中尺度气旋强风暴的单部多普勒雷达特征分析

利用北京多普勒雷达资料并结合其他资料分析了１９９１年７月１１日发生在北京以南的强风暴天气。分析表明，这次强风暴天气与多普勒天气雷达观测到的中尺度气旋相联系。文中对中尺度气旋的特征进行了分析，对主要参数（核半径、横切速度以及涡度和散度值）进行了计算，并与美国多普勒雷达观测的一些结果进行了比较     

S波段双偏振雷达和X波段相控阵天气雷达中气旋识别结果对比

为了比较S波段双偏振雷达资料和X波段相控阵天气雷达资料识别中气旋的差异,结合X波段相控阵天气雷达(XPAR)和S波段双偏振天气雷达(SPOL)及地面观测资料,对比分析了2019年4月19日发生在广州的一次中小尺度天气过程,结果显示:使用的识别算法可以正确识别出中气旋;XPAR的高时空分辨率数据可以弥补SPOL仰角层不足的缺陷,观测到更加完整的中气旋垂直结构,识别结果中的参数也比SPOL更加细致,更精准地揭示了中气旋的短时演变。研究结果表明XPAR对于强天气回波的观测识别性能相比SPOL具有持续时间更长、垂直结构更加精细、正负速度对差值更大、随整个天气过程演变更加细致等优势,有利于对中小尺度天气系统的快速发展、演变开展细致深入的研究。     

单多普勒天气雷达反演中尺度气旋环流场的方法

给出具有Ｒａｎｋｉｎｅ模式中尺度气旋的模拟的多普勒径向速度图,利用中尺度气旋近似轴对称性及径向速度几何关系和付氏转换,建立ＧＢＶＴＤ方法,定量分析模拟的中尺度气旋内部流场结构,并利用郑州７１４ＣＤ多普勒天气雷达资料进行验证。     

用雷达资料识别中尺度气旋雹暴的形成及演变

利用国产３８２４－Ｃ波段单部多普勒天气雷达资料,对１９９８年６月９日发生在北京地区的一次中尺度气旋雹暴的演变过程进行了详细的观测和分析,并对它的识别和形成过程进行了研究。     

一次罕见冰雹天气的多普勒雷达回波分析

运用多普勒雷达的基本反射率(R)、风暴相对径向速度(SRM)、垂直积分液态含水量(VIL)等产品,分析了2004年6月20日华北南部罕见的冰雹大风天气过程.结果表明这次冰雹大风天气过程主要是由超级单体回波中的中尺度气旋引起的;该过程持续时间比较长的原因是"指状"回波和超级单体回波的依次发生、发展.     

2009-04-11强对流天气分析

简要分析2009年4月11日一次强对流天气过程的环流背景、不稳定能量,并结合卫星云图及雷达生产品进行深入分析。分析结果发现:这次过程是由中尺度低涡系统、中低层中-β尺度气旋系统和西南低空急流共同影响造成的,新一代多普勒天气雷达对追踪强对流天气以及制作准确的短时预报具有重要作用。     

一次罕见冰雹天气的多普勒雷达回波分析

运用多普勒雷达的基本反射率(R)、风暴相对径向速度(SRM)、垂直积分液态含水量(VIL)等产品,分析了2004年6月20日华北南部罕见的冰雹大风天气过程。结果表明:这次冰雹大风天气过程主要是由超级单体回波中的中尺度气旋引起的;该过程持续时间比较长的原因是“指状”回波和超级单体回波的依次发生、发展。     

2012年盛夏山东西部一次短时强降水天气的形成机制

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、卫星云图和雷达资料,对2012年7月4日山东省西部一次短时强降水的天气形势、物理量条件、云图和雷达回波特征进行分析。结果表明：在有利降水的大尺度天气系统背景下,低层冷空气和中尺度天气系统造成了本次短时强降水天气;低层925hPa和1 000 hPa的充沛水汽和辐合上升运动有利于强降水天气的发生,正涡度中心对应强降水中心;地面辐合线和低压环流造成本次短时强降水天气;中尺度对流云团和地面中尺度系统相对应,其位置和维持时间与强降水的落区和时间基本一致。雷达组合反射率因子〉45 dBZ的强回波区与强降水落区基本吻合;雷达平均径向速度产品逆风区中辐合流场的出现和维持及回波顶高的上升对应地面中尺度气旋式环流的形成和维持;逆风区中辐散流场的出现和维持及回波顶高的下降,对应地面中尺度气旋式环流的减弱;短时强降水出现的初期,垂直累积液态水含量出现了一个峰值,峰值出现时间提前于较强降水时段。     

基于雷达回波拼图资料的风暴单体和中尺度对流系统识别、跟踪及预报技术

以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的区域雷达组网三维数字产品作为数据输入,在雷达基数据的SCIT(The Strom Cell Identification and Tracking)算法基础上,完成了三维格点风暴单体识别、追踪和预报,用Davis发展的客观诊断评估方法识别雷达拼图资料中的中尺度对流系统,实现了雷达数据的中尺度对流系统识别、跟踪和预报,并利用这两种方法对多个强天气过程进行风暴和中尺度对流系统识别、跟踪及预报.在单雷达区域内用原SCIT和修改后的SCIT算法做了风暴单体定量识别检验.结果表明,(1)修改后的SCIT算法能够实现三维风暴的自动识别、跟踪和预报,在单雷达区域内与原算法识别风暴数量大体相当,中尺度对流系统识别方法能够实现中尺度对流系统的自动识别,并完成跟踪和预报;(2)SCIT算法预报误差较小,中尺度对流系统算法预报误差相对较大,它们的预报误差随时间延长而增大.     

对流风暴内中气旋特征与强烈天气

利用江苏盐城CINRAD-SA新一代天气雷达2005-2008年的资料分析盐城及周边地区对流风暴内中气旋和各种强对流天气的关系。对SA雷达中气旋探测算法识别的中气旋特征进行统计分析,发现带有中气旋的高顶高底的对流风暴易产生大冰雹;低底和带有较小直径的中气旋的对流风暴有利于龙卷的产生;后侧人流急流进入风暴有时会导致中气旋切变剧增、中气旋的底和顶降低而产生雷雨大风;低底和含有较低旋转速度的前侧中气旋容易导致短时暴雨。含有中气旋的对流风暴通常产生在对流有效位能较高和垂直风切变较大的环境条件下。     

CINRAD/SA中气旋产品与强对流天气

分析了济南新一代天气雷达2002年观测到的14次中气旋产品和滨州新一代天气雷达2001年1次风暴过程的中气旋产品。产生这些中气旋的风暴中有一次超级单体风暴和一次小型超级单体风暴，中气旋在这两次风暴中都维持了较长的时间。风暴产生了冰雹和雷雨大风天气。其余几次中气旋维持时间很短，产生这些中气旋的风暴不一定产生冰雹等强天气，预报时可在中气旋强度的基础上，结合环境条件和雷达的其它产品分析判断。     

多普勒天气雷达中气旋产品在强风预报中的应用

在深入了解WSR-88D多普勒天气雷达产品——中气旋算法的基础上，对上海地区近6年间中气旋产品的几个重要特征参数进行了统计研究，并结合局地强风的个例分析，总结了上海及周边地区中气旋发生发展过程中各阶段的基本特征。最后综合参考雷达其他相关产品，提出利用中气旋产品进行强风预报的思路，以期为准确预报局地强风天气提供一些参考信息。     

一次飑线过程多普勒雷达资料分析

利用济南CINRAD/SA多普勒雷达产品,针对2006年7月5日飑线天气过程,分析回波发展演变、流场结构,讨论外流边界、强下沉气流与大风的关系,分析组合反射率因子、垂直液态含水量、中气旋产品特征.结果发现,飑线过境时风速出现两个极大值,一个出现在外流边界影响时段,另一个发生在强回波下沉气流影响时段;在横槽南下过程中,飑线后部强入流不断补充,前侧暖湿气流沿着后部入流爬升,不断产生新的单体,使得风暴得以维持发展;在垂直流场结构上表现为前侧暖湿气流倾斜上升,然后主体部分向后倾斜,后部有冷空气注入,形成下沉气流,下沉气流在地面附近辐散,与前侧入流形成低层阵风锋,是造成地面破坏性大风的主要因素.在水平流场结构上表现为低层存在气流辐合上升运动,中层有气旋性旋转气流,风暴高层为辐散气流.飑线消散阶段后期中层出现MARC,带来大风天气,而同时伴有冰雹天气的风灾产生在飑线达到最强至开始减弱的时段.当回波强度≥50dBz,且垂直液态含水量≥35kg·m-2,当有中气旋时,有利于产生冰雹和大风天气;外流边界的出现,反映了强对流回波后部下沉气流较强,是灾害性大风的前兆.     

Single-Doppler Radar Analysis of a Mesocyclone in the Taiwan Strait

In this study, the kinematic and precipitation structures of a mesocyclone associated with a hook echo were analyzed using single Doppler radar data. The mesocyclone was embedded in a mesoscale convective rainband near northern Taiwan coastline on 10 September 2004. The synoptic environment was characterized by a moderate convective available potential energy (CAPE) and a moderate ambient vertical shear from surface to 5 km.In addition, a pronounced low-level mesoscale shear/convergence zone, which resulted from the interaction of two tropical depressions, was also identified in the northwest coast of Taiwan,providing a favorable dynamic condition for the development of the mesocyclone. Analyzing single Doppler dipole signature shows that this mesocyclone formed initially at low levels, then deepened and strengthened rapidly into mature stage with the vertical depth exceeding 8 km. The diameter of the mesocyclone decreased with the height at the time of vortexgenesis, and then evolved into columnar structure accompanied with the broader diameter in middle layer. The mesocyclone lasted for about 2 h. The Ground-Based Velocity Track Display (GBVTD) method was applied to retrieve the axisymmetric circulation of the mesocyclone. The GBVTD-derived primary circulation showed the radius of maximum wind (RMW) of the mesocyclone was about 5--6 km and varied from inward tilting to outward tilting with time. The axisymmetric radial wind field was initially characterized by a low-level inflow inside the RMW and outflow outside the RMW, respectively. The strongest reflectivity was associated with a stronger updraft near the RMW, and a weak downdraft was located at the center of the mesocyclone.Subsequently the downdraft and reflectivity near the mesocyclone center strengthened obviously, accompanied with the low-level outflow, strong updraft as well as high reflectivity extending outside the RMW. The relative tangential wind initially exhibited a wavenumber 1 asymmetric structure with the maximum wind region at the left portion of the meso cyclone and shifted counterclockwise with height. The axisymmetric tangential wind strengthened and reached its maximum intensity with a value about 20 m s-1 at z=1 km. After that the axisymmetric tangential wind decreased rapidly, meanwhile the wave-1 asymmetric structure redeveloped with the maximum wind at the left-front of motion. In summary, the evolution and structure of the mesocyclone is similar to that observed within a non-supercell mesocyclone. It is worth to mention that the axisymmetric circulation characteristics of the mesocyclone at its mature stage are very similar to those observed in a mature typhoon. However, there are significant differences, i.e., the size is much smaller, the lifetime is much shorter, and the downdraft in the center is produced by precipitation instead of compensating subsidence.     

CINRAD/SA雷达两种识别跟踪产品的评估分析

以中国气象局气象探测中心提供的2007--2008年灾害性天气个例档案为基础,对CINRAD／SA雷达风暴识别跟踪和中气旋产品做了定量评估,同时就评估结果与美国同类产品做了对比。结果表明,风暴识别与跟踪产品基本能满足临近预报的需要,但存在漏识别和错误跟踪现象,且30min以后单体位置预报误差较大。中气旋产品评估结果与美国产品差异不大,基本能自动识别风暴涡旋,但存在漏报,且虚警率较高。     

2015年5月华南一次龙卷过程观测分析

利用常规观测、珠江三角洲区域自动气象站、广州多普勒天气雷达、深圳机场风廓线雷达及NCEP/NCAR等资料对2015年5月11日下午发生在深圳宝安机场附近的一次龙卷天气过程进行分析。结果表明:这次龙卷发生在500 hPa槽前、850 hPa切变线南侧以及地面冷锋的暖区一侧,上干冷、下暖湿的结构加剧了条件不稳定,环境对流有效位能很大,风垂直切变强,水汽丰富;产生龙卷的回波快速演变为逗点回波,出现钩状回波,龙卷发生在钩状回波内侧的弱回波区附近;与之对应的中气旋旋转速度不断加大,半径减小,并向低层发展。     

新一代天气雷达超级单体风暴中气旋特征分析

超级单体风暴常伴随着冰雹、雷雨大风等强对流天气,最本质的特征是有一持久深厚的几千米尺度的涡旋——中气旋。利用2003--2009年福建龙岩新一代天气雷达观测到的32次超级单体风暴,分析了超级单体风暴中气旋的时空分布、结构特征以及旋转速度大小、中气旋顶和底的高度、伸长厚度以及切变值等特征量。结果表明：90％以上的超级单体中尺度气旋是与冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气相联系的。统计8次有详细灾情的雷雨大风或冰雹天气过程发现,中气旋强度不断加强,中气旋厚度加大,最强切变中心突降时将产生大风或冰雹等强对流天气。     

070703天长超级单体龙卷的多普勒雷达典型特征

主要使用南京多普勒天气雷达资料,分析了2007年7月3日发生在安徽天长和江苏高邮的龙卷风天气,着重分析了中气旋和龙卷涡旋特征(TVS)等产品的典型特征.龙卷发生在飑线回波带的北端强烈发展的超级风暴单体中,回波带前沿存在强烈的水平风切变,使得回波带上不断有中气旋生成.对产生龙卷的超级风暴单体,龙卷发生30min前,雷达给出了中气旋(M)产品,该中气旋持续了7个体扫的时间(42min),在中气旋出现后第5个体扫,雷达给出龙卷涡旋特征(TVS)产品,龙卷涡旋特征持续了3个体扫,综合切变产品也给出了显著的提醒.实地调查结果,龙卷风和第2个TVS同时发生,龙卷风位置与TVS位置对应,但位于TVS的南侧,位于中气旋最大风速圈的南缘.虽然CINRAD/SA雷达的TVS产品有虚警的情况,但结合反射率因子、平均径向速度、中气旋、综合切变等产品的分析,对于龙卷监测和预警会很有帮助的.