青海省东部农业区冰雹天气特征分析及预警指标研究

采用青海省东部农业区14个地面气象站冰雹观测资料，对2003-2017年青海东部农业区冰雹天气进行特征分析，利用天气雷达、高空、雷电观测资料对2003-2017年青海东部农业区20例典型冰雹天气个例进行分析研究。得出：(1)冰雹和雹灾集中出现在每年5-9月，冰雹天气7月最多，冰雹成灾8月最多。(2)0 ℃层高度变化对冰雹融化作用不明显；高空垂直风切变比对流有效位能更有指示意义。(3)冰雹雷达回波顶高普遍大于10 km，冰雹直径与回波顶高的线性相关强于冰雹直径与强回波中心高度的线性相关；垂直累积液态水含量普遍大于20 kg?m-2且垂直累积液态水含量增量大于10 kg?m-2时易发生雹灾；风暴顶部辐散正负速度差值对雹灾预警有指示意义，但与冰雹直径无明显相关性。(4)不同冰雹云产生的闪电频次差别很大，同一雹云相同时间内正闪次数越多，则降雹直径越大。利用以上结论统计得出冰雹预警指标、权重和预警区间，通过对预警指标进行历史回代和预报检验，历史回代拟合率达86.9％，预警准确率为80％。     

甘肃省东部冰雹特征及预警指标分析

利用典型代表年份的90个冰雹个例观测资料，采用统计和数理诊断的方法对冰雹天气物理量参数进行分析，构建了甘肃省东部地区冰雹天气概念模型和冰雹预警指标。结果表明：冰雹事件在时空分布上受到天气系统和地形双重影响，冰雹天气过程分为西北气流型、低槽型和低涡型，占比分别为52%、38%和10%，在地势高、地形复杂的地区更容易产生降雹。92%的降雹出现在13—20时，5—7月占全年发生降雹概率的86%。0℃层高度越高，冰雹在降落过程中融化的越快；回波顶高越高，层结水汽越丰富；强回波顶高越高，水汽越丰富，冰雹云发展旺盛；强回波顶高越接近回波顶高时，对流发展越旺盛。通过对降雹时的最大回波强度、最大回波顶高、最大垂直累积液态水含量(VIL_max)、垂直累积液水密度(VILD)以及K指数、沙氏指数(SI)、0℃层高度、-20℃层高度等物理量进行综合分析所构建的甘肃省东部地区的冰雹预警指标体系可对13 min冰雹临近预警提供定量化的判据。     

冰雹云垂直累积含水量密度与降雹大小的关系研究

垂直累积含水量（Vertically Integrated Water Content,简称：VIWC）包括单位底面积的垂直柱体内固态和液态水质量的总和,是以3D—Barnes方案插值的新一代天气雷达反射率因子等高平面资料,假定固态和液态水滴反射得到的反射率因子都满足由液态水滴引起的经验导出关系,将垂直积分改为离散求和的方式进行计算的。利用VIWC与云体高度之比计算垂直累积含水量密度（Vertically Integrated Water Content Density,简称：VIWCD）,用MAX函数逐个提取冰雹云在降雹时段内的最大VIWCD（简称;VIWCDmax）,采用统计和回归处理技术,对2004—2006年兰州新一代天气雷达监测到的54例冰雹云在降雹时段内VIWCDmax与地面最大降雹直径之间的关系进行了分析。结果表明：最大冰雹直径相同的冰雹云内部雹胚竞食成雹粒的数密度在降雹时段内基本相当,雹粒尺度是影响雷达反射率因子的重要因素,它决定了冰雹云的雷达回波强度和地面降雹的大小;冰雹云VIWCDmax与地面最大降雹直径之间存在函数式（6）的关系;冰雹云倾斜结构和雷达扫描模式是影响（6）式效果的2个重要因素。     

新一代天气雷达三维组网产品在人工防雹的应用

基于冰雹云的雷达三维拼图反射率分布形态特征,提出在人工影响防雹作业中识别冰雹云的6个候选指标,分别是组合反射率、云回波顶高、最大反射率回波顶高、垂直累积液态水含量、垂直累积液态水含量密度以及垂直累积液态水含量跃增值。基于新一代天气雷达组网数据应用风暴跟踪(SCIT)算法实现风暴跟踪并计算部分指标,形成模糊逻辑判断方法,确定防雹作业区域。结果表明,应用该方法对北京、江西的多个降雹个例进行三维风暴单体的冰雹云识别试验,对比地面降雹观测数据,计算多个个例模拟命中率77%,误报率26%,空报率22%。考虑组合反射率三维形态分布特征的模糊逻辑法可以较好地识别大部分可作业冰雹云,跟踪模拟效果较好,有利于在人工影响防雹作业中的有效应用。     

文山州两次强冰雹天气的环流背景和雷达产品对比分析

该文通过对2012年8月5日和2012年8月12日2次强冰雹天气的天气背景及多普勒雷达回波强度、径向速度、垂直液态水含量、冰雹指数等雷达产品的对比分析,总结出在大范围水汽条件不是很有利的环流背景下,文山州8月冰雹天气在多普勒雷达产品上的表现特征和一些定量指标:回波强度≥55 dBz、≥50dBz的强回波垂直伸展高度≥6 km,垂直液态水含量VIL≥25 kg/m2时,容易产生冰雹天气,注意发布强对流天气预警;强对流降雹天气与逆风区和风的辐合有关,超级单体所在区域均对应着逆风区或是辐合线;冰雹指数产品对冰雹预报有很好的指示作用,降雹概率和强降雹概率达到100%时发布冰雹预警,但是冰雹最大直径与实况偏大,只能作为参考。     

多普勒雷达特征参数在人工防雹决策中的应用

对大连地区2003—2008年多普勒雷达观测到的37个冰雹和强雷雨个例雷达体扫资料进行PUP软件计算和处理,得到了每个个例雷达回波强度、回波顶高、30 dBz强回波中心高度、强回波顶高和垂直积分液态水含量几个主要雷达参数值、以及各参数随时间的变化特征,总结了冰雹云识别的雷达技术指标模型;根据大连地区降雹特点,将冰雹云分为强(超级单体)雹云、多单体雹云和单体雹云三类,总结了冰雹云类型判别的雷达指标(即防雹作业决策指标)。     

一次冰雹天气的雷达物理量分析

本文利用常规观测资料和多普勒天气雷达资料,对2018年7月9日黑河五大连池发生的冰雹进行分析,通过对多普勒得出的五个物理量的分析,找出与冰雹对应较为敏感的物理量。结果表明:在本次降雹前期发展阶段,冰雹云雷达回波有明显的强中心倾斜,降雹后有V型缺口;垂直累积液态水与回波顶高的发展较为一致,降水通量和回波体积的发展较为一致;垂直累积液态水、回波顶高、回波体积和降水通量在冰雹发生前后有明显的变化,最大反射率也有减小的趋势,但变化范围较小。     

甘南高原“4.15”冰雹天气的多普勒雷达特征分析

利用甘南多普勒雷达资料分析了2014年4月15日甘肃省合作市强对流天气过程,结果表明:此次冰雹天气的雹云特征与甘肃中东部地区存在一定的差异,虽然出现了弱回波区、回波悬垂、50 d Bz以上强回波伸展到-20℃以上等甘肃中东部地区大冰雹的降雹特征,但没有出现大冰雹。垂直液态水含量突增时,可以预示降雹开始,但此次冰雹天气过程开始时,垂直液态水含量仅为5 kg/m~2,远远小于东部地区;随着对流云增强,垂直液态水含量达到15 kg/m~2。强对流附近出现的低空大风速区不一定是低空急流,也可能是对流云的出流。     

榆林新一代天气雷达冰雹云识别指标分析

利用2005-2007年5—9月榆林雷达站观测资料和同期的常规高空、地面观测资料及榆林市境内的冰雹灾情资料,对其中的14次冰雹天气过程分析,重点考察冰雹产生过程中冰雹云在新一代天气雷达图上的演变特征。通过对地面降雹资料和相应的雷达产品资料分析,结果表明：榆林新一代天气雷达对责任区内的冰雹预报预警具有较好的指示作用。冰雹云识别指标为：强反射率因子区（回波强度≥50dBz）在-20℃层高度附近及以上,且强回波强度越强,高度越高,愈有利于大冰雹的产生;反射率因子剖面图上出现有界弱回波区（BWER）或弱回波区（WER）,区域的大小影响降雹的持续时间和冰雹的大小;垂直累积液态水含量VIL的大值区（≥40kg／m^2）代表降冰雹的潜势,VIL值越大。降大冰雹的潜势越大。三体散射现象可作为冰雹的预报指标。     

唐山地区冰雹气候特征与雷达回波分析

利用唐山市11个气象台站1974—2009年冰雹观测资料和1999—2009年冰雹日的高空观测资料及2006 2009年的冰雹云多普勒雷达资料,详细分析并归纳了唐山市冰雹的时空分布特征、气候特征和冰雹云的雷达回波的识别特征,并分析了冰雹日数的突变特征。分析结果表明：唐山冰雹主要发生在北部山区、半山区。20世纪80年代是冰雹高发期,90年代以后逐渐减少;冰雹日数于90年代初期发生显著突变,突变后冰雹日数明显减少。上冷下暖的不稳定区域中,强烈不稳定能量的释放将有利于冰雹天气的产生。降雹的0℃层平均高度为3.4 km,-20℃层平均高度为6.3 km。唐山冰雹云回波中心强度大多大于60 dBz,垂直结构都为倾斜回波,回波顶（ET）都在8 km以上,垂直累积液态水大部分在25 kg·m~（-2）以上,基本径向速度图上表现辐合特征。     

川西南山地冰雹雷达预警指标

基于西昌多普勒天气雷达观测资料,分析2006—2013年凉山州境内24块冰雹云特征。结果表明:冰雹云的雷达特征均满足回波强度超过50dBz,回波顶高超过-30℃层高度,45dBz回波顶高超过-10℃层高度,垂直累积液态含水量超过8kg·m-2。上述4项雷达参数特征在判别冰雹云的时效性上存在差异,回波强度超过50dBz,回波顶高超过-30℃层高度,45dBz回波顶高超过-10℃层高度等3项判别指标对冰雹云提前判别预警时间为4~40min,垂直累积液态含水量超过8kg·m-2则对冰雹云提前判别预警的时效性效果不佳。与25例短时强降水个例对比发现,45dBz回波顶高超过-10℃层高度作为冰雹雷达预警判别指标有较好的指示作用。     

一次致灾雹暴大气垂直结构、闪电活动及雷达回波特征分析

利用常规高空、地面观测资料以及毕节、兴义、贵阳多普勒雷达资料及全省三维闪电定位资料对2018年4月4日贵州境内的一次致灾雹暴进行了分析。结果发现:除较大的CAPE值,明显的垂直风切变外,中高层的干冷空气的侵入增加了强冰雹的可能性;多普勒雷达回波低层PPI上有明显的V型缺口显现,在降雹前最大回波强度及回波顶高分别达到了60 dBz及-20℃层以上,垂直液态水含量VIL与垂直液态水含量密度VILD均对冰雹预警具有指导意义,VILD对大冰雹的指示更为有效;闪电频次每5 min变化、正闪比率对应降雹过程呈现较为规律的变化,伴随降水的降雹过程闪电活动更为频繁。     

河西走廊中部冰雹天气的环流和多普勒雷达产品特征分析

根据1980—2006年500 hPa天气图及地面观测资料,对河西走廊中部降雹天气总结出了两种典型环流形势,并用2005—2006年多普勒雷达产品资料分析了这两种典型天气背景场下冰雹天气反射率因子、经向速度、垂直剖面、回波顶高度、垂直液态水含量、速度方位显示风廓线等物理量的变化特征,同时对冰雹指数产品在临近预报应用中的误差进行了分析。结果表明:河西走廊中部强降雹与具有强高悬垂结构的飑线和超级单体相联系,回波顶高度、垂直液态水含量对冰雹强度和持续时间指示性好;用强冰雹指数计算的冰雹尺寸偏大,主要是由于月份不同,0℃和-20℃层高度变化较大。     

湖北保康两次冰雹天气过程的综合分析

利用MICAPS常规资料、TWR01雷达资料及十堰多普勒雷达观测资料,结合地面降雹的实况报告,对2009年6月6日和8月26日发生在保康县的两次冰雹天气过程的天气背景、雷达资料进行了分析。结果表明,高空冷槽、中低层切变线是主要的影响系统。6月6日冰雹由强单体雹云产生,雹云回波具有超级单体回波特点。雷达初始回波高,雹云发展速度快;强中心呈纺锤状,中低层有弱回波区,降雹前垂直液态水含量有明显的变化。8月26日过程发生在副高内部型环流形势下,由合并加强后的雹云产生降雹。     

夏季新疆石河子沙漠边缘地区的冰雹天气过程的综合分析

选取夏季发生在新疆石河子沙漠边缘地区的7次冰雹天气过程,应用常规观测资料并结合雷达回波资料,从天气形势,物理量场和雷达回波演变特征等几方面进行了综合分析。结果表明:7次降雹过程分别发生在高空槽型和西西伯利亚低涡型两种典型冰雹环流背景形势下,其中高空槽型影响范围更大,破坏更强;较好的水汽条件、对流不稳定条件和较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展。多普勒雷达能很好地监测中尺度天气系统的发展演变过程,回波强度和回波顶高度的变化、速度对和逆风区的出现、垂直积分液态水含量和1h降水累积值的急剧增加、风暴跟踪信息(STI)预警等对冰雹天气的出现具有很好预警意义,对今后的防雹减灾工作有较好的应用价值。     

可能降雹多普勒雷达产品特征指标分析

利用位于河北新乐的CINRAD-SA多普勒天气雷达产品,分析了河北中南部地区2D04年的8次冰雹过程,总结了一些冰雹天气的多普勒天气雷达回波特征指标.当回波强度大于等于50 dBz,回波顶高大于等于10 km,垂直累积液态含水量大于等于35 kg/m2时容易降雹,垂直累积液态含水量越大,冰雹直径越大.回波发展初期2～3体扫内,垂直累积液态含水量迅速增大,一般每个体扫增加10～30 kg/m2,这是冰雹独特的特征.冰雹指数为实心正三角时,大多有降雹.     

夏季新疆石河子沙漠边缘地区的冰雹天气过程的综合分析

选取夏季发生在新疆石河子沙漠边缘地区的7次冰雹天气过程,应用常规观测资料并结合雷达回波资料,从天气形势,物理量场和雷达回波演变特征等几方面进行了综合分析。结果表明:7次降雹过程分别发生在高空槽型和西西伯利亚低涡型两种典型冰雹环流背景形势下,其中高空槽型影响范围更大,破坏更强;较好的水汽条件、对流不稳定条件和较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展。多普勒雷达能很好地监测中尺度天气系统的发展演变过程,回波强度和回波顶高度的变化、速度对和逆风区的出现、垂直积分液态水含量和1h降水累积值的急剧增加、风暴跟踪信息(STI)预警等对冰雹天气的出现具有很好预警意义,对今后的防雹减灾工作有较好的应用价值。     

南疆阿克苏冰雹天气的判识指标研究

利用常规气象资料和CINRAD/CC雷达资料对2009~2012年34个冰雹天气个例进行了分析,统计归纳出南疆阿克苏冰雹天气发生前的环境条件和雹云雷达回波判识指标。结果表明:冰雹发生前期,当850 hPa与500 hPa温差≥30℃,地面露点温度≥10.2℃时,预示冰雹天气发生的可能性较大;对流有效位能在冰雹尺寸相对较大(≥10 mm)时指示效果较好,但对小范围局地冰雹的预报具有一定局限性;0~6 km较弱的垂直风切变也能形成冰雹天气;适宜的0℃层和-20℃层高度有利于冰雹的产生。雹云雷达回波具有的特征:组合反射率因子达到50 dBZ以上;径向速度场往往伴有逆风区出现,部分还出现风暴顶辐散特征;45 dBZ强回波核高度≥9 km,垂直剖面出现前悬回波、穹窿等冰雹特征回波;回波顶高6~8月超过12 km,5月和9月超过11 km;垂直积分液态水含量阈值5月为18 kg·m-2,其它月份为30 kg·m-2;冰雹指数产品至少持续5个体扫出现实心大三角标识。     

新一代天气雷达产品在南疆冰雹天气中的分析及应用

利用南疆阿克苏新一代天气雷达CINRAD/CC的基本产品和导出产品,分析了阿克苏一次冰雹过程的环流背景、环境因子以及冰雹云多普勒天气雷达的回波特征,发现中等强度的垂直风切变和弱回波区是此次冰雹天气的重要特征,并得出垂直累积液态水含量、回波顶高和FY-2C定量产品的简明预报判据,为南疆地区冰雹的临近预报提供了依据。     

石河子地区三次冰雹天气过程的综合分析

选取春季发生在新疆石河子地区沙漠边缘的3次冰雹天气过程,应用常规观测资料并结合雷达回波资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征等几方面进行了综合分析。结果表明:3次降雹过程都发生在典型的高空槽型的冰雹环流背景形势下,较好的对流不稳定条件、水汽条件和较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展。多普勒雷达能很好地监测中尺度天气系统的发展演变过程,回波强度和回波顶高度的变化、速度对和逆风区的出现、垂直累积液态含水量(VIL)增加以及风暴跟踪信息(STI)预警等都对冰雹天气的出现具有指示意义,对今后的防雹减灾工作有较好的应用价值。