广东大冰雹风暴单体的多普勒天气雷达特征

选取2004—2012年广东省12个大冰雹风暴单体为样本,利用多普勒天气雷达资料,计算了最大反射率因子及其高度等多个雷达参数,分析了三体散射、旁瓣回波和环境温度层上回波特征以及大冰雹与非冰雹风暴单体间的反射率因子垂直廓线差异。结果表明:大冰雹风暴单体发展均非常旺盛,最大反射因子多超过65 dBZ,对应高度几乎都达到5 km。除受周围大范围雷达回波影响外,大冰雹风暴单体均观测到了三体散射或旁瓣回波特征,并具有一定的预报提前量;在0℃和-20℃层高度上的最大反射率因子均超过54 dBZ。大冰雹风暴单体与非冰雹风暴单体相比,低层回波迅速增加,强核心区垂直伸展更深厚,回波垂直递减率更小。     

广东一次冰雹过程中X波段双偏振雷达的特征分析

对2016年3月19日广东的一次对流单体冰雹过程进行了天气形势分析与双偏振多普勒天气雷达的特征分析。结果表明:该次冰雹天气发生在200 h Pa西风急流、850 h Pa西南急流、500h Pa冷平流和地面中尺度辐合相配合的天气背景下,大气层结具有强不稳定度,0℃层高度以及-20℃层高度均十分有利于冰雹在雷暴单体中的维持和增长;S波段雷达和X波段雷达的基本反射率以及径向速度均表现出十分典型的超级单体雷暴回波特征,但两部雷达的回波特征有所差别;X波段双偏振雷达的差分反射率因子ZDR、自相关系数ρhv、差分传播相移率KDP等参量能提供更多的冰雹识别特征,ZDR为负值、ρhv较小、KDP接近0(°)/km能判定有冰雹生成。     

4.12花都冰雹天气过程分析

利用NCEP再分析资料、FNL（Final Operational Global Analysis）最终全球分析资料和多普勒雷达探测资料对2012年4月12日发生在广州市花都区的冰雹天气过程进行分析.结果表明,花都这次冰雹过程是在副高脊线位置偏南,广东中北部位于高空槽前和低层为偏南暖湿气流控制的环流背景下发生的.中高层适当冷空气南下渗透使得低层暖湿、高层干冷的不稳定层结形成;中等偏强的风速垂直切变和高空辐散为这次强风暴形成和维持提供动力条件.位于西南风的迎风坡和特殊喇叭口地形也是重要原因.多普勒雷达资料上观测到钩状回波、高回波顶、高悬强回波、VIL极值突变和中气旋等特征.适宜的-20℃层高度和合适的悬垂强回波高度以及较小的-20 ～0℃层厚度也是此次冰雹过程的有利的条件.     

四川盆地东北部春夏两次冰雹天气过程对比分析

利用常规气象资料、NECP 1°×1°6小时再分析资料和达州CINRAD/SC多普勒天气雷达资料对出现在四川东北部的两次冰雹天气过程进行了综合分析。分析结果表明,这两次过程都发生在高空西北气流和低层暖空气形成的不稳定层结中,均具有中等到强垂直风切变,为冰雹的出现提供了有利的环境条件;0℃和-20℃层高度是影响冰雹直径的关键因素。从雷达分析得知,"7.19"冰雹为多单体线性风暴,回波结构呈块状分布,具有弱的中气旋,回波悬垂不明显,"4.20"冰雹过程回波结构呈钩状分布,具有回波悬垂和中气旋结构特征。      

高层东风波引起的一次超级单体雹暴天气数值研究

利用WRF中尺度模式对2018年7月26日发生在浙中北的一次超级单体雹暴过程进行数值研究,结合自动站资料,天气雷达资料、NCEP再分析资料等分析冰雹天气发生的环流背景,冰雹云的雷达回波和流场结构特征,并探究冰雹形成的物理机制。结果表明:此次强对流天气是在高层东风波环流背景下,由地面辐合线触发的超级单体雹暴过程。雹暴发生在强的对流有效位能、上干下湿的层结和弱垂直风切变的环境场中。模拟试验成功地模拟出了雹暴云团的发展演变过程。0℃层位于5 km的高度,-20℃层位于8. 5 km的高度,且超过40 dBZ的强回波向上扩展至-20℃层以上,有利于冰雹的生长。雹云发展旺盛时呈现典型的低层辐合、高层辐散特征。雹云右侧出现悬垂回波和有界弱回波区。雹云中存在大量的过冷云水,冰雹粒子的核心生长区位于0℃层和-20℃层之间,主要由霰粒子转化而成,并通过不断碰并过冷云水和过冷雨水增长。     

冰雹天气过程的综合分析

选取发生在邯郸辖区内的5次冰雹天气过程,应用常规观测资料并结合雷达回波资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征等几方面进行了综合分析。结果表明:冰雹天气出现在对流性不稳定层结条件下,中高层干冷低层暖湿,地面有中尺度辐合切变线配合,0℃层、-20℃层和强垂直风切变的高度适宜。多普勒雷达能很好地监测中尺度天气系统的发展演变过程,回波强度和回波顶高度的变化、速度对和逆风区的出现、1 h降水累积值和垂直积分液态水含量的急剧增加等都对冰雹的出现具有指示意义。     

河北廊坊冰雹天气特征统计分析

利用1964 2015年气象观测资料对河北廊坊冰雹天气的时空分布特征进行分析,并利用MICAPS资料、北京探空资料及多普勒雷达资料研究了廊坊冰雹日的天气形势、物理量特性及雷达回波特征。结果表明:廊坊冰雹日数整体呈下降趋势,20世纪80年代末至90年代初降雹达到高峰期。冰雹天气主要发生在15 19时,多持续1~5 min。廊坊冰雹有明显的地域特征,西北部较多。降雹日500 h Pa环流形势有4类,并对应3种地面形势。对预报冰雹天气有指导意义的物理量参数阈值为:冰雹开始前对流层中下层存在逆温层或等温层;对流参数SI指数或LI指数0,中低层假相当位温随高度减小;0℃层高度多为3050~4702 gpm,-20℃层高度多为5996~8332 gpm,850 h Pa与500 h Pa温差为27~32℃,低层有大的垂直风切变,近地面925 h Pa垂直风切变为5.5~15.0 m·s-1·km-1。此外,廊坊冰雹云回波有块状单体和飑线两种结构,回波中心强度普遍大于60 d Bz,垂直结构上均有悬垂回波,速度场为逆风区或旋转速度12 m·s-1的弱切变,VIL普遍大于35 kg·m-2,ET普遍大于11 km。     

东北冷涡背景下超级单体风暴环境条件与雷达回波特征

利用常规观测、地面加密自动站、多普勒天气雷达观测资料以及NECP(1°×1°)逐6 h再分析资料对2016年8月16日内蒙古东南部地区由于超级单体风暴诱发的强冰雹、雷暴大风等强对流天气进行了分析。结果表明:这次超级单体风暴发生在高空东北冷涡和低层暖式切变线形成的强不稳定层结背景下,低层丰富的水汽、中等强度对流有效位能和大的深层垂直风切变,为强对流天气的发生提供了非常有利的环境条件;地面中尺度辐合线和露点锋两种对流系统耦合并加强是对流风暴的触发机制;雷达回波有钩状回波、弱回波区WER (Weak Echo Region)、回波悬垂、回波墙、中气旋等超级单体风暴特征,其中弱回波区,回波悬垂由反射率因子从低到高向低层入流一侧倾斜且回波强度梯度大;风暴内中层维持较深厚的气旋性辐合,风暴顶则表现出明显的气旋性辐散特征,标志大冰雹的三体散射长钉TBSS(Three-Body Scatter Spike)特征回波,50 dBZ以上的反射率因子核心的高度伸展到-20℃以上,为典型的产生冰雹的回波结构;垂直液态水含量VIL(Vertical Integrated Liquid Water Content)与风暴顶高之比即VIL密度达到5 g·m~(-3),这也是大冰雹的预报指标。     

新疆天山北坡中部一次冰雹天气成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、自动站资料和石河子CINRAD／CC多普勒天气雷达观测资料,对2010年7月11日发生在新疆天山北坡中部的一次强对流天气进行了综合分析。结果表明：这次冰雹天气发生在巴尔喀什湖低涡的环流背景形势下,较好的水汽条件、对流不稳定条件、0oC层和-20℃层的适宜高度以及较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展,同时山区和平原交界处的地形和热力不稳定作用对对流风暴的触发和发展成为冰雹云有着重要的作用。通过对多普勒雷达PUP产品的分析得出：这次强对流天气在组合反射率因子（CR）图出现了中心强度为63dBZ强对流单体和大面积〉50dBZ的强回波区;在反射率因子剖面（RCS）上表现为60dBZ强回波区的高度已达到5km,50dBZ强回波区的高度达到7．3km,整个回波顶高度达到12km的强回波墙,十分有利于冰雹的形成;在冰雹发生前期,平均径向速度图上出现了中气旋,促使对流风暴单体加强和维持;在冰雹形成区有低层辐合、高层辐散等特征;垂直累积液态含水量的跃增及其密度〉3．5g／m3十分利于冰雹的产生。     

桂林初春一次冰雹天气过程分析

利用常规气象资料、FY-2G卫星资料和桂林多普勒雷达资料,对2016年3月19日夜间桂林一次冰雹天气过程的环境条件和雷达回波演变和结构特征进行了详细分析。结果表明:过程发生在地面暖低压和低空急流共同发展,暖切附近的不稳定层结条件下;合适的-20℃和0℃层高度、上干下湿层结以及强的垂直风切变有利于产生冰雹;冰雹发生前反映大气不稳定度的各项参数发生显著变化,对于做出冰雹的潜势预报具有很好的指示意义;强回波中心强度超过60dBz、具有倾斜结构和V型缺口、 VIL值维持在40kg·m^-2以上、回波顶高维持在12km以上的雷达回波特征可用于识别冰雹。     

营口一次百年一遇大冰雹天气过程分析

利用常规气象资料,卫星、营口S波段多普勒天气雷达资料等,对2013年6月3日发生在东北冷涡背景下的一次大冰雹过程进行分析。结果表明:(1)在高空东北冷涡环流背景下,高层干冷、低层暖湿的层结配置形成了大气层结不稳定,较强的垂直风切变和适宜的0℃、-20℃层高度有利于强冰雹天气的发生。(2)产生大冰雹的对流风暴是一个超级单体强雹暴。该风暴在反射率因子图上具有高悬的强回波、弱回波区、钩状回波等特征;在径向速度图上具有风暴顶辐散、中层径向辐合、中气旋等特征;在反射率因子和径向速度图上均可以看到三体散射的存在;同时较高的VIL含量和密度也预示了大冰雹的出现。     

贵州铜仁一次大范围高架雷暴降雹天气过程分析

利用常规观测、地面加密自动站降水观测、多普勒天气雷达和探空观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对2016年4月15日夜间发生在贵州省铜仁市多个县的一次大范围冰雹天气过程进行诊断分析,并与当地通常的地面发展雷暴降雹过程进行对比,探寻铜仁市冰雹强对流天气的预报指标。结果表明:(1)"上干下湿"的不稳定层结和较强的垂直风切变是冰雹产生的有利环境条件;(2)地面冷空气侵入,迫使暖湿气流沿"冷垫"爬升,且与850 h Pa切变线共同作用在边界层顶触发了强对流天气,冰雹产生在冷垫北侧、850 h Pa切变线附近,具有明显的高架雷暴特征;(3)多个对流单体发展成多单体风暴,维持时间较长,强回波柱密实而深厚,回波悬于空中,质心在6 km左右;(4)降雹区VIL集中在30~45 kg·m-2之间,50 d BZ以上的强回波顶高在8 km以上,强回波底高小于3.5 km,VIL和强回波顶高整体小于当地的由地面发展雷暴产生的雹暴。     

2012年4月广东左移和飑线内超级单体的环境条件和结构对比分析

2012年4月开汛后广东省接连出现强对流天气,尤其是冰雹日数更是超过历史同期平均。本文利用常规天气观测资料和雷达、自动站等非常规资料对广东首次观测到的风暴分裂中左移超级单体风暴和飑线内超级单体风暴引发的两次强对流天气过程进行了对比分析。结果表明:"4·10"冰雹和雷雨大风天气是由局地强烈加热产生的"热雷暴"发展成超级单体风暴造成的;"4·12"冰雹、雷雨大风和短时强降水天气由飑线及飑线内超级单体风暴造成的,其产生于切变线、较强冷空气南下过程中的低层暖平流和中层冷槽共同作用的环境条件下,较强的平流过程使垂直风切变明显增大;两次过程中0℃层高度都低于4月当地0℃层高度平均值。风切变矢量随高度的变化决定了左移和右移风暴的发展趋势,"4.10"风切变矢量随高度逆时针变化,使风暴分裂后左移风暴得以发展成超级单体;"4·12"风切变矢量随高度顺时针变化,有利于有组织风暴即飑线和飑线内超级单体的形成和发展,超级单体向承载层平均风的右侧运动。左移超级单体回波具有中反气旋、弱回波区和旁瓣回波及强回波中心位于其移动方向左侧等特点;飑线内超级单体的中气旋、弱回波区和强回波中心位于回波移动方向右侧,三体散射长钉长度和中层辐合厚度都很大,后侧下击暴流产生了31.1 m·s~(-1)地面强风。     

塔里木盆地西缘两次致灾冰雹环境场和雷达特征对比分析

利用常规气象观测资料、雷达资料、探空资料、NCEP再分析资料,对2018年5月19日和7月29日喀什地区北部2次致灾冰雹天气的环境场及雷达特征进行对比分析。结果表明: (1)两次冰雹都是在中亚低涡的有利的环流背景下产生,午后垂直温度递减率增大,中高层干冷空气与低层暖湿空气交汇增强了大气不稳定性、冰雹发生前强对流指数明显增强、深层风切变加强、0℃～-20℃层高度适宜,为冰雹产生提供了有利的环境场条件。不同之处在于,两次过程中亚低涡中心强度和南伸的位置不同,“5.19”过程低涡位置偏南; 低层触发系统不同,“5.19”为地面中尺度辐合线触发对流,“7.29”为700 hPa切变线附近触发；θse能量锋区、比湿、中高层干冷空气入侵势力、深层风切变等变化上“7.29”冰雹比“5.19”冰雹偏强；(2)雷达回波形态和风暴类型上,前者为多单体线性风暴,后者为超级单体风暴,反射率因子剖面均出现弱回波区和悬垂回波等特征结构,≥50 dBZ 的回波伸展到-20 ℃层高度以上；径向速度图上均出现中小尺度辐合辐散特征；冰雹发生前VIL值出现跃增,冰雹结束后迅速下降,可以作为监测冰雹特征之一。上述特征结构在“7.29”过程表现的更明显。     

贵州铜仁连续两次冰雹天气过程的对比分析

利用地面加密自动站观测资料、多普勒雷达观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对2013年3月19日和22日连续出现在贵州铜仁的2次冰雹天气过程的中尺度系统的发展演变及结构特征等进行分析。结果表明:(1)高空槽后西北气流带动高层干冷空气南下,叠加在低层西南暖湿空气上形成不稳定层结,是冰雹发生的有利环流背景形势;(2)中层干冷空气及地面冷空气侵入造成强烈位势不稳定是铜仁发生冰雹等强对流天气的重要环境条件;(3)当K指数38℃,SI指数-1℃,强天气威胁指数超临界值,CAPE300 J/kg时极有可能发生冰雹天气;当地面至400 h Pa垂直风切变5×10-3s-1时,利于雹暴系统发展加强;(4)反射率因子50 d BZ的强回波发展加强,且强回波伸展高度超过-20℃层高度,出现弱回波区或有界弱回波区,高强悬垂回波特征,径向速度场往往伴有逆风区或中等涡旋出现,是冰雹天气发生典型特征;(5)垂直液态水含量出现跃增达25 kg/m2以上预示有冰雹发生,同时配合冰雹指数可作为冰雹预警的一个重要参考。     

一次冰雹天气过程的潜势条件和中尺度特征分析

基于常规观测资料、NCEP(1°×1°)再分析资料、FY-2G卫星云图和多普勒雷达资料等对2018年6月10日发生在甘肃省平凉市的冰雹天气过程进行分析,得出以下结论:(1)此次冰雹过程属于典型的西北气流型,高空强冷平流、冰雹发生区明显的切变线和地面辐合线以及高层气流引导地面辐合线附近生成的中尺度对流系统MCS,是造成此次强天气的主要影响系统。(2)中尺度辐合线和干线为此次冰雹天气提供了较好的触发机制;强冰雹发生区螺旋度的异常增大为雹暴系统的发展增强提供了强有力的环境场条件;强垂直风切变可促使不稳定能量释放,形成冰雹等天气,和湿斜压作用共同形成MCS发生发展的有利条件;冰雹发生区0℃层、-20℃层高度及二者之间的厚度均有利于大冰雹的形成。(3)多普勒雷达资料显示,引发强天气的回波单体附近,悬垂回波、弱回波区、钩状回波等特征明显,对应径向速度图有明显的中气旋、中层径向辐合及风暴顶辐散等特征配合,对此次冰雹等天气有很好的指示作用。     

应用卫星、雷达资料的强对流天气预报预警系统

利用2005—2008年3—9月亮温（TBB）资料,采用逐步判别分析法建立强对流天气预报方程,判别监测区域内某一云团未来可能产生区域性强对流天气、局地性强对流天气、无强对流天气;同时采用指标叠加法判定某云团有无强对流天气。在统计福建省多年冰雹、雷雨大风的雷达回波参数的基础上,确定大冰雹、冰雹、雷雨大风强对流天气的雷达参数（强度、风暴顶高度、垂直液态水含量、回波顶高等）阈值,并根据当天的0℃、-20℃高度与风暴顶的高度差,将CINRAD雷达产品中输出的风暴逐个进行筛选,对系统判定可能出现大冰雹、冰雹、雷雨大风的强风暴输出其未来1h内将影响区域信息。     

四川一次超级单体风暴的多普勒雷达观测分析

利用常规天气资料和多普勒天气雷达等资料对2015年7月27日发生在四川资阳的一次伴随冰雹大风的超级单体进行综合分析。结果表明:(1)该超级单体具有较大的CAPE值,适宜的0℃层和-20℃层高度,有利于雹粒的增长,为大暴雨和冰雹提供了不稳定能量。(2)此次风暴具有超级单体风暴的典型特征,在雷达反射率因子上,中低层有“钩状回波”、弱回波区、三体散射长钉,中高层有回波悬垂现象,速度图上是气旋式流场,后发展为中气旋,中气旋首先出现在中低层,随后向上向下发展。(3)垂直累计液态水含量(VIL)在发生冰雹前会有一个跃增变化,在30分钟内从5kg/m2跃增到75kg/m2,VIL跃增变化提前冰雹发生,对冰雹具有警示作用。(4)三体散射长钉是预示冰雹的一个重要特征,此次风暴的三体散射出现在高度5~10km,只在2个体扫时间内出现过。      

云南中部一次出现多个超级单体雹暴的强对流过程环境场和雷达回波特征

利用常规观测、地面加密自动站、多普勒天气雷达、NCEP(1°×1°)逐6 h再分析资料对2017年8月23日云南中部地区一次强对流风暴的环境参数和雷达回波特征进行分析,结果表明:此次强对流风暴发生在台风低压前侧、中高纬冷槽后部的强不稳定层结背景下,地面辐合线和强垂直风切变有利于对流风暴的维持和加强。强对流风暴受地形影响较为明显,共激发形成6个超级单体或类超级单体,在超级单体发展成熟前10 min,3个降雹超级单体强中心沿地形爬升,未降雹和小雹超级单体沿地形下降。6个超级单体或类超级单体呈现出中气旋或γ中尺度弱涡旋特征,最大速度对转动值超过10 m·s~(-1)时出现不同程度冰雹,冰雹直径15 mm的超级单体在2.4°～3.4°仰角上径向速度值达到中气旋标准,冰雹直径为15～20 mm的超级单体反射率因子质心点较高,回波核前倾,具有悬垂回波、弱回波区、回波墙和三体散射特征,其零速度线后倾,辐合区高度超过- 10℃层,顶部为强辐散区,- 20～0℃层回波最大强度超过55 dBz,50 dBz回波厚度6 km,垂直累积液态水含量(VIL)密度2.2 g·m~(-3)。冰雹直径5～8 mm和未降雹超级单体回波核直立,悬垂回波特征不显著,辐合区高度偏低,辐散区厚度大于辐合区厚度,不同等温层回波强度差别小,但50 dBz回波厚度6 km,VIL密度2.2 g·m~(-3)。     

"2005.5.30"庆阳特大冰雹新一代天气雷达回波资料分析

通过对2005年5月30日庆阳市区域性冰雹天气西峰新一代天气雷达回波资料的分析,得到了冰雹云在新一代天气雷达强度回波、速度回波和物理量产品中的特征,揭示了这次区域性冰雹是低涡底部切变线造成的,庆阳市区的特大冰雹并不是带状冰雹云系移动到当地产生的,而是飑线移动中在庆阳市区产生超级单体风暴造成的。