风廓线雷达产品在冰雹天气过程中的应用研究

本文利用威宁县2022年6月2日一次冰雹天气过程风廓线雷达资料和威宁国家基准气候站降水资料,采用数理统计等方法对本次天气过程的风廓线雷达特征进行分析结果表明：冰雹、短时强降水开始前,低空急流的建立和垂直风切变的加强,急流造成的辐合加上近地层风向的切变作用为冰雹和强降水的产生提供了很好的动力条件;冰雹和短时强降水开始发生时,2000米高度以上有很大的正速度,可以作为一个指标判断对流发展的强弱情况;冰雹发生时折射结构常数（Cn2）值在-128~-110dB之间,也能很好的反映冰雹等强对流天气的开始,增强和结束过程。     

一次冰雹过程的对流单体识别与防雹效果分析

利用2018年6月12—13日山东鲁西北地区一次冰雹过程的常规气象资料,分析了冰雹形成的天气形势和物理量指标条件以及防雹效果。结果表明：人工防雹作业前后雷达回波指标呈明显的下降趋势,其中VIL值、回波顶高指标变化分别平均下降49.9%、37.4%,冰雹概率由作业前99.3%下降到作业后的28.7%,回波强度、回波顶高、VIL值下降最大值分别为10 dBz、7 km、48 kg·m^-2。通过对比分析两个相似对流单体的发展演变,实施防雹作业的对流单体回波强度下降7 dBz、回波顶高下降3 km、VIL值下降11 kg·m^-2、冰雹概率出现剧烈波动,防雹作业后较作业前回波强度、回波顶高、冰雹概率下降速度明显加快,而没有实施防雹作业的对流单体雷达回波综合指标在编号期间变化幅度小,进一步证实了人工防雹作业有效。     

双多普勒雷达观测在一次雹云结构中的应用北大核心

利用常州站和泰州站双多普勒天气雷达探测数据,结合常规观测资料和ERA5再分析资料,综合分析了2019年7月6日一次强对流天气过程的天气形势、雷达回波强度演变特征和双多普勒雷达反演的三维流场信息。重点利用双多普勒雷达径向速度资料反演出格点流场,并结合回波特征分析雹云的结构。结果表明:强对流天气过程中,江苏受高空冷涡影响,在高空冷槽、高空急流、低层切变线和地面辐合线的配置条件下,形成了上干冷、下暖湿的层结不稳定结构。本次过程中,雹云不仅具有典型的强对流单体雷达回波特征,在中层强回波中心处,还有明显的“S”型水平流场结构。雹云的低层,是明显的辐合与旋转配置的水平流场。深厚的零线结构是成雹的典型特征。     

A short-term forecast model for hail

Predicting the occurrence of hailstorms is one of the most complicated tasks in weather forecasting because of the small area of land that is usually affected, and because of the short time hail events last. Today there are a number of parameters available that may be used to characterize preconvective conditions and predict the beginning of convection. However, forecast models based on stability indices should be developed separately for each geographic area.The databases available were used in this study with two aims in mind: determining which meteorological variables or indices obtained from a radiosonde in the study zone are more relevant in characterizing preconvective conditions; and, secondly, setting up an objective short-term forecast model for storms on the basis of one or more meteorological parameters.The logistic regression was used to establish the dichotomy risk/no risk of storms. A function was developed combining seven meteorological variables. The results show that the forecast model has a Probability of Detection of 0.87 and a False Alarm Ratio of 0.18.     

The impact of meridonal wind shear on baroclinic life cycle

In this study, initial-value calculations are performed with a primitive equation model to examine whether the stabilizing effect of the horizontal zonal wind shear in the background state can account for the observed variability in baroclinic life cycles. The life cycle calculations show that a greater maximum eddy energy is attained for the observed basic state with anomalously weak horizontal zonal wind shear, suggesting that the horizontal zonal wind shear indeed plays the dominant role in determining the eddy amplitude. In addition, under this weak shear, the life cycle produces a more pronounced poleward jet shift. Because model simulations of warmer climates tend to show both a poleward jet shift and more intense zonally localized tropical convection which tends to produce the weak shear state, the result of this study provides a mechanism whereby the strengthening of tropical convection can contribute toward the poleward jet shift in warm climates.     

Objective assessment of instability indices for operational hail forecasting in Greece

Summary This paper examines the performance of several atmospheric instability indices for operational hail forecasting in the Greek National Hail Suppression Program (GNHSP). These indices are part of the adopted forecasting procedure in the GNHSP, which also involves a synoptic index of convection and a synoptic scale typing scheme. The assessment of the indices is accomplished objectively through a multivariate statistical technique, namely factor analysis. The analysis resulted in grouping of the indices into three factors. The indices with high loading and scores are considered to best detect convection for hail forecasting in the GNHSP.With 4 Figures     

高低空急流和水汽凝结过程对锢囚锋环流演变的影响

文中利用包括湍流摩擦耗散的原始方程模式研究了高空西风急流、低空南风急流和水汽凝结过程对锢囚锋环流时间演变和降水强度变化的影响 ,计算结果表明 ,水汽凝结过程与高空西风急流或低空南风急流的共同作用对锢囚锋环流的演变起非常重要的作用 ,能在锢囚锋区形成强中尺度深对流系统 ,与干大气中高空西风急流对锢囚锋环流的作用远大于低空南风急流的情况相反 ,在存在水汽凝结过程的湿大气中 ,低空南风急流对锢囚锋的影响远大于高空西风急流 ,它产生的降水过程时间更长 ,降水强度更大 ,降水范围更广 ,是锢囚锋区产生强中尺度降水的重要因子。     

低空急流发生、发展的数值试验(Ⅱ)——动力学分析

本文对一次低空急流过程的数值模拟结果作了动力学分析,着重讨论了急流区的环流结构及积云对流对其发生、发展的影响。主要结果为:低空急流区有一对横向非地转二级环流,它是低空急流发展的一个重要条件;强频散的低空急流与积云对流造成的静力不稳定场耦合,诱发出不稳定的中尺度重力惯性波,通过Wave—CISK机制引导到低空急流与二级环流的发展;低空急流发展过程中的非地转特征和二级环流都是重力惯性波发展的产物。     

2009年大连春季强对流雨雪天气过程分析

2009年4月15日大连出现了春季最晚的降雪天气。利用常规资料、自动气象站和雷达等多种资料及中尺度模式MM5对这次强对流雨雪天气过程进行了分析和模拟,结果表明,200hPa急流、500hPa贝加尔湖冷槽南压形成的冷涡、中低层南支槽前水汽输送以及地面冷锋是产生大连春季强对流雨雪天气的环流背景;中层干冷空气叠加在低层暖湿层...     

多源观测资料在冰雹监测预警中的应用

利用常规探空观测资料、气象卫星资料、双偏振雷达资料、风廓线雷达资料、地基GPS水汽等多源观测资料对2020年6月25日河北中部一次由超级单体引起的强对流天气过程进行分析,探讨多源观测资料在冰雹天气预警中的综合应用。结果表明,在华北冷涡的影响下,上冷下暖的不稳定层结为强对流的发生提供了有利的环流背景。在强有力的热力不稳定与对流不稳定的条件下,受到地面辐合线的触发作用,强对流迅速生成并发展。造成本次大面积降雹的系统为超长生命史的超级单体,冰雹粒子与其他相态的粒子的双偏振特征具有明显的区别。定量化的观测资料能对冰雹天气的预警提供更加精确的数据信息。     

低空急流发生、发展的数值试验(Ⅰ)——数值模拟

为探讨低空急流发生、发展的物理机制及积云对流的影响,本文用一改进的有限区域五层原始方程模式,对发生于1983年夏季梅雨期间长江流域以南的一次低空急流过程作了数值模拟。并对急流特征、急流区质量调整及积云对流加热的影响作了初步分析。     

高低空急流与水汽凝结过程对暖锋环流演变的影响

利用包括水汽凝结过程的原始方程模式模拟了高空西风急流和低空南风急流中暖锋环流的演变以及凝结的发生。计算结果显示,水汽凝结过程对暖锋环流有非常重大的作用,是暖锋锋区产生强中尺度深对流的重要机制。与干模式大气中高空西风急流对暖锋环流的影响远大于低空南风急流的结论相反,在含有水汽凝结过程的湿大气中,低空南风急流的作用远大于高空西风急流,它是暖锋锋区中产生强中尺度降水的更重要因子;高低空急流的共同作用,对湿暖锋锋区中多重中尺度雨带的形成具有重要作用。     

一次飑线过程的数值模拟及诊断分析

利用NCAR、NCEP和FSL/NOAA等共同研制的WRF中尺度数值模式,对2009年6月3日河南地区发生的一次飑线过程进行数值模拟,并利用模式输出的高分辨率资料对该次过程进行诊断分析。结果表明:WRF模式成功地再现了高低空环流形势演变及强对流的分布发展特征,高空冷涡后部冷空气南下,近地层较暖,形成了上冷下暖的位势不稳定层结及地面辐合线是这次强对流和飑线天气过程的触发机制。强对流发生时,该地区出现的低空增温增湿、低空急流的爆发及低层急流核向东南快传、高空急流轴稳定在强对流天气发生地上空,对流有效位能积累和释放随时间的演变过程及垂直螺旋度大值中心等对此次强对流天气过程有较好的指示意义。     

雹云的判别方法与短时预报统计模式

本文利用江苏省强对流天气的雷达回波资料、天气与灾情实况和探空资料,讨论了降雹概率与回波顶高的关系。用独立参数降雹条件概率公式判别雹云,并对条状和带状回波移向与高空风向间的偏角进行了统计分析。所建立的统计模式,具有一定实用价值。     

Teleconnection Patterns along the Asian Jet Associated with Different Combinations of Convection Oscillations over the Indian Continent and Western North Pacific during Summer

A zonal teleconnection has been found along the Asian jet over the Eurasian continent during summer.In this study,the authors investigated circulation anomalies in the extratropics,in particular for the zonal teleconnection,under different combinations of subtropical convection anomalies over the northern Indian continent (IND) and the western North Pacific (WNP).The outof-phase configuration (i.e.,stronger (weaker) IND convection and weaker (stronger) WNP convection) was found to be more common than the in-phase configuration (i.e.,stronger (weaker) IND convection and stronger (weaker) WNP convection),which is consistent with previous results.Composite results indicated that circulation anomalies for out-of-phase configurations of 30-60-day convection oscillations are much stronger in the middle latitudes than those for in-phase configurations.In addition,zonal teleconnection patterns are predominant for the out-of-phase configurations,particularly for the configuration of strong IND convection and weak WNP convection;however,they are either weak or obscure for the in-phase configurations.These results suggest that the zonal teleconnection pattern along the Asian jet is dependent on different combinations of the IND and WNP subtropical convection anomalies.     

一次江淮气旋大暴雨的诊断分析和数值模拟

利用ERA Interim Daily的0.5°×0.5°资料对2011年6月9—10日的一次江淮气旋大暴雨天气过程进行天气学分析。结果表明:江淮气旋和低空急流是本次大暴雨过程的主要影响系统;高空200 hPa西风急流右侧的上升支和锋面的抬升作用提供了动力条件;低空西南急流提供了水汽条件,此次过程对流条件较好,具有较大的对流有效位能(Convective Available Potential Energy, CAPE);大气的对流不稳定性远大于斜压性,强降水发生在湿位涡正负值过渡的等值线密集带附近。过程最强降水时段由一次长生命史的中尺度飑线过程导致,利用WRF v3.9可以进行较好地模拟。研究飑线的环境条件和结构特征发现,环境大气具有较大的CAPE值和较小的对流抑制能(Convective Inhibition Energy,CIN),有利于对流的触发;较强的0~3 km垂直风切变,有利于飑线的维持;尽管冷池较浅薄,但冷池出流的抬升作用有利于对流的触发和飑线的维持。     

An ensemble of dynamically identical thermals and vertical profiles of turbulent moments in the convective surface layer of atmosphere

An ensemble of convective thermals is distinguished from the surface layer of penetrative turbulent convection over a heated horizontally uniform surface. For an isolated convective element, an integral model of a quasi-stationary spontaneous jet is proposed which admits an exact analytical solution. A simple statistical model is constructed for an ensemble of dynamically identical thermals. In this model, convective thermals ascend in a static environment, their dynamic parameters are described by the equations of an isolated quasi-stationary jet, and their diameters are stochastic. It is shown that the ensemble of thermals rising in a horizontally homogeneous environment forms surface-layer turbulent moments. The analytical relationships for higher turbulent moments of vertical velocity and temperature are compared with experimental data from the second to the forth order inclusive.     

惯性稳定性在伴有高低空急流的暴雨中的作用

通过对低空西南急流左前方和高空偏北大风轴右后方的惯性稳定性和对称稳定性的理论分析和实例计算，表明：低空急流左前方惯性稳定度大值区的存在，有利于低层湿热能量的积累，使低层倾斜对流的不稳定发展更多期望于条件性对称不稳定或对流不稳定；高空偏北大风轴(西风急流)的存在，是其右后方(右侧)出现对称不稳定的有利条件，高空相对容易出现干对称不稳定；惯性稳定性的作用，使低层的倾斜对流更偏向于垂直方向，有利于对流发展，使高层的倾斜对流更偏向于水平方向，有利于高层辐散。     

浙江省２月份连续降雹过程诊断

利用NCEP再分析资料、MICAPS常规资料、雷达产品等资料对浙江省2009年2月23—26日连续降雹天气过程进行了诊断分析。结果表明:此次连续降雹过程降雹区均出现在高低空急流轴交叉点南侧约1个纬度,底层辐合区;850 hPa较强的水汽辐合和湿舌为此次降对流过程提供了充沛的水汽条件,上干下湿结构使对流性不稳定增强,逆温层存在使大量不稳定能量储积起来,底层冷空气渗透触发强对流发生;Ic500-700指数对此次降雹过程有较好指示意义;2月份冰雹雷达回波特征有别于春、夏季冰雹回波特征,冬末春初冷空气势力仍较强,对流强度偏弱,回波顶高偏低,其三体散射特征不明显,VIL值较小。     

高空急流入口区次级环流在一次突发性强降水过程中的作用

通过对 1999年秋季一次突发性降水过程高空急流的分析 ,发现急流入口区南侧辐散 ,其低层辐合上升 ,当低层有印缅槽活动的时候 ,对流加强 ,印缅槽发展 ;急流入口区北侧辐合 ,其低层辐散下沉 ,有向南的非地转风