基于雷达资料的雷电特征分析及预警

利用2009年6-8月南京Doppler雷达资料和江苏闪电定位资料,通过对雷电活动过程与雷达回波强度、回波顶高及垂直累积液态水含量的特征关系的分析,得出适合于江苏地区夏季（6-8月）雷暴预警的因子：40dBz回波强度发展到7 km高度及以上,垂直液态水含量（VIL）值达到25 kg/m2,风场在雷电发生前多表现为强烈的...     

江西两次雷击事件雷达回波特征分析

为了做好江西雷电监测预警和预报服务工作，使用天气图资料、地面气象要素、雷电数据、江西WebGIS雷达拼图、单部雷达产品等资料，采用天气学、统计学和雷达气象学等分析方法，对2021年3月江西两次雷击事件进行分析，结果表明：（1）两次雷击事件是由超级单体和强单体回波系统影响产生。（2）超级单体回波有四个特征：①具有≥60 dBZ回波强度，并存有≥65 dBZ回波核；②强回波面积≥10×10 km2；③强回波梯度≤8 km；④在强回波移动方向的下风方有云砧形成的“前伸”回波结构；强单体回波的回波强度（没有回波核）、强回波面积、强回波梯度和“前伸”回波结构都弱于超级单体回波。（3）超级单体CR回波强度达到65 dBZ，ET回波顶高达到11～12 km，VIL垂直累积液态水含量达到60 kg/m2；垂直反射率因子RCS向移动方向倾斜、55 dBZ强回波顶高达到8 km、65 dBZ强中心悬挂在6 km高度；垂直径向速度VCS在强回波区存在速度对、-5～19 m·s-1 速度达到弱切变的强度。（4）强单体回波CR强度达到60 dBZ，ET顶高达到9～10 km，VIL垂直累积液态水含量达到50～60 kg/m2；强单体回波垂直反射率因子RCS倾斜角度弱于超级单体，55 dBZ强回波顶高达到8 km，60 dBZ强回波高度伸展到6 km，没有65 dBZ强回波中心；垂直径向速度VCS表现为正速度区分成上下两层。研究结果为江西雷电天气的监测预警和预报服务，减轻雷击灾害提供有指导意义的范例。     

武汉地区雷电预警阈值研究

利用湖北新一代多普勒雷达、闪电定位仪、电场仪等探测设备获取的大气探测资料,采取概率统计方法,就武汉市2012年1月至2014年7月184次雷暴过程中的1067次闪电和预警指标的相关性进行统计分析,初步确定武汉地区雷电预警指标阈值。结果表明：雷电发生与大气电场强度、雷达回波反射率因子、回波顶高、垂直累积液态水含量等指标关系密切;大气电场强度阈值为2 kV/m左右;-10 ℃高度上回波强度大于等于40 dBz且回波顶高为6 km左右、垂直累积液态水含量大于等于10 kg/m2可以作为武汉地区雷电预警阈值,且不同的月份阈值有所变化。     

贵州一次短时强降水雷达演变特征分析

利用贵阳多普勒雷达资料及自动站观测资料对2012年7月16日影响贵州大部且持续时间长的短时强降水天气进行详细分析。研究表明:短时强降水出现开始阶段,雷达回波显示出强度为35 d Bz,且回波局地性强、回波顶高8 km、垂直液态水含量5 kg/m~2;短时强降水大面积发展阶段,回波发展迅速并不断合并成片,回波顶高达到10~12 km,且垂直液态水含量1.8 kg/m~2,配合超低空急流形成大面积强度为40~45 d Bz的回波;短时强降水趋于结束阶段,片状回波逐渐减弱分散,但仍存在强度为40 d Bz、回波顶高8 km、垂直液态水含量1.8 kg/m~2的小块状回波。     

一次强雷暴天气分析

对2010年9月13日发生于浙江中部义乌市境内的3个雷暴云团,从大气环流形势、探空资料、云图、雷达资料和大气电场等资料进行分析,认为这次义乌风雹天气是在高空500 hPa副高边缘控制,底层有弱冷空气渗透南下,东部沿海的主导风向由西南风明显转向东南风,垂直风风切变明显条件下发生的;探空资料反映低层湿度相当充沛,中层有明显的干暖盖,层结条件为极不稳定;云图上表现有强对流云团;在雷达图中的3个雷暴云团均有60 dBz以上强度的强回波,回波顶高达14 km以上,垂直累积液态水含量达35 kg/m2以上;大气电场仪的监测有足够强的电场,已超过5 kV/m,一旦有雷暴云经过,将会发生雷击事件;若监测到组合反射率强度、回波顶高、垂直累积液态水含量3者较强且同时跃升特别明显,尤其是垂直累积液态水含量跃升量明显较大(如每个体扫跃升10 kg/m2以上)之时,即可发布强对流风雹或强雷电等天气预警。     

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。     

冰雹云的多普勒天气雷达识别参量及其预警作用

使用宜昌多普勒天气雷达基数据资料,采用统计计算方法,分析了2004—2008年宜昌境内52块强对流云的特征。结果表明：（1）在宜昌地区,产生冰雹的对流云中其平均最大反射率因子均在50 dBz及以上;回波顶高均在9 km以上,最高达到22 km,其中80%的冰雹云的回波顶高在12～16 km之间;最大垂直液态含水量在50 kg.m-2以上的比例为76%;利用回波强度、回波顶高和垂直液态含水量均不能很好地辨别雹云和雷雨云,但可将这些参量作为冰雹发生的参考条件。（2）利用45 dBz回波顶高可较好地识别冰雹云,当强回波高度达到7.6 km时预示有冰雹出现,其临界成功指数达86%。（3）降雹前,强中心回波顶高会出现跃增现象,跃增后不久地面出现降雹,这一特殊现象有助于提前进行冰雹预警。     

贵州一次暖区飑线大风与大冰雹的雷达结构特征分析

利用常规高空和地面探测、观测资料,地面加密自动站分钟数据资料以及榕江站、贵阳站C波段多普勒天气雷达探测资料,分析了2020年3月23日贵州强对流天气的环流形势,并重点分析了榕江飑线大风及长顺大冰雹雷达回波特征。结果表明:(1)此次飑线大风与大冰雹发生在南支槽前暖区,地面热低压发展推动辐合线移动、低层西南暖湿气流、中层干冷空气、合适的0℃和-20℃高度均为此次飑线大风及大冰雹的产生提供了有利的环境条件。(2)雷达回波大冰雹特征突出:强回波悬垂,有界弱回波区,弓形回波,中心强度强(60 dBz以上)且50 dBz强回波伸展超过-20℃高度达到9 km以上,垂直积分液态水含量最高达到了70 kg/m~2,连续超过两个体扫VIL≥60 kg/m~2,回波顶高连续超过两个体扫在15 km以上。(3)飑线雷达回波大风特征明显:弓形回波形态特征明显且移动较快,移速约40 km/h,低层径向速度大,中层径向辐合大风区下传,速度零线通过观测站后大风加速。(4)短临预警业务中,对飑线大风天气,应重点关注低仰角速度大值区、中层径向辐合和弓形带状回波生成后移动发展对下游地区的影响;对大冰雹天气,应重点关注大于50 dBz强回波垂直扩展的高度、VIL和ET高值区的维持等。     

黔东南2012年4月10日大冰雹天气过程雷达回波特征分析

利用三穗新一代多普勒天气雷达对2012年4月10日发生在贵州省黔东南州的大冰雹天气过程进行跟踪探测,揭示了冰雹云形成发展、成熟和消散过程的主要回波特征。结果表明,强对流天气过程由多个对流单体组成,强回波区的反射率因子超过65 dBz,三体散射长钉的反射率因子最大值为21 dBz,最大长度20 km;径向速度有风暴顶辐散特征和逆风区存在,逆风区存在对大冰雹的出现有很好的指示作用;垂直累积液态水含量出现跃增现象,最大垂直累积液态水含量为56 kg.m-2;垂直风廓线中风向、风速出现较大垂直切变。     

天山北坡中部一次强对流风暴的雷达回波特征分析

利用Doppler雷达产品、结合常规观测资料,对2008年7月25日发生在石河子垦区中部、南部强对流天气的雷达回波特征进行了详细分析。结果表明:石河子垦区2008年7月25日强对流风暴发生在西伯利亚至巴尔喀什湖冷槽东南象限的对流不稳定层结中,近低层至地面有中尺度辐合切变线。该强风暴呈现出超级单体螺旋状回波,相应的径向速度图上出现中气旋和中尺度辐合带;冰雹的强回波中心强度达65dBz,60dBz回波顶高达5km、65dBz回波顶高达3km,垂直累积液态含水量由10kg.m-2跃增到75 kg.m-2,暴雨的强回波中心强度为55dBz,55dBz顶高达3.5km,垂直累积液态含水量由15kg.m-2增加到55 kg.m-2;Doppler雷达产品特征对冰雹、暴雨等强对流天气监测预警具有重要的指示意义。     

准噶尔盆地南缘一次强对流风暴雷达回波演变特征

利用Doppler雷达产品,结合常规观测资料对2008年7月25日中国准噶尔盆地南缘冰雹、强降水的雷达回波结构演变特征进行分析。结果表明：此次冰雹、强降水天气过程发生在西伯利亚至巴尔喀什湖冷槽东南象限的对流不稳定层结中,近低层至地面有中尺度辐合切变线。强风暴的演变可归为＂逗点—‘人’字形—螺旋形＂3个回波阶段,相应径向速度图上出现＂逆风区＂、中气旋和辐合区。冰雹的雷达回波强度中心值超过65 dBz6,0 dBz回波顶高为5.5 km,65 dBz回波顶高为3.0 km。垂直累积液态含水量由10 kg·m^-2增至70 kg·m^-2。强降水的雷达回波强度中心值达60 dBz,55 dBz回波顶高为3.7 km6,0 dBz回波顶高为2.2 km。垂直累积液态含水量由15 kg·m^-2增加至55kg·m^-2。Doppler雷达产品对冰雹、强降水天气监测预警具有指示意义。     

雷达资料在黔东北雷电预警中的应用研究

利用贵州省铜仁市新一代多普勒天气雷达资料和贵州省气象局闪电定位仪资料,对黔东北2013-2015年5-8月对流性降雨过程中的雷电活动与雷达回波单体之间的相关性进行统计分析,提取出反映雷电活动的雷达产品特征量,得出该区域雷电预警阈值。结果表明:35.0 d Bz回波顶高(ET)突破-10℃层高度和25.0 d Bz回波顶高突破-20℃层高度这两个指标预警效果较好,成功预警率POD为0.99和0.96,预警提前时间Tw分别为23和17 min;回波顶高大于9.0 km预警雷电发生,预警提前时间为11 min;垂直液态水含量可以作为雷电预警的必要条件,其值介于5.0~15.0 kg·m-3。     

渭北一次强对流天气预报解析

分析2007年7月12日下午在铜川、澄城等地发生的强对流天气,试图寻找渭北强对流天气的预报着眼点;分别从天气学、物理量诊断、卫星云图和新一代天气雷达图像等方面分析,总结预报失败的原因。结果表明：利用新一代雷达的反射率、基本速度与垂直累积含水量、回波顶等产品,可以提前0．5h以上预报预警渭北强对流天气,其中垂直累积含水量大于50kg／m^2、回波顶高大于12km对预警渭北强对流天气最有指示性。     

江西局地冰雹WebGIS雷达拼图回波特征分析

使用MICAPS系统平台、江西强天气监测平台、江西雷电监测平台、江西WebGIS雷达拼图平台等数据,采用形态分析方法,对2018年3月14日和4月5日井岗山、瑞昌、永修局地冰雹进行分析,结果表明:局地冰雹往往由超级单体回波所为,其影响范围较小,冰雹直径为5～10 mm,降雹时间约30 min。500 hPa、700 hPa和850 hPa有较强的暖湿西南急流,低层湿舌向东北伸展,地面有冷锋过境或存在辐合线,是强天气发展加强的重要天气系统。弓状回波带向前突出部分的前方有对流单体回波产生并且逐渐靠拢时,会使前方单体回波发展成为超级单体回波结构而产生冰雹等强天气。回波的合并是与回波的"传播"相联系的,回波的传播方式一方面加快了回波的移动速度,另一方面改变了回波的移动方向。局地冰雹回波产品特征:强度达到60～65 dBz、回波顶高ET达到9～12 km、液态含水量VIL达到40～60 kg·m~(-2)、垂直显示方式RHI上55～60 dBz强回波顶高达到5～6 km、有虚假回波伴随或有不特别明显的悬挂回波结构等特征。江西WebGIS雷达拼图上对冰雹等强天气的监测更为直观、明显,在识别冰雹回波上有较好的指示:短带回波中心强度从55～60 dBz发展为60～65 dBz时地面开始降雹;超级单体回波由55～60 dBz发展为60～65 dBz时预示着可能出现冰雹等强天气。冰雹的预报着眼点就是根据WebGIS雷达拼图上的以下特征来把握:1)60～65 dBz(粉红色)回波范围大于10×10 km,回波形状呈椭圆形;2)40 dBz(橘黄)回波界线与65 dBz回波界线梯度大;3)60～65 dBz回波中心有65～70 dBz(紫色)回波"核";4)强回波下风向有"前伸"回波结构。     

陕西中部一次超强雷暴天气的中尺度特征及成因分析

利用2007年8月8～9日陕西中部一次超强雷暴天气的闪电定位资料、 天气图、 多普勒雷达和卫星云图资料, 从动力学、 物理学等方面分析了此次强雷电天气产生的主要原因。结果表明： 远距离台风外围的低层偏东气流到达陕西中部, 增强了低层的水汽和能量, 对大暴雨和强雷电天气的产生起到了非常重要的作用; 中-α尺度对流云团发展期是产生高密度大强度雷电的主要时段, 雷电主要发生在TBB≤-60℃的云区; 产生强雷电的雷达回波强度达到50～60 dBz, 垂直液态水含量VIL为60～70 kg/m2, 云顶高度达到或超过15～17 km; 雷电的产生主要与对流云低层辐合区水汽通量的大小有关： 低层辐合区水汽通量比较小时, 有利于雷电的产生。     

2017年7月昭通冰雹天气分析

本文利用NCEP再分析资料、宜宾和威宁探空资料、昭通多普勒天气雷达观测资料对2017年7月昭通出现的冰雹灾害天气进行统计分析,结果表明出现的冰雹天气具有以下几个主要特征：1)冰雹的发生与西太平洋副热带高压、青藏高压有紧密的联系; 2)在干入侵、上干下湿、湿层深厚这三种中低空配置下昭通都可能会出现冰雹天气;3)订正到14时后的对流有效位能比08时的更具指示意义;4)冰雹云的最大回波强度在55dBz以上,回波顶高达到10km以上,风暴顶高超过回波顶高的70%,最大单体垂直液态含水量值在14 kg/m₂以上。     

袁河流域强降水的天气背景与回波特征分析

为了更好地监测预警江西袁河流域强降水天气,使用江西雨量资料、欧洲中心格点（1°×1°）再分析资料和江西雷达回波等资料,对袁河流域5次大暴雨过程进行分析,结果表明：（1）袁河流域强降水天气形势场是925～700 hPa切变线、低层辐合高层辐散中心、西南气流达到12～18 m·s-1等因素影响;T-LnP图上整层水汽充沛,可降水量在75 mm以上;降水前低层累积不稳定能量CAPE（1000 J/Kg）和对流抑制能CIN（100 J/Kg）。（2）强降水回波的组合反射率CR在50 dBz左右,回波顶高在13 km左右,垂直积分液态水含量在12 kg·m2左右;40 dBz回波顶高在6～7 km,45 dBz回波顶高在6.5 km以下。（3）强降水和回波强度dBZ成正相关,随降水的增强,回波明显增强;当回波强度≤20 dBz时,雨强几乎不变;当回波强度在20～35 dBz之间,雨强随回波强度增加而缓慢加大;当回波强度在35～50 dBz之间,雨强随回波强度加大明显增加;而当回波强度≥50 dBz时,雨强反而趋于下降或维持。研究结果对袁河流域强降水的监测预警和预报服务有指导意义。     

3.23贵州暖区飑线大风与大冰雹的雷达结构特征分析

利用日常业务常规高空和地面探测、观测资料,地面加密自动站分钟数据资料以及榕江站、贵阳站C波段多普勒天气雷达探测资料,分析了2020年3月23日贵州榕江飑线大风及长顺大冰雹的成因及雷达回波特征 。结果表明：（1）此次飑线大风与大冰雹发生在南支槽前暖区,地面热低压发展推动辐合线移动、低层西南暖湿气流、中层干冷空气、合适的0℃和-20℃高度均为此次飑线大风及大冰雹的产生提供了有利的环境条件。（2）雷达回波大冰雹特征突出：强回波悬垂,有界弱回波区,弓形回波,中心强度强（60dBz以上）且50dBz强回波伸展超过-20℃高度达到9km以上,垂直积分液态水含量最高达到了70kg/m2,连续超过两个体扫VIL≥60kg/m2,回波顶高连续超过两个体扫在15km以上。（3）飑线雷达回波大风特征明显：弓形回波形态特征明显且移动较快,移速约40千米/小时,低层径向速度大,中层径向辐合大风区下传,速度零线通过观测站后大风加速。（4）短临预警业务中,对飑线大风天气,应重点关注低仰角速度大值区、中层径向辐合和弓形带状回波生成后移动发展对下游地区的影响;对大冰雹天气,应重点关注大于50dBZ强回波垂直扩展的高度、VIL和ET高值区的维持等。     

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。     

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。