江西一次极端雷暴大风过程的中尺度特征与成因分析

2021年5月15日贵州东北部发生了一次极端风雹天气过程。本文利用常规观测资料以及加密自动气象站、探空、卫星、多普勒天气雷达等资料,分析了该过程的环境场和雷达回波特征。结果表明: (1) 此次极端风雹天气发生在低层暖湿和对流层中下层(500 hPa以下)具有显著条件不稳定的环境下,冷锋前沿的地面辐合线是其触发机制,切变线南侧暖湿气流输送和较强的垂直风切变有利于对流风暴的维持和加强。(2) 贵州东北部较大的温度递减率和对流有效位能,强的垂直风切变,较低的自由对流高度是冰雹和雷暴大风发生的有利条件。雷暴系统过境使受其影响的测站风速急增、气压猛升、气温骤降,表现为典型的强雷暴系统过境特征。(3) 雷暴系统由初始线状多单体逐渐形成分布不规则的多单体风暴系统。雷暴单体在反射率因子图上呈现出强回波中心超过60 dBz及其南侧高反射率因子梯度和中高层明显回波悬垂特征。造成下击暴流的雷暴单体的弓形回波特征明显,并伴有前侧入流缺口、后侧“V”型缺口及中层4—8 km高度强径向气流辐合(MARC)特征;而造成冰雹的雷暴单体的钩状回波特征十分明显,同时伴有较大垂直积分液态水含量(VIL)、较高回波顶高、强风暴顶辐散以及三体散射现象。

     

贵州冬季一次罕见风雹天气过程分析

本文利用常规气象观测资料、多普勒雷达资料和FNL再分析资料,对2022年1月4日贵州出现的一次风雹天气过程进行分析。结果表明：此次风雹天气由高空槽、低涡切变线、低空急流、地面热低压和地面辐合线的共同作用产生;降雹前有能量锋的建立,降雹期间锋区呈增强趋势;湿层配置表现为500 hPa的空气偏湿,不是明显的上干下湿层结,0 ℃层高度和-20 ℃层高度比春季降雹时的高度偏低70 ~100 hPa;与贵州春、夏两季的雷暴大风对流参数比较,此次过程的CAPE和PWAT小于春、夏两季的阈值,而DCAPE、T75和Td85明显高于春、夏两季阈值;对流风暴的影响过程分为两个阶段,第一阶段的回波带强度更强,组织性更好,形成了弓形回波复合体（BEC）,并伴有后侧入流缺口（RIN）,是雷暴大风出现的主要原因,持续出现的三体散射长钉（TBSS）、高悬的强回波以及宽阔的弱回波区（WER）,使得第一阶段的降雹密度较大,且局地产生大冰雹;第二阶段的回波强度较弱,且组织性较差,因此只产生小冰雹,降雹密度也较小。     

贵州镇远“4·17”大风冰雹天气过程多普勒雷达回波特征分析

利用常规实况资料、地面自动站资料和黔东南州新一代多普勒天气雷达资料,对2013年4月17日发生在镇远县城有气象记录以来的大风天气过程进行总结分析,发现:此次特大风灾发生在热低压外围暖区,"上干下湿"的大气不稳定层结、强垂直风切变和对流层中下层(500 hPa以下)大气环境较大温度直减率环境条件下,风暴沿地面辐合线发展东移,在镇远县城特殊的地形强迫作用下,触发大风灾害发生;雷雨大风、冰雹发生前雷达基本反射率因子图上有明显高悬强回波特征、钩状回波、弱回波区和三体散射特征,组合反射率图上存在明显的高反射率因子梯度区,基本径向速度图上存在逆风区和风暴顶辐散,风暴发生前VIL值呈跳跃式增减变化,最大值超过40 kg·m-2,且大于25 kg·m-2的面积呈明显增大现象,这些特征对大风预警具有指示意义。     

一次弓形回波的多普勒雷达资料分析

利用齐河CINRAD／SA多普勒雷达产品，对2006年7月5日强对流天气过程进行分析。结果表明：VWP可分析雷达测站风场的时空分布和冷暖平流变化情况，是高空探空资料的有益补充；弓形回波在对流单体合并过程中生成发展，顶部回波最强，并具有超级对流单体特征；外流边界是大风发生时的显著特征；当回波强度〉50dBz，且垂直液态含水量≥35kg·m^-2时，有利于产生冰雹和大风；弓形回波具有持久产生中气旋的能力，中气旋一般产生在弓形回波顶部，且多数会造成冰雹大风天气；当中气旋同时满足两个条件，即风切变≥47×10^-3s^-1，并且底高≤3．0km时，将造成雷击灾害性天气。     

河北省雷暴大风的雷达回波特征及预报关键点

应用河北省石家庄新乐CINRAD-SA雷达资料对2006—2008年河北省中南部地区262个站雷暴大风的雷达回波特征进行统计。分析发现, 雷暴大风的主要雷达回波特征有弓形回波、阵风锋和径向速度大值区,出现其中一个或多个特征均可发布雷暴大风预警。根据以上雷达回波特征能够对66%的雷暴大风发布预警,34%的雷暴大风仅仅依据雷达资料无法预警,其中孤立块状回波占39%,带状回波占61%。弓形回波仅占雷暴大风的19.8%,能够观测到的阵风锋回波仅占16.8%,65.3%的雷暴大风观测到径向速度大值区,径向速度大值区是雷暴大风最重要的雷达回波特征。径向速度大值区的形成一般早于弓形回波和阵风锋回波,依据径向速度大值区可更早发布雷暴大风预警。     

天津雷暴大风天气的环流场及雷达回波特征分析

利用加密自动站、闪电定位仪、FNL和多普勒雷达资料对2018—2020年汛期(4—9月)天津地区出现的47次雷暴大风过程的时空分布、天气形势和雷达回波特征进行统计分析。结果表明：(1)天津地区雷暴大风多出现在北部山区和东部沿海,高发月份为6—8月,多出现在傍晚到前半夜,持续时间多为1～4 h;(2)天津地区雷暴大风的天气形势主要有西北气流型、冷涡型、低槽型和西太平洋副热带高压边缘型,其中冷涡型出现频次最高;(3)造成天津地区雷暴大风的对流风暴类型主要有非线状多单体风暴、线状多单体风暴(不包含飑线)、飑线、弓形回波和普通单体风暴,其中飑线数量最多,飑线和弓形回波是造成雷暴大风极端值的主要风暴类型;(4)当最大反射率因子为61 dBZ、强回波中心下降率为260 m·min^-1上下时发生雷暴大风的可能性最高;(5)根据低层径向速度大值区,可对15.4%的非线状多单体风暴、14.3%的线状多单体风暴和22.2%的飑线雷暴大风提前30 min发布预警。     

一次多种强对流天气过程的雷达回波特征分析

利用桂林的CINRAD-SB雷达资料和NCEP资料对2004年11月9—11日桂林市中北部连续性暴雨、大暴雨,南部连续局地冰雹龙卷过程进行了分析。结果表明:一强降水超级单体演变成弓形回波导致了10日桂林市短时暴洪;一系列线型波动(LEWP)的列车效应造成了9—11日桂林北部的暴雨。弓形回波和线形波动前侧都有V型缺口,表明有强的西南气流进入上升气流,同时都有后侧V型缺口,表明具有强的下沉气流和后侧偏北气流。可用弓形回波提前20～33分钟预警短时暴洪。而造成南部恭城附近连续两日的冰雹和龙卷风天气都是由孤立的右移型γ尺度超级单体造成,有三体散射长钉(TBSS)回波特征,可用于提前15～22分钟预警大冰雹。对流单体发展成为龙卷单体伴随有下击暴流的气旋性辐散特征,非常临近地面大风出现时间。     

贵州铜仁暴雨和冰雹雷达回波特征对比分析

利用铜仁新一代多普勒天气雷达对贵州铜仁区域的局地暴雨和冰雹天气过程的雷达监测常用产品进行对比分析,得出了产生暴雨和冰雹天气时其雷达回波特征的差异性:(1)冰雹回波反射率因子及剖面在较高的高度上维持较大强度,且其剖面通常具有穹窿结构,暴雨回波中通常有多个对流回波柱,强回波核位于云体中下部。(2)局地暴雨天气通常为混合型降水回波的"准静止"状态和长时间的"列车效应",冰雹回波其外形结构多呈点状、块状、带状等特征,有时候还会出现钩状、弓形回波等特殊形状;(3)暴雨径向速度和冰雹径向速度都存在逆风区等特征,短时强降水发生在逆风区边缘地带、径向速度辐合最大的区域。冰雹径向速度变化范围较大,有强烈的风向、风速辐合过程,有时还会伴随中尺度气旋。(4)冰雹回波的垂直液态水含量和回波顶高都比暴雨大,在降雹前2-5个体扫范围内冰雹回波的垂直液态水含量值会出现明显的跳变,而暴雨回波其值比较平稳并且维持较低数值。(5)VWP在冰雹过程中从低层到高层存在垂直风切变,其切变越大,出现冰雹的可能性越大,而暴雨的西风气流风速远小于冰雹过程。     

“4·11”海南致灾雷暴大风环境场与多普勒雷达回波特征分析

利用海口多普勒雷达、海南省区域加密自动站和常规资料对2016年4月11日凌晨发生在海南岛北部近海和陆地的大范围雷暴大风过程进行天气学分析。结果表明:（1）这次雷暴大风过程发生在500 hPa槽前、低空急流左前侧、低层切变线南侧、高空急流分流区下方和地面静止锋南侧的有利于对流发展的较大范围上升气流区域内;（2）对流风暴移动路径上的大气环境具有中等程度的条件不稳定、对流有效位能CAPE以及上干冷下暖湿的温-湿廓线垂直结构、强的深层垂直风切变,对流风暴形成后最终组织发展产生雷暴大风、大冰雹和短时强降水的多单体带状回波和弓形回波;（3）在多单体带状回波中镶嵌的风暴A和B各自发展成为具有中层径向辐合特征的超级单体,风暴B和C合并形成弓形回波,其中风暴C的中气旋加强成为弓形回波北部的气旋式中尺度涡旋;（4）阵风锋对对流风暴的正反馈作用、对流风暴前侧强劲的暖湿入流与风暴后侧径向风速相当的冷池出流,长时间倾斜依存的自组织结构及其与强的低层环境风垂直切变的相互作用,是多单体风暴和弓形回波长时间维持和加强的主要原因;（5）地面原来存在的β中尺度辐合切变线,对流风暴主体回波沿着海南岛北部近海东移等因素,有利于多单体带状回波和弓形回波的长时间维持。      

四川盆地一次极端大风天气过程成因及预报着眼点分析

利用常规观测资料、FY-2E卫星云图、多普勒雷达产品、闪电定位资料、自动气象站资料等,分析了2015年4月4日傍晚到夜间发生在四川盆地的极端大风天气过程。分析指出:本次雷暴大风过程是由冷锋对暖湿气团的强迫抬升及干冷空气进入暖湿区域触发形成.中空干层、大的温度直减率、高低空急流耦合区、低层温度脊附近是利于极端雷暴大风出现的潜势区域。该区域为雷暴形成提供了条件不稳定、水汽、动力抬升等有利环境条件。冷空气首先从盆地西北部中低层入侵,在低层切变线上触发生成了一系列雷暴单体,在最有利于对流发展的潜势区域迅速发展。潜势区域中线状回波北段的中尺度涡旋环流、前侧入流和后侧入流的相互作用形成单体弓形回波,该弓形回波具有比普通雷暴更高的反射率因子、垂直液态含水量.根据雷达回波演变特征推断,本次极端大风是由单体弓形回波带来的湿下击暴流所导致。弓形回波中高反射率因子的高度连续下降意味着下沉气流伴随降水粒子下降,干空气被夹卷进入下沉气流使得雨滴被迅速蒸发,大大加强了下沉气流强度,因而显著增加了大风强度。分析还指出:通过分析对流发展背景条件,确定最有利对流发展的潜势区域,关注该区域中回波的生成、形态特点、演变特征,可提前预警大风天气。     

黔北一次下击暴流事件成因及雷达回波特征分析

利用地面自动站资料、探空资料、多普勒雷达观测资料以及ERA5逐时再分析资料对2021年5月15日发生在黔北的一次下击暴流事件成因及雷达回波特征进行分析。结果表明：（1）本次过程发生在500hPa槽前、西南低涡南侧、中低空急流北侧和地面锋前热低压内的大范围上升区内,地面辐合线是重要的触发机制。（2）大气为上干下湿不稳定状态,中等到强的垂直风切变维持,环境温度垂直递减率较大,低层有冷空气入侵,下沉气流接地时与周围大气形成10℃以上的温差,导致气流强烈辐散最终产生大风。（3）过程由多单体风暴引发,具有弓形回波、三体散射长钉、回波悬垂等结构特征,回波核强度在65dBz以上,大风出现时强回波核迅速降落。（4）大风发生前,风暴前侧有一支由前向后的斜升气流与后侧入流气流形成中层径向辐合（MARC）,大风出现时,低层有小尺度辐散区域,随后辐散尺度扩大,风速切变减小,大风强度减弱。     

一次多单体冰雹天气过程的雷达回波与闪电特征分析

利用多普勒雷达资料、三维闪电监测网资料和MICAPS常规观测资料,对2017年4月5日发生在贵州中部一次多单体冰雹天气过程雷达回波演变与闪电特征进行了综合分析,结果表明:(1)在高空槽和低空切变线配合的有利天气背景下,对流单体相继在贵州西部生成并向东移动发展,造成下游大范围冰雹灾害。(2)冰雹云单体移动发展过程中表现不同的增长特性,偏北路径冰雹云单体属于"跃增型"增长,偏南路径冰雹云单体属于"递增型"增长。"递增型"雹云单体具有较长的孕育时间,其产生的冰雹直径及密度高于"跃增型"冰雹云单体。(3)地闪频次5 min变化在降雹之前出现"跃增"现象并伴随地闪峰值,地闪频次峰值时间提前于降雹时间平均为7.3 min。"跃增型"冰雹云单体与"递增型"冰雹云单体平均正闪比和负闪比相当,但"跃增型"冰雹云单体云闪比率(Z)远高于"递增型"单体,在闪电发生空间分布上没有差异性,均沿脉冲单体移动方向呈带状分布。(4)闪电发生空间分布与雹云回波移动位置基本一致,闪电逐时分布标识出冰雹云的发展移动方向,对冰雹云移动发展具有指示作用。     

江西一次冰雹过程的S波段双偏振雷达回波特征分析

2020年3月21—23日江西省出现一次冰雹伴随短时强降水过程,3月21日夜间出现的冰雹天气是在西南气流暖湿强迫背景下产生的,22日中午前后的降雹属于显著冷暖平流导致的斜压锋生类强对流天气。利用常规气象观测资料以及南昌双偏振雷达资料,重点对此次过程强对流云系中水凝物相态演变进行了分析。结果表明：冰雹特征（反射率因子<Z_H>60 dBz,差分反射率Z_DR<0 dB）首先出现在0℃层高度区域,后向上向下发展,由于22日当天干球、湿球0℃层高度均在3.8 km左右,融化层厚度小、高度低,且地面温度>20℃,冰雹在下降过程中Z_DR和差分相位率K_DP由负值逐渐转为正值,零阶滞后相关系数C_C逐渐加大至0.9以上,但某些时刻仍具有大冰雹特征（Z_DR<0,C_C<0.9）,表明冰雹在下落过程中出现融化形成外包水膜的小冰雹或大雨滴,但仍有部分大冰雹落地。三体散射现象持续时间长,对应Z_DR具有较大坡度,显示其正值到负值突变,C_C呈现非气象回波特征。冰雹粒子特征主要为Z_H>60 dBz、Z_DR<0dB、C_C<0及K_DP趋近于零,当存在大冰雹时Z_DR<0、C_C<0.9;对比短时强降水时发现Z_DR≥1 dB、K_DP≥1°·km^-1并呈现出随Z_H增大而增大的特征,C_C主要在0.95～1之间,表明强降水主要由大雨滴造成,因此通过双偏振特征变化可判断冰雹向强降水过程的转换。     

一次强风雹天气的干侵入作用及雷达回波特征分析

利用0.25°×0.25°NCEP/NCAR再分析资料、常规观测资料和多普勒雷达资料等,对2018年6月13日发生在河南省北部地区的一次风雹天气过程进行诊断分析,结果表明:(1)此次强风雹天气发生在华北冷涡后部西北气流中,强天气发生前大气整层较为干燥,冷涡后部横槽南下,自上而下带来干冷空气,低层水汽辐合与午后地面高温共同作用,形成上干冷下暖湿的不稳定层结;(2)地面辐合线和弱冷锋是此次风雹天气的触发机制;(3)对流单体在干侵入的一侧首先发展加强,随后在地面辐合线附近不断产生小的对流单体,对流单体合并后进一步加强,逐渐形成弓形回波带,大风出现在回波带前地面辐合线附近,冰雹出现在中气旋左侧区域;(4)对流单体的移动方向与地面辐合线一致,地面辐合线稳定有利于对流系统的增强,地面辐合线断裂后对流系统迅速减弱、消亡。     

一次风雹过程的711雷达回波分析

对乐山市2001年8月7日出现的风雹天气,利用711数字化雷达资料进行雷达回波分析,为短时预报和服务提供依据,发挥雷达在短时预报服务中的效益,为使用数字化雷达资料提供一些帮助.     

一次风雹过程的7ll雷达回波分析

对乐山市2001年8月7日出现的风雹天气，利用7ll数字化雷达资料进行雷达回波分析，为短时预报和服务提供依据，发挥雷达在短时预报服务中的效益，为使用数字化雷达资料提供一些帮助。     

2006-05-21冰雹天气雷达回波及成因分析

利用渭南711雷达资料、西安多普勒雷达产品资料、高空和地面观测资料对渭南2006-05-21冰雹天气的雷达回波和天气成因进行了分析。分析得出:西北气流冷平流是主要影响系统,过程前的增温、增湿及上干冷下暖湿的温湿配置,垂直风切变及高空强冷平流为冰雹天气的发生提供了有利的环境条件。0oC层高度低,云中负温区深厚,是此次冰雹天气过程云顶高度和强中心高度不高,但仍造成地面降雹及回波顶高度(h)与45 dB z顶高(h45)差值(h-h45)小的主要原因。     

滇西北一次降雹过程的多普勒天气雷达回波特征分析

利用丽江新一代天气雷达回波资料,结合Micaps 常规观测资料,对2011 年6 月14 日下午出现在滇西北高原丽江市一区三县的区域性冰雹过程进行分析。结果表明: 区域性冰雹过程发生在青海附近“Ω”环流及前部有切变东移、丽江高层为西北气流控制、低层受辐合区影响、地面配合回流冷空气及丽江东部独特地形影响等环境条件下;冰雹云回波在基本反射率因子图上呈点状、线状排列,发展到强盛时出现钩状回波,在VCS(Vertical Cross Section)图上强回波核高度为6～10 km,并出现回波墙结构特征;冰雹云发展阶段在基本径向速度图上可见逆风区和中尺度辐合;垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid Water Content,VIL) 在降雹前均有不同程度跃增,跃增达到阈值35 kg ·m^-2后,地面降雹;高空偏北气流是丽江出现冰雹时垂直风廓线产品图(VAD Wind Profile ,VWP)中的主要特征,偏北气流越强,持续时间越长,受其影响出现区域性冰雹的可能性越大。