青海东北部一次典型冰雹过程的观测分析

青海东北部是青海省主要的农作物生产区、也是冰雹高发区和灾害影响的高风险区,冰雹预报预警和人工防雹作业是降低冰雹灾害的重要手段,掌握冰雹发生时各监测资料的变化特征是提高冰雹预报能力、尽早开展人工防雹作业的前提。2021年6月29日青海东北部出现了一次大范围的冰雹天气过程,利用多普勒天气雷达、雨滴谱资料,结合高空和地面常规气象资料,对此次冰雹天气过程进行了分析。结果表明:青海东北部地区高空有冷平流输送,地面增温明显,导致层结不稳定,是产生此次冰雹的天气背景。平安地区降雹阶段平均雨滴谱和速度谱均呈多峰分布,人工观测的平安冰雹最大直径和雨滴谱仪观测的相差不大,说明雨滴谱仪能很好的观测到冰雹粒子,并且能确定最大冰雹出现的时间。雹云发展大致经历了发生、跃增、降雹和消亡等阶段,降雹前低层雷达反射率因子出现明显的“V”字型入流缺口;雹云成熟阶段具有明显的有界弱回波区结构,中低层有明显的偏南气流入流,且此时径向速度图上雹云有明显的“0线”,“0线”垂直向上,穿过悬垂回波和有界弱回波区域上部,指向冰雹云顶。此次冰雹个例的分析,对青海东北部冰雹预报具有重要的指导意义,冰雹发生前各要素变化特征是后期科学指导防雹作业点适时、适量开展人工防雹作业的重要判据。

西北地区东部冰雹云的卫星光谱特征和遥感监测模型

根据气象台站的冰雹观测记录,针对冰雹灾害多发的西北地区东部,选取2001—2004年间14次NOAA卫星过境的AVHRR资料,共88个样本数,对冰雹云和其他云的光谱特征进行对比分析。结果表明,雹云的热红外亮度温度的变化基本在245K以下,中红外波段反射率相对较低,基本变化在0.4及以下范围,可见光和近红外波段反射率>0.6。冰雹产生的两个重要条件是高的云光学厚度和大的云粒子有效半径共同发生的区域;西北地区冰雹发生的云顶高度基本在4.5～7km之间。根据雹云的光谱特征,确定雹暴指数及其模型阈值>0.35的冰雹监测方法,多普勒雷达回波和气象站观测结果说明,雹暴指数等多参数结合判别冰雹云效果显著。

天山西部地区冰雹云的卫星光谱特征及监测应用

针对冰雹灾害多发的新疆天山西部地区,利用2007年和2008年5—10月14次MODIS卫星过境资料,选取共计45个云系样本数,进行冰雹云、强对流云团和薄卷云的光谱特征提取和雹暴指数计算与分析。结果表明,冰雹云的热红外亮度温度(CH31、CH32、CH35)均<240K,中红外波段反射率(CH20)相对较低<30%,可见光和短红外波段反射率(CH1和CH6)均>80%,雹暴指数≥0.35,得到了有利于冰雹云的卫星遥感客观判识指标。

德州降雹物理特征量的观测分析

根据山东德州１９８８．９．１７和１９９０．６．２３降雹过程的冰雹样品和雹谱资料，研究了降雹物理特征量与冰雹灾害的关系。

1974—2013年甘肃省冰雹气候时空变化特征

利用1974—2013年甘肃省80个气象站的冰雹观测资料,分析了甘肃省冰雹日数的时空变化特征。结果表明:1974—2013年甘肃省玛曲、乌鞘岭、华家岭、肃北和马鬃山为冰雹日数大值中心,与海拔高度具有明显的相似变化。甘南高原—临夏—武威地区4—10月为冰雹多发期,4月岷县站和5—10月玛曲站为冰雹多发极大值中心。近40 a甘肃省冰雹日数基本呈减少的趋势,河东地区冰雹日数减少趋势更明显,岷县—甘南高原和马鬃山地区为冰雹日数减少的两个极低值中心。甘肃省冰雹日数在1995年左右发生了显著减少,并存在3.3 a显著周期。

闽西南地区一次春季降雹过程的双偏振参量及降水粒子谱特征

基于福建龙岩S波段双偏振雷达和地面降水现象仪资料对2020年3月27日龙岩永定的冰雹云以及同时发生在龙岩漳平的短时强降水云体进行观测对比分析。结果表明:降雹单体在降雹前出现回波高度跃增,存在有界弱回波区,在云体移动方向前部出现了强度为2~4 dB的Z_(DR)弧,内部K_(DP)柱发展较高,最高至7~8 km,强降水云体也出现K_(DP)柱,但高度较低;两个强对流云体前部雨滴谱增宽时大滴端先增加,呈现双峰或多峰结构,靠近云体强中心小滴端(直径≤1 mm)数浓度呈量级增多,与云体前部强环境垂直风切有关;在降雹或强降水阶段,永定站冰雹为低密度冰雹,滴谱呈现弱双峰结构,漳平站则为单峰结构,两站的大滴(直径>3 mm)多为小冰雹融化造成;降雹后滴谱双峰结构主要由雨滴的碰并造成,云体后部滴谱收窄伴随着小粒子数浓度呈量级减少。

基于二维雨滴谱仪的巴彦淖尔地区降雹谱个例分析

布设在内蒙古自治区巴彦淖尔市五原县气象局的二维雨滴谱仪(2DVD)在2020年7月27日观测到一次含雹混合降水事件,基于粒子直径与本地下落末速度对2DVD数据质控后,分析了此次过程不同直径-速度和不同直径-轴比下的粒子数量分布以及粒子谱、中值体积直径、质量加权平均直径、粒子数浓度和降水强度等参数随时间的演变。结果表明:(1)直径0.1~0.5 mm的雨滴实测下落末速度偏大于经验公式计算的下落末速度,直径5~10.4 mm的冰雹粒子下落速度为5.5~11.6 m·s^(-1),直径小于6 mm的冰雹粒子下落速度分布较广。直径0.1~2 mm的小雨滴轴比为0.9~1.1,直径2~5 mm的大雨滴轴比为0.7~1.0,直径5~10.4 mm的冰雹粒子轴比为0.5~1。(2)本次降雹类型为先雨后雹,雹雨混降,雹后持续降雨,冰雹谱谱宽为10.4 mm。逐分钟降水粒子谱存在3个直径极大值,在降水和降雹之间存在短暂的无降水,谱宽和粒子数浓度随时间同时增大和减小,并在降雹阶段,各参数陡增至峰值。(3)冰雹谱分布呈单调递减型,通过M-P分布函数分段模拟了降雹时段的雨滴谱和冰雹谱,模拟的粒子谱大于2DVD实测的粒子谱,且模拟雨滴谱与实测谱的数浓度对数均方根误差为1.02,模拟冰雹谱与实测谱的数浓度均方根误差为2.21。

基于熵值法特征筛选的GRNN降雹识别

针对冰雹监测难和冰雹灾情不易估计的问题,结合声信号的时域、频域特点,采用时域、频域和小波域相结合的特征提取方法,将熵值法与广义回归神经网络(GRNN)相结合,提出一种基于熵值法特征筛选的GRNN降雹识别方法。对采集的降雹和降雨声信号提取时域特征、频域特征和小波包能量谱特征,采用熵值法确定各特征的权重大小,剔除权重较小的特征项并进行特征融合组成新的特征子集,将特征子集输入GRNN进行预测识别。试验结果表明,该方法能够有效识别冰雹,且特征筛选后的识别率高达97.8276%,相较未进行特征筛选的特征集,识别率提高了近10%。

一次冰雹天气的降水现象仪观测分析

冰雹和它所伴随的雷暴、大雨、飑线及龙卷等,是常见灾害性天气之一,准确观测冰雹天气现象的发生地点、起止时间、强度变化和演变特点,对天气分析和气象服务具有重要意义。天气现象仪是目前主要的冰雹天气现象的自动观测设备,该文针对贵阳市2017年4月5日冰雹过程对降水现象仪的观测结果与人工观测记录进行了对比。结果表明,设备总体性能较好,可准确观测到冰雹过程,但存在大雨强时错报成冰雹类型的可能,建议后期增加识别算法,提高设备的识别准确性。

X波段双偏振雷达在冰雹和强降水天气识别中的初步应用

文章利用X波段双偏振雷达,通过分析差分反射率因子、差分传播相移和零滞后相关系数等双偏振参量特征,识别了呼和浩特地区两次强对流天气过程,并与对应时刻的地面雨滴谱观测资料进行对比,检验了识别效果。从个例分析结果来看,此X波段双偏振雷达具有较好的识别效果,当雷达回波强度大、差分传播相移小且差分反射率因子和零滞后相关系数也较小时,产生冰雹的可能性较大;当差分反射率因子值较大,差分传播相移高且零滞后相关系数接近1时,由大粒子组成的强降水天气的可能性大。同时,雨滴谱仪的天气现象识别、粒子谱连续监测和高频率数据采集等特征,在双偏振雷达的冰雹和强降水天气识别检验中提供了重要的数据支撑。

一次自动观测冰雹降水现象验证分析

利用地面气象要素、雨滴谱及雷达回波产品观测资料,验证分析2018年3月15日江西58508站、58600站和58601站一次自动观测冰雹记录是否准确、可靠。结果表明,三站自动记录降雹前后地面气象要素变化剧烈,符合冰雹天气过程气象要素变化特征;三站降水粒子数浓度高值均与降雹时段基本相一致,不同粒径等级降水粒子雨滴谱数浓度随粒径的增加呈明显减少的三峰型结构分布,不同速度等级速度谱浓度也均呈三峰型结构分布,三峰型结构表明大气不稳定层级强;三站自动观测最大谱宽均大于规范规定冰雹的观测标准5 mm,其中58600站谱宽最大为15 mm;三站雷达回波强度均>60 dBz、风暴的顶高均>8 km、VIL值均>45 kg/m2,均是典型冰雹特征的回波。以上结果均表明此次自动观测冰雹现象记录准确、可靠。