北方降雪与南方降雪的雷达回波特征对比分析

选取北京2012年11月3-4日暴雪和2008年1月28-29日江西南昌降雪进行雷达回波特征对比分析,结果显示:所选的南北降雪过程反射率因子和回波顶高特征差异不大,降雪的反射率因子都小于降水反射率因子,冷暖锋降雪锋前多为雨夹雪,锋后为降雪,反射率因子上有时能看到明显分界;回波顶高都在6 km以下,比较平整连续,南方降雪回波顶较北方降雪稍高;速度场上,一般高层和低层有风的切变,在降雪系统发展成熟阶段有明显的"牛眼"特征,当这一速度场结构破坏,降雪过程结束;雨夹雪过程在雷达组合反射率产品中容易观测到"零度层亮带",南方降雪出现"零度层亮带"的概率比北方降雪高,且出现的高度高一些。     

一次降雪过程的多普勒雷达探测分析

文章应用多普勒雷达资料，并结合天气图、卫星云图等资料对2001年12月12日黑龙江省西南部地区一次大范围的较大降雪过程进行了分析。通过对这次较大降雪过程的多普勒雷达探测，分析了这次降雪回波过程的特征，分析了回波强度的不均匀性、速度场回波的低空急流和高度显示的二层云结构等特征，对大雪探测和预报都具有一定的意义。     

三次倒槽降雪的雷达回波初步分析

1实况分析3次过程全省平均降雪量都比较大。如2月21日过程量为9.2mm,12月14日和19日的过程量分别是2.6mm和3.9mm(表1给出了三次降雪情况)。从区域上看,降雪大的地方主要在吉林省东南部。本文主要从雷达回波的角度进行分析,因     

2009年天津地区首场降雪过程分析

基于NCEP再分析资料、多普勒天气雷达产品与风云卫星云参数反演产品,对天津地区2009年的首场降雪过程进行了分析,研究表明:①造成此次降雪的主要天气系统是东移高空槽和地面倒槽;②降雪回波具备典型层云稳定性降水回波的特点,最强回波不超过35 dBz,伴随着降雪结束,回波顶高有所下降;③降雪过程云粒子有效半径数值维持在20μm,云体过冷层厚度、云顶高度较大,云顶温度在-30℃左右.随着降雪结束,云粒子有效半径、云体过冷层厚度和云顶高度数值逐渐减小,云顶温度则有所升高;④地面降水量和云粒子有效半径、云顶高度、云体过冷层厚度呈现正相关,与云顶温度呈现负相关.     

风廓线雷达产品在贵州降雪冻雨天气中的特征分析

利用贵阳机场CFL 03型大气边界层风廓线雷达（Wind Profile Radar,WPR）资料、贵阳机场自观资料等,针对典型降雪和冻雨个例,以及贵阳近三年发生的降雪和冻雨过程的特征进行统计分析,结果表明：①WPR的水平风场反应出降雪期间冷空气厚度及强度都超过冻雨,并且中低层主要为冷平流,而冻雨中低层主要为暖平流;②高层大气折射率结构常数C2n增大/减小在时间上超前于降雪的增强/减弱,可以反应降雪强度变化的趋势;③降雪阶段的回波强度分布在垂直方向上向左倾斜,高层回波强度的变化对降雪强度的变化具有指示性;冻雨的回波在垂直方向呈现“强-弱-强”的分布,与温度场在垂直方向上的“冷 暖 冷”的层结分布一致;④冻雨天气下粒子的下落速度小于降雪,雨夹雪的下落速度比纯雪更大,小雪下落速度最小。     

“09.11.10”石家庄特大暴雪中尺度风场分析

利用常规观测、雷达资料以及四维变分方法反演的风场资料,对2009年11月10-12日石家庄特大暴雪过程的形势场和中尺度风场结构进行了详细分析.从影响系统来看,此次特大暴雪过程分为两个阶段:回流降雪和西来槽降雪.回流降雪是特大暴雪的主要时段,此阶段西部山区降雪明显大于东部平原;而西来槽降雪阶段全区降雪比较均匀.由雷达反射率因子和径向速度可见:10日降雪具有对流性质,而且回波不断地自西部山区向石家庄市区移动,产生“列车效应”,造成市区及西部降雪强度较大;11-12日回波强度弱,降雪强度也较弱.分析雷达四维变分反演风场得到如下结论:(1)反演风场能够准确展现东风影响的时间和高度、西来槽影响的始末,对预报员定性外推降雪的强度起到非常好的参考作用.(2)低层水平反演风场上,存在一个比较窄的东风带,回波沿东风带自西向东移动,石家庄市区处于北到东北风的“回流墙”附近,东移回波在此堆积,移速减慢,影响时间较长;同时,市区附近存在风向性和风速性辐合,致使回波在石家庄附近加强或维持.(3)反演风场垂直剖面图上,东风回流降雪阶段,低层东风区上空存在一个“反气旋”,强回波位于“反气旋”所包围的范围.     

辽宁省3次暴雪天气过程雷达特征对比分析

利用欧洲中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)ERA-interim再分析资料、常规气象观测资料及多普勒雷达资料,对辽宁省境内发生的2007年"0304"、2009年"0212"和2017年"0221"共3次暴雪过程进行对比分析,主要研究3次暴雪过程的大尺度环流背景条件、气团、水汽来源及雷达回波和雷达参量特征的异同。结果表明:辽宁省3次暴雪过程均为受高空槽影响产生的,高空低槽配合地面冷锋或倒槽,导致动力抬升条件增强;来自不同水汽源地的气团和冷暖气团的交绥是暴雪过程增强的关键因素;降雪过程的雷达回波强度不超过40 d Bz,回波顶高低于10 km;雷达参量Z_(max)和Z_(mean15)的演变与降雪过程强弱的变化对应较好,强回波中心增强和及地的时段与主要降雪时段较一致,可以揭示系统强度的变化和降水粒子的下落,对降雪天气具有一定的预报意义。     

北京延庆山区降雪云物理特征的垂直观测和数值模拟研究

基于风廓线雷达、云雷达、粒子谱仪、微波辐射计和自动站等垂直观测设备,结合中尺度数值模式WRF对2017年3月23~24日北京延庆海坨山地区的一次降雪过程进行了观测和数值模拟研究。研究结果表明:垂直探测仪器结合中尺度数值模式可以获得降雪的宏观结构和微物理信息,有助于对降雪的深入研究。此次降雪过程由中高层西南及偏南暖湿气流与低层东南偏冷空气交汇造成动力和水汽辐合抬升形成,4~5 km高度处的风切变有利于降雪的增强。上升气流有助于水汽的输送、冰雪转化以及雪晶凝华、聚合,冰晶数浓度中心对应着上升运动顶部。然而此次降雪云系低层过冷云水含量不足,降雪回波<20 dBZ,回波顶高<7 km,雪花垂直下落速度<2 m s-1,地面降水量大值与低层强回波区对应。降雪粒子谱分布范围较窄,以直径1 mm左右的小粒子为主,相态主要为干雪,基本不存在混合相态。     

大连地区一次区域暴雪的特征分析和数值模拟

利用多普勒雷达资料和GTS1型数字式探空仪探测资料,分析了2006年2月6～7日大连地区暴雪过程的回波演变和要素分布特征。结果表明,降雪期间,多普勒雷达显示为20～25 dBz的层状云,回波高度不超过3 km,对流层中下层的高空冷暖平流是产生强降雪的主要原因。采用中尺度非静力模式MM5对暴雪过程进行了数值模拟,模式较好地模拟了这次过程强降雪中心的强度、位置及强降雪的变化时间。这次降雪的主要影响系统是高空槽和地面华北气旋。诊断分析了强降雪的动力和热力特征及降雪期间的中尺度特征和云物理过程。高空槽前的西南暖湿气流提供了有利的水汽条件,高空辐散和低层辐合相叠置及高空正涡度的下传,有利于垂直上升运动的加强和地面华北气旋的发展。降雪前的增暖增湿与北方冷空气的楔入使大连位于sθe能量锋区和水汽辐合区内,有利于强降雪的产生。中尺度气旋性涡旋系统的形成和发展是强降雪产生和维持的有利因素,中尺度系统维持时间相对短暂。降雪期间,云中水成物的相态分布与温度密切相关,这次降雪过程只有气、固两相粒子作用。冰相粒子主要维持在600～300 hPa,其下部与雪区相对应。冰相粒子发展加强,地面降雪增大;冰相粒子减弱消失,降雪减小停止。     

2009年晚秋河北特大暴雪多普勒雷达特征分析

利用石家庄新乐CINRAD/SA雷达资料、加密自动站资料和四维变分同化风场反演资料,分析了2009年11月10-12日河北地区发生的有历史记录以来的特大暴雪天气过程。结果表明,这次特大暴雪过程可分为切变线回流降雪和西风槽降雪两个阶段。切变回流降雪回波为对流性层云和积云的混合云,西风槽降雪回波为层状云且无零度层亮带,对流性降雪回波的垂直结构与盛夏暴雨回波结构类似,是产生这次极端降雪的重要原因;径向速度场分布存在"牛眼"特征、零等速度线出现"S"形、反"S"形和不连续线。当同时出现暖平流、风向辐合及风速辐合时,降雪维持;当同时出现暖平流、风向辐散及风速辐散时,降雪减弱;从地面到1.2km的边界层内存在边界层辐合线,垂直风切变的辐合抬升使垂直运动增强、降雪强度增大。     

河北冬季一次冷锋降雪云系微物理演变特征综合观测分析研究

利用河北省中南部地区皇寺国家观测站布设的毫米波云雷达、微雨雷达结合飞机等联合观测数据，对2019年2 月14日河北中南部地区一次冷锋降雪云系微物理演变特征进行分析，探讨雷达回波与冰雪晶粒子微结构的关系，以便更好地认识该地区自然降雪的宏微观结构特征。研究结果表明：降雪初生阶段表现为双层云结构，中云云顶高约4100 m，云底高约3600 m，低云云顶高约3100 m，云底高约200 m，中间存在一干层，3000 m以下高度粒子增长以凇附过程为主。降雪发展阶段上下两层云相接，雷达回波强度较强的时段地面降水量也较大，该时段降雪过程主要以凝华〖CD*2〗聚并增长为主。降雪后期回波强度最大值减小，云顶高降低，3000 m以下高度范围内回波强度、多普勒速度、谱宽随高度降低呈增大趋势；飞机观测结果显示，降雪消散阶段逆温层底部由于水云云层较薄，催化潜力较小,冰雪晶粒子主要位于云的中上部，随着高度降低，冰雪晶粒子在下落过程中增大，与雷达观测结果一致，毫米波云雷达和微雨雷达反射率因子随高度变化与降水粒子有效粒径之间相关系数分别为0.89和0.83, 雷达反射率因子主要受冰雪晶等大尺度粒子主导。     

2011年贵州两次降雪天气过程的多普勒雷达产品特征分析

利用常规观测和新一代多普勒天气雷达回波资料对2011年1月17日至20日贵州省出现的两次降雪天气进行详细的特征分析。结果表明：贵州降雪回波强度一般〈30dBz,中心强度普遍在30-40dBz之间,反射率因子的分布梯度不大;但降雪过程中夹杂冰粒的时候,回波中心强度能达到50dBz。降雪回波的顶高一般在7km以下,其中顶高5-7km的情况占到60％左右,发展旺盛时回波顶高可达到8km以上。降雪回波径向速度的等值线比较密集,沿径向梯度变化大。“牛眼”状回波是降雪回波的一个典型特征,“牛眼”状回波正负速度中心值的大小与降雪量存在一定的正比关系。风廓线产品的近地面层风向对于预报降水类型有明显的指示意义,当风廓线产品上近地面1．5km高度的风向由东偏南转为东偏北时,地面冷平流取代暖平流,雨夹雪向纯雪转换,反之,暖平流取代冷平流,则是纯雪向雨夹雪转换,或者降雪减弱消失。     

一次降雪过程的多普勒雷达探测与分析

应用多普勒雷达及天气图、卫星云图等资料，对2001年12月12日黑龙江省西南部地区出现的一次大范围的较大降雪过程进行了分析。通过多普勒雷达探测，分析这次降雪回波过程的特征、回波强度的不均匀性、速度场回波的低空急流和高度显示的二层云结构等特征。     

2000年以来云南4次强降雪过程的对比分析

通过对2000年以来云南出现的4次强降雪过程进行分类对比分析和诊断分析, 结果表明:横槽型和北脊南槽型是4次强降雪的主要中高纬环流形势, 3次有南支槽配合, 1次无南支槽活动, 其中2次横槽型造成的强降雪范围广、强度大; 4次强降雪过程云南西侧都有充沛的水汽输送, 水汽通量增大 (即水汽的增加) 是云南强降雪的必备条件, 强降雪出现在较强水汽通量辐合区中, 且落区在辐合中心的偏东一侧、θ_se线陡立区附近以及暖湿不稳定区域; 强降雪在多普勒雷达上显示为20~30 dBz左右的层状云回波, 对流层中下层的高空冷暖平流和高空西南急流是有南支槽影响的强降雪天气的主要大尺度特征, 而低层偏东急流是无南支槽影响的强降雪的主要特征, 因此高低空急流的形成是强降雪的关键。     

2017年河套地区一次暴雪天气过程分析

利用常规气象资料、FY-2C卫星云图和鄂尔多斯多普勒雷达资料,对2017年2月20—21日内蒙古河套地区的暴雪天气过程进行分析,结果表明:此次暴雪天气是在两脊一槽的环流形势中,高空槽、低层切变线与低空急流配合地面倒槽产生的;高低空急流耦合,为降雪天气的发生提供动力条件,低层700h Pa低空急流源源不断的将南海水汽输送至河套地区上空,为降雪天气的发生提供水汽条件;卫星云图上显示,强降雪主要发生在明亮密实的盾状云区,高低空急流与云区一一对应;雷达回波强度整体偏弱且稳定,但持续时间近12h,长时间的停留是此次暴雪天气发生的主要原因,回波顶高度基本位于6km以下,低层有暖平流进入,反映出此次降雪过程为稳定的层状云降雪。     

一次大面积降雪多普勒速度特征

利用CINRAD／CC多普勒雷达速度回波资料分析了2002年12月15—16日凌晨新疆北部沿天山一带的大面积降雪过程。结果表明：速度资料中的冷(暖)平流和辐合(散)与降雪的形成、维持和消散关系密切。逆风区和速度梯度大的区域附近一般与反射率因子较大值区域相对应。而且，速度回波分布变化较强度回波分布变化提前，对降雪的短时预报有一定指导意义。     

不同触发条件下吉林省一次极端暴雪大风天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料、区域自动气象站降水观测资料和NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的1°×1°逐6 h再分析资料,对2015年2月21—22日吉林省一次极端暴雪大风天气过程进行诊断分析。结果表明:高空冷涡配合地面蒙古气旋东移发展为形成暴雪的重要因素,850 hPa温压场反位相叠加符合吉林省典型大风天气的形势。此次降雪过程可以分为暖区和冷区降雪两个阶段,第一个阶段降雪由低空南风急流触发,来源于渤海和黄海的水汽异常丰沛,动力条件相对较弱;第二个阶段降雪水汽条件弱于第一个阶段,水汽主要来源于低涡北部的偏东风急流和偏北风急流,汇集日本海的水汽集中向西输送,但动力条件强于第一个阶段降雪,强降雪期间伴随明显的干侵入及锋生过程,冷空气作用显著。强降雪发生时,回波强度一般为15—25 dBz,且回波高度≤4 km,同时冷区降雪强度还与切变线的加强和冷空气的入侵密切相关。     

一次入海气旋局地暴雪的结构演变及成因观测分析北大核心CSCD

利用多普勒天气雷达、风廓线雷达、加密自动站、常规探空和地面等多种观测资料,对山东半岛东部地区一次局地暴雪过程的成因及动力结构演变特征进行了分析。结果表明:(1)此次局地暴雪过程分为两个阶段,第1阶段为典型的黄河气旋槽前降雪,降雪强度弱,雷达回波自西南向东北传播;第2阶段降雪为气旋后部的海效应降雪,降雪强度大,1 h降雪量可达到大雪量级,雷达回波自东北向西南移动,较为少见。(2)第1阶段降雪发生在对流层中层有明显低槽、低层有气旋性环流和西南低空急流及地面有气旋的天气系统配置下,水汽来源于中国南海,降雪落区位于高空槽前西南低空气流的右前方和地面气旋的东侧。(3)第2阶段降雪发生在高空槽过后,冷空气自渤海海峡和黄海北部入侵,降雪区域低层的主导风向为东北风,东北风强于西北风,降雪的水汽和热量来源于渤海海峡和黄海,雷达回波自东北向西南移动,降雪落区位于低层的东北风中。(4)海效应降雪各时段对流层低层风场结构不同。降雪初期,山东半岛北部沿海地面存在γ中尺度低压环流,雷达径向速度上表现为低层有β中尺度涡旋,东部沿海有东南风与西北风辐合;强降雪时段,边界层内存在东北风和西北风的切变线,低压环流和切变线是造成强降雪的有利动力条件。该个例揭示了发生在黄河气旋后部、由渤海海峡和黄海影响产生的山东半岛海效应降雪,其风场结构、雷达回波移向、降雪落区与风场的关系及降水相态等和常见的典型渤海海效应降雪有明显差异。     

一次入海气旋局地暴雪的结构演变及成因观测分析

利用多普勒天气雷达、风廓线雷达、加密自动站、常规探空和地面等多种观测资料,对山东半岛东部地区一次局地暴雪过程的成因及动力结构演变特征进行了分析。结果表明:(1)此次局地暴雪过程分为两个阶段,第1阶段为典型的黄河气旋槽前降雪,降雪强度弱,雷达回波自西南向东北传播;第2阶段降雪为气旋后部的海效应降雪,降雪强度大,1 h降雪量可达到大雪量级,雷达回波自东北向西南移动,较为少见。(2)第1阶段降雪发生在对流层中层有明显低槽、低层有气旋性环流和西南低空急流及地面有气旋的天气系统配置下,水汽来源于中国南海,降雪落区位于高空槽前西南低空气流的右前方和地面气旋的东侧。(3)第2阶段降雪发生在高空槽过后,冷空气自渤海海峡和黄海北部入侵,降雪区域低层的主导风向为东北风,东北风强于西北风,降雪的水汽和热量来源于渤海海峡和黄海,雷达回波自东北向西南移动,降雪落区位于低层的东北风中。(4)海效应降雪各时段对流层低层风场结构不同。降雪初期,山东半岛北部沿海地面存在γ中尺度低压环流,雷达径向速度上表现为低层有β中尺度涡旋,东部沿海有东南风与西北风辐合;强降雪时段,边界层内存在东北风和西北风的切变线,低压环流和切变线是造成强降雪的有利动力条件。该个例揭示了发生在黄河气旋后部、由渤海海峡和黄海影响产生的山东半岛海效应降雪,其风场结构、雷达回波移向、降雪落区与风场的关系及降水相态等和常见的典型渤海海效应降雪有明显差异。     

一次β-中尺度暴风雪的成因及动力热力结构

利用多普勒雷达、地面加密自动站监测资料、常规观测资料、4DVAR雷达风场反演和中尺度数值模式WRF模拟结果,对华北东部一次β-中尺度暴风雪的成因和影响天气系统的热力、动力结构及演变进行了分析。结果表明,(1)造成暴风雪的天气系统是回流形势下的冷锋锢囚锋,其在形成过程、生命史、尺度范围等方面均与温带气旋锢囚锋不同。(2)暴风雪过程分为东路弱冷锋降雪、锢囚降雪、西路强冷锋降雪3个阶段。降雪回波顶高在3～4km,回波强度均在35dBz以下。降雪量集中在锢囚降雪阶段。(3)风廓线(VWP)下层东风层和上层西南风的厚度在降雪各阶段不同,东风急流和西南风急流的变化和配置与降雪量关系密切。锢囚降雪阶段,地面和低层水平风场具有β-中尺度气旋性环流,是造成降雪回波旋转且长时间维持的动力。"人"字状回波的形成是因为风向或风速辐合线的作用。(4)锢囚锋的垂直结构和锢囚过程表明,西路冷锋比东路冷锋陡峭且势力强大,暖湿气团被东西两侧冷锋夹挤、抬升;锢囚时,两侧锋面形成冷式锢囚;锢囚消失时,大风首先在900hPa高度附近出现,进而下传到地面。