德州市两次强对流冰雹天气过程对比分析

利用NCEP再分析资料、常规观测资料、多普勒雷达和卫星云图资料对2016年6月13日和2017年6月12日德州市两次强冰雹天气过程进行了诊断分析。结果表明:两次冰雹是高空冷涡和高空西北气流环流背景下,中高层冷空气的入侵,触发不稳定能量释放造成的。低层水汽饱和度较高,中高层干冷空气入侵导致大气不稳定度逐渐增加,这种低层湿、中高层干的大气层结特点,非常有利于冰雹生成发展。德州市强对流发生时云顶温度TBB在-40～-60℃,强对流最剧烈冰雹、大风天气主要发生在雷暴云团前方亮温梯度最大区域。造成两次冰雹天气的回波是多单体风暴,0℃层和-20℃层高度比较适宜,中心强度均在55DBZ以上,风暴强盛阶段单体顶高(TOP)维持在10km以上高度,强中心高度(HT)维持在4～8km高度,低层存在非常强的垂直风切变。降雹区垂直积分液态含水量(VIL)在50kg/m~2以上,DBZ、VIL等产品与降雹相关性很好,对冰雹预报有较好的指示作用。     

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。     

山东滨州市冰雹天气分型和预报方法研究

利用山东滨州市7个国家气象站与61个人影作业站点观测资料,结合高空观测及探空、ECMWF再分析等资料,对2001—2011年滨州降雹时空分布特征、天气系统和物理量特征、降雹形势分型和预报方法进行研究。得出:(1)降雹日数年均8.6次,总体呈现明显下降的年际变化特征;4—10月可降雹,6—7月降雹最多;降雹主要出现在14时—翌日02时;北部沿海相对较多。(2)降雹形势主要有5种类型:冷涡型降雹、低槽型降雹、横槽型降雹、西北气流型降雹、其他小范围降雹。根据冷涡中心位置冷涡型划分为两个关键区;低槽型可分为前倾槽、阶梯槽、较深低槽、与中低纬度共同作用的槽;横槽型降雹范围广、破坏性大;西北气流型存在连续性。(3)4类13种物理量具有不同分布特征和变异系数,均具有较好的代表性。不同月份、不同降雹影响程度和影响系统,物理量具有较明显差别。(4)0℃层高度在1370~5331m时,7种物理量可用于预报冰雹,K≥17℃、T850-500≥25℃、LI≤2℃、SRH≥0.1m^2·s^-2、SSI≥240、SWEAT≥100、Cape≥2J·kg^-1时可能降雹。6月、7—8月和其它月分别有3种、1种、3种物理量指标组合可用于预报冰雹,物理量的组合和数值有差异。     

一次冰雹天气过程的多源资料观测分析

利用地基微波辐射计、风廓线雷达和雨滴谱仪等观测资料,对2015年4月28日发生在南京的一次冰雹天气进行了分析,探讨新型探测资料在冰雹监测预警中的应用。结果表明:(1)华北冷涡后部冷空气南下,与低层暖湿气流交汇,是产生这次冰雹的天气背景;高空冷平流叠加在低层暖湿气流之上,使得对流层中低层形成不稳定层结;地面辐合中心及辐合线是降雹的触发机制。(2)微波辐射计监测显示,降雹期间冰雹云中上升气流将底层空气的感热和潜热向上输送,导致2 km以上大气有明显升温,由于低层水汽聚集及冰雹在近地层融化造成降雹时近地层相对湿度、水汽密度增大。冰雹发生在云液态水含量快速增长的波峰上,对冰雹的发生具有较好指示意义。(3)对比南京3站风廓线雷达资料表明各站上空环境风场存在一定差异,六合地区降雹前6 km高度高空急流有利于六合上空形成有利的辐散形势,降雹时0~6 km存在较深厚的垂直风切变,配合地面中尺度低压,降雹最为强烈;南京站降雹时,对流层中下层有一槽过境,而高淳地区冰雹由近地面垂直风切变激发。(4)六合站、高淳站雨滴谱仪分析表明不同降水相态对应的滴谱特征有差异,两站雨滴谱型分别呈指数型、多峰型分布。高淳站雨滴谱仪监测到直径达到15 mm的冰雹粒子,六合站冰雹直径最大为5 mm。两站速度谱大致为单峰型,在较强降水时刻,粒子下落峰值速度在3~4 m·~(-1)。(5)影响六合的超级单体存在钩状回波、回波悬垂、三体散射等雷达回波中尺度特征,地面中尺度低压系统、中低层的中气旋及高层的辐散环流配置造成了雹云中维持较强的旋转上升气流,有利于出现大冰雹。     

南阳市冰雹天气过程和人工防雹作业研究

利用1990-2003年南阳市出现的70个冰雹天气过程资料,分析了冰雹分布的特点、源地、移动路径和出现冰雹天气时的天气图、探空及雷达资料.结果表明:西峡、内乡、邓州、唐河冰雹发生较多,冰雹天气多出现在4-8月,在13:00-22:00时段内发生的冰雹约占92.4%;降雹天气形势有西北气流型、低槽(低涡)型、西南气流型;当T850-400>36 ℃,08时0°层高度H0≤4817m, T地面-400≥42.4 ℃或39.6 ℃≤T地面-400<42.4 ℃且T-TD<3.5 ℃,地面总温度Tσ≥60 ℃时可作为冰雹预报的条件.冰雹云团的雷达回波特征为组合反射率因子≥60 dBz, 回波顶高≥11 km, 垂直积分液态水含量≥30 kg/m2.     

山东滨州地区冰雹天气分型和预报方法研究

利用山东滨州市7个国家气象站与61个人影作业站点观测资料,结合高空观测及探空、ECMWF再分析等资料,对2001—2011年滨州降雹时空分布特征、天气系统和物理量特征、降雹形势分型和预报方法进行研究。得出:(1)降雹日数年均8.6次,总体呈现明显下降的年际变化特征;4—10月可降雹,6—7月降雹最多;降雹主要出现在14时—翌日02时;北部沿海相对较多。(2)降雹形势主要有5种类型:冷涡型降雹、低槽型降雹、横槽型降雹、西北气流型降雹、其他小范围降雹。根据冷涡中心位置冷涡型划分为两个关键区;低槽型可分为前倾槽、阶梯槽、较深低槽、与中低纬度共同作用的槽;横槽型降雹范围广、破坏性大;西北气流型存在连续性。(3)4类13种物理量具有不同分布特征和变异系数,均具有较好的代表性。不同月份、不同降雹影响程度和影响系统,物理量具有较明显差别。(4)0℃层高度在1370～5331 m时,7种物理量可用于预报冰雹,K≥17℃、T_(850-500)≥25℃、LI≤2℃、SRH≥0.1 m~2·s~(-2)、SSI≥240、SWEAT≥100、Cape≥2 J·kg~(-1)时可能降雹。6月、7—8月和其它月分别有3种、1种、3种物理量指标组合可用于预报冰雹,物理量的组合和数值有差异。     

高空冷涡和副高背景下青海冰雹特征对比分析

利用常规气象观测资料、FY-2G云图TBB资料、NCEP1°×1°再分析资料、新一代天气雷达等资料,诊断分析2015年青海东北部3次冰雹天气环境条件和中尺度系统的演变。结果表明:(1)冷涡背景下冷平流强迫及高空副热带西风急流右侧抽吸作用为冰雹发生提供位势不稳定,副高背景下700 hPa热低压提供热力不稳定触发对流。(2)冷涡背景下动力强迫为主,副高背景下热力强迫为主产生冰雹,较大冰雹尺寸需要更高的水汽条件和热力条件,且高的强天气威胁指数与较大尺寸冰雹有较好的对应关系。(3)3次冰雹过程的影响系统均为中尺度对流系统,在较明显的径向辐合处发展起来,"7·30"具有较大回波强度,较高回波顶高,较强对流系统入流,较高的0℃层高度和-20℃层高度,最小的△H_(0--20℃)。强回波伸展高度越高、VIL密度越大(4g·m~(-3))、上升气流强盛的对流天气,愈易出现大冰雹。     

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。     

冷涡影响下一次冰雹强对流天气中尺度特征及形成机制

将NCEP/NCAR 1°×1°高空分析资料与地面加密自动站资料融合,建立高密度探空资料场,计算并分析2016年6月10日天津冰雹强对流天气过程中高分辨率时空场对流参数,结合变分多普勒天气雷达分析系统(VDRAS)的雷达热动力反演资料,研究冰雹强对流天气的发生发展机制。结果表明:此次降雹发生在蒙古冷涡环流背景下,初始回波由北京西部山区地形热力和动力强迫局地触发产生,东移进入平原区后,冷池与周边高能区形成中尺度能量锋,并诱发次级环流使雹云得以发展维持;考虑了地面温湿特征的高分辨率CAPE、LI、修正全总指数(TTm)能够反映雹云发生发展的中尺度环境特征,对雹云发生发展的局地性具有明显的指示意义,同时来自渤海的偏东水汽输送带与中尺度辐合线的交汇更有利于冰雹强对流的发生。     

宁夏南部山区两次冰雹过程对比分析

利用"葵花-8"卫星、多普勒雷达、常规气象观测和0.125°×0.125°ERA-Interim再分析资料,对2018年6月宁南山区午后发生的两次冰雹过程进行对比分析,旨在探明山区降雹及大冰雹生成的有利监测指标。结果表明":西高东低"形势下,高空急流配合中低层切变线和地面中尺度辐合线有利于冰雹天气的发生。当反射率因子≥60 dBZ、液态水含量≥35 kg/m2、回波顶高≥7 km,降雹概率为100%;中低层速度大值区持续存在时,降雹可能性很大。降雹易发生在云体发展强盛处及最大云顶亮温梯度前端,且亮温越低、亮温梯度和降温率越高时,降雹直径越大。同一地区,高层辐散越明显、近饱和层和高水汽含量层伸展越高、垂直风切变越大,对流云团发展将越旺盛,最强回波伸展高度将越高,降雹直径将越大。     

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。     

梁山县冰雹天气气候特征分析

对梁山县1959-2004年冰雹天气的气候特征进行统计分析,总结了1985-2004年造成雹灾的天气系统和雹云移动路径,并对1995年7月1日一次典型的低涡强冰雹天气过程进行了分析.结果表明：梁山县冰雹天气主要出现在4-9月,其中6月降雹次数最多,傍晚（18-19时）是冰雹天气的多发时段;造成冰雹的主要天气系统是低涡,它占了总数的一半以上.有利的天气系统影响、对流性不稳定、适当的℃层和-20℃层高度等是强对流发生发展和冰雹天气出现的重要条件.     

山东冰雹时空分布特征与分类预报指标研究

利用冰雹实况资料、高空探测资料、地面观测资料和EC细网格数值预报资料,统计分析了2012—2021年79次对山东造成较大灾害的冰雹过程的时空分布特征,总结了不同区域、不同大小以及关键月份降雹的关键环境参量特征及阈值。结果表明：①山东降雹具有明显的时空分布特征,降雹主要出现在鲁中地区和鲁北地区;降雹日数年际变化较大,最多年份可达14 d,最少仅为5 d;降雹主要出现在春末夏初,占全年降雹日数的65%;14:00—20:00是冰雹高发时段,占全天降雹的63.3%。②鲁中地区年平均出现大冰雹的次数最多,但半岛地区出现大冰雹的概率更大;大冰雹主要出现在5—6月,占全年大冰雹日数的68.6%。③山东降雹具有较大的对流有效位能、中等及以上强度的深层（0～6 km）垂直风切变、显著的条件不稳定层结和适宜的特征层高度/厚度。④不同区域、不同大小以及关键月份的物理参量的特征和潜势预报阈值都有一定的差别,主要体现在内陆地区、6月降雹、大冰雹较沿海地区、5月降雹、小冰雹的对流有效位能明显偏大、干暖盖指数偏小、深层垂直切变有所增大、抬升凝结高度略偏高、-20～0 ℃层的厚度偏薄。     

2013年3月20日三明市大范围冰雹过程分析

利用常规观测资料、Micaps资料、三明市区域站加密资料以及多普勒雷达资料,对2013年3月20日三明市大范围冰雹大风过程进行诊断分析。结果表明：500hPa高空槽加深、南支槽东移、三层强劲西南急流、中低层的低涡切变及弱冷空气南下、地面锋面低槽等是该次冰雹过程的主要影响系统。冰雹的发生需要较强的垂直温度梯度t850-500≥25℃,上干下湿,冰雹的0℃层高度约3．5～4．3km左右,一20℃层约在7．0～7．8km左右,低层比湿q≥10g／kg。地面气象要素的剧烈变化对强天气的发生具有一定的指示意义。850hPaθse高能舌向降雹区输送不稳定能量,低层水汽充沛,地面冷空气南下渗透触发了不稳定能量的释放使得中尺度对流天气发生发展。该次冰雹过程强度强、范围大,对流回波（飑线）呈带状自西而东影响三明市。     

安顺市2015—2019年冰雹时空特征 及雷达临近预警指标研究

利用安顺市2015-2019年降雹个例、Micaps常规观测资料以及贵阳雷达资料,分析总结了安顺市冰雹时空分布特征及雷达临近预警指标。结果表明：安顺市冰雹以直径20 mm以下的小冰雹为主,冰雹站次呈北多南少特征;冰雹天气主要发生在春季,4月最多,5月次之;2015—2019年期间,2019年安顺市冰雹站次最多,2017年最少。直径10 mm以上与直径10mm以下冰雹对应的雹云相比,其强回波值更强、降雹概率更高、强回波中心平均升降次数更多、上升幅度及最高上升高度更高（须在0 ℃层高度以上）、对应的径向速度场有明显特征（逆风区、辐合/辐散、旋转）的比例更高、径向速度特征（逆风区、辐合/辐散、旋转）出现时间较降雹时间提前量更多。此外,强回波中心上升高度（0 ℃层高度以上）越高,冰雹直径越大。以上雷达回波特征均可作为安顺市冰雹预警指标,有利于提高安顺市冰雹预警准确率及提前量。     

苏沪浙地区短时强降水与冰雹天气分布及物理量特征对比分析

利用1971-2006年气象记录月报表A文件资料及1999-2009年自计、自动站降水资料对苏浙沪地区短时强降水与冰雹天气时空分布特征进行统计分析基础上,对华北冷涡背景条件下区域性冰雹与3小时降水量大于100 mm的极端降水过程环境场条件差异进行了对比.归纳了两种强对流天气的物理量阈值.结果表明:冰雹年发生频率先递减后略增,30～50mm·h-1降水天气日数缓慢增加,高发区均位于江苏省北部.强降水较冰雹天气华北冷涡浅薄位置偏南,冷空气强度较弱,伴随低空急流,深厚湿对流明显;冰雹天气时高空急流强盛且偏南,上千下湿呈干对流风暴特征,两者均由低层不连续线触发.统计表明,0℃层高度、△T850-500、K指数、可降水量和高空风切变等参数冰雹与强降水天气分别平均相差-1700m、7℃、8℃、-37 mm和1.63×10-3s-1,这些物理量用来区分对流天气类型较好.     

基于微波辐射计对呼和浩特市一次冰雹天气过程的观测分析

利用呼和浩特市35通道MP-3000A微波辐射计探测资料对2016年6月9日呼和浩特市一次冰雹天气过程进行监测分析。分析结果表明:高层干冷空气与中低层西南暖湿气流交绥形成的"上干、下湿"的湿度垂直结构分布以及中低层的水汽供应为冰雹天气的发生与维持提供了不稳定层结结构和水汽条件;IWV、ILW在降雹前均迅速增长、在降雹开始后均迅速减小,降雹前上升气流将低层的热量向高层输送,使0、-10、-20℃层抬升,中低层出现明显的增温现象,且冰雹发生在液态水含量分布的深厚大值区,冰雹形成过程中会消耗0℃以下的累积液态水;微波辐射计资料计算的K、TT、SI三种不稳定指数均能较好的反应冰雹天气过程的大气层结稳定度状态,对冰雹天气的预警有一定的指示意义。     

河南省冰雹短期预报方法研究

利用1999—2010年共45个冰雹日个例(全省同一天有≥2站出现冰雹),分析冰雹日高低空、地面形势特征和降雹落区,发现降雹与500 h Pa环流形势关系密切。因此依据冰雹日08时500 h Pa高空形势及对流层低层的特点,将河南省冰雹天气形势划分为西北气流型、东北冷涡型、华北冷涡型及低槽型4个天气类型,并依据不同的天气类型给出可能发生冰雹的大致落区。由于冰雹的形成除有利的天气形势背景条件外,还必须具备低层水汽辐合、大气不稳定层结、触发机制3个基本条件,因此本文进一步对河南省冰雹日当日500 h Pa低槽低涡位置、地面冷锋位置、地面温度、露点温度、探空资料等进行分月统计,获得冰雹预报的判别指标。基于以上条件,引进中国科学院大气物理研究所研发的完全弹性三维冰雹云模式,依据河南省内及周边的共7个探空站资料制作河南省的区域客观预报。通过4个月的业务应用,发现利用micaps实时资料并结合三维冰雹云模式来预报河南省的冰雹天气,空报率较高,漏报率较低,提高了冰雹的预报时效,为重点防雹作业区争取到了充分的作业准备时间。     

1991-2020年河套灌区强对流天气主要流型及环境参量特征分析

利用常规气象观测资料、区域自动站观测资料及ERA5 再分析资料对河套灌区 1991-2020年542个冰雹个例和281个短时强降水个例主要流型及局地要素特征进行分析。分析结果显示:1、短时强降水天气主要有西西伯利亚低槽(涡)、东北冷涡、蒙古冷涡、西南气流四类流型；冰雹天气主要有新疆低槽(涡)、东北冷涡、中亚低槽(涡)、新疆冷涡四类流型。2、河套灌区短时强降水和冰雹各关键参数预报阈值均有差异,最低阈值的建议值采用箱线图25％百分位值,其中分别为26℃和33℃；K指数均值分别为27 ℃和35 ℃；CAPE均值分别为515 J·kg-1和405 J·kg-1；0～6 km垂直风切变均为7×10-3ｓ-1；0℃层高度高度均值分别为4656 m和4069 m；-20℃层高度高度均值分别为8070 m和7054 m。3、冰雹需要更大的K指数、以及低层强暖空气；同时冰雹有更低的 0℃层高度和-20℃层高度,较低的0℃层高度可以防止冰雹下落过程融化；此外下垫面因子对不同强对流天气的影响程度不同,海拔高度是影响河套灌区冰雹分布的主要因素。     

2019年6月黄河口6次局地冰雹实例分析

利用常规气象资料、多普勒雷达资料、加密自动气象站资料及第五代欧洲中心再分析资料(ERA5),分析了2019年6月发生在黄河口地区的6次局地冰雹天气过程。结论如下：1）6次降雹过程是在有利的环境条件下产生的,大尺度影响系统是东北（华北）冷涡与横槽、中纬度高空槽;冰雹天气即将发生前,对流层低层多存在逆温,有对流抑制,对流有效位能在1 000 J·kg-1以上,环境比较干,0 ℃层与-20 ℃层之间的厚度在1.8～2.3 km,两温度层的高度较经验值偏低。2）雹暴云在发生发展阶段存在最大组合反射率（MaxREF）、回波顶高（ET）和垂直累积液态水含量（VIL）的迅猛跃增;6次雹暴云气柱内冰水含量偏多,且积累迅速,液态水含量较少,雨水含量最少,因而造成降雹时多伴有弱降水。3）雹暴云的中层风场特征表现为雷达径向风的水平切变与垂直切变,而在对流层低层则表现为风向辐合与风速脉动。4）6次冰雹天气发生的地点多在黄河口的沿岸地区;特殊的地理位置有利于在对流层低层形成中尺度风场辐合线,在有利的环流背景下,可激发局地对流或使移入的雷暴云得到迅猛发展,这是导致该地对流频发的原因。