Doppler Radar Data Analysis of A Low-shear Vortex System in Northern Guizhou

With Zunyi CINRAD/CD Doppler radar data and other data,a hail wind and heavy rainfall in short time occurred on July 10,2008 in northern Guizhou Province was analyzed in this study.The results showed that the system was affected by the southward of cold air pressure in a low-shear vortex zone.Echo monomer initially developed and arranged along the shear line,and there was hail weather in echo location with intense development.Before the hail shooting,the strongest echo value was 60-65 dBz.When the hail shooting,the low-elevation echo intensity sharply increased to 55-60 dBz with echo height of 11-15 km and VIL values>35 kg/m2,and its echo distribution showed band characteristics of vortex.When the vortex center moved to the original echo,echo intensity increased,resulting in a profound and lasting convergence of cyclones,and hail or strong wind occurred on the ground.Hail and strong short-term precipitation in towns of northern Renhuai might be related to the left inverted U-terrain.Echoes from Yongxing and Yuquan in Meitan,Xuekong and Xitou in Renhuai were the supercell echoes,and other regional hail shooting echoes were strong multi-monomer echoes.

天气雷达三体散射长钉回波特征分析

利用2016—2020年中国中东部地区47个强对流个例中50部S波段多普勒天气雷达的基本反射率因子产品资料,在筛选出2626个样本的基础上,分析三体散射长钉(TBSS)特征。结果表明:TBSS在1.5 km和5 km高度附近出现频次最高;在2.4°仰角出现频次最高。TBSS主要出现在雷达静锥区边缘至雷达径向距离210 km范围,在距离雷达115 km附近达到峰值;TBSS在雷达极坐标系中呈现南多北少、西多东少的形势;当对流风暴移动方向与雷达径向方向的夹角大于30°时有利于观测到TBSS。TBSS回波强度在起始端径向向外0~15 km范围内迅速降低至5 dBz,15 km之后在-5~10 dBz波动,TBSS区域中70%以上为低于25 dBz的弱回波;99%的TBSS长度小于40 km,不同长度的TBSS形态符合正态分布。TBSS出现频次和长度与强回波的中心最高值和区域面积没有显著相关关系。

一次冰雹云发展的雷达回波特征分析及其防雹作业效果物理检验

利用云南昭通CC雷达和威宁探空等资料,对贵州省威宁县2017年7月23日的一次冰雹云发展过程的雷达基本反射率因子和径向速度的变化特征进行分析,同时通过插值得到剖面变化特征,研究雹云垂直结构演变,并根据雷达回波顶高、强回波中心(45 dBZ)高度、组合反射率和垂直累积液态水含量(VIL)这4个雷达探测特征物理量,进行时间序列分析,得到防雹作业效果。结果表明:(1)降雹前对流单体的合并使回波强度和VIL分别跃增至60 dBZ和50 kg·m^(-2)以上,冰雹云的雷达回波出现旁瓣回波和“V”形缺口。(2)中低层气流的径向辐合及高层强辐散带来的强烈抽吸作用所产生的上升气流,使雹云能够稳定维持和发展。(3)防雹作业后,雹云开始由上至下分裂直至完全分裂成两个孤立弱单体,回波顶高明显降低,组合反射率较峰值下降近30 dBZ。(4)在作业单元和对比单元的生命史时间内,作业单元的4个雷达探测特征物理量下降速率均大于对比单元的,表明防雹作业有效抑制了雹云的发展。通过对比分析发现,防雹作业24 min后,4个雷达探测特征物理量的双比值均小于1,进一步证明防雹作业取得了明显的正效果,加速了对流单体的消亡。

一次强对流风暴过程的人工防雹作业雷达回波演变特性分析

本文利用北京、天津两部CINRAD/SA雷达观测资料,对2021年6月30日影响北京地区的一次强对流风暴过程中的A、B两个对流单体的人工影响天气作业雷达回波演变特性进行了分析。通过对统计区域内多种物理参数和不同高度层不同反射率强度档的格点数在单体发展各阶段及作业前后的变化分析,得到不同强度单体在不同作业情况的演变特性的认识。单体B为普通对流云团(生命期为3 h),在发展初期进行大剂量作业后(24分钟内有效作业火箭74发,高炮58发)可以看到有较好的抑制单体发展的特征,作业后一小时内,单体各高度层平均反射率、风暴体高度、垂直累积液态水等参数都呈下降趋势。较强回波(30~60 dBZ档区)格点数总体减少,较弱回波(20~30 dBZ档区)格点数快速增加,对流结构整体减弱。而单体A为超级单体(生命期为5.5 h),初生阶段由于作业剂量不足(30分钟内有效作业火箭15发),未见明显抑制效果。临近成熟阶段进行了连续大剂量作业(80分钟内有效作业火箭105发,高炮182发),虽然也能观测到类似B回波的一些特征,如,高层平均反射率、云顶高度、强回波厚度、垂直累积液态水等参数下降,较大反射率强度档区(50~70 dBZ档区)格点数减少,低层较小反射率强度档区(30~50 dBZ档区)格点数增多,并维持约30分钟的效果,但整体针对超级单体A的作业抑制效果不明显。

威宁一次降雹过程的雷达回波特征分析

文章利用威宁新一代天气雷达观测资料,结合常规气象观测资料,对2019-08-13下午出现在威宁的一次冰雹天气过程进行了分析。结果表明,500 hPa上的偏北冷气流与700 hPa上的西南暖湿气流形成的上冷下暖的不稳定结构是发生此次冰雹过程的主要原因;降雹时回波强度、垂直累积液态含水量并未达到最大值,降雹后回波强度、垂直累积液态含水量进一步增强后才逐渐减弱消散;强中心回波强度达60 dBZ和垂直累积液态含水量跃增可作为冰雹发生的重要指标。

铜鼓冰雹回波特征分析

研究冰雹回波特征是冰雹监测预警的关键,文章使用铜鼓国家站气象数据、“天衍”雷达拼图等数据,采用雷达气象学原理及分析方法,对铜鼓冰雹个例进行分析。结果表明:铜鼓地区2013-2024年出现4次冰雹(雹径≥1 cm);冰雹天气多伴有500 hPa低槽、850 hPa切变、西南急流及925 hPa超低空急流等天气系统;铜鼓冰雹回波类型为超级单体;组合反射率图上强回波≥60 dBZ或有更强的回波核存在;垂直剖面图上≥60 dBZ强回波发展高度超过8 km;CAPPI在9 km高度可见≥60 dBZ强回波,回波垂直厚度达8 km~9 km;廓线时序可见冰雹超级单体强回波逐时演变过程。研究结果为监测预警铜鼓地区强天气提供了分析依据。

利用多普勒雷达产品识别重庆冰雹云指标分析

利用重庆、万州、恩施三部多普勒天气雷达产品,分析了重庆2008-2010年的9次冰雹过程,总结了一些冰雹天气的多普勒雷达回波特征指标.发现当回波强度大于等于50dBZ,回波顶高大于等于11km,垂直累积液态含水量大于等于44kg/m2,冰雹指数出现连续几个实心三角标志,中层具有强的风速辐合或者中气旋时容易降雹;出现三体散射回波等冰雹典型特征时肯定降雹.垂直累积液态含水量越大,大于60kg/m2的强VIL持续时间越长,冰雹直径越大.在冰雹云发展阶段VIL存在≥15kg/m2的明显跃增且跃增后VIL≥50kg/m2,这是冰雹独特的特征,对判别冰雹云有较高应用价值.

冰雹指数产品剖析及在灾害性强降水预报中的应用

深入研究了新一代天气雷达产品———冰雹指数的算法HDA,并分析讨论了算法的早期版本(7.0)和改进版本(10.0)的设计思路和优缺点,指出冰雹探测算法的思路与预报局地暴雨的思路相似,都是建立在对风暴单体中高反射率因子探测的基础上。据此,首次提出根据不同季节,利用冰雹指数预报灾害性强降水(冰雹和局地暴雨)的设想。通过对大量强降水个例中冰雹指数HI、垂直液态水含量VIL等雷达产品的统计分析和研究,总结了利用冰雹指数预报上海地区灾害性强降水的一些基本方法和算法阈值设置,以期为预报业务部门更好地使用新一代天气雷达导出产品提供一些参考信息。

江苏沿江地区一次强冰雹天气的中尺度特征分析

利用常规气象资料、卫星、多普勒天气雷达、风廓线雷达等资料,对发生在江苏沿江地区一次强冰雹天气形势背景、环境热动力条件、强冰雹发生前地区环境场变化、超级单体雷达回波中尺度特征等进行了详细分析。结果表明:(1)在东北冷涡槽后干冷气流影响下,中高层干冷、低层暖湿的不稳定层结,高低空急流以及地面辐合系统的配置为此次强对流天气的产生提供了有利热动力条件;高CAPE值、逆温层、低层适当水汽条件及较强的深层垂直风切变有利于强冰雹天气的发生。(2)利用多普勒天气雷达、风廓线仪数据反演垂直分布的物理量场(平均散度、平均垂直速度、相对风暴螺旋度、垂直风切变)能够反映本站上空环境场的快速变化情况:强对流系统移入本站前雷达站上空逐渐调整为低层辐合、中高层辐散的风场配置结构,螺旋度和垂直风切变数值逐渐增加,表明环境场有利于强对流系统的维持发展。(3)强降雹超级单体除具有三体散射现象、入流缺口等雷达回波中尺度特征外,持久深厚的中气旋存在造成了显著的有界弱回波区和高悬垂强回波区。应用双多普勒雷达风场反演技术揭示了超级单体内部环流结构:低层气旋性旋转,中层旋转加强,高层风场辐散。超级单体内部涡旋特征的出现和维持有利于支撑空中大冰雹的增长。

河西走廊中部冰雹天气的环流和多普勒雷达产品特征分析

根据1980—2006年500 hPa天气图及地面观测资料,对河西走廊中部降雹天气总结出了两种典型环流形势,并用2005—2006年多普勒雷达产品资料分析了这两种典型天气背景场下冰雹天气反射率因子、经向速度、垂直剖面、回波顶高度、垂直液态水含量、速度方位显示风廓线等物理量的变化特征,同时对冰雹指数产品在临近预报应用中的误差进行了分析。结果表明:河西走廊中部强降雹与具有强高悬垂结构的飑线和超级单体相联系,回波顶高度、垂直液态水含量对冰雹强度和持续时间指示性好;用强冰雹指数计算的冰雹尺寸偏大,主要是由于月份不同,0℃和-20℃层高度变化较大。

云南冰雹灾害的多普勒雷达特征统计及预警指标

利用云南省2006-2007年多普勒雷达产品及冰雹灾情资料,选取冰雹直径大于5 mm的22次灾害性冰雹天气过程进行分型统计。结果表明:云南春季南支槽影响型雹灾回波水平尺度大,回波核高度高,易出现典型钩状回波、弓形回波、"V"型缺口、弱回波区、悬垂结构等典型的超级单体特征;夏季中纬度西风槽影响型和减弱的西行台风影响型雹灾水平尺度、回波形状和垂直伸展高度均不如前者典型,但易出现三体散射现象。春季南支槽影响型雹灾的联合预警指标有回波强度大于50 d Bz、回波核高于6 km、30 d Bz水平尺度大于30 km、WER大于4 km、出现典型超级单体特征、速度场出现风场辐合、气旋性辐合、逆风区等、VIL出现明显跃增(最好大于30 kg/m2)、冰雹概率大于100%、出现中尺度气旋;夏季中纬度西风槽影响型和减弱的西行台风影响型雹灾的联合预警指标有回波强度大于50 d Bz、回波核高于4 km、30 d Bz水平尺度大于20 km、速度场出现风场辐合、气旋性辐合、逆风区等、出现三体散射现象、VIL出现明显跃增(最好大于30 kg/m2)、冰雹概率大于80%、出现中尺度气旋。

一次甘肃天水强冰雹的雷达回波特征及成因分析

利用常规气象观测资料、天气雷达以及NCEP FNL再分析资料,对2017年5月18日下午天水一次强冰雹天气的雷达回波结构演变特征和成因进行了详细分析。结果表明:(1)降雹对流单体低层反射率因子呈现出明显的"V"型缺口,最大回波强度出现在低层,为63 d Bz。反射率因子垂直剖面呈对流单体有界弱回波区和其上的回波悬垂,相应的径向速度垂直剖面呈中低层径向风有明显的辐合特征,高层转为辐散,尤其风暴顶附近。(2)对流单体发生在对流层中层河套地区至甘肃河东东部低涡及其附近冷区和河西中部高压脊及其东北部冷池和低层甘肃与宁夏交界处冷性低涡分别为干冷空气入侵和暖湿气流辐合抬升提供有利条件的环境背景下;较高CAPE值和低CIN值有利于强对流天气发生;对流层中低层深厚的上升气流,中层下沉气流和0℃层以上强气流上升有利于对流单体水汽输送以及生成、发展和维持;距地高度2600～2900 m的0℃层为大冰雹落地提供了环境条件。(3)冰雹临近预警的雷达参数化指标为最大反射率因子达55 d Bz,VIL最大值和VIL密度分别达25 kg·m-2和2. 3 g·m-3。

冰雹云雷达识别方法及防雹作业经验

总结了辽宁省40余年人工防雹工作积累的成果和经验,归纳了3种类型冰雹云的雷达回波特征以及利用回波形态、回波参量和综合指标对其进行雷达识别的方法,并结合冰雹云数值模拟结果,总结了对具有液态水累积区的雹云、对超级单体冰雹云和对多单体冰雹云实施人工防雹作业的一些经验,对于各地的科学防雹作业具有参考作用。

江西冰雹、大风与短时强降水的多普勒雷达产品的对比分析

为发挥多普勒天气雷达监测和预警冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气的作用，制作出精细化的临近和短时预报，选取了江西8次典型的强对流天气过程，从7个方面对冰雹大风和短时强降水两类强对流天气的多普勒天气雷达回波特征进行对比分析。结果表明：江西省冰雹、雷雨大风过程45～55dBz强回波平均高度为12．4km，达到或超过-25℃层的高度，比短时强降水回波高5．6km。弱回波区（wER）或有界弱回波区（BwER）、三体散射长钉、持续高垂直积分液态水含量、中气旋、下湿上干或强风垂直切变特征等都是冰雹天气的典型特征。而相对平均径向速度图上“S”型暖平流及表现强低空急流的“牛眼”、深厚的湿度层等，则是短时强降水的主要特征，这些特征可为两类强对流天气短时临近预报提供预报参考。

2013年6月19-20日甘肃陇东南暖区暴雨多普勒雷达特征分析

应用天水多普勒雷达资料,分析了2013年6月19-20日甘肃陇东南地区大暴雨过程中暖区降水时段的雷达反射率因子、径向速度及PUP产品特征。结果表明,雷达反射率因子特征与我国东部、南部的暖区暴雨特征极为相似,局地强回波的列车效应明显,强回波一般低于45 dBz,且主要分布于0℃层以下;雷达径向速度反映出对流层中低层的暖平流、风场辐合结构和低空急流的维持有利于强回波及高频次列车效应的产生;γ中尺度涡旋的出现对强降水的临近预报具有明显的指示意义。

三门峡一次冰雹天气多普勒雷达资料分析

利用常规气象资料和多普勒天气雷达资料,从天气形势、物理量场和回波演变特征等方面对2011年7月17日发生在三门峡的一次冰雹天气过程进行了分析。结果表明:本次过程在天气形势上属于华北冷涡型,高空冷空气的侵入对不稳定能量的释放起了触发作用。在多普勒天气雷达资料上表现为单个单体强对流风暴,最大反射率(DBZM)≥60 dBz、回波顶高ET明显跃增、风暴顶高度TOP和最大反射率所在高度HT的跃增与降雹时间有24 min的提前量,降雹发生在DBZM≥60 dBz、TOP和HT减弱阶段、ET和DBZM最大阶段;降雹前垂直积分液态含水量(VIL)和垂直积分液态含水量密度具有明显的跃增,本次过程中二者的预警提前时间为12 min;逆风区和冰雹指数出现"POS"报警对降雹具有一定的预报预警指示意义。

南京地区大气边界层晴空回波研究

以2005年6月23日南京多普勒雷达探测的晴空回波演变为例,分析了回波反射率与径向速度从夜间至上午的演变规律,利用实际的气象观测资料,对比了折射指数、地面温度、露点温度、水汽压和气压与回波强度的相关性,进一步探讨了边界层晴空回波与湍流混合特性之间的关系。研究表明:夜间大气的温、压、湿梯度使湍流出现,但湍流未充分混合使梯度维持,并导致折射指数的梯度增加,出现晴空回波;白天升温后湍流的增强使近地层大气充分混合,温、压、湿梯度减弱导致折射指数梯度减小,回波减弱消失。

一次超级单体风暴的雷达回波特征分析

利用兰州CINRAD/CC雷达对2008年7月18日甘肃省定西市境内的降雹过程连续观测,对探测到的资料进行分析,总结出此次降雹过程的反射率因子、径向速度、RCS垂直剖面、垂直累积液态含水量等产品的主要特征,初步探讨了使用多普勒雷达监测冰雹的方法,找出了超级单体风暴呈现出的钩状弓状回波、有界弱回波区、回波墙、悬挂回波、明显的入流缺口、存在中气旋等典型的回波特征,归纳出VIL剧烈变化、ET与冰雹过程的一致对应关系、明显的三体散射特征等一些对冰雹的临近预报有指导意义的信息,为使用天气雷达探测此类灾害性天气提供了参考。

CINRAD-SA/SB零度层亮带识别方法

该文提出一种使用S波段多普勒天气雷达回波三维特征和反射率因子垂直廓线(vertical profile of reflectivity,VPR)来自动识别零度层亮带的方法(简称3DVPR-BBID),并利用2003年6月22日—7月11日和2007年7月合肥雷达资料、2008年6月广州雷达资料以及相应的探空资料,同仅使用VPR识别零度层亮带的方法(简称VPR-BBID)进行比较。结果表明:VPR-BBID和3DVPR-BBID在大部分情况下能够有效识别零度层亮带的存在,而且3DVPR-BBID能够减少VPR-BBID产生的误识别。在同探空资料观测的零度层高度的比较中,两种方法确定的零度层高度同实况比较接近,进一步分析表明:3DVPR-BBID确定的零度层高度比VPR-BBID确定的更接近观测值。

山东降水回波移动特征分析

利用济南新一代多普勒雷达在4年之间获取的217个观测资料,分析了回波的移动特征。主要结果为:(1)计算了回波移动速度、方向,结果表明回波移动速度在10.0~95.0 km·h^(-1)之间,峰值在45.0~50.0 km·h^(-1),不同月份回波移动速度存在差别,春末(5月)、秋初(9月)回波具有较大的移动速度;回波移动方向在120°~360°之间,其中80.6%集中在210°~315°之间,回波移向比较集中在西南、西和西北方向。(2)降水过程回波的运动特征可以概括为四种形式:简单直线型、复合直线型、复杂移动型和其他类型,各种类型占的比例分别为69.6%、1 9.4%、25.2%和4.7%。这些研究可以为人工影响天气方案的设计和临近预报服务提供参考依据。