基于风廓线雷达的湖北梅雨期暴雨中小尺度特征

针对2016年湖北梅雨期3次(“6·19”、“7·5”和“7·19”)暴雨过程,首先对比了汉口站探空数据与汉口、咸宁两个风廓线雷达站水平风速、风向,发现“6·19”和“7·5”过程汉口风廓线雷达站3 km以下水平风速和探空数据较为接近,而3次过程中咸宁风廓线雷达站8 km以下水平风向、风速和汉口站探空数据基本吻合。在此基础上利用风廓线雷达资料并结合常规、加密自动气象站资料,对3次过程中水平风场、平均垂直速度及其变率、水平风速垂直切变、大气折射率结构常数(C_(n)^(2))等进行分析。结果表明:(1)降水开始前西南风速明显增大,中层干冷空气入侵和地面冷池形成的中尺度偏东气流是“6·19”过程50站出现大于等于17.2 m·s^(-1)大风的主要原因,“7·5”和“7·19”过程西南急流长时间维持及1 km以下的偏东气流则是短时强降水持续时间较长的诱因;(2)梅雨期暴雨期间风廓线雷达观测的水平风速垂直切变、平均垂直速度及其变率随高度变化较小,较强上升运动区域主要集中在4 km高度以下;(3)C_(n)^(2)显示强降水发生前大气水汽含量有一增加过程,且整层水汽含量深厚,C_(n)^(2)大值区的消失对应降水结束。     

雷达回波垂直廓线及其生成方法

研究雷达回波Z (R) 垂直廓线VPR有两个重要内容: 一是VPR的生成方法, 二是用VPR订正雷达估算降水的技术。在简要比较现有生成方法———参数法、平均法和识别法的主要特点后, 认为平均垂直廓线MVPR具有简便、实用的优点。文章着重对MVPR的生成方法作了细致的探讨, 形成了4种生成算法, 并作了比较; 展示了各种生成参数对MVPR的不同作用, 并简要介绍了一个应用程序框图。对两个降水实例实施订正后初步评估表明, 用MVPR订正雷达估算降水可使评估因子R/G从0.84 (0.86) 提高到0.93 (0.97), 而绝对误差率则下降4%。     

闪电定位系统布网方案设计的技术探讨

以闪电定位系统的定位原理和误差分析方法的基础，利用系统布设客观分析软件的自动选站和误差计算功能，比较了以不同方式组成的闪电监测网在一定范围内的定位误差。结果显示，除了系统本身存在的方位和时间误差外，布设子站的数目、几何形状、站距的大小对定位精度的影响均非常明显，与系统采取的定位算法也有很大关系。同时，提出并采取“一子多主，多叉组合”的技术策略，以湖北省为例，对闪电定位系统布网方案设计进行技术探讨。     

三峡坝区9～5月降水短时预报

通过对宜昌1989～1995年和三斗坪1992～1995年9～5月逐小时降水资料的中尺度气候分析,得山了三峡坝区9～5月各月降水的1小时、3小时变化以及日变化特征,最后对1996年11月4日三峡坝区的一次暴雨过程进行了个例分析,并以此找出三峡工程大江截流期强降水的短时预报着眼点。     

湖北省两类强对流天气云地闪特征及其环境条件对比研究

选取30次短时强降水天气和10次冰雹、雷雨大风天气个例,对云地闪特征及其环境条件进行对比分析。结果表明:以降水为主的强对流天气,负地闪占绝大多数,闪电频数较多,其10分钟云地闪频数过程最大值在50次以上,云地闪与雷达强回波区吻合得较好,且分布比较集中,而以冰雹、雷雨大风为主的强对流天气,正地闪与负地闪频次相当,甚至超过负地闪,闪电频数较少,云地闪并非分布在雷达强回波区,而是零散地分布在冰雹回波下风方向的云砧处。两者在环境条件上也存在差别,以冰雹、雷雨大风为主的强对流天气较之以降水为主的强对流天气,具有较低的整层比湿,较厚的零度以下层结厚度(冷云厚度)以及较大的垂直风切变。     

基于准同雨团样本概念雷达和雨量计的实时同步结合方法

文中提出一种基于准同雨团样本概念雷达与雨量计(R&G)的实时同步结合技术.由于存在探测时空和分辨率的两种差异,雷达与雨量计(R&G)的同样本对应历来被视为一道难题.但观测表明,雨量计与其垂直上空雷达的小时累积量(ZOH,QG)存在符合幂律的相关性.以此为基础,提出旨在基本消除时空差异的准同雨团样本概念和5个R&G直接对应关系,着重研究一种简便实用的"时间积分垂直同步采样"TIVS,以及具有幂律形式的ZOH-QG关系.有意义的是在固定指数条件下系数AB或AM,具有Z-R转换和雨量计调整(订正)同步结合于一式的功能,两种设备在探测分辨率上巨大差异而引起的降水估算误差由此得到明显缓解.这种利用ZOH-QG关系估算地面小时降水累积量的方法称为RASIM.经过两个降水个例的试验初步表明,雷达估算半径为230 km内地面区域小时累积降水量的正确率在90%以上,而全过程以站为计的点评估相对误差率平均为20%左右.本文还对时间积分垂直同步采样在具有风漂移效应各种环境风场中的可利用性作了详细分析,揭示了时间积分垂直同步采样方法的物理本质,明确指出这是一种近似的准同雨团样本采样;同时通过分析R&G数据对的分布规律,研究提出了有效的质量控制方法,明显改善了ZOH-QG关系的稳定性和合理性.     

一次初夏强对流天气的弓形回波特征分析

利用武汉新一代天气雷达资料,结合高空和地面观测资料,分析了2008年5月3日湖北东部一次强对流天气过程的弓形回波特征.结果表明:此次强对流天气过程的主要影响系统为500 hPa西风槽、低层切变线和地面冷锋,较强的层结不稳定和低层垂直风切变有利于弓形回波的产生;雷达资料分析表明,先后有三个不同空间尺度的弓形回波产生大风、暴雨等强对流天气,前两个由回波块、回波短带合并形成带状回波,该带状回波最后演变成一个尺度较大的弓形回波;弓形回波组合反射率因子达60 dBz,顶高14 km,垂直累积液态水含量55 kg/m2;弓形回波存在后部入流缺口、前沿强反射率因子梯度区及低层弱回波区;其后部有入流急流,两侧对应气旋性和反气旋性风场,且有γ尺度中气旋出现;地面中尺度低压带动弓形回波北部做涡旋运动,对逗点回波的形成有重要作用.     

受两次干线影响的湖北大暴雨过程成因分析

利用GFS的6小时间隔的再分析场、FY-2C卫星云图、加密自动雨量监测、雷达监测等资料,对2011年6月17—18日湖北大暴雨过程进行分析,结果表明:先后两次干线作用是此次大范围大暴雨的重要触发机制。500 hPa槽后干空气的侵入在鄂西南附近先后触发产生4个中尺度云团,槽前有正涡度平流东移与江汉平原南部低涡环流叠加,加强了低涡发展,造成湖北南部强降水发生。西南急流的发展加强与华北高压干冷空气南侵,产生明显干锋生,表现为江汉平原东部相继生成3个中尺度云团。另外,高层高位涡沿等θse锋面产生动量下传,在江汉平原东部暴雨区形成一个垂直高值涡度柱,北侧干冷空气向南向下侵入,形成次级环流,为持续性强降水提供动力上升条件;地面图上有3支气流汇合加强,气流汇合中心与强降水中心吻合较好,是降水天气的主要触发条件。      

2013年湖北省两次降雪过程对比分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、微波辐射计及多普勒雷达等资料对2013年2月7—8日干雪过程、2月18—19日湿雪过程,从水汽、不稳定、动力及温湿层结方面进行对比分析,得出如下结论：（1）2月7—8日的干雪过程水汽层次浅薄,水汽输送支仅为700 hPa弱西南气流;2月18—19日的湿雪过程水汽充沛,水汽输送支为700 hPa强西南急流和850 hPa 东南气流。（2）干雪过程低层冷平流强,层结稳定。湿雪过程低层暖平流强,冷暖交汇使大气不稳定度增加。（3）干雪过程中弱暖湿气流沿深厚冷空气垫爬升,动力辐合位于中高层,次级环流的形成减弱上升运动。湿雪过程中弱冷空气楔入到强暖湿气流底部,迫使其抬升,形成深厚上升运动区,次级环流的形成增强上升运动。（4）干雪过程整层温度<0℃,700 hPa出现冷性逆温层,-10℃层位于925 hPa附近,水汽密度、液态水含量、整层水汽含量较小;湿雪过程700 hPa出现暖性逆温层,-10℃层位于500 hPa附近,水汽密度、液态水含量、整层水汽含量较大。在上述研究的基础上给出了干、湿雪形成的三维物理模型,该模型从温湿（风）垂直层结上面体现出了干、湿雪形成的主要环境背景差异,对于干、湿雪预报具有一定的参考价值。