Change of Low-level Jet in a Heavy Rainstorm Process of Xiangtan in July 2016

Based on the previous research on the model of rainstorm weather with low-level jet in Xiangtan,using the classification result of radar echo characteristics,the wind profile data provided by new generation of weather radar in Changsha and hourly rainfall data,a thorough study of the heavy rainfall from 2 to 5 July 2016 in Xiangtan was conducted. It was concluded that heavy precipitation had the characteristics of the WPSH pattern of rainstorm with low-level jet at early stage,and then it converted to cold shear jet pattern in latter stage. When low-level southwest jet began to have momentum download,that is to say,there was more than 12 m/s of southwest jet below 1 km,and it rapidly strengthened and expanded downward,it was conducive to the occurrence of short-term rainstorm. The low-level jet would not immediately cause a strong precipitation when it reached the station,with a certain lag. A positive correlation existed between the increase of low-level jet index and precipitation intensity,and low-level jet index could predict the occurrence of heavy rainfall and rain intensity.

基于风廓线雷达产品的冰雹过程分析

利用贵州省威宁县气象局的风廓线雷达基础数据及其二次开发产品、雨量站和MICAPS的实况数据,对2019年6月11日发生在威宁本站的一次冰雹大风天气过程进行综合分析。结果表明:水平廓线产品可反映出冷暖平流的时空变化及垂直分布,更早探测冷空气入侵、风场切变情况及低空急流强度;大气折射率结构常数和垂直速度可以指示降水的发生、持续时间及降水强度情况;强降水发生前有较强风垂直切变,降水过程中风垂直切变值整体大于0.2 s^(-1),风垂直切变的增强会引起垂直速度和地面大风的增大;若以大于15 dBZ和小于10 dBZ为降水的起止标志,风廓线雷达反射率因子较其他产品可以更清晰地指示降水的开始和结束。

一次强飑线及飑前中小尺度系统特征分析

使用常规天气、灾情、自动站、卫星云图、雷达回波和风廓线雷达等资料,采用统计对比分析和特征提取等方法,对2012年4月10日强飑线天气系统进行分析和研究,结果表明:(1)此次强飑线是由若干个倾斜深厚对流单体所组成,具有紧密排列的回波带结构。(2)云图上表现为中尺度对流系统(MCS)结构特征,随着MCS东移降水冷却、西南气流输送暖湿空气和午后地面温度不断升高,地面开始形成温度梯度较大的温度锋区。(3)飑线形成前期,MCS南侧出现多条平行短带"梳状"回波特征,并在其南端不断产生对流单体回波,最后发展成飑线回波带。(4)飑线移动前方不断产生具有"前伸"、TBSS和假象回波结构的局地雹云超级单体回波群,这些飑前中小尺度系统是产生此次冰雹灾害的主要回波系统。(5)5 min风廓线雷达资料在前期阶段,能够观测到西南急流的演变情况,包括急流中的大风区。(6)当飑线系统临近时,受飑线中尺度环流的影响,飑线移动前方具有较强的上升运动,且伸展高度可以达到6000 m,但垂直速度、Cn^2和SNR都较小;当飑线系统过境时,具有很强的水平风切变,受到强降水的下曳作用,垂直速度、Cn^2和SNR都明显加大;飑线系统过境后,恢复到前期阶段。

利用风廓线雷达资料对广州地区边界层日变化特征的分析研究

利用2010年11—12月亚运会期间设在广州五山站的车载式边界层风廓线雷达资料,对广州地区晴天条件下的边界层日变化特征进行分析。结论表明:(1)折射率结构常数具有明显的日变化特征。夜间,受大气层结的抑制作用,湍流强度较弱,折射率结构常数的观测值约为10-17～10-18m-2/3;白天,湍流在热力作用和动力作用的共同影响下,从底层大气向自由大气发展,观测值比夜间可增大两个量级,且在边界层顶部有较大阶跃。(2)利用风廓线雷达谱宽资料可算出湍流耗散率,作为一种新的风廓线雷达二次产品,该参数对湍流的描述更为准确和细致。在晴天条件下,广州地区边界层顶从08时开始迅速上升,11时前后达到1 300 m左右,在日落前基本维持这个高度不变。

一次短时暴雨WP-3000边界层风廓线雷达回波分析

运用风廓线雷达产品等对2010年7月20日南京浦口区短时暴雨过程进行分析。结果表明:根据风廓线雷达产品和多普勒雷达产品在暴雨过程中的表现特征,发现在整个降水过程的不同时间段,风廓线雷达产品的水平风廓线、信号噪声比、垂直气流和折射率结构常数,以及多普勒雷达产品的基本反射率、风廓线等均表现出非常明显的特征,并且两者产品有着较好的对应关系。利用雷达回波图像可以直观反映降水过程中大气的变化情况,证明了风廓线雷达产品对暴雨等强对流天气预测作用显著。

一次副热带高压边缘上大暴雨的中尺度特征分析

文章利用常规和自动气象站观测资料、卫星、闪电定位、雷达资料及NCEP分析资料,对2014年5月24—25日赣西地区致灾大暴雨的中尺度对流条件和对流系统的演变特征进行了分析。结果表明:(1)高空槽东移、副热带高压边缘暖湿气流加强,以及冷空气影响,构成了此次大暴雨的天气背景条件。(2)地面中尺度辐合线是导致MβCS发展及加强的重要因子;多个结构密实、边界光滑的MβCS在赣西地区长时间维持,导致相应地区出现持续强降水天气;此次大暴雨过程中TBB≤-62℃的冷云云团位置和强度对地面降水有很好的指示作用,尤以TBB≤-72℃的中心区与强降水中心区吻合最好。(3)此次暴雨过程5 min雨量分布与地闪数的分布较重合,地闪跃增时刻在地面降水增大前出现,提前时间约10 min左右。(4)雷达径向速度图上的中尺度涡旋是导致此次暴雨发生的重要因素之一;在赣西地区存在显著的径向风辐合特征,且低空强西南风急流上叠加深厚径向风辐合区,有利于降水的加强和维持;另外在动力辐合和山地地形共同作用下,强劲的偏南风急流携带充沛水汽在赣西地区汇合,导致该地区出现连续性强降水。(5)最大雷达回波强度的变化对地面5 min雨强的变化有辅助参考,但预示性不明显;雷达风廓线产品对地面强降水的发生有较好的预报辅助作用,在此次大暴雨过程中该产品对赣西地区强降水预报辅助作用的"提前量"达2 h。

风廓线雷达与多普勒天气雷达风矢产品对比及相关分析

利用成都地区2010年8月和北京沙河地区2011年7—8月风廓线雷达以及多普勒天气雷达的风廓线探测资料,结合对应时段的天气现象相关记录,通过对比分析得到以下结论：①弱降水条件下,在300~2100m高度内,风廓线雷达与多普勒天气雷达探测具有很好的相关性,风向相关系数平均值为0.596,风速相关系数平均值为0.736,在做预报时两者可以同时应用,互为补充;②强降水天气条件下,风廓线雷达与多普勒天气雷达探测的风向、风速变化趋势基本一致,特别是在300~2100m之间各个高度上风向、风速相关性较好,风向相关系数平均值为0.573,风速相关系数为0.508,且风廓线雷达比多普勒天气雷达探测到的各层风向、风速变化更为详细、直观;③阴天条件下风廓线雷达与多普勒天气雷达的风向、风速相关性低层比高层好;④晴天条件下,风廓线雷达更适合用于预报和监测天气。

基于多普勒雷达VAD算法的业务应用讨论

多普勒天气雷达垂直风廓线(VWP)产品在业务预报中已有较广泛的应用,并得到了风廓线的某些特征结构与雷暴及强对流之间的对应关系。由于对多普勒径向速度反演得到风廓线产品的VAD算法缺乏了解,目前对VWP及速度方位显示(VAD)产品的应用还存在一些误区。文章由单多普勒雷达反演水平风场的基本原理入手,回顾了VWP及VAD产品在暴雨与强对流临近预报中的应用,并重点对VWP及VAD产品的业务应用误区进行了讨论。

河套干旱地区夏季边界层结构特征观测分析

利用2013年夏季7月爱尔达K/LLX802J型机动式边界层风廓线雷达获取的三维风场资料和银川站高空气象探测资料,对河套干旱地区夏季边界层日变化特征进行了分析.结果表明：爱尔达K/LLX802J型机动式风廓线雷达能较好的反映并分辨出夏季河套干旱地区边界层内大气湍流和风场的演变过程.夏季7月河套干旱地区边界层高度白天平均为2 127.2 m,夜间平均为1 760.7 m,白天边界层高度比夜间平均高366.5 m.河套干旱区夏季地表非绝热加热对边界层的影响主要集中在800 m以下,800～2 000 m高度边界层则主要受昼夜交替和大尺度天气系统的影响.夏季7月河套干旱地区边界层风速在300 m以下随高度增加而增大,离地500 m以下边界层易在北京时间07：00-11：00和18：00-21：00时段发生风速切变;300 m以下边界层白天盛行西南偏南风、夜间盛行南风,300～2 000 m高度边界层白天和夜间均盛行东南风;离地300 m以下边界层易在夜间21：00-23：00时出现风向切变.夏季7月白天河套干旱地区边界层大气垂直速度在300 m高度以下随高度增加而增大,由0.3 m·s-1增大到0.6 m·s-1,夜间边界层大气垂直速度在200 m高度以下随高度增大而增大;300 m高度以上边界层大气垂直速度无论昼夜随高度变化均较小.

丘陵山区低空急流特性分析

利用丘陵区边界层实测资料，分析了该地区8～9月份低空急流的特征及其演变规律；并从测站所处的地理环境、山丘地形的热力差异以及适中的风平流作用等，探讨了测站上空逆温的形成及其对低空急流的形成和维持作用；根据地形热力差异所导致的气层斜压性，研究了低空急流的生消可能机制。

面向CRA的中国风廓线雷达小时产品质量控制算法与评估

面向中国第一代全球大气/陆面再分析产品(CRA)的应用需求,针对中国风廓线雷达小时产品资料特点,在美国NCEP风廓线综合质量控制方法的基础上,提出一套适用于中国风廓线雷达逐小时水平风产品的质量控制方法。通过对比质量控制前后风廓线雷达资料与探空资料的相关系数、平均偏差及均方根误差,证明了质量控制方案的有效性。以ERA-Interim资料作为间接参考场,通过比较探空资料与不同型号、不同探测高度范围、不同观测时段、不同垂直层次风廓线雷达资料相对ERA-Interim再分析资料的偏差,分析了质量控制前后中国风廓线雷达资料的整体质量。结果表明,经该算法质量控制后,风廓线雷达与探空风场表现出了更好的一致性。不同雷达型号、不同探测高度资料的相关系数从0.17~0.82上升至0.79~0.98。在相对ERA-Interim与探空资料的偏差方面,质量控制后,除边界层风廓线雷达的u风分量在300 hPa以上仍有5 m·s^(-1)左右的偏差外,其他型号雷达的u、v风分量在各垂直层的平均偏差均在3 m·s^(-1)以内,证明质量控制算法具有识别高层粗大误差数据的能力,能够使最大探测高度以上的数据得到有效利用。

一次对流系统引起奥帆赛场风速突然减小的多普勒雷达特征

根据青岛黄岛新一代天气雷达和浮标站等观测资料,对2006年8月青岛国际帆船赛期间一次赛场风速突然减小的多普勒雷达特征进行了分析,以探讨雷达产品对地面风变化的指示意义。结果发现,对流系统周围的环境风场存在较强的风垂直切变,在对流系统移动和发展过程中,风切变层的高度发生了变化。当赛场附近近地面风切变层高度降低、切变层风速减小时,赛场附近风速也减小;切变层升高后,赛场附近的风速又重新增大,表明近地面风切变层的高度和切变层风速的大小对地面风速有影响。新一代天气雷达VAD风廓线产品可以较好地反映出雷达站附近风切变层以及风速的垂直变化,对地面风速的变化有指示意义。

一次多相态天气过程的风廓线雷达探测资料特征分析

利用国产对流层Ⅱ型风廓线雷达资料对2012年3月17日北京地区经历的雾霾雨雪多相态天气过程进行了诊断分析,结果表明风廓线雷达探测产品能够很好地判别上述天气的发展转变过程,可以揭示降水过程的细节变化。雾霾维持时,风廓线雷达一般能够探测到非常弱的水平风和大气垂直运动,大气折射率参数很小,而近地面层信噪比则表现出较强的信号,高度一般在850 hPa以下,其上层大气的信噪比很弱,表现为晴空状态,上下对比度非常明显。同时,风廓线频谱高度图表现为无降水特征。降水发生前,对流层的信噪比会明显增强,风廓线雷达垂直波束的径向速度V_r首先在中高层出现正值,反映出下沉运动的不断增强现象,同时其他两对对称波束V_r不再维持对称形态。降水发生时,5个波束V_r自地面向上均转变为正值,且最大速度一般位于近地面层,同时最大V_r也不集中在垂直波束,反映了降雨过程中存在着风的影响。此时,谱宽一般稳定维持在1~2 m·s^(-1)。当降水发生相态转变时,谱宽会有明显的减小,信噪比增强,频谱图中V_r有所减弱,这种变化通常发生在整个边界层到对流层。降水结束时,上述现象成相反变化,谱宽增加,信噪比减弱,5个波束V_r呈对称形态。

风廓线雷达对一次强降水过程的探测研究

文章利用位于北京房山地区的边界层风廓线雷达，对发生在2014-09-01～02的一次强降水过程进行了探测实验研究，结果表明：风廓线雷达可以较好地描述降水期间的水平风场变化，能够清楚地显示出锋前暖区降水、锋面降水过程中低层和高层的典型风场特征；谱参数、回波强度及其谱密度分布在融化区内的变化特征呈现出降水粒子由固态向液态的转化，可以清楚显示出融化层的位置，约2900-3900m；谱参数、回波强度及其谱密度分布随时间的变化趋势与降水有较好的对应关系，反映了降水强度的变化；降水期间Cn^2随时间的变化趋势反映了在该时段内的降水变化，Cn^2随时间的增大、减小与降水的发生、发展和结束有较好相关性。

2013年4月29日皖西南强风暴天气雷达资料分析

2013年4月29日下午皖西南的安庆市和东至县发生了一次冰雹、雷雨大风强天气过程。本文以九江雷达资料为主,辅以GFS预报场和地面资料,重点对风暴单体雷达特征、雷达物理量参数演变规律进行了分析。结果表明:(1)雷达反射率因子图上,强风暴单体为涡旋状回波,回波前沿存在反射率因子高梯度区;速度图上涡旋状回波区对应着连续出现中气旋的现象,说明强风暴单体为具有涡旋形态的超级单体;强风暴顶高于11 km,大于50 dBz的强反射率因子高度超过-20 C层的高度等特征是产生大冰雹的重要指标。(2)风暴和中气旋参数分析表明,冰雹发生在最大反射率因子高度(HT)和风暴顶高(TOP)出现最强值的上升阶段中,最大垂直液态水含量(VIL)为58 kg·m-2,最大反射率因子(DBZM)极值为77 dBz;VIL密度(DVIL)≥4.0 g·m-3的持续时间达1 h以上,其最大值超过6.0 g·m-3。(3)该过程大冰雹产生在最大DVIL值出现后半小时,在DVIL为5.0 g·m-3时且在高梯度区附近出现;大风出现在中气旋持续时间较长和中气旋位置较高的时候。

基于多线程并发的风廓线数据上传监控终端

风廓线雷达在气象业务应用中发挥着越来越重要的作用,因此其数据的及时上传显得尤为重要。基于多线程并发的风廓线数据上传监控终端软件,采用C++的用户界面线程和工作者线程技术,实现风廓线产品数据的高效传送。文章重点阐述了软件方案设计、软件模块构成以及软件开发重点。实际应用效果表明,该软件运行稳定可靠,能较好地满足业务需求。

基于数据产品的风廓线雷达故障识别

风廓线雷达是一种以大气湍流为主要探测对象的晴空测风设备,近年来普遍使用。其资料的应用广泛,对数据产品的可用性要求越来越高。本文以1456D/F型两种布网风廓线雷达为研究对象,收集了22个产品异常个例,并对其进行了分类,分析了数据产品产生异常的原因;基于数据产品异常,总结出识别与分析风廓线雷达故障的经验方法及排查流程。有利于提高省级、台站业务人员识别风廓线雷达异常数据产品的能力,有效保障数据的正常采集与上传,从而为预报服务提供更准确的探测数据。

TWP3风廓线雷达数据和产品的传输与开发

从江西宜春风廓线雷达原始数据着手,就风廓线雷达的数据传输流程、自动上传程序和压缩管理、产品二次开发和产品平台建设,以及风廓线雷达故障现象等方面进行分析和研究,结果表明:编写的数据文件上传程序能及时上传风廓线雷达6种原始数据(4种5min数据、1种30min数据和1种60min数据),并能实行对数据文件的存储压缩管理。通过对6种原始数据进行二次产品开发和显示平台建设,以满足全省气象台站短临预报业务的分析需求。

风廓线雷达资料在一次短时强降水中的应用

运用风廓线雷达产品等对2011年8月20～21日西安市长安区短时强降水过程进行分析。结果表明,根据风廓线雷达产品和多普勒雷达产品在暴雨过程中的表现特征,发现在整个降水过程的不同时间段,风廓线雷达产品的水平风廓线、垂直气流和折射率结构常数以及多普勒雷达产品的组合反射率、径向速度等均表现出非常明显的特征,并且两者产品有较好的对应关系。利用雷达回波图像可以直观反映降水过程中大气的变化情况,证明了风廓线雷达产品对短时强降水有较好的预测作用。

珠江三角洲一次探空过程风的垂直结构特征研究

应用2004-10月在珠江三角洲城市群(番禺)、珠江口沿岸(新垦)和乡村(清远)大气边界层观测的资料,对珠江三角洲大气边界层风的垂直结构特征进行了分析和对比。分析结果表明:受下垫面影响,城市群、乡村和珠江口沿岸的风垂直结构以及其日变化各有特点。城市热岛比较明显,系统风小时可以观测到热岛环流;珠江口沿岸夜间有明显的海陆风环流;乡村的风速最大,边界层结构比较稳定。