强冰雹和短时强降水天气雷达特征及临近预警

利用恩施多普勒雷达和常规分析资料,详细对比分析了2007-2008年发生在恩施山区强冰雹和短时强降水天气过程中的雷达产品特征.在此基础上,找出了适合恩施山区强冰雹和短时强降水天气的雷达临近预警指标:选取负温区回波厚度≥7 km、CR强中心回波强度≥55 dBz、强回波梯度≥15 dBz·km-1、45 dBz强回波伸展高度≥7.5 km、累积液态含水量(VIL)密度≥3.2 g·m-3和雷达风廓线1.8～6.1 km风垂直切变均值≥2.3×10-3s-1作为强冰雹临近预警指标;当满足组合反射率(CR)强中心回波强度、VIL密度、40 dBz强回波伸展高度和雷达风廓线(VWP)上1.8～6.1 km风垂直切变值达43.0 dBz,1.1 g·m-3,7.0 km和1.9×10-3s-1,可以考虑该站点及附近地区进入短时强降水临近预警状态,并利用2009年发生的强冰雹和短时强降水天气过程检验了这些临近预警指标性能.     

滇南冰雹的预报预警方法研究

利用普洱市探空资料、CIND3830-CC新一代天气雷达资料、地面观测资料,对2004—2011年滇南普洱、西双版纳冰雹天气过程进行统计分析,总结出冰雹4个预报指标:(1)当单体回波满足冰雹云的初始特征和发展阶段特征时,可预报未来出现冰雹的可能较大,预报提前60 min以内;(2)当回波的组合反射率≥55 dBz、宽度≥12.0 km、梯度≥15 dBz·km~(-1)、H_(45 dBz)≥7.5 km、2—5月H_(45 dBz)-H_0≥3.1 km且H_(45 dBz)-H_(-20)≥-0.5 km、6-8月H_(45 dBz)-H_0≥2.0 km且H_(45 dBz)-H_(-20)≥-1.2km、VIL≥30 kg·m~(-2)、D_(VIL)≥3.0 g·m~(-3)时,预报有冰雹发生,预报提前12~102 min;(3)当回波具有弱切变特征、45 dBz回波顶高≥7.5 km、2—5月H_(45 dBz)-H_0≥3.1 km且H_(45 dBz)-H_(-20)≥-0.5 km、6—8月H_(45 dBz)-H_0≥2.0 km且H_(45 dBz)-H_(-20)≥-1.2 km时,可预报有冰雹出现,预报提前18~54 min;(4)若除去飑线和下击暴流回波,当回波的VIL≥30 kg·m~(-2)、D_(VIL)≥3.0 g·m~(-3)时,可预报有冰雹出现,预报提前12~54 min。此外,还总结了冰雹云的生命期特征等,并利用2012年发生的冰雹天气过程检验了预报指标。     

川西南山地冰雹雷达预警指标

基于西昌多普勒天气雷达观测资料,分析2006—2013年凉山州境内24块冰雹云特征。结果表明:冰雹云的雷达特征均满足回波强度超过50dBz,回波顶高超过-30℃层高度,45dBz回波顶高超过-10℃层高度,垂直累积液态含水量超过8kg·m-2。上述4项雷达参数特征在判别冰雹云的时效性上存在差异,回波强度超过50dBz,回波顶高超过-30℃层高度,45dBz回波顶高超过-10℃层高度等3项判别指标对冰雹云提前判别预警时间为4~40min,垂直累积液态含水量超过8kg·m-2则对冰雹云提前判别预警的时效性效果不佳。与25例短时强降水个例对比发现,45dBz回波顶高超过-10℃层高度作为冰雹雷达预警判别指标有较好的指示作用。     

基于CPAS系统的贵州安顺市冰雹云识别指标研究

利用2009—2015年贵州安顺市26个冰雹个例资料,基于CPAS系统统计分析了冰雹个例的回波强度、垂直累积液态水含量、45 d BZ强回波顶高及强回波中心高度等特征参数及其时间变化,并结合探空站0℃层和-20℃层高度,综合归纳了安顺市冰雹云的识别指标。结果表明:近7 a来,安顺市冰雹天气发生在3—6月,4月最多,6月最少;降雹前最大回波强度多在45 d BZ及以上,3月和4月的VILmax≥15 kg·m-2,5月和6月VILmax≥25 kg·m-2;降雹日的0℃层和-20℃层平均高度均呈逐月增加趋势,-20℃层平均高度比0℃层高3.11 km;45 d BZ强回波顶高在8 km以上,且与0℃、-20℃层高度差分别大于2.3 km、0.2 km,强回波中心高度与0℃层的高度差大于0 km可作为该市冰雹预警指标。通过个例应用,冰雹预警指标能够有效指导防雹作业。     

雷达回波顶高（ET）产品在广西冰雹云识别中的应用研究

利用广西2009至2012年降雹样本资料和新一代天气雷达回波顶高（ET）产品,对广西冰雹云回波顶高变化特征进行统计分析,结果显示广西冰雹云的ET整体呈现明显的阶段性变化特征,降雹时间和ET值达到最大值时间基本一致。冰雹云量化识别指标分别为：2月份回波顶高≥8km且回波顶高与0℃层高度差36.1km;3-4月份回波顶高≥10km且回波顶高与0℃层高度差≥6.1km;5月份回波顶高≥13且回波顶高与0℃层高度差38.1km。降雹直径与冰雹云ET值和特征层高度差值成正相关关系,可作为估计降雹直径的一个重要参考依据。     

2022年3月14日江西及周边地区冰雹回波特征分析

为更好地开展对江西冰雹天气的监测预警工作,使用MICAPS数据、自动站数据、雷达拼图数据、雷达PUP产品数据、双多普勒雷达反演风场数据、冰雹灾情照片视频和微信冰雹信息反馈等资料,采用天气学、雷达气象学等原理与方法,对2022年3月14日江西及周边省份冰雹回波特征进行分析,结果表明：3月14日,江西及周边省份多地出现冰雹,20个区域站出现≥17.2m·s-1的大风,24个区域站出现≥50.0mm的降水,且雷暴大风和冷空气大风混合出现。200hPa高空出流区、500hPa南支槽和风速切变、850hPa低涡和切变线、地面辐合线和西南倒槽是冰雹天气主要系统;南昌订正后较大的CAPE、较强逆温层、中层干区和低层湿区为冰雹天气发生提供了环境条件。冰雹以超级单体回波为主,有时孤立存在,有时存在于回波群、回波带之中;回波强度≥60 dBz,强回波面积最小≥18km2,最大≥180km2;30～60dBz强回波梯度距离≤6km,具有明显的云砧前伸回波;冰雹回波生命史多数在2h以上。在冰雹回波识别中,垂直积分液态水含量(VIL)是一个很重要的特征。江西冰雹单部雷达VIL在35～60 kg·m-2,雷达拼图上VIL为35～50kg·m-2。在冰雹回波2.5kmCAPPI图上,冰雹回波强度均≥60dBz,最大可达65dBz;在双多普勒雷达反演风场上多数回波中心具有中涡旋结构、侧面辐合风场、南北风场辐合等特征;有些个例风场比较凌乱。上述分析结果为江西冰雹天气的监测预警提供了分析依据。     

滇南中小尺度灾害天气的多普勒统计特征及识别研究

利用普洱CIND3830-CC新一代天气雷达资料、地面观测资料、探空资料,对2004—2009年滇南普洱、西双版纳典型的中小尺度强对流天气的多普勒雷达回波特征进行统计分析,总结冰雹、大风、短时强降水的识别方法和预报指标。结果表明：冰雹云初始回波中心强度在40 dBz左右,高度在5 km左右,接近0℃层高度。冰雹云径向速度≥10m·s^-1,辐合特征明显,97%的移速≥30 km·h^-1,中心强度为55～69 dBz。97%的冰雹云的45 dBz回波顶高≥7.5 km,92%的冰雹云的45 dBz回波顶高超过-20℃层高度;大风回波可分为4种类型。96%的大风回波径向速度≥10 m·s^-1,50%的辐合特征明显,85%的移速≥30 km·h^-1,大风回波中心强度为30～55 dBz;强降水回波的辐合特征明显,79%的回波径向速度〈10 m·s^-1,85%的移速〈30 km·h^-1,回波强度集中在40～45 dBz,高度集中在6.5 km以下,强中心高度低于4.5 km,85%的强降水回波移速〈30 km·h^-1。这些特征可为短时临近预报提供参考。     

利用新一代多普勒雷达产品判别重庆市人工增雨作业指标

本文用统计学的方法,主要利用重庆市S波段新一代多普勒雷达产品按照层状云、对流云、积层混合云三类降水型将2009年8月-2010年8月的有效降水过程进行分类,并分析不同降水类型的雷达回波特征参数,初步得出重庆地区人工增雨雷达回波指标.结论显示,重庆地区人工增雨作业指标为:层状云回波强度≥23 dBz、回波顶高≥5 km、VIL特征值≥3 kg/m2;积层混合云在春秋两季回波强度≥30 dBz、回波顶高≥6 km、VIL特征值≥8 kg/m2,夏季回波强度≥35 dBz、回波顶高≥8 km、VIL特征值≥13 kg/m2;对流云春秋两季回波强度≥40 dBz、回波顶高≥8 km、VIL特征值≥13 kg/m2,夏季回波强度≥43 dBz、回波顶高≥11 km、VIL特征值≥23kg/m2.     

贵州一次暖区飑线大风与大冰雹的雷达结构特征分析

利用常规高空和地面探测、观测资料,地面加密自动站分钟数据资料以及榕江站、贵阳站C波段多普勒天气雷达探测资料,分析了2020年3月23日贵州强对流天气的环流形势,并重点分析了榕江飑线大风及长顺大冰雹雷达回波特征。结果表明:(1)此次飑线大风与大冰雹发生在南支槽前暖区,地面热低压发展推动辐合线移动、低层西南暖湿气流、中层干冷空气、合适的0℃和-20℃高度均为此次飑线大风及大冰雹的产生提供了有利的环境条件。(2)雷达回波大冰雹特征突出:强回波悬垂,有界弱回波区,弓形回波,中心强度强(60 dBz以上)且50 dBz强回波伸展超过-20℃高度达到9 km以上,垂直积分液态水含量最高达到了70 kg/m~2,连续超过两个体扫VIL≥60 kg/m~2,回波顶高连续超过两个体扫在15 km以上。(3)飑线雷达回波大风特征明显:弓形回波形态特征明显且移动较快,移速约40 km/h,低层径向速度大,中层径向辐合大风区下传,速度零线通过观测站后大风加速。(4)短临预警业务中,对飑线大风天气,应重点关注低仰角速度大值区、中层径向辐合和弓形带状回波生成后移动发展对下游地区的影响;对大冰雹天气,应重点关注大于50 dBz强回波垂直扩展的高度、VIL和ET高值区的维持等。     

多普勒雷达产品在贵州山区的降雹特征

利用贵州省春季发生的15次冰雹个例和相应的多普勒雷达产品资料,进行雷达产品特征分析,结果表明：①发生冰雹时基本发射率产品图上风暴中心密实,强度梯度大;组合反射率值在春季不同月份存在差异,一般要求在50 dBz以上;②对于速度产品,单方面速度绝对值大小不能判断冰雹的发生,速度对的出现可能预示着风暴单体开始发展并逐渐增强;③回波顶高在不同月份降雹时最低顶高存在很大差异,具体为3、4、5月分别为6 km、8 km、9 km;④VIL值的跃增是降雹的一个好的有利条件,而单从VIL值的大小在贵州地区不能很好地判别冰雹的发生;⑤45 dBz回波冲过0度层是冰雹发生的必要条件,而45 dBz回波冲过-20℃高度时可能会发生大冰雹。     

2018年陕西商洛一次罕见强雹暴环境条件及雷达特征分析

利用商洛天气雷达资料和相关实况资料,对2018年5月15日午后商南地区一次强雹暴天气的环境条件和雷达回波结构演变特征进行了详细分析。结果表明：（１）雹暴发生在低层气旋暖区,中层有冷温槽发展东移,高层有急流的背景下,0 ℃层高度为43 km,-20 ℃层高度为75 km。地面中尺度辐合线触发的对流云团在不稳定层结和较强垂直风切变作用下发展为超级单体风暴。（２）强雹暴的低层反射率因子呈现出明显的钩状回波或倒“Ｖ”型入流缺口,并伴有三体散射长钉等特征。回波顶高度达11 km左右,最大VIL值达77 kg/m2。反射率因子垂直剖面呈现出典型的有界弱回波区、回波悬垂和回波墙。最大的回波强度出现在沿着回波墙的一个竖直的狭长区域,中心值达到65 dBz以上。相应的中低层径向速度图存在明显辐合区,有利于强上升气流发展。（３）此次强雹暴天气在西北东部较为罕见,前人总结的冰雹各项潜势预报指标具有一定局限性,垂直液态积分水含量密度（VIL密度）跃增能更好地提前指示大冰雹。因而可用VIL密度值明显跃增至55 g/m3提前24 min预警大冰雹,进一步补充和完善陕西极端突发强天气预警指标。     

南疆阿克苏冰雹天气的判识指标研究

利用常规气象资料和CINRAD/CC雷达资料对2009~2012年34个冰雹天气个例进行了分析,统计归纳出南疆阿克苏冰雹天气发生前的环境条件和雹云雷达回波判识指标。结果表明:冰雹发生前期,当850 hPa与500 hPa温差≥30℃,地面露点温度≥10.2℃时,预示冰雹天气发生的可能性较大;对流有效位能在冰雹尺寸相对较大(≥10 mm)时指示效果较好,但对小范围局地冰雹的预报具有一定局限性;0~6 km较弱的垂直风切变也能形成冰雹天气;适宜的0℃层和-20℃层高度有利于冰雹的产生。雹云雷达回波具有的特征:组合反射率因子达到50 dBZ以上;径向速度场往往伴有逆风区出现,部分还出现风暴顶辐散特征;45 dBZ强回波核高度≥9 km,垂直剖面出现前悬回波、穹窿等冰雹特征回波;回波顶高6~8月超过12 km,5月和9月超过11 km;垂直积分液态水含量阈值5月为18 kg·m-2,其它月份为30 kg·m-2;冰雹指数产品至少持续5个体扫出现实心大三角标识。     

湘西北一次强冰雹天气雷达回波特征分析

利用常规观测资料和张家界新一代多普勒雷达资料对2020年3月21日晚—22日凌晨发生在湘西北地区的冰雹天气过程进行了分析,结果表明：“上干下湿”喇叭口特征的不稳定层结,合适的0 ℃层与-20 ℃层高度,在地面冷空气和辐合线的触发机制下,利于冰雹、雷暴大风和短时强降雨等强对流天气的形成;此次冰雹天气是由典型的超级单体风暴对流发展造成,其主要特征表现为三体散射、旁瓣回波、悬垂回波以及风暴顶强辐散等;三体散射（TBSS）最强反射率因子达76 dBz,最大“长钉”长度47 km,“长钉”长度越长,冰雹直径越大,TBSS的出现,预示有大冰雹;旁瓣回波最大切向长度达46 km,其只显示在风暴核切向上反射率因子梯度大值区一侧,当风暴核径向外侧有真实回波而三体散射不清晰时,旁瓣回波可更好地预警冰雹;风暴体VIL密度≥40 g/m3是湘西北大冰雹的有效预警指标。     

一次罕见大冰雹天气的新一代天气雷达回波分析

利用常规资料和多普勒雷达资料,分析了2011年6月24日洛阳嵩县冰雹天气过程。结果表明：高空横槽转竖,干冷空气入侵,中低层强的偏东风辐合,暖湿气流辐合上升,为冰雹的发生提供了有利的动力和水汽条件;高空冷平流,低层暖平流,为强对流性天气的发生提供了不稳定层结;适宜于冰雹生成发展的0℃层高度,指示有利于对流发展的各类指数,为冰雹的分析预报提供了较好的依据;早期的雷达回波信号及其所带来的天气,为提前对强对流天气性质正确判断和监测预警提供了较好的参考信息;强度〉55dBz的回波高度高于-20℃层高度,VIL值〉60kg／m^2,回波顶高〉12km,有中气旋出现等,是降雹的可靠信号。     

陕西商洛“6.30”强冰雹过程环境条件及雷达特征分析

利用地面加密资料、多普勒雷达观测资料、ERA5（0.25°×0.25°）逐小时再分析资料,对2022年6月30日出现在陕南东部的一次极端强冰雹天气过程的环境条件及雷达特征进行了分析。结果表明：高空冷涡后部偏北气流带动高层干冷空气南下,叠加在低层西南暖湿气流之上,造成强的位势不稳定层结,为强对流天气发生提供了有利的背景条件。较强的低层水汽输送及辐合、强的对流有效位能、适宜的0 ℃和-20 ℃等温线高度、0～6 km中等强度的垂直风切变为冰雹天气发生提供了有利的环境条件,中高层冷空气及地面冷池触发了强对流天气的发生。适宜的冷暖云厚度有利于雹粒的增大;强的上升气流有利于小雹粒在丰富的过冷水中循环增长。基本反射率因子图上有三体散射,最强反射率因子达65 dBz以上,剖面图上有低层弱回波区、中高层回波悬垂,50 dBz以上的强回波核心位置超过-20 ℃层等温线高度。基本速度图上有中气旋特征,回波顶高对对流发展和减弱有一定指示意义。VIL跃增20 kg/m-2以上对冰雹天气预警有一定的提前量。     

河北省廊坊“20200625”强超级单体雷达回波特征分析

摘 要：利用常规观测、北京和天津多普勒天气雷达探测等资料，对2020年6月25日夜间发生在河北省廊坊市一次冰雹、雷暴大风和短时强降水等强对流天气过程进行分析。结果表明：此次超级单体风暴发生的背景条件为高空冷涡前部高空槽叠加地面冷锋系统，高CAPE值、强垂直风切变以及适当的0 ℃和-20 ℃高度等为其发展维持提供了有利的环境条件。超级单体属于右移强风暴，发展演变过程中回波形状不断变化，中气旋特征持续存在，回波垂直结构呈现出回波墙-回波悬垂和有界弱回波区-三体散射和旁瓣回波等典型超级单体雷达回波特征。在本次过程中，55 dBz及以上强回波迅速向高层伸展后迅速下降并配合较低的强回波质心高度，预示地面将出现大冰雹和灾害性大风；VIL最大值达到55 kg?m-2可以作为本地发布冰雹预警的指标，发布冰雹预警时间可以提前12 min；将VIL值升到40 kg?m-2作为地面灾害大风预警指标，发布雷暴大风预警的提前量为24 min。三维空间图像可以直观地展现出超级单体的空间结构。     

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。     

文山州两次强冰雹天气的环流背景和雷达产品对比分析

该文通过对2012年8月5日和2012年8月12日2次强冰雹天气的天气背景及多普勒雷达回波强度、径向速度、垂直液态水含量、冰雹指数等雷达产品的对比分析,总结出在大范围水汽条件不是很有利的环流背景下,文山州8月冰雹天气在多普勒雷达产品上的表现特征和一些定量指标:回波强度≥55 dBz、≥50dBz的强回波垂直伸展高度≥6 km,垂直液态水含量VIL≥25 kg/m2时,容易产生冰雹天气,注意发布强对流天气预警;强对流降雹天气与逆风区和风的辐合有关,超级单体所在区域均对应着逆风区或是辐合线;冰雹指数产品对冰雹预报有很好的指示作用,降雹概率和强降雹概率达到100%时发布冰雹预警,但是冰雹最大直径与实况偏大,只能作为参考。     

天山北坡中部一次强对流风暴的雷达回波特征分析

利用Doppler雷达产品、结合常规观测资料,对2008年7月25日发生在石河子垦区中部、南部强对流天气的雷达回波特征进行了详细分析。结果表明:石河子垦区2008年7月25日强对流风暴发生在西伯利亚至巴尔喀什湖冷槽东南象限的对流不稳定层结中,近低层至地面有中尺度辐合切变线。该强风暴呈现出超级单体螺旋状回波,相应的径向速度图上出现中气旋和中尺度辐合带;冰雹的强回波中心强度达65dBz,60dBz回波顶高达5km、65dBz回波顶高达3km,垂直累积液态含水量由10kg.m-2跃增到75 kg.m-2,暴雨的强回波中心强度为55dBz,55dBz顶高达3.5km,垂直累积液态含水量由15kg.m-2增加到55 kg.m-2;Doppler雷达产品特征对冰雹、暴雨等强对流天气监测预警具有重要的指示意义。     

3.23贵州暖区飑线大风与大冰雹的雷达结构特征分析

利用日常业务常规高空和地面探测、观测资料,地面加密自动站分钟数据资料以及榕江站、贵阳站C波段多普勒天气雷达探测资料,分析了2020年3月23日贵州榕江飑线大风及长顺大冰雹的成因及雷达回波特征 。结果表明：（1）此次飑线大风与大冰雹发生在南支槽前暖区,地面热低压发展推动辐合线移动、低层西南暖湿气流、中层干冷空气、合适的0℃和-20℃高度均为此次飑线大风及大冰雹的产生提供了有利的环境条件。（2）雷达回波大冰雹特征突出：强回波悬垂,有界弱回波区,弓形回波,中心强度强（60dBz以上）且50dBz强回波伸展超过-20℃高度达到9km以上,垂直积分液态水含量最高达到了70kg/m2,连续超过两个体扫VIL≥60kg/m2,回波顶高连续超过两个体扫在15km以上。（3）飑线雷达回波大风特征明显：弓形回波形态特征明显且移动较快,移速约40千米/小时,低层径向速度大,中层径向辐合大风区下传,速度零线通过观测站后大风加速。（4）短临预警业务中,对飑线大风天气,应重点关注低仰角速度大值区、中层径向辐合和弓形带状回波生成后移动发展对下游地区的影响;对大冰雹天气,应重点关注大于50dBZ强回波垂直扩展的高度、VIL和ET高值区的维持等。