具有双有界弱回波区特征的超级单体雹暴雷达回波分析

利用多普勒天气雷达,对2008年3月20日凌晨发生在柳州地区的超级单体雹暴,在垂直风切变、三体散射、中气旋、三维结构和风暴属性方面进行了详细分析,结果表明,三体散射(TBSS)特征回波可以作为判断冰雹云、防雹预警的指标,并且具有一定提前量,最大时间提前量可达半个小时,高反射率因子区域越大,TBSS的长度越长,最大长度可达20 km;雷暴尺度涡旋的出现有利于大冰雹的生成;垂直积分液态水含量(VIL)值和强回波区高度跃增反映冰雹碰并增长过程,降雹期两者多次跳跃使雹暴长时间维持;对于矮顶超级单体风暴,VIL密度更能反映降大冰雹的潜势;双倒"V"字型入流缺口和双有界弱回波区的出现意味着即将降雹,并且降雹时间较长。

德州地区雹云雷达回波分型及物理模式

本文根据德州地区1990—1991年雹季冰雹云雷达回波料资及已有的云物理知识,分析得出德州地区三种雹云模式及云物理模式判别特征,此雹云雷达回波模式对冰雹天气临近预报,具有一定的指导作用。

基于雷达回波指标的内蒙古通辽地区冰雹天气预报模型

通过对内蒙古通辽市新一代天气雷达建站以来至2013年发生在通辽地区的冰雹天气过程的分析,总结出冰雹天气的9项预报指标。为了将以上确定的预报指标应用到实际的短时、临近预报工作当中,分别对各项指标的性能进行分析,并应用客观预报方法将上述指标组合在一起。采用指标加权集成法,根据每一个指标的相对重要性,赋予指标不同的权重,然后带权集成,建立预报模型方程,得到一个各项指标的结合参数,作为未来是否会有冰雹出现的判断依据,以期提高冰雹的预报预警能力。

基于雷达回波指标的通辽地区短时强降水预报模型

通过对通辽市新一代天气雷达建站以来至2016年发生在通辽地区的短时强降水天气过程的分析,总结出短时强降水天气的十二项预报指标,为了将以上确定的预报指标应用到实际的短时、临近预报工作当中,分别对各项指标的性能进行分析,并且应用客观预报方法将这些指标组合在一起;采用指标加权集成法,根据每一个指标的相对重要性,赋予指标不同的权重,然后带权集成,建立预报模型方程,得到一个各项指标的结合参数,作为未来是否会有短时强降水出现的判断依据,以期提高短时强降水的预报预警能力。

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.

一次致灾冰雹的超级单体风暴雷达回波特征分析

利用石河子C波段多普勒天气雷达资料,对2010年6月28日下午发生在准噶尔盆地南缘石河子垦区北部沙漠边缘地带的强冰雹超级单体风暴的雷达回波演变特征进行了详细分析。结果表明,该超级单体风暴前进方向的右侧出现了弓形回波,左前侧和右后侧分别出现了"V"字型缺口;沿入流方向穿过最强回波位置的反射率因子垂直剖面呈现出典型的有界弱回波区、回波悬垂和有界弱回波区左侧的强大回波墙,最大回波强度出现在沿回波墙狭长区域的下部,其值达到70dBz;相应的径向速度上出现了中气旋,该中气旋的发展和维持使得超级单体弓形回波发展并维持;强冰雹发生在有界弱回波区、垂直累积液态水含量大值区和中气旋重合的区域内;可用中气旋提前30min预警短时冰雹,其反射率因子垂直剖面上的宽大有界弱回波及其回波悬垂和回波墙下部的强回波中心强度(70dBz)可作为预警大冰雹的预警指标。

冰雹云RHI回波V形缺口形成物理机制

1 引言国内外应用雷达探测冰雹云和人工防雹试验中,曾观测到雷雨云RHI回波多是柱状,单体冰雹云回波也呈柱状,云体比雷雨云宽,砧状回波比较明显,强冰雹云有悬挂回波、穹窿、回波墙.这些已为人们所知和应用。 2 V形缺口(RHI)回波的观测我们于1989～1991年在辽宁省绥中县进行人工防雹过程中,应用雷达对冰雹云回波结构进行了观测和研究. 1989年9月4日雷达探测李家乡附近冰雹云降雹时段的RHI回波,回波顶高为9.6km,宽为25km,强回波顶高为6km,观测到回波顶部有一个非常明显的V形缺口,见图1。

十堰一次强对流天气雷达回波特征

利用十堰714C天气雷达回波资料,结合其它天气资料,分析了2004年7月6日发生在十堰境内的强对流天气过程。结果表明,这次强对流天气是在有利的大尺度天气形势下产生的,局地环境CAPE指数大,水平风的垂直切变较强。强降雹由多单体强风暴造成,回波强度强,高度较高,顶部有旁瓣假回波,低层存在弱回波区 (WER)。雹云移动明显右偏于高空风,属右移风暴,以右后侧和右前侧传播方式发展。强降雹由后一种传播方式造成,初始回波从半空生成,云顶高度较高,强中心位于云体中上层。

一次由“弓形回波”所引发的冰雹天气过程雷达特征分析

利用黔东南州新一代C波段多普勒天气雷达资料,对2015年5月8日凌晨发生在贵州东北部区域的强冰雹"弓形回波"雷达产品进行了详细分析。结果表明,反射率因子维持强度较大值及较长的持续时间是此次冰雹过程较为明显的特征,回波前沿飑线回波带的回波强度梯度较大,弓形结构保持时间较长;径向速度图上,零速度线两侧正负速度对差值的变化、零速度线的旋转、以及逆风区的出现都是强对流天气过程最常见的特性;RCS上,出现了典型的有界弱回波区和强回波悬垂,强回波伸展高度超过了当天-20℃高度层;VCS上,倾斜上升气流与中层下沉气流在风暴低层形成径向辐合区;垂直液态水含量的跳变与降雹有着很好的对应关系,降雹时,其VIL值维持较大数值。

江门地区一次冰雹过程的分析

利用常规气象资料、新一代天气雷达资料对一次冰雹天气过程中2个强风暴单体的形势背景、强对流发生条件、强风暴单体演变及结构特征进行了分析。结果表明:该次冰雹过程属前汛期强对流天气类型的复合型;强垂直风切变条件下,上干下湿有利于冰雹的产生;对流有效位能(CAPE)、K指数、SI指数能够很好地预示强对流天气的发生;该次过程中强对流风暴表现为由右移超级单体和左移超级单体组合而成的复合体;垂直累积液态含水量(VIL)>65 kg/m2有利于冰雹的产生;S波段雷达出现中气旋特征时应关注冰雹的产生。

“20090719”致灾冰雹的多普勒雷达回波特征分析

利用石河子c波段多普勒天气雷达资料,结合常规观测资料对2009年7月19日傍晚发生在准噶尔盆地南缘沙漠边缘下野地地区的冰雹等强对流风暴的多普勒雷达回波演变特征进行了详细分析。结果表明:该强对流风暴具有超级单体风暴的典型特征,强风暴前进方向的右侧出现钩状回波,西北侧呈现出倒"V"字型缺口;沿入流方向穿过最强回波位置的反射率因子垂直剖面呈现出有界弱回波区、回波悬垂和有界弱回波区左侧的回波墙,最大回波强度出现在沿着回波墙的一个竖直的狭长区域,其值达到65dBz,垂直累积液态水含量达到65kg/m2。相应的径向速度图上出现中气旋,中气旋所对应的钩状回波反射率因子从低层往高层明显向低层入流一侧倾斜。回波顶高和垂直累积液态水含量的明显跃增及弱回波区和有界弱回波区的形成,为预测冰雹出现的时间和落区提供了一定的参考依据。弱回波区的出现超前冰雹发生近40分钟,对冰雹的预警、人工影响天气消雹具有较强的指示意义。

春季两次强对流天气过程多普勒雷达回波中尺度特征分析

根据贵阳多普勒天气雷达获取的2005年春季贵阳市两次典型的强对流天气过程的雷达径向速度场、垂直液态水含量和强度场回波资料,结合当日探空、高低空及地面天气形势等资料进行分析,2005年3月28日贵阳市冰雹天气(以下简称3.28)由经典超级单体引起的强对流天气及4月28日贵阳飑线天气过程(以下简称4.28)的发生、发展,均有较好的动力和热力条件,层结均表现出了不稳定特征。在多普勒天气雷达产品上,"3.28"属于中—γ尺度的经典超级单体,出现了有界弱回波区,"V"型缺口、三体散射等较清晰的特征性回波;"4.28"是一次明显的飑线过程,具有明显的"人"字型回波及"弓"型回波特征,径向速度图上,呈现出中—γ尺度的(反)气旋性辐合、逆风区、后部入流急流、径向速度相对大值区、中层径向辐合及风暴右移增强等特征。

一次长寿命超级单体风暴雷达回波特征分析

利用常规气象观测资料、章丘站探空资料及滨州、济南新一代SA天气雷达探测资料,对2016年6月14日发生在山东中部地区一次强降雹天气过程进行分析。结果表明:雷暴发生前大气不稳定能量的明显增加,较强垂直风切变是有利于强对流天气发生的环境条件;长寿命超级单体沿两山之间的谷地运动,地形对雹体发生、发展起到了抬升和维持作用,对单体的移动起到了导向作用;雷暴发生前的垂直累积液态水含量(VIL)跃增对冰雹粒子的形成和增长十分有利;超长的三体散射(TBSS)、深厚而持久的中气旋、高悬的强反射率中心、有界弱回波区以及风暴顶强烈辐散都是大冰雹发生的显著特征。

2010年3月5日闽北超级单体风暴雷达回波特征分析

利用福建建阳、龙岩、长乐三部新一代天气雷达资料对2010年3月5日闽西北产生强降雹的三个超级单体风暴的雷达回波特征进行详细分析。表明：三个超级单体的演变形式各有不同：第一个超级单体是以单体形式出现，经历了三次加强阶段；第二个超级单体是多单体合并后形成的，回波减弱后由于新单体并入而再次加强；第三个超级单体则是多单体风暴合并后形成超级单体在移动过程中不断加强，在产生强烈降雹后减弱消失的。在超级单体的成熟阶段中低层的有界弱回波区、其上的回波悬垂以及回波墙主体的垂直结构特征明显，并有中气旋伴随。同时分析了产生大雹的回波特征：-20℃高度上强回波值大于55dBz，表现为高质心的风暴结构；强的垂直风切变和正负速度大于38m／s的风暴项辐散；出现三体散射和旁瓣回波现象以及降雹单体在风暴成熟前期有明显的VIL值跃增的现象，风暴成熟阶段VIL密度平均大于4．9g／m^3。

通辽市一次冰雹天气中尺度分析

利用常规观测资料、ERA(0.25°×0.25°)再分析资料、通辽多普勒雷达(CINRAD/CB型)探测资料和卫星云图(FY-4A)资料,对2022年6月20日通辽市冰雹天气进行成因分析。结果表明:500 hPa冷涡底部短波扰动和低层低涡切变环境中雹暴云团发展,低层适当的水汽条件、较大的对流有效位能、中高层干冷空气叠加在低层暖湿空气上形成了对流不稳定层结、较强垂直风切变和地面干线的触发作用下不稳定能量释放。对流有效位能(CAPE)、K指数、SI、总指数(TT)等参数均达到强对流天气阈值。两个尺度较小的雹暴云团均沿着环境引导气流方向自西北向东南移动。反射率因子剖面图上,呈中高层回波悬垂,低层弱回波区、回波墙、假尖顶回波等特征。移动较快的“W”形弓形回波有明显的前侧入流缺口和后侧入流缺口。前侧入流缺口有强的上升气流,有利于冰雹的增长,后侧入流缺口表明有强的下沉气流,可能引起雷暴大风。垂直累计液态水含量跃增并维持较高值。雷达产品特征均较好地反映发生冰雹天气。

一次强对流过程的环流形势和中尺度特征分析

本文分析了2021年5月14日上海地区的一次强对流天气过程。结果表明:(1)此次强对流天气过程是在高空前倾槽、低空暖湿急流和地面辐合线的有利形势下产生,地面变压风加强边界层抬升;(2)对流风暴呈现出钩状回波和外流边界的经典超级单体风暴特征,以及明显的龙卷涡旋特征TVS,低层反射率因子高梯度区、低层入流缺口、低层弱回波区和有界弱回波区BWER以及回波悬垂结构对应强上升气流区,从而有强对流天气的发生发展。

一次典型超级单体风暴的多普勒天气雷达观测分析

文中利用位于安徽合肥的S波段多普勒天气雷达资料 ,对 2 0 0 2年 5月 2 7日 1 4～ 2 0时发生在皖北地区的一次典型的超级单体风暴过程进行了详细的分析。此次超级单体南边出现两条明显的出流边界 ,一条位于钩状回波的西南 ,一条位于钩状回波的东南。超级单体左前方的低层反射率因子呈现明显的倒“V”字型结构 ,这也是超级单体风暴的典型特征之一。沿入流方向穿过最强回波位置的反射率因子垂直剖面呈现出典型的有界弱回波区 (穹隆 )、强大的回波悬垂和有界弱回波区左侧的回波墙。最大的回波强度出现在沿着回波墙的一个竖直的狭长区域 ,其值超过 70dBz。相应的中低层径向速度图呈现一个强烈的中气旋 ,旋转速度达到 2 2m/s。风暴顶为强烈辐散 ,正负速度差值达 6 3m/s。相应的垂直累积液态水含量和密度分别超过 70kg/m2 和 5 g/m3 。因此 ,该风暴具有强烈超级单体风暴的典型特征。该超级单体的移动方向在盛行风向的右侧约 30°。

一次超级单体的多普勒特征和数值模拟特征对比分析

首先利用多普勒雷达分析了影响广州的超级单体的典型特征。从反射率因子产品中可以观测到指状回波、V型缺口、弱回波区、回波悬垂和回波墙。截取沿着风暴低层入流方向并通过反射率因子核区的垂直剖面,分析出云内存在两支对峙的上升和下沉气流。随后利用三维对流风暴云模式模拟了此次过程。模拟的最大反射率因子为75 dBZ,60 dBZ回波核区厚度超过了14km,比实际探测值偏大,这是模式本身的问题,其主要原因是没有考虑衰减的影响,也可能是模式初始扰动偏大和粒子非球形的影响。模式还给出了超级单体强盛时的流场结构：近地层以辐合气流为主,为雷暴出流；其上上升气流占据主导地位,为辐合风场；但在顶端没有给出携带降雨粒子的出流所产生的云砧。另外,模式较好地模拟了云内垂直运动的演变：开始时,地面辐合形成有组织的上升气流；随后上升运动加大,具有倾斜性,促使单体进一步发展；之后,单体内出现了下沉气流,与上升气流并存,但上升气流占主导地位；风暴强盛时近地层辐散加强；此后,下沉气流逐步控制云体,单体迅速减弱。

一次强对流风暴的新一代天气雷达特征分析

利用兰州皋兰山的CINRAD/CC多普勒天气雷达资料,对2005年5月30日15～19时发生在甘肃中部地区的一次强对流风暴进行了分析。引起此次强对流风暴的中尺度天气系统是飑线,飑线尾部位于甘肃中部的强雷暴区在15时生成,沿东南方向移动,在16时15分至17时03分多单体风暴加强合并为超级单体风暴,并呈现出人字型回波、带状回波特征。此次超级单体南边出现2条明显的出流边界,一条位于钩状回波的西南,一条位于钩状回波的东南。超级单体左前方的低层反射率因子呈现明显的倒“V”字型结构,最大的回波强度出现在有界弱回波区之上,其值>70 dBZ,相应径向速度图呈现出成熟的中气旋特征,期间垂直液态水含量持续偏高,最大垂直累积液态水含量>70 kg/m2,回波顶高达17～18 km,该风暴具有强烈超级单体风暴的典型特征。

豫西深秋一次典型超级单体风暴的多普勒雷达分析

利用三门峡市多普勒天气雷达资料,分析了2009年10月4日发生在河南渑池县的一次产生冰雹的超级单体风暴的回波结构及演变特征,结果表明:超级单体是在上冷下暖的大尺度环流背景和不稳定层结下产生的;其演变过程经历了生成、发展、成熟、消亡四个阶段;局地生成的弱回波若发展较快,速度场中又有逆风区与之配合,则容易发展成超级单体风暴,应引起高度重视;发展阶段回波强度加速增大,诸如底层钩状回波、有界弱回波区、中气旋等超级单体的典型结构特征开始出现,是发布预警的关键时段,大约可以提前15-30 min;成熟阶段最重要的特征是持续存在的中气旋。超级单体风暴其初始回波出现在4 km左右的中空,具有向上向下迅速发展的特点;最强回波强度大,顶高伸展高;当最强回波底到达地面时意味着冰雹、降水的开始,因而可以通过分析最强回波顶高的演变趋势来确定降雹强弱和时间;VIL可用来判断对流风暴强度,持续高的VIL值可能与超级单体风暴有关。