晴空回波在强对流天气临近预报中的应用

该文介绍了利用多普勒天气雷达资料判断环境风场辐合、辐散的两种方法:径向速度图像特征定性识别法和EVAD技术定量计算法,并结合2009年8月两次强对流天气过程详细介绍了两种方法的具体应用。统计分析了2005-2008年5-9月晴空回波特征以及不同高度散度和对流出现时间的关系,晴空回波出现在距离雷达中心50km范围之内,反射率因子多在10～20dBZ,径向速度大部分为-5～5m/s;强对流天气出现之前,对流层低层均会出现辐合,可以利用低层连续5个体扫出现辐合作为环境场具有辐合条件的指标。根据统计结果建立了强对流天气临近预警系统,该系统在2009年6-8月试运行,预警命中率为88.9%,虚警率为29.8%,临界成功指数为64.5%,辐合提前对流天气出现时间平均为7.1h,对降低强对流天气漏报率,提高强对流天气的临近预报水平有重要意义。     

天山北坡中部一次强对流天气中小尺度系统特征分析

利用Doppler雷达资料, 结合常规观测资料及T213再分析资料, 对2008年8月26日18:00~19:30发生在天山北坡中部石河子南部山区强对流天气的影响系统和中小尺度强对流天气落区形成的原因进行了详细分析。结果表明： 西伯利亚至巴尔喀什湖冷槽东南象限分裂出的中尺度短波是造成“2008.8.26”强对流天气过程的直接影响系统; 地形辐合回波带是造成这次过程的主要系统; 地形辐合回波带上的中-γ对流单体滚动更迭是强对流天气落区形成的直接原因; 中高层干冷、 低层暖湿, 低层中尺度辐合切变线对强对流天气的发生具有重要作用。回波强度、 回波顶高度的迅速增加、 垂直累积液态水含量的跃增和面积的扩大, 中气旋的出现都对“2008.8.26”强对流天气的发生具有预警指示意义。当回波强度>50 dBz、 回波顶高度>8 km、 垂直累积液态水含量急增到50 kg·m-2以上时, 将预示有强对流天气出现。垂直累积液态水含量的大值区是对流云强度最强的地方, 与强对流天气落区相对应; 其高值区的强度和范围与强降水的强度和范围成正比。在暴雨发生前和发生期间落区附近近低层存在着西南暖湿气流向暴雨中心的输送。     

2004年7月两次强对流天气过程的对比分析

对两次强对流天气过程的影响系统、物理量场和雷达回波特征等进行了对比分析.分析表明：两次强对流过程有许多相似之处,高、低空西南急流适宜配置而引起的高低层动力场的耦合是强对流发生的动力条件,强对流发生在低层露点锋区及低层水汽通量和散度辐合、高层则相应辐散的大值区域.高低层相对散度正值越大,其所产生的雨量也就越大.多普勒雷达反射率因子图上弓状回波的后侧出现下沉入流急流,相应速度图上的速度值越大,回波移动速度越快,预示着所造成的地面风力也就越大.     

2015年7月27日承德市强对流天气过程分析

利用常规气象资料、NCEP/NCAR 6h再分析资料、卫星云图及多普勒雷达资料,对2015年7月承德一次强对流天气进行分析。结果表明:此次强对流过程是500h Pa冷涡、850h Pa暖湿气流、地面辐合线共同作用形成的。低层西南暖湿气流增大,风向风速辐合,水汽通量散度负值中心上移,促进了低层暖湿空气向上输送,为对流云发展提供了充足的水汽。较高K指数、CAPE值及整层上升运动意味着此次过程具备了较好的热力、能量和动力条件。卫星、雷达资料揭示低云顶亮温发展前端高梯度区冰雹等强对流天气发生概率较大;在强风暴发展阶段存在弱回波区、低层风速辐合、风暴顶辐散、垂直累积液态水大值区;当低层偏东风转为西南风并逐渐加强时,雨强达到最强,当中低层逐渐转为西北气流,降水开始减弱。     

贵州2011年4月15日冰雹大风天气成因分析

利用实况观测资料、多普勒雷达资料、TBB资料及NCEP/NCAR再分析资料等对2011年4月15日发生在贵州西南部的强对流天气过程进行了诊断分析。结果表明:此次强对流天气过程是在高空槽、低层切变线和地面中尺度辐合线的配合下产生的,上层干冷、下层暖湿的对流不稳定层结有利于强对流天气的产生;强对流天气的发生发展伴随地面辐合线上多个中尺度对流云团的东移南压;雷达回波上回波中心强度较大,强回波伸展高度也有利于强对流天气的发生;对流有效位能和抬升指数对于此次过程有较好的指示意义,强对流天气发生前,CAPE值跃增,LI值由正转为负值,并且CAPE高值中心区和LI的负值中心区与这次过程的强对流天气发生区域吻合;强对流天气发生在能量锋区和湿度锋区的高能高湿区,当日14 h的θse廓线呈"弓"状,结合温度平流、水汽条件和垂直速度的分析得知中高层有干冷空气向下入侵,强对流天气发生时垂直速度伸展很高,促进深对流系统的发展;对湿位涡分析发现强对流天气发生在700 hPa MPV1负值中心与MPV2正值中心之间的区域。     

陕西中部一次冷涡飑线天气特征分析

对2013-07-31陕西中部地区一次罕见的强对流天气过程气象要素演变及雷达回波特征进行分析,发现该次过程为一次典型飑线天气过程。对此次飑线的生成原因、变化特征进行综合分析,结果表明:此次飑线天气过程是在高空冷涡后部西北气流控制的天气环流形势下出现,高空冷平流和低层暖平流的配置加剧了层结不稳定性。雷达回波图上,飑线以后续线型为主,呈典型的带状回波;强回波的雷达反射率因子、强风速辐合带、垂直累积液态水含量高值中心强弱交替等特征,对此类飑线天气的发生有较好的指示意义。     

玉溪一次强对流天气的中尺度特征分析

利用常规探空资料、NCEP/NCAR再分析资料、地面自动站加密观测资料及T639数值模式资料对2013年6月9-10日发生在玉溪的一次强对流天气进行了诊断分析。结果表明,此次强对流天气是高空槽后西北气流引导冷空气南下并与西南暖湿气流在云南中北部交汇引发的,对流层低层切变线和地面中尺度辐合线、气旋式辐合中心等是此次强对流天气的直接影响系统。其水汽主要源于孟加拉湾,水汽在低层集中和输送并在云南等地上空辐合,为此次强对流天气的发生提供了有利的水汽条件。中尺度强对流云带与地面中尺度辐合系统及对流有效位能(CAPE)不连续带有较好的对应关系,中尺度强对流云带发生、发展的位置和走向与前期地面辐合线基本一致,对流单体在CAPE不连续带大值区一侧容易加强和发展。综合分析地面流场和高分辨CAPE的分布,对强对流天气的短时临近预报有一定指示意义。     

重庆2008年7月21日强对流天气成因及其特征

对2008年7月21日重庆市一次强对流天气过程进行诊断分析,通过分析天气背景,雷达回波,并应用四维变分同化方法反演风场,研究了强对流天气的发展机制.结果表明:高层冷空气入侵和中低层低涡系统强盛的暖湿气流形成的辐合切变是发生强对流的主要原因.雷达观测具有明显的弱回波区和"逆风区";反演水平风场表现为低层强回波前部有一条辐合上升带,到中层辐合上升带与强回波区重合,高层则对应辐散区;从风场的垂直剖面来看,强对流后部为入流区,到达中部后,形成强烈的上升气流,低层辐合带和强烈的上升气流形成强回波.在前部弱回波区处存在强降水下落形成的出流,该气流与暖湿气流辐合造成了浅薄的出流边界.     

完全Q矢量的引入及其诊断分析

参照准地转Q矢量推导，考虑天气系统发展的主要热力强迫因子－非绝热加热作用，引出考虑非绝热效应的完全Q矢量的概念，并应用于实例分析。结果表明，完全Q矢量能较清楚地揭示暴雨天气系统的演变；考虑了湿过程的完全Q矢量在暴雨的诊断过程中显示了更大的优越性；定性而言，完全Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场有助于确定暴雨的落区，暴雨区正好落在低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心之间；定量而言，低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心大小对暴雨强度有显著的指示作用。因而在暴雨的诊断和预报过程中完全Q矢量散度和锋生函数是两个重要的参数。     

山东两次强对流天气雷达特征及环境场对比

利用常规地面和高空观测资料、加密自动站资料和多普勒雷达资料,对2016年6月山东两次强对流天气的雷达特征、环境条件等进行了对比分析,结果表明:6月14日强对流天气主要是横槽转竖引导冷空气南下引起,6月30日强对流天气发生在高空槽前、山东高低层受一致西南气流影响的环流形势下,地面辐合线是两次过程的触发机制。6月14日垂直风切变和风暴承载层平均风均比30日大很多,致使14日的超级单体风暴持续时间更长、强度更强。风暴相对螺旋度的大小对强对流天气强弱程度有指示意义。两次过程都在地面辐合线附近生成,都具有中气旋、高悬的强回波、有界弱回波区、回波悬垂、风暴顶辐散等雷达特征,不同的是14日具有倒V形缺口、中层径向辐合、冰雹散射和钩状回波等特征,30日具有窄带回波、径向速度大值区等特征。两次过程都出现了弱旋转对应地面都带来小冰雹天气,这在预报业务中值得注意。两次降雹与风暴单体高度及强度、垂直累积液态水含量及密度、中气旋厚度、最大切变和持续时间密切相关。     

渝西一次强对流风暴过程的中尺度特征分析

利用常规观测资料、地面加密自动站资料、ADTD地闪资料和天气雷达资料,分析了2011年7月23日重庆西部一次强对流风暴过程的中尺度特征。结果显示：（1）此次强对流天气是在“两高一低”环流背景下发生的,强的层结不稳定、低层水汽充足、大的下沉不稳定能量及0-6 km中等强度垂直风切变为其提供了有利的环境条件。（2）地面灾害性大风主要集中在地面强降水及地闪密度中心附近,地面观测到与地面大风相联系的辐合线、辐散区、冷池及雷暴高压等中尺度特征,地闪以负地闪为主,负、正地闪之比约为101：1。（3）造成极端大风和短时强降水的强对流风暴在雷达回波图上具有明显的阵风锋、回波悬垂、弱回波区和有界弱回波区等特征;在径向速度图上,具有明显的中气旋、辐散区、大风区、前侧入流、高层辐散和低层辐合等特征,这些特征对地面灾害性大风具有一定的监测预警意义。     

2012年盛夏山东西部一次短时强降水天气的形成机制

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、卫星云图和雷达资料,对2012年7月4日山东省西部一次短时强降水的天气形势、物理量条件、云图和雷达回波特征进行分析。结果表明：在有利降水的大尺度天气系统背景下,低层冷空气和中尺度天气系统造成了本次短时强降水天气;低层925hPa和1 000 hPa的充沛水汽和辐合上升运动有利于强降水天气的发生,正涡度中心对应强降水中心;地面辐合线和低压环流造成本次短时强降水天气;中尺度对流云团和地面中尺度系统相对应,其位置和维持时间与强降水的落区和时间基本一致。雷达组合反射率因子〉45 dBZ的强回波区与强降水落区基本吻合;雷达平均径向速度产品逆风区中辐合流场的出现和维持及回波顶高的上升对应地面中尺度气旋式环流的形成和维持;逆风区中辐散流场的出现和维持及回波顶高的下降,对应地面中尺度气旋式环流的减弱;短时强降水出现的初期,垂直累积液态水含量出现了一个峰值,峰值出现时间提前于较强降水时段。     

一次秋季强降水超级单体风暴过程分析

利用雷达、加密自动站、NCEP再分析资料和常规观测资料,对2011年11月4日发生在江苏中北部由超级单体产生的短时强降水过程,经分析表明:(1)本次过程中500 hPa为西南暖干气流,上下层温度平流差动不明显,上下层湿度平流差动是前期位势不稳定建立的主要原因。(2)超级单体风暴低层强烈的后侧入流,不断为其输入暖湿气流,其前侧为强烈的上升气流,而高空有较强的后向流出。在这种流场的作用下,超级单体风暴的发展得到加强和维持。(3)对流首先在700 hPa相对湿度梯度大值区与地面中尺度辐合线相交处被触发,整个过程中强对流回波出现在地面中尺度辐合线附近,并伴随其东移。东移的地面辐合线与盐城东部局地生成的对流风暴所造成的地面辐散出流相遇,演变为一条新的地面辐合线,地面辐合显著增强,导致短时强降水的发生。中尺度地面辐合线的移动和增强在这次超级单体风暴过程中起到了触发和维持、加强的作用。(4)对流发展初期,地面辐合区对应着未来对流回波生成区域,有很好的超前性;随着对流发展,地面负散度大值区与对流回波区逐渐重合,当散度场出现临近正负散度中心对时,对流发展达到最强。     

黄土高原一次引发短时致洪暴雨MCC的特点及成因

利用MICAPS资料、多普勒天气雷达资料和NCEP资料等,对2013年7月25日黄土高原一次引发短时致洪暴雨MCC的特点及成因进行了分析。结果表明:300hPa天气尺度反气旋和500hPa天气尺度西南气流是MCC在对流层中上层的直接影响系统,700hPa α-中尺度横切变和850hPa副热带高压西侧α-中尺度低涡是MCC在对流层低层的直接影响系统;地面湿焓场低值舌的活动是MCC触发机制之一;地面湿焓场≥40℃高值中心区和MCC生成区相对应;MCC生成区在径向速度场上出现西南低空急流的生成和维持、逆风辐合区的生成和维持,低层辐合和高层强辐散的配置,为MCC的生成及暴雨的形成提供了动力条件;冷暖平流的配置也为MCC生成和东移发展创造了有利条件;空间剖面图上看到的湿螺旋度高值带对MCC生成发展和东移具有指示意义。      

阿坝州南部两次致灾泥石流天气过程对比分析

利用NCEP再分析资料、常规高空及地面常规资料、自动站资料,对2010年8月13日和2011年7月3日阿坝州东南部特大暴雨形成机制以及产生泥石流情况进行了探讨。结果表明:两次强降水天气过程发生在不同的环流背景下,但与副高位置、高原槽、地面冷空气等因素密切相关。两次过程强降水落区都为高空辐散、低空辐合区,且该地区存在强的上升运动,水汽辐合明显。从湿位涡分析得出,强降水区域一般会出现在对流层中下部MPV1负值中心和低层MPV2正值中心的范围内。      

多普勒雷达的速度图像特征及其在一次降雪过程中的应用

该文首先介绍了大面积降水的多普勒天气雷达径向速度PPI图像识别技术, 包括:①冷暖平流与大尺度辐合辐散运动叠加的图像特征; ②由零线的朝向和正负速度面积、径向速度值的大小判断风向风速辐合辐散的图像特征, 然后介绍了利用EVAD技术由雷达基数据定量计算大气平均散度和平均垂直速度的方法, 最后应用图像识别技术和EVAD方法对石家庄2004年冬季的一次大面积降雪过程进行了详细分析, 发现:此次大面积降雪过程有明显的辐合辐散图像特征, 径向速度值小, 辐合辐散弱, 始终存在暖平流。另外, 降雪强度和散度、垂直速度关系密切:辐合层厚度加大, 辐散抬高, 则降雪加强; 辐合、辐散层高度降低, 则降雪减弱。同时, 由EVAD技术定量计算的散度和相同时刻由径向速度图像产品定性分析的辐合、辐散基本一致。     

基于相对风暴径向速度场的辐合区自动识别算法

该文提出一种从相对风暴的径向速度图中自动识别中层径向辐合特征的算法,即相对风暴中层径向辐合特征自动识别算法.算法首先识别出单仰角径向速度图上每个径向的正-负速度段,并按照一定规则对其进行配对,形成径向辐合段;然后在二维锥面上做水平相关分析得到二维径向辐合块,再对二维辐合块进行垂直相关分析,形成风暴的三维径向辐合体,计算...     

多普勒雷达径向散度在迎风坡降水中的应用

以太行山东部3次迎风坡降水过程为例,分析了由多普勒雷达原始资料计算得到的径向辐合与迎风坡降水分布的关系:迎风坡降水大值区落在临近径向的辐合大值区的弱辐合区内,且降水中心落在正径向速度开始减小的边界同NE风急流相交的位置。连续分布的径向辐合越强,降水越强。同时以2004年7月11—12日过程为例说明单站径向辐合和降水率的关系:径向辐合越强,降水越强,且径向辐合变化超前于降水率变化1h以上;径向辐合持续减弱3h以上,降水率减小,直至结束。径向散度对迎风坡区域的降水预报有很好的指示作用:综合分析区域径向辐合分布和单站径向辐合随时间的变化,可以预测迎风坡降水的落区、发展及生消。     

2013年湖南首场致灾性强对流天气过程成因分析

应用湖南多部雷达和探空资料、中小尺度自动气象站资料、南岳高山站逐时观测资料及LAPS局地分析资料,对2013年3月19日湖南首场致灾性强对流天气过程的成因进行综合分析,并探讨强冰雹和雷暴大风预警着眼点及其可预警性。结果表明:强对流发生前,近地面晴空辐射增温、对流不稳定层结、强的垂直风切变、强温度梯度直减率以及近地层较好的水汽条件为强对流风暴发生发展提供了良好的潜势条件;中低层冷平流、地面中尺度辐合线、能量锋和露点锋以及近地面层弱辐散、中低层强辐合、高层强辐散的动力耦合结构是强对流发生的有利天气背景,中低层冷空气是这次强对流过程的触发机制;强对流风暴的前期以超级单体风暴和多单体风暴为主,超级单体风暴东移北上过程中与湖南西部不断新生的对流回波结合后发展成飑线,飑线维持、发展过程中出现"弓形"回波、中层径向辐合(MARC)、低层辐散、速度大值区等特征;在短临预警服务中,中低层明显的钩状回波结构、持续偏高的反射率因子和垂直积分液态水含量(VIL)值为靖州强冰雹预警的发布提供了有效依据,而低仰角距离地面1 km内的径向速度大值区(大于20 m.s-1)则为道县雷暴大风预警提供重要参考。