一次下击暴流个例的诊断分析

通过对2011年10月13日贵阳机场一次突发性大风强降水天气的分析,表明:此次过程是一次明显的小尺度对流单体引起的下击暴流个例.虽无有利的天气尺度影响系统,但地面小尺度辐合触发了过程对流的发展;低层辐合、中高层强辐散产生的大气补偿抽吸效应使得上升运动加强,对流单体发展迅速.但缺少天气尺度系统的动力支持,对流被抑制,单体也快速崩塌,下沉运动出现后迅速占据主导,强烈的下降气流随降水冲击到地面,从而造成下击暴流.     

2011年8月18日福州地区下击暴流分析

利用多普勒雷达资料对福州地区2011年8月18日的两次下击暴流过程进行分析,结果表明,反射率强中心的逐步下降,使得风暴中层下沉气流加强,产生下击暴流,速度场上近地层速度产品呈现辐散结构、中层径向辐合的特征.此次过程风暴的强出流与风暴分离后并未减弱,持续了相当长的时间.利用WINDEX指数和风暴趋势图可以对下击暴流的预报提供帮助.     

华南北部冰雹天气的多尺度分析

利用高空、地面等常规气象资料和雷达、自动站等气象观测资料,以及NCEP FNL分析资料,对华南北部一次冰雹天气进行多尺度分析,以探讨、总结这次冰雹天气过程形成、维持、发展成因及异同。结果表明:1)本次冰雹天气过程是在南支槽前、中低层切变线以及地面倒槽的形势背景之下发生的;中层干空气的夹卷、强垂直风切变和辐合抬升有利于冰雹天气发生;中高层干冷、低层暖湿的层结配置,导致大气层结的不稳定;高空辐散以及中层急流的配置,为冰雹天气过程提供了有利的动力条件; 2)相较而言,湖南南部的整体环境条件更为有利,对对流风暴有组织发展、冰雹的形成有明显的增强作用;而江西南部中上层极干,加上强的垂直风切变,和高层辐散强抽吸作用,有利于对流风暴的强度维持; 3)本次冰雹天气过程雷达回波特点明显。回波单体剖面出现了在过山阶段初为成熟阶段超级单体回波形态,而过山时变为悬空、不接地的单体初生回波形态的现象;超级单体回波的基本反射率图上,呈现出特殊的形状为细长型的类双弓形回波。     

黄河下游夏初一次强对流天气过程成因分析

 利用常规观测资料、多普勒雷达资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2008年6月25日发生在黄河下游的一次强对流天气进行了天气动力学和雷达回波分析。结果表明,这次强对流天气是在有利的大尺度环境下产生的,强对流区存在有利的水汽输送和水汽辐合,不稳定的大气层结有利于对流天气的发生,Qse高能区和Qse密集区有利于对流天气的发展,850hPa以下为较强散度辐合,800～600hPa为高空散度辐散和600hPa以下的垂直上升运动为强对流的发生、发展提供了动力条件。根据多普勒雷达资料分析,对流活动在河北境内生成,移动过程中发展,影响河南安阳时回波强度大于50dBz,径向速度图上存在中尺度辐合。     

2008年“7.01”昭通罕见大暴雨过程的中尺度特征分析

首先运用气象学与物理量诊断方法,分析了2008年6月30日～7月1日发生在昭通的罕见大暴雨过程的大尺度环境;再利用多普勒天气雷达的高时空分辨率资料结合FY-2C卫星资料及区域自动站雨量资料,对此过程的中尺度对流系统进行分析.结果表明:①此过程具备有利的大尺度条件,中尺度对流系统(MCS)处于前倾疏散的高空槽槽前,高空辐散,低空辐合,为中尺度对流系统的发生提供了有利的大尺度动力条件.②这次降水过程具有强度大、突发性强、时间尺度小的特点,强降水的集中持续时间基本为3～5h,地面降水时空分布具有明显的中尺度特征.③暴雨发生前对流层低层有西南—东北走向的湿舌,为暴雨提供了有利的水汽条件;高空干冷平流与低空的暖湿平流形成的差动平流,造成大气的层结不稳定度增强.④对卫星云图及多普勒雷达回波图进行分析,发现在大尺度的环境风场中,存在着β中尺度对流系统,而β中尺度对流系统由2个中尺度对流云团合并而成,具有椭圆形结构特征,中尺度云团内部的流场辐合带与强的雷达回波带基本对应,强盛阶段雷达回波呈现出典型的人字形回波形态.     

石河子垦区一次成功防雹的案例分析

通过利用常规气象探测资料、自动站资料和石河子CINRAD/CC多普勒天气雷达观测资料,对2013年7月23日发生在新疆石河子垦区的一次强对流天气进行了分析。结果表明:这次强对流天气发生在西伯利亚至巴尔喀什湖冷涡东南移天气背景下;不稳定条件表现较好,有利于强对流天气的产生;通过对多普勒雷达的回波演变分析得出,此次强对流天气的强中心强度为58d Bz,50d Bz强回波区高度高于当天-20℃层,形成了非常有利的产生冰雹条件;低层辐合,中低层是辐合和辐散的共轭体"逆风区",高层辐散,是对流单体进一步发展和增强;通过提前和及时的人影防雹作业,使对流单体在石河子莫索湾垦区的前沿减弱,并产生降水,有效的防止了强对流天气对石河子垦区农业的影响。     

广东一次超级单体龙卷的多普勒天气雷达特征分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和广州多普勒天气雷达资料,对2011年5月7日发生在广东省佛山市的一次龙卷天气过程进行了分析。结果表明:此次龙卷产生于有利的天气形势下,环境场具有较大的大气不稳定度、充沛的水汽条件、强的垂直风切变以及低的抬升凝结高度。多个风暴单体的合并使对流强度得到增强并诱发了龙卷。反射率因子回波形态具有经典超级单体结构,钩状回波明显,反射率因子剖面存在有界弱回波区。钩状回波处产生了中气旋且维持了三个体扫,中气旋强度较强并逐渐向低层发展。龙卷发生前10 min出现了龙卷涡旋特征,表现为0.5°(距地面约500 m)径向速度图上沿方位角方向两个紧挨着的像素之间的强烈速度切变,说明此时漏斗云已从超级单体母云内向下伸展。综合分析各种雷达产品,可获得10 min左右的预警时间。     

天津新一代天气雷达(CINRAD/SA)定标对比分析

回波强度定标是保障CINRAD/SA回波强度测量精度的关键技术,将直接影响雷达定量估测降水产品的可靠性。应用天津CINRAD/SA多普勒天气雷达定标前后的反射率强度资料,对天津雷达反射率强度进行对比分析。结果表明:定标后天津雷达基本反射率因子强度有所增强,尤其是高仰角反射率增强更加明显;对于积层混合降水回波,定标后天津多普勒天气雷达组合反射率因子强度有所提高。     

非线性时变机载雷达微下击暴流目标回波建模与算法设计

为了有效分析微下击暴流产生机理以及在非对称风场条件下微下击暴流的风速估计和回波谱,利用网格划分法的基本原理,结合多普勒效应建立了微下击暴流目标回波数学模型,并提出了一种机载雷达微下击暴流信号的处理算法.在非对称风场情形下仿真分析了顺风、偏风、侧风以及逆风时微下击暴流的风速估计以及功率谱.仿真结果表明,在不同距离门上的顺风、逆风、侧风以及偏风的风速变化符合微下击暴流的特征,非对称风场下的微下击暴流雨回波三维功率谱分布与非对称风场中的径向速度分布一致.     

偏振雷达参量对融化层回波的探测敏感性分析

融化层特征的研究及其微物理性质的识别在云物理降水研究、人工影响天气、航空飞行以及积云参数化方案修订等都有重要意义。利用南京信息工程大学C波段双偏振雷达(简称为NUIST C-Pol雷达)的回波强度Z,差分反射率因子ZDR、差分传播相位常数KDP、正交相关系数ρHV,研究融化层回波(即零度层亮带,简称亮带)敏感性及其对应水凝物微物理特征。根据NUIST C-Pol雷达2014年实测数据,分析亮带的偏振参数探测特性时发现相关系数最敏感,它比其他参量更早出现亮带特征;其次是差分反射率因子、差分传播相位常数,最后才在回波强度上看到明显的亮带。进一步地,探讨了亮带中相关系数的探测敏感性及其数值减小的机理。研究结果对于用双偏振雷达参数研究云降水物理特性具有理论和应用价值。     

银川一次冰雹云的观测和天气分析

利用常规气象观测资料、多普勒雷达探测资料,以2005年5月30日银川观象台观测的一次降雹过程为例,对冰雹形成过程中浓积云演变为积雨云并降冰雹的过程进行了深入的分析,对这次降冰雹过程前后云的演变、天气背景、影响系统、大气层结稳定度、雷达回波等特征进行了综合分析.结果表明,该冰雹云系是一个中小尺度系统、强度很强的对流风暴单体;影响系统为蒙古低涡;"高干冷、低暖湿"的高低层配置为强对流天气、冰雹的形成提供了有利条件.应用反射率因子、径向速度、风廓线等多谱勒雷达产品资料,有效地揭示了冰雹天气系统的结构特征,为观测人员准确判断、记录冰雹云具有一定的指导意义.     

海面上下击暴流风场特性模拟及分析

为研究下击暴流作用于海洋上层水域的风场特性与风浪分布，基于CFD(computational fluid dynamics)技术，建立了二维几何模型，使用雷诺应力模型、多相流模型对二维下击暴流作用于海洋上层水域的过程进行数值模拟，开展了其速度变化时程、波高变化时程、特征时刻径向风速剖面、时均风速剖面与液相流速剖面的变化特性的分析.模拟结果表明：相对于平面陆地，下击暴流作用于海洋上层水域的前期径向气流方向有所抬升，风场稳定后径向气流中部仍表现为小幅抬升，至冲击中心水平方向远处逐渐平稳；冲击中心附近的海洋上层表面随下击暴流持续作用表面产生下凹，随时间增加下凹加剧，产生的冲击波向两侧传递，随时间发展在径向气流作用下产生长短不一的波；早期径向风速值将超过初始下沉气流风速值，最大达到下沉气流速度值的1.2倍，易联合风浪作用使海上舰船发生倾覆，海上舰船应利用其特征防范与抵御下击暴流；径向时均风速最大值所在高度较下击暴流作用于陆地时要高.     

松桃县“7·15”特大暴雨综合诊断分析

利用Micaps常规资料、区域自动站资料、探空资料和雷达资料等,对松桃县2015年7月14日夜间到15日白天出现的特大暴雨天气过程进行分析,得到如下结论:本次特大暴雨是在有利的大尺度环流背景下发生的,高空槽及高原低槽东移,带动槽后冷空气南下,与中低层地涡切变线东南侧的西南暖湿气流相互作用;较大的CAPE值、大气层积不稳定、湿层厚度较大是强对流天气得以发生、发展的基本条件;孟加拉湾水汽通道的建立为本次特大暴雨提供了强有力的水汽源,低层水汽辐合,高层水汽辐散和强烈的垂直上升运动为特大暴雨区提供了充足的能量供应;从雷达图和TBB图的演变来看,较强的雷达回波反射率因子、对流云团强烈发生和稳定少变是造成本次降水强度较大的原因。     

雾中能见度与雷达回波的关系初探

根据Koschmicder能见度公式结合雾滴粒子消光系数、雾中含水量W及雷达反射率因子Z之间的相互关系,解析了雷达雾回波的反射率因子Z与雾区能见度的关系,并以2006年冬南京实测雾滴谱资料,估算在特定雾滴谱模型下能见度与雷达反射率因子的关系,以及对2006年镇江站一次大雾天气的实测雷达回波及能见度资料的分析,验证雾中能见度与雷达回波的相关性,能见度随反射率因子Z的增大而递减。     

2010年5月30日青岛一次中到大雷雨天气分析

2010年5月30日青岛地区出现的一次中到大雷雨天气过程,本文通过对此次降水过程的环流背景以及模式对比诊断分析,结果表明：高层北方冷涡,底层有暖湿气流形势下非常有利于强对流天气的产生,强对流天气发生在高层的干冷空气向下侵入对流层中低层附近.多普勒雷达资料分析表明,冰雹发生时可观测到70 dBz的反射率因子极值,并且强回波区的回波顶高都在10 km以上,最高达到12km.     

基于深度神经网络的强对流天气识别算法

短时强降水、大风等强对流天气危害巨大,对其进行自动识别存在相当大的技术困难.提出一种基于深度神经网络的强对流天气智能识别模型,以雷达回波图像和表征回波移动路径的光流图像作为输入,通过神经网络的自学习,寻求雷达图像与"是否发生强对流天气"之间的函数映射关系;并运用数据集增强、代价函数优化和模型泛化性能优化等技术,解决了训练样本的不均衡问题,避免了模型训练过程陷入局部极值的问题.实验结果表明,该方法对强对流天气识别的准确率达到96％,误报率低于60％.该方法也适用于对下击暴流等灾害性天气的自动识别.     

闽南一次超级单体风暴双偏振特征分析

利用厦门S波段双偏振雷达和常规观测资料,对2019年5月16日闽南地区一次超级单体风暴进行了分析。研究表明,此次过程发生在高空冷槽入侵副高外围,地面暖倒槽内东南、西南两支气流交汇的形势下。成熟阶段超级单体伴有钩状回波、左前侧入流与右前侧出流V型缺口,弱中气旋,以及明显的有界弱回波区和回波悬垂。偏振观测表明,冰雹的水平反射率因子大、差分反射率因子与差分传播相移在零值附近,相关系数低(0. 85～0. 9)。风暴前侧下沉气流东边界(水平反射率因子梯度高值区)存在一条浅薄的差分反射率因子弧,主要由大雨滴构成,对超级单体的形成具有一定预示性,而前侧入流缺口存在差分反射率因子柱,可用于指示强上升气流的位置。三体散射回波的双偏特征表现为相关系数的低值区,及靠近强回波一侧差分反射率因子大值区与远离强回波一侧差分反射率因子低值区。     

“20060717”低纬高原强雷暴天气过程分析

 利用雷电定位系统、多普勒天气雷达等监测资料和MICAPS 1°×1°客观分析场,对发生在云南省低纬高原2006年7月17日强雷暴天气过程进行分析,结果表明:低层辐合区和高低层之间风向切变为此次强雷暴天气过程提供了有利的环流背景,同时台风减弱形成的低压辐合区外围的高能高湿、强烈热力不稳定和中低层上升运动为雷暴天气的形成提供了有利的环境条件;闪电定位网共监测到33 125闪电回击,闪电高密度出现在滇中,在0.1°E×0.1°N面积上24 h最大达594次,闪电最高峰出现在16:00~17:00之间;此次强烈雷暴过程是由多普勒天气雷达上探测到3条中尺度对流系统(MCS)先后自东向西或自东北向西南影响云南省造成的,回波强度在40~55 dBz之间,风辐合、逆风区、垂直风切变、大的径向速度维持等中尺度特征有利于对流回波的发展,引起强雷暴天气和雷电现象的发生.     

基于地学研究的CINRAD/CB雷达回波显示与提取

为准确显示天气雷达指定回波强度的回波区域,基于CINRAD/CB新一代天气雷达(简称CB雷达)的基数据,从地学角度提出一种CB雷达反射率因子回波的可视化方法,即将雷达基数据中的反射率因子数据采用地学中栅格数据格式进行显示。然后生成反射率因子图,结合风暴单体识别与跟踪算法(SCIT)中对风暴单体的识别模式,提出能够提取指定回波强度的雷达回波区域的方法。通过鄂尔多斯气象雷达站的CB雷达基数据提出方法并进行了验证。实验结果表明,提出的反射率因子图可视化方法可以显示雷达的反射率因子特征,针对反射率因子图提出的回波区域提取方法能够提取指定强度的回波区域。     

福建省一次典型的冰雹大风强对流过程分析

利用常规加密气象观测资料、新一代天气雷达资料、NCEP再分析资料,对2016年4月26日福建省内陆出现雷雨大风和冰雹等强对流天气过程的触发机制、中尺度特征、雷达回波特征进行分析。结果表明,此次过程中低层冷暖空气发生强烈交汇,具备经典的斜压大气结构特征。中低层低槽、切变线东移,切变南侧华南到福建西北部存在低空西南风急流,急流轴东传过程中在低层急流左前侧形成强的上升运动;配合低层暖脊、中层冷槽的热力不稳定条件;26日白天下湿、上干的水汽垂直结构;在低层切变和地面冷锋东移南压的触发作用下,在850hPa切变线附近与低空急流之间出现了强对流天气。中尺度系统快速东移触发线状对流系统在东移过程中产生雷雨大风,其前方激发的超级单体风暴产生冰雹天气。对流层中层有明显的干冷空气卷入是产生雷雨大风的重要原因之一;低层径向速度大值区、中层径向辐合是雷雨大风出现的雷达回波特征。合适的0℃和-20℃层高度利于冰雹(大冰雹)的产生;高悬的强反射率因子核、宽广的WER,旁瓣回波的出现及VIL值的跃增则是冰雹出现的雷达回波特征。