“碧利斯”引发湘东南特大暴雨的多普勒雷达回波特征分析

利用广东韶关多普勒天气雷达资料分析了2006年7月14—17日因受强热带风暴“碧利斯”影响湘东南发生的特大暴雨过程的回波特征及中小尺度系统。结果表明,“碧利斯”回波经历了初始发展、螺旋带状、弥合、减弱消失阶段,其路径经历了自东北向西南进入、绕雷达站旋转、由西南向东北方向移出三个阶段：“列车效应”是造成该特大暴雨的主要回波特征。多普勒速度图上,“逆风区”存在时间较短,对流层中层不连续中小尺度“大风核”造成有组织的次级环流可能是“列车效应”形成和维持的主要原因之一。谱宽图上,“碧利斯”在低层具有较大的谱宽值;在强回波带上,中层十分均匀,表明“碧利斯”过程低层由于受地形磨擦作用湍流活动很强,中层平稳的大风急流也是过程长时间维持的主要原因之一。     

德令哈两次大雨天气的雷达应用对比分析

利用德令哈X波段雷达站多普勒天气雷达资料、卫星云图、自动站及常规资料,对2012年6月5日德令哈市区和6月6日德令哈可鲁克湖的强降水天气过程的雷达回波特征及中小尺度系统进行了初步分析。分析表明:6月5日降水回波主要是暖平流下的积云层状云混合降水回波,此次强降水与对流单体不断生成并东移产生"列车效应"有直接关系。而6月6日降水回波主要是冷平流下的积云降水回波,并产生了"风暴"、"中气旋"、"雹云"等危险天气报警,具备中等到强垂直风切变环境中的多单体强风暴的特征。     

一次特大暴雨过程的多普勒天气雷达资料分析

利用卫星云图和多普勒天气雷达资料对2008年8月1—2日上午发生在安徽东南部及江苏西南部特大暴雨过程进行了分析。结果表明,这次区域性特大暴雨是由台风减弱演变为深厚低压系统所引发,暴雨区域辐合上升运动强烈,西南低空急流强盛,同时中层冷空气侵入触发不稳定能量释放;特大暴雨的发生与中β尺度强对流云团多次发展以及长时间维持密切相关,中尺度云团的最冷云区亮温和面积决定了暴雨强度;积层混合云降水回波内部有多个尺度不等的的对流回波相继经过暴雨发生地形成“列车效应”,从而造成持续性暴雨,暴雨回波的强回波核总是位于云体的中下部,这是暴雨回波的典型特征;特大暴雨发生阶段,对流层中低层辐合厚度增加,强度增强,同时低层（2 km以下）伴随下沉运动,2 km以上则为上升运动。     

“碧利斯”与“圣帕”引发湘东南特大暴雨雷达回波对比分析

利用多普勒天气雷达、常规气象观测等资料,从雷达气象学和中小尺度天气学出发,对引发湘东南特大暴雨的两次强热带风暴"碧利斯"与超强台风"圣帕"进行了对比分析.结果表明:两次过程均为东风带系统影响,地形增幅作用显著.螺旋带状、弥合加波阶段是造成强降水的主要时段.均有低质心暖性降水虽波特征,降水效率高."列车效应"是造成特大暴雨的关键,但形成方式不同:"碧利斯"主要由带状回波形成,而"圣帕"主要由回波在同一区域加强形成."碧利斯"回波强度、回波顶高均大于"圣帕"过程,对流更旺盛,范围小而雨强大,与西风带冷式切变线暴雨回波相似."圣帕"回波均匀,持续时间长,与西风带暖式切变线暴雨回波特征相似,回波移动缓慢,降水总量大.两次过程都有暖平流上叠加辐合风场的特征,形成了有利于强降水的环境背景.中γ尺度"大风核"造成有组织的次级环流,可能是"列车效应"形成和维持的主要原因.谱宽表明,受地面的摩擦作用,低层有强烈的湍流和乱流,有利于低压中心从低层减弱.中层为强而稳定的气流,有利于气旋强度的维持,形成长时间强降水.     

黔东北一次局地特大暴雨天气的雷达回波特征分析

使用铜仁本地CINRAD—CD多普勒天气雷达、地面加密自动站资料,对2014年6月3日傍晚至6月4日发生在铜仁市的特大暴雨进行雷达回波特征分析。结果表明：混合型降水回波的＂准静止状态＂和回波有组织地排列形成＂列车效应＂是产生此次特大暴雨最直观的特征;最强暴雨落区在多普勒雷达径向速度图上β中尺度逆风区附近;正负速度区的变化及逆风区附近强对流多单体的持续影响常常会产生局地暴雨;暴雨回波的强回波核总是位于云体的中下部是暴雨回波的典型特征;特殊的地形条件也是产生此次大暴雨的一个重要因素。     

湘东北一次大暴雨“列车效应”特征分析和预警服务

2014年5月9日晚湘东北出现一次大暴雨天气过程。利用常规观测资料、中小尺度自动雨量站资料、多普勒雷达产品对此次大暴雨的＂列车效应＂雷达回波特征及其成因进行分析,并对这次过程的短临时预警服务进行了探讨。结果表明：＂列车效应＂回波带主要由积状云为主的混合型回波组成,对流强降水明显;低质心结构的回波特征有利于短时暴雨的发生;径向速度图上的＂牛眼＂特征表明有强盛的西南急流存在,＂列车效应＂发生在急流轴的左侧;逆风区的出现和长时间维持为＂列车效应＂提供了动力条件;925 h Pa湘西南-湘东北的切变线和地面低压倒槽暖区内出现的中尺度辐合线位置重合,配合低空西南急流的增强是形成＂列车效应＂的主要原因;多普勒雷达特征分析为短临预警服务提供了准确的判别依据。     

“6.19”湖南大范围暴雨中“列车效应”的多普勒雷达特征

利用常规气象观测探测、中尺度自动气象站资料和多普勒天气雷达资料,对2010年6月18—20日湖南省大范围暴雨过程进行分析,着重分析该过程中＂列车效应＂的多普勒雷达特征。结果表明：深厚湿层是产生高降水率的水汽来源,中低层垂直风切变使对流系统具有高度的组织性,可使强降水维持更长时间,有利于大暴雨产生;低质心、高效率的大面积降水回波（≥40 dBz）较长时间源源不断从湘北经过产生＂列车效应＂,导致湘中以北大范围暴雨甚至大暴雨;冷暖平流和辐合相叠加的径向速度特征、中气旋、低空急流的维持使＂列车效应＂长时间维持;利用多普勒天气雷达快速识别强降水回波和＂列车效应＂并对其维持时间作出预测,可为及时、准确发布暴雨预警与预报提供可靠依据。     

山东省一次积层混合云暴雨三维风场的双多普勒雷达探测

使用地基双多普勒天气雷达监测资料和常规探测资料,对2005年9月19日凌晨发生在鲁中地区的一次暴雨进行分析,结果表明：本时段暴雨是积层混合云降水所致,中低层存在切变线和辐合线,风场中尺度结构造成小尺度对流单体的发展,这些对流单体以带状结构组成回波群镶嵌在大面积的层状云中;伴随弱冷空气侵入,风场的中尺度结构主要出现在4km以下的层次,中低层切变线和冷空气的侵入是强回波单体发展的动力因素;在垂直方向上,强回波区有明显的垂直运动。风场的中尺度结构对鲁中强降水的发生和维持有重要作用。     

基于多源资料的积层混合云降水微物理特征

基于地基云雷达、微雨雷达和天气雷达等遥测设备观测资料,结合挂载KPR云雷达和DMT粒子测量系统的飞机平台,详细分析了山东积层混合云降水过程的云降水微物理结构特征。结果表明,积层混合云降水过程呈现层状云和对流云降水特征。零度层以上,5～6 km高度层内,对流云降水多普勒速度和谱宽均大于层状云,说明对流云降水环境垂直气流、粒子尺度等均大于层状云。对流云降水,云雷达和微雨雷达时空剖面上出现由衰减造成的“V”字形缺口,云雷达衰减程度大于微雨雷达,且随高度增加,衰减越大。层状云降水,零度层亮带附近,雷达反射率因子跃增高度比多普勒速度高80 m,多普勒速度跃增高度又比谱宽高20 m。降水云系零度层附近降水机制复杂,粒子形态有辐枝冰晶聚合物、针状冰晶聚合物和云滴;0°C层以上,5～6 km处,对流云降水的多普勒速度和谱宽均大于层状云降水,即对流云降水环境垂直气流、粒子尺度范围等均大于层状云降水。     

西安地区积层混合云的Z-R关系研究

根据2013—2014年5—10月西安地区观测得到的雨滴谱数据,结合C波段新一代多普勒天气雷达的观测资料,对西安地区43次积层混合云降水的平均雨滴谱分布、微物理特征量及雷达反射率因子Z和雨强R的关系进行统计分析。结果表明:积层混合云降水的平均雨滴谱呈单峰型,Gamma分布对降水大粒子的拟合明显优于M-P分布;积层混合云中雨滴数浓度最大值及对雨强贡献最大值均出现在雨滴直径小于1 mm的范围内;利用最小二乘法建立了西安地区积层混合云的Z-R关系Z=168R1.43;当雨滴谱数据计算的回波强度小于(大于)30 dBz,雷达对回波强度有明显高估(低估)现象,针对此现象提出了积层混合云雷达回波的5档修正方案;利用Z=168R1.43估算西安积层混合云降水个例的降雨量更接近实测降雨量,估算降雨量的相对误差从51.3%减小到25.4%。     

一次连续性大暴雨成因及雷达回波特征分析

对１９９８年６月中旬发生在福建省北部地区的连续性大暴雨过程环流特征、影响系统、特殊地形条件作用,中尺度回波系统活动及小尺度强核回波对降水强度的贡献进行了综合分析,力求从雷达回波演变特征找出规律,以提高其短时预报能力。     

一次由“列车效应”造成的致洪暴雨分析研究

2010年6月25日在粤东南部地区发生了超历史纪录的强降水过程。利用MICAPS 3.1软件系统、多普勒雷达及中尺度地面自动加密观测站等资料进行分析表明：深厚的高空冷涡位置偏南,移动缓慢是造成此次极端降水的直接影响系统。有组织排列的多单体风暴活动、地面准静止锋及其前方锋前暖区内出现的中尺度辐合长时间维持,是形成＂列车效应（Train Effect）＂的主要原因,降水回波沿东北—西南向排列的地面总能量中心移动,特殊的地形作用促使＂列车效应＂形成。反射率因子图上显示强降水回波具有低质心结构且垂直发展旺盛,具有＂牛眼＂结构特征的速度图上表明了强盛的低空西南急流存在。由于＂大风核＂存在,造成中小尺度次级垂直环流,并且这些次级环流有规则的排列,这可能是＂列车效应＂形成和维持的主要原因。在上述研究基础上提出了此次＂列车效应＂暴雨模式。     

2018年一次罕见早春飑线大风过程演变和机理分析

2018年3月4—5日,华南、江南等地发生了一次大范围强对流过程,发生时间早,落区范围广,多地伴有雷暴大风、冰雹、短时强降水等剧烈对流天气,尤其飑线在江西境内造成了严重大风灾害。基于大气环流和雷达回波发展演变特征,将该次过程分为初始、发展和减弱三个阶段：初始阶段西风槽前西南急流造成的低压倒槽为强对流提供大尺度触发条件;发展阶段对流活动位于槽前暖区中,飑线在江西造成极端大风;入夜后,冷锋南下,对流进入减弱阶段。环境场及对流参数诊断表明江西中北部低层高温高湿,中层干冷,温度垂直递减率大,有利于产生雷暴大风。南昌探空长时间序列分析表明温湿要素气候态异常,与历史同期比,低层明显偏暖偏湿,中层偏干,有利于极端对流天气发生。综合多源观测资料和雷达资料分析中小尺度特征,本次江西飑线过程特点及成因包括：（1）受引导气流和前向传播共同作用,飑线移动速度快。（2）自动站分析显示飑锋后雷暴高压强,与锋前暖低压作用造成强密度流,有利于产生大范围直线型大风;（3）通过对比飑线弓状回波南北段回波结构差异表明,飑线后侧中层干后向入流促使降水粒子相变,剧烈降温形成的强下沉运动(下击暴流)是导致极端大风的主要原因,后部层云区下沉气流增强雷暴高压加之动量下传作用对雷暴大风有增幅作用。     

一次西南涡引发MCC暴雨的卫星云图和多普勒雷达特征分析

利用常规观测资料、自动站资料、卫星资料和多普勒雷达资料,对2008年6月30日至7月1日发生在滇东北和四川盆地南部一次暴雨天气过程的分析发现,850hPa四川盆地南部西南涡引发的中尺度对流复合体（mesoscale convective complex,MCC）是暴雨的直接影响系统,700hPa青藏高原东南侧西南涡引发的中尺度对流云团并入MCC后导致MCC迅速加强并向西移动。MCC生成于对流层高层急流出口区左侧强辐散区和低层强辐合区。雷达回波上“人”字形回波、平行短带回波和逆风区的出现说明MCC内部存在多个β中尺度对流系统,直接造成多个暴雨中心。MCC成熟阶段表现出中低层辐合和高层辐散的动力特征,其前沿中层以下有强气流流入,以上则有强气流流出。MCC消散阶段从低层到高层都有强西南气流进入,相应气流辐合减弱,失去中尺度组织结构。     

"04.8"山西中部短时大暴雨天气的多普勒雷达资料分析

利用山西省新一代多普勒天气雷达资料,对2004年8月13日02时～08时发生在山西省中部的短时大暴雨天气过程进行了简要分析。结果表明:此次降水是在深厚的暖平流条件下产生的大范围降水,低空急流为此次降水提供了水汽来源;而雷达回波上表现出中尺度弥合回波,说明在局地动力和热力条件下加强发展的中小尺度系统是造成此次暴雨的主要原因。     

山东省中西部飑线过程个例分析

利用常规观测资料、自动站观测资料和NCEP1°×1°再分析资料、雷达探测等资料对2007年7月11日山东中西部发生的一次飑线过程进行了综合诊断分析。结果表明：飑线发生在高空低涡后部横槽前上千冷下暖湿的不稳定层结中,高空急流和地面切变线对不稳定能量的释放有触发作用;飑线是在低空增温增湿及对流层中层干侵入的作用下形成的,并在强风速垂直切变条件下发展成熟,边界层弱的水汽输送和能量积聚是这次过程的能量来源。     

THE STATISTIC RELATION BETWEEN LIGHTNING AND CINRAD DOPPLER RADAR ECHOES IN CENTRAL GUANGDONG

Based on the CINRAD Doppler radar data in Guangzhou and the lightning data in 2004 by power suppliers of Guangdong, statistical study is done by overlaying lightning’s position on radar’s echo. The result shows the followings. The concentrated period in which more negative lightning occurred at the middle levels (2 – 14 km), where radar echo was moderate (12 – 45 dBz), rather than at the low levels with the weakest echoes or at high levels with the strongest echoes. At levels 3 – 11 km, where the radar echo was between 10 dBz and 35 dBz, the area of negative lightning was much larger in central Guangdong than in the rest of the province. At levels 0.5 – 7 km where the radar echoes were between 44 dBz and 51 dBz, the probability for a point to have negative lightning varies from 0.4 to 0.7.     

浙东海岛两次强对流天气对比分析

对比分析了2004年发生在舟山的两次相似的强对流天气过程,不同在于一次过程强降水特别突出,一次过程强风特别突出。通过对两次过程反射率因子、径向速度以及一些二次产品的对比分析,找出了一些相同点和不同点。组织结构性好的强回波、速度产品中的大风区、垂直风切变、较高的顶高和大的VIL值等是产生雷雨大风和短时强降水天气的共同特征。回波移速较慢的易产生强降水,回波移速快的易产生强风。强风天气的回波强度、顶高和VIL等产品都有更强的表现。低层水平风的辐合、中气旋、垂直风向切变等可以产生强降水,中高层的中气旋、垂直风切变可以产生下击暴流、冰雹等强对流天气。     

广东中部地区雷电和CINRAD雷达回波的统计关系

应用2004年4～8月广州雷达资料和广东省电力部门闪电资料,采用闪电位置资料与雷达回波强度相叠加的方法进行统计。结果表明,负闪频次的值偏多时,既不在低层的弱回波上,也不在高层的强回波上,而是在中间层4～16层(2～14 km)的12～45 dBz较强回波上。在6～14层(3～11 km)10～35 dBz回波上,广东中部地区负闪面积偏大。在第1～10层(0.5～7 km)44～51 dBz强回波上,出现负闪雷电的概率是0.4～0.7。