰雹和雷雨大风(后期强降水),重点分析了两个强风暴系统生命期雷达回波和闪电(地闪)特征。结果表明:产生冰雹的强风暴是一个孤立的超级单体,降雹发生在超级单体成熟阶段;产生雷雨大风和强降水的强风暴是一个弓状回波,雷雨大风发生在弓状回波顶部,强降水回波成片状且移速较慢;两个风暴的地闪演变特征及闪电在风暴生命史各阶段分布的位置不同。

一次海面降雪的双线偏振多普勒雷达回波特征分析

以X波段双线偏振多普勒天气雷达在葫芦岛探测到的2004年4月1日的一次海面降雪过程为例，概述了雷达主要性能参数。通过分析雷达二次产品开发平台运行后得到的强度、速度、谱宽和双线偏振差分反射率等产品，探讨了海面降雪和海杂波Z值及差分反射率因子zDR的取值大小及空间变化特征。结果表明：雪花降落过程中，ZDR值由正值逐渐转变到为-0.5～0.5dB，且Z值随高度降低而增大，而海杂波Z及ZDR值空间变率不大。

湖北省一次强雹暴闪电和雷达回波特征分析

利用湖北省闪电定位系统监测资料与武汉市多普勒天气雷达资料同步叠加,对2010年4月12日湖北省东南部地区一次强对流过程的两个致灾雹暴单体进行分析。结果表明:雹暴生消的不同阶段,正地闪和负地闪频数及在雷达回波中的分布呈不同的变化特征,通过地闪频次和地闪在雷达回波中位置的变化可以识别雹暴生命史演变的不同阶段。雹暴Ⅰ产生小冰雹,是一个普通对流单体,闪电以负地闪为主,闪电频率最大为15次·(6 min)-1;正地闪落在风暴发展和消亡阶段,负地闪主要落在35—55 d Bz强回波边缘,零星正地闪分布在强回波周围层状云中,雹暴移动路径前侧的负地闪对雹暴移动有一定的指示意义。雹暴Ⅱ是一个典型超级单体,产生直径超过3 cm的大冰雹,闪电频率最大为44次·(6 min)-1,风暴成熟阶段正地闪活跃,16—17时正地闪频繁出现时间与大冰雹持续时间一致;负地闪与25—55 d Bz强回波区域吻合较好,正地闪分布在强回波30—55 d Bz中心及层状云边缘。对比地闪频数和雹暴成熟阶段的回波强度可以发现,降雹均出现在风暴的成熟阶段,小冰雹发生时地闪频数下降幅度较小,大冰雹发生时地闪频数下降幅度较大,且正地闪比例明显增大。

一次西南涡引发暴雨的地闪特征

利用高频次多普勒雷达回波资料、闪电定位仪及区域自动站资料,对2011年6月9日湖北暴雨过程的闪电特征进行分析。结果表明:MCS不同生命阶段地闪所处位置不同,正、负闪同时跃增至峰值是MCS成熟阶段的标志之一,地闪密集区和MCS中移速较快的强回波位置基本吻合,MCS强回波区域出现的正闪、负闪和45—55 dBz回波后部区域对应较好,强降水发生在MCS成熟后趋于消亡阶段。

2011年梅雨期湖北省首场暴雨天气过程分析

[目的]分析2011年6月9日湖北入梅后首场暴雨过程。[方法]利用常规观测资料以及每6 h一次的NCEP 0.5°×0.5°再分析资料、卫星资料和地面加密雨量站资料等,对2011年6月9日湖北入梅后首场暴雨过程进行了天气动力学诊断和中尺度分析,寻找湖北省梅雨期暴雨的中尺度对流系统结构特征、系统移动演变规律以及触发机制等。[结果]这次暴雨过程是在有利的天气背景条件下产生的,此次暴雨过程是单阻型梅雨形势,500 hPa中高纬维持"两槽一脊"形势,无明显阻高,副高位置偏东偏弱,以高原冷空气为主;川东低涡东移、中低层切变线、干线和低空急流为降水发生提供了有利的水汽和动力条件;造成强降水的雨团有明显的中尺度系统特征,3个中β对流云团分别来自西南暖湿气流、700 hPa冷式切变尾部和850 hPa暖式切变顶部,经过在鄂东南合并加强,生成具有东北—西南走向的带状结构特征、维持少动的中β尺度对流系统(Mβcss),该云团是此次降水的直接制造者,通城强降水出现在云团合并发展最旺盛的地方。[结论]该研究为梅雨期暴雨的预报提供理论依据。

两次对流过程雷电预报的误差分析

2014年6月17日和6月19日午后鄂西山地先后发生了两次对流过程,雷达回波出现了40 dBZ以上的对流特征,最强回波中心超过60 dBZ,全闪定位系统监测仅零星云闪,没有出现地闪。利用雷达、闪电、逐分钟地面观测等资料,对两次对流过程雷电预报的误差进行了分析,总结两种不同起电机制的对流概念模型。分析表明:(1)两次对流过程是在不同环流形势下发生的,午后热力条件是对流产生的直接影响因子,地面风场和温度场引起的中尺度扰动特征明显,动力和水汽条件偏弱。(2)对流尺度较小,呈直立状且结构松散,对流内部上升气流和环境场垂直风切变偏弱,-20℃高度以上≥40 dBZ回波所占比例较小,起电条件弱,这种类型的对流不利于电荷累积产生闪电。(3)在雷电预报过程中,雷达反射率强的对流并不意味着闪电发生概率大,判断对流过程中是否出现闪电,除考虑环境条件外,强的反射率必须超过0℃层等温线且持续时间较长、回波形态结构是否倾斜以及≥40 dBZ回波在-20℃高度以上的比例和维持时间是决定能否产生闪电的重要预警预报因子。

双线偏振雷达对潮汐影响下海面探测的初步研究

研究雷达对海面的探测能力，并应用x波段双线偏振多普勒天气雷达探测渤海湾海面，发现潮汐对海面回波有一定影响。结果表明：2004年2004年4月1日（阴历二月十二）在距离雷达东南方向20～120km处几乎全是海面回波，潮汐和风浪共同作用下的海面回波水平尺度为30～100km，宽度5～10km，回波强度30～35dBz，回波带略左转；0°低仰角差分反射率产品ZDR一般维持较小正值或负值，负值可能是由于落潮过程中引潮力和重力作用导致粒子变形造成的。

基于风廓线雷达的湖北梅雨期暴雨中小尺度特征

针对2016年湖北梅雨期3次(“6·19”、“7·5”和“7·19”)暴雨过程,首先对比了汉口站探空数据与汉口、咸宁两个风廓线雷达站水平风速、风向,发现“6·19”和“7·5”过程汉口风廓线雷达站3 km以下水平风速和探空数据较为接近,而3次过程中咸宁风廓线雷达站8 km以下水平风向、风速和汉口站探空数据基本吻合。在此基础上利用风廓线雷达资料并结合常规、加密自动气象站资料,对3次过程中水平风场、平均垂直速度及其变率、水平风速垂直切变、大气折射率结构常数(C_(n)^(2))等进行分析。结果表明:(1)降水开始前西南风速明显增大,中层干冷空气入侵和地面冷池形成的中尺度偏东气流是“6·19”过程50站出现大于等于17.2 m·s^(-1)大风的主要原因,“7·5”和“7·19”过程西南急流长时间维持及1 km以下的偏东气流则是短时强降水持续时间较长的诱因;(2)梅雨期暴雨期间风廓线雷达观测的水平风速垂直切变、平均垂直速度及其变率随高度变化较小,较强上升运动区域主要集中在4 km高度以下;(3)C_(n)^(2)显示强降水发生前大气水汽含量有一增加过程,且整层水汽含量深厚,C_(n)^(2)大值区的消失对应降水结束。

CINRAD/SA雷达两种识别跟踪产品的评估分析

以中国气象局气象探测中心提供的2007—2008年灾害性天气个例档案为基础,对CINRAD/SA雷达风暴识别跟踪和中气旋产品做了定量评估,同时就评估结果与美国同类产品做了对比。结果表明,风暴识别与跟踪产品基本能满足临近预报的需要,但存在漏识别和错误跟踪现象,且30 min以后单体位置预报误差较大。中气旋产品评估结果与美国产品差异不大,基本能自动识别风暴涡旋,但存在漏报,且虚警率较高。

2013年湖北地区两次雷暴大风过程环境及雷达回波特征

本文选取2013年5月23日和8月18日湖北地区两次灾害性雷暴大风过程(简称"523"和"818"过程),基于天气实况、NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料和雷达资料分别从两次雷暴大风过程的天气形势、探空结构、大气参数特征及雷达回波演变等多角度分析归纳造成灾害性大风的有利条件。结果表明:"523"过程为高空冷槽东移背景下,十堰地区形成典型的超级单体;"818"过程在副热带高压外围东北气流和登陆台风的共同影响下,在热力和不稳定条件、地面辐合线的共同作用下,阵风锋出流触发了雷暴大风。2013年湖北地区两次雷暴大风过程大气参数具有一定的相似性,均存在较大的对流有效位能CAPE(>1300 J·kg^(-1)),整层水汽条件均较差,低层均为干绝热递减。θse垂直分布表明两次雷暴大风过程在中低层有干空气侵入,同时一些重要的强对流参数K指数和垂直风切变等差异明显,反映了大气参数在强对流预报中的复杂性和不确定性。"523"过程雷达回波具有中气旋、钩状回波、V型缺口及回波悬垂等特征,"818"过程雷达回波具有阵风锋、弓形回波及强回波中心迅速向地面塌陷等特征。两次雷暴大风过程均有中低层径向速度辐合和地面大风核。中气旋、钩状回波、阵风锋、弓形回波和中低层径向速度辐合等雷达回波特征对雷暴大风预警具有较好的指示意义。

基于雷达参量的湖北地闪预警方法及效果检验

利用天气雷达、探空资料,采用成熟的雷暴识别外推技术,比较有、无地闪活动时的概率密度分布和隶属度特征差异,提取雷达参量,采用模糊逻辑原理建立临近1 h地闪预警方法。分析表明,-25~-10℃高度层最大反射率因子(REF)和回波顶高是湖北地闪预警的最佳因子,尤以REF_(-15℃)、REF_(-20℃)和REF_(-z25℃)表现最佳,REF_(-10℃)效果次之,垂直积分液态含水量对雷电指示意义较小,根据不同因子贡献不同给与了不等权重分配,并通过雷电样本阈值分布规律,采用动态权重系数进行细化,实现了地闪未来1 h的临近落区预报。利用每6 min滚动预报未来1 h(6 min间隔)的临近预报结果和实况进行1 km网格点对点综合评分,30 min击中率(POD)可达50%以上,临界成功指数(CSI)为30%左右,POD和CSI随预报时效缓慢降低。通过个例预报检验,发现该预报方法在大范围雷暴天气预报评分较高,而局地对流的预报评分偏低。该研究说明基于雷达参量的模糊逻辑地闪预警方法基本合理可靠,可用于湖北雷电短时临近自动预报预警及决策服务。

鄂西南一次早春强对流过程的多源资料分析

综合利用多普勒天气雷达、风廓线雷达、微雨雷达、二维视频雨滴谱仪、三维闪电监测网等多源探测资料对2020年2月14日发生在鄂西南一次伴有局地冰雹和雷雨大风的强对流过程进行了中小尺度特征分析,并探讨了分类强对流识别预警算法在强对流短临识别预警中的应用。结果表明:(1)由于鄂西南山地的阻挡作用,冷锋在宜昌北部南下缓慢,华北低槽、850 hPa低涡北部的暖式切变线和冷锋前侧不断渗入的冷空气在鄂西南交汇形成上干下湿的不稳定层结;中低层西南暖湿气流沿着低层锋区向鄂西南输送并发展,850 hPa切变线、地面冷锋和暖倒槽配合触发强对流发展加强,强冰雹发生在冷锋和暖倒槽交汇处。(2)风廓线雷达资料显示鄂西南处在地面冷锋前部暖倒槽中,持续增强的中高层西南急流和冷锋前侧不断渗入的冷空气有利于强对流的发生发展。(3)二维雨滴谱仪完整记录了降水过程的雨滴谱分布特征,粒子直径大多在1 mm以内,最大直径接近6 mm。(4)由微雨雷达探测的雨滴谱垂直分布特征可知,降水前期环境湿度低,蒸发作用明显;而在强降水时段,近地面雨滴碰并增长作用明显。(5)三维闪电观测网获得的闪电频次与雹暴单体的强度变化呈正相关,且两个雹暴单体的初次地闪分别提前于降雹30 min和33 min。(6)多普勒天气雷达探测到有界弱回波区、钩状回波等典型冰雹回波特征,而中气旋、中层径向辐合及高空辐散区的存在表明对流云内维持了较强的上升气流,有利于冰雹的生成生长。