新一代天气雷达中气旋产品特征值统计和个例分析

利用合肥新一代天气雷达从2001年至2005年的中气旋产品,对中气旋产生的时间、空间和各种特征值进行相关统计分析,发现持续时间在3个体扫以上的中气旋与雷雨大风和龙卷有很好的对应关系,通过对典型强风过程分析,得出了底高、顶高和最强切变高度变化、最强切变与灾害性天气发生的对应关系,为预报员及时准确预报雷雨大风、龙卷提供参考依据。     

江西局地强对流天气的多普勒天气雷达产品特征

利用江西省2002--2007年局地强对流天气过程的多普勒天气雷达产品资料,通过统计分析多普勒天气雷达最大反射率因子、垂直积分液态含水量及其密度、三体散射和中气旋等产品特征,对江西省突发性局地强对流天气的临近预报预警进行研究。结果认为,江西突发性局地强对流天气主要出现在春季和夏季,夏季突发性局地强对流风暴的伸展高度普遍比春季高。最大反射率因子≥55dBz可以作为局地强对流天气预警的临界指标,≥60dBz可以作为局地冰雹预警的临界指标;VIL密度≥2．8g/m^3可以作为局地强对流天气预警的临界指标,≥3．2g/m^3可以作为局地冰雹预警的临界指标,≥4．0g/m^3可以作为较大冰雹预警的临界指标。三体散射是大冰雹的有效判据。风暴内出现中气旋特征,应立即发布强对流天气预警。很多突发性局地强风暴不一定会出现中气旋特征报警,在这种情况下应通过分析径向速度产品来判断中气旋特征。     

2004年两次对流风暴的多普勒雷达资料对比分析研究

误码用常规天气资料、卫星云图、多普勒雷达资料对2004年6月20日、2004年6月24日在河北境内发生的两次风暴天气进行了对比分析,分析表明：（1）速度场的涡旋分析与M产品的结合,可以从雷达资料中获得局地强风和冰雹预报的参考信息;（2）云图中圆形的云团强弱和雷达垂直积分液态含水量的大小,能够反映风暴的强弱。     

用CINRAD-SA雷达产品识别冰雹、大风和强降水

利用位于河北新乐的CINRAD-SA多普勒天气雷达（回波强度、回波顶高、速度回波、垂直积分液态含水量、组合反射率、冰雹指数、中气旋、风廓线等）产品，对发生在河北省中南部地区的冰雹、强风、大型降水天气过程进行了统计分析。从中得到了不同天气类型的多普勒雷达指标，为今后利用多普勒雷达识别各类天气提供参考依据。     

北京短时局地暴雨多普勒天气雷达观测分析

中小尺度天气系统造成的短时局地暴雨的临近预报目前仍是预报中的难点,也是2008年奥运会提供精细化预报需要进一步研究的问题。了解不同云系的结构及雷达回波的特征,还可以为人工增雨制定最佳作业方案,选择最佳作业时机。用每小时的地面自动站雨量资料结合北京市气象台的多普勒天气雷达资料,查找出造成北京2004年夏季(6~8月)的短时局地暴雨天气的雷达回波单体。对多普勒雷达回波资料分析表明:在多普勒径向速度图上“辐合点”、“中气旋”的图像特征出现有利于局地暴雨发生,并提前于暴雨。对突发性局地暴雨的临近预报有一定的指示意义。     

宁夏“5·16”强对流天气跟踪分析及预报模型建立

利用逐时自动站资料、WRF模式数值产品、卫星云图、雷达产品等资料对2009年5月16日宁夏冰雹、短时强风等强对流天气进行了跟踪预报分析。结果表明：利用水汽通量散度数值产品中大气低层水汽通量的辐合或辐散可作为对流活动产生的重要依据之一。而卫星云图中的强对流云团的识别和新一代天气雷达基本反射率强度、液态水含量、冰雹指数、中尺度气旋产品是短时冰雹天气及短时雷雨大风天气预报的有利工具。并对2004—2008年出现的冰雹天气进行统计分析,建立了宁夏冰雹天气预报预警模型。     

广东一次强对流天气过程分析

利用常规探测资料和雷达等非常规资料,对2007年4月17日一次大范围强对流过程的天气背景、物理量诊断、雷达回波演变特征等进行了分析,结果表明:雷达反射率图上出现的三体散射回波以及对应的径向速度图上中等强度的中气旋预示着强冰雹的出现,局地剧烈天气(大冰雹和11级强风)出现在锋前,而大范围的强对流天气则出现在锋面附近;干冷...     

宁夏“5·16”强对流天气跟踪分析及冰雹预报模型

利用逐时自动站资料、WRF模式数值产品、卫星云图、雷达产品等资料对2009年5月16日宁夏冰雹、短时强风等强对流天气进行了跟踪预报分析。结果表明:利用水汽通量散度数值产品中大气低层水汽通量的辐合或辐散可作为对流活动产生的重要依据之一。而卫星云图中的强对流云团的识别和新一代天气雷达基本反射率强度、液态水含量、冰雹指数、中尺度气旋产品是短时冰雹天气及短时雷雨大风天气预报的有利工具。并对2004—2008年出现的冰雹天气进行统计分析,建立了宁夏冰雹天气预报预警模型。     

CINRAD/SA中气旋产品与强对流天气

分析了济南新一代天气雷达2002年观测到的14次中气旋产品和滨州新一代天气雷达2001年1次风暴过程的中气旋产品。产生这些中气旋的风暴中有一次超级单体风暴和一次小型超级单体风暴，中气旋在这两次风暴中都维持了较长的时间。风暴产生了冰雹和雷雨大风天气。其余几次中气旋维持时间很短，产生这些中气旋的风暴不一定产生冰雹等强天气，预报时可在中气旋强度的基础上，结合环境条件和雷达的其它产品分析判断。     

新一代天气雷达中气旋识别产品的统计分析

利用福建龙岩新一代天气雷达资料对2003—2007年中气旋产品进行统计分析,重点对经人为判定确认为中气旋,并持续3个体扫以上中气旋特征及其对应风暴的特征进行分析。分析表明:持续3个体扫以上中气旋对应风暴与冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气的产生有很好的对应关系,通过对典型强对流天气过程分析,得出了中气旋发展高度、最强切变高度变化规律,切变、中气旋强弱与不同类型强对流天气的对应关系。为预报员及时准确预报短时强降水、冰雹、雷雨大风提供参考依据。     

逾量旋转动能在区分我国龙卷与非龙卷中气旋中的应用

多普勒天气雷达中气旋算法是为探测直径在1.8～9.2km(1～5nmi)的中气旋而设计的。绝大多数强龙卷都属于发生在中气旋内部的超级单体龙卷,但并不是所有的中气旋都能发展成龙卷。文中引入中气旋核的逾量旋转动能(ERKE)概念,结合中气旋算法和速度产品,分析了龙卷和非龙卷中气旋个例维持期间ERKE值的演变特征,并计算了一些超级单体风暴个例的中气旋初始的ERKE及其权重高度值。结果表明,与非龙卷中气旋相比,龙卷中气旋中ERKE的值普遍较大且其权重高度较低;超级单体风暴的初始中气旋ERKE值及其权重高度可以有效地区分中、低对流层中的龙卷和非龙卷中气旋,并可作为龙卷中气旋识别的定量指标。同时在我国平均中气旋气候特征的基础上,还绘制了ERKE图解,可从中气旋旋转速度和旋转半径快速查得对应ERKE值的大小。     

新一代天气雷达超级单体风暴中气旋特征分析

超级单体风暴常伴随着冰雹、雷雨大风等强对流天气,最本质的特征是有一持久深厚的几千米尺度的涡旋——中气旋。利用2003--2009年福建龙岩新一代天气雷达观测到的32次超级单体风暴,分析了超级单体风暴中气旋的时空分布、结构特征以及旋转速度大小、中气旋顶和底的高度、伸长厚度以及切变值等特征量。结果表明：90％以上的超级单体中尺度气旋是与冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气相联系的。统计8次有详细灾情的雷雨大风或冰雹天气过程发现,中气旋强度不断加强,中气旋厚度加大,最强切变中心突降时将产生大风或冰雹等强对流天气。     

Single-Doppler Radar Analysis of a Mesocyclone in the Taiwan Strait

In this study, the kinematic and precipitation structures of a mesocyclone associated with a hook echo were analyzed using single Doppler radar data. The mesocyclone was embedded in a mesoscale convective rainband near northern Taiwan coastline on 10 September 2004. The synoptic environment was characterized by a moderate convective available potential energy (CAPE) and a moderate ambient vertical shear from surface to 5 km.In addition, a pronounced low-level mesoscale shear/convergence zone, which resulted from the interaction of two tropical depressions, was also identified in the northwest coast of Taiwan,providing a favorable dynamic condition for the development of the mesocyclone. Analyzing single Doppler dipole signature shows that this mesocyclone formed initially at low levels, then deepened and strengthened rapidly into mature stage with the vertical depth exceeding 8 km. The diameter of the mesocyclone decreased with the height at the time of vortexgenesis, and then evolved into columnar structure accompanied with the broader diameter in middle layer. The mesocyclone lasted for about 2 h. The Ground-Based Velocity Track Display (GBVTD) method was applied to retrieve the axisymmetric circulation of the mesocyclone. The GBVTD-derived primary circulation showed the radius of maximum wind (RMW) of the mesocyclone was about 5--6 km and varied from inward tilting to outward tilting with time. The axisymmetric radial wind field was initially characterized by a low-level inflow inside the RMW and outflow outside the RMW, respectively. The strongest reflectivity was associated with a stronger updraft near the RMW, and a weak downdraft was located at the center of the mesocyclone.Subsequently the downdraft and reflectivity near the mesocyclone center strengthened obviously, accompanied with the low-level outflow, strong updraft as well as high reflectivity extending outside the RMW. The relative tangential wind initially exhibited a wavenumber 1 asymmetric structure with the maximum wind region at the left portion of the meso cyclone and shifted counterclockwise with height. The axisymmetric tangential wind strengthened and reached its maximum intensity with a value about 20 m s-1 at z=1 km. After that the axisymmetric tangential wind decreased rapidly, meanwhile the wave-1 asymmetric structure redeveloped with the maximum wind at the left-front of motion. In summary, the evolution and structure of the mesocyclone is similar to that observed within a non-supercell mesocyclone. It is worth to mention that the axisymmetric circulation characteristics of the mesocyclone at its mature stage are very similar to those observed in a mature typhoon. However, there are significant differences, i.e., the size is much smaller, the lifetime is much shorter, and the downdraft in the center is produced by precipitation instead of compensating subsidence.     

台湾海峡中气旋结构特征的单多普勒雷达分析

2004年9月10日傍晚,在台湾北部海面大范围中尺度对流雨带中有一钩状回波并伴随中气旋.受台湾东北部和西南部海面两个热带低压系统的环流影响,海峡北部海面有一大尺度的风切辐合带,为中气旋发展提供了有利环境.文中利用台湾地区北部民用航空局中正机场多普勒雷达资料,分析中气旋特征,结果显示此中气旋由低层形成随后向上发展,最高可达8 km以上,内核直径先是低层大中层小,随后中层扩大与低层接近成圆柱状,之后快速减弱,整个过程约2 h.进一步用地基雷达风速轨迹显示法(GBVTD)反演中气旋成熟期间的环流结构变化,结果显示在分析期间,最大风半径维持在5-6 km,且随时间在高度分布由向内倾斜转化为无明显倾斜再到向外倾斜.轴对称径向风先在低层最大风速半径以内有外流,以外有内流,在最大风速半径处为上升运动区并伴随强回波,而在气旋中心附近为下沉运动区.随后气旋中心回波和下沉运动均逐渐增强,同时低层外流增强并扩散至最大风速半径外,相应的上升运动和强回波也移至最大风速半径外.切向风先呈现波数1的非对称结构,最大风速区位于气旋移动的左侧,且随高度有沿逆时针方向旋转的现象,随后显著增强,分布趋于对称,最大轴对称切向风达20 m/s位于约1 km高度.此后切向风速逐渐减弱,同时波数1非对称结构又有加强的趋势,最大风速区位于移动方向左前侧.中气旋发展过程和结构同其他地区观测的非超级单体微气旋非常相似,其成熟期环流特征同台风结构也非常类似,不同之处在于其中心下沉运动及低层外流为降水所造成,且尺度和生命期均远小于台风.     

湖南省永州市2006年4月10日龙卷分析

利用灾后调查资料、常规天气图及永州多普勒雷达资料,分析2006年4月10日凌晨发生在湖南省双牌县理家坪乡出现的严重风灾。结果表明:这是永州市自有气象记载以来首次确认的龙卷灾害;该龙卷为超级单体龙卷,具有非常经典的钩状回波特征;强的水平风垂直切变和热力不稳定环境促使了超级单体中的中气旋的产生,中低层的辐合最终在中气旋中形成龙卷。     

山东半岛两次海风锋引起的强对流天气对比

利用常规地面和高空观测资料、烟台和青岛多普勒天气雷达资料、加密自动气象站等资料分析2014年7月14日(“7·14”)和2009年6月29日(“6·29”)山东半岛两次海风锋引起的强对流天气。结果表明:“7·14”强对流天气发生于冷涡后部前倾槽的环流形势下, 明显的静力不稳定层结、中等大小的对流有效位能及垂直风切变相对偏弱, 是此次对流风暴持续时间短且降雹范围较小的原因; “6·29”过程是东北冷涡影响下的强对流天气。海风锋、阵风锋、地面辐合线是两次过程的触发机制, 两次过程都出现了高悬的强回波、弱回波区、回波悬垂、钩状回波、中气旋等超级单体回波特征; 大冰雹形成期表现为中气旋垂直伸展较大和旋转较强, 两次过程的超级单体风暴均由海风锋触发的靠近山脉的风暴发展加强而成, 即地形与海风锋结合导致的更强抬升在加强对流风暴并演化为超级单体风暴中起了关键作用。但“6·29”强对流天气过程出现了强中气旋, “7·14”强对流天气过程出现了弱中气旋, 因此, 前者对流范围更大、强度更强。     

南京雷达中气旋产品特征值统计分析

为了研究南京中气旋的特征,利用南京新一代天气雷达探测资料对2005-2013年的中气旋产品特征进行统计,重点对持续3个体扫以上的中气旋结构特征进行分析。结果表明:中气旋通常产生在对流有效位能较高和风垂直切变较大的环境条件下,6-7月是中气旋的多发时段,主要出现在午后到前半夜,中气旋的底高、顶高和最强切变与中欧的中气旋分布相似;高质心中气旋有利于冰雹的产生,而低质心、强切变中气旋有利于产生龙卷。      

多普勒天气雷达径向速度图上的雹云特征

不同的强对流天气造成的灾害和社会影响差别很大。通过对北京地区2001年和2002年出现的32次降雹时伴随出现的天气现象分类和对雹云多普勒天气雷达径向速度场图像特征的分析统计, 得出“大风区”、“中气旋”是经常出现降雹的多普勒径向速度图像特征。“大风区”常伴随出现强风冰雹, 而“中气旋”则常伴随出现暴雨冰雹, 这对于判别冰雹云产生什么样的天气现象是有指示意义的。