多源数据融合在强对流天气中地面风场的识别应用

利用多普勒天气雷达探测数据、常规观测资料和ERA5再分析资料,综合分析了2019年7月6日发生在江苏省的一次强对流天气过程的天气形势和雷达回波强度演变特征,并进行了多源数据融合的试验。试验通过VAP技术将雷达径向速度数据反演为矢量风场,并利用典型相关分析的方法（CCA）对雷达径向速度资料反演的风场、再分析资料的风场和气象自动站资料的风场进行数据融合。通过风场融合试验,获得了强对流系统更加丰富准确的地面风场信息,与雷达探测的特征对应,消除了反演风场的量级误差,填补了被过滤的风场信息,恢复了气流的旋转特征。强对流天气过程中,江苏省地区受高空冷涡影响,在高空冷槽、高空急流、低层切变线和地面辐合线的配置条件下,形成了上干冷、下暖湿的层结不稳定结构。通过融合风场的识别：强对流天气系统发展阶段,地面有气旋性辐合流场,包含中γ尺度气旋和辐合线,与反气旋和辐散相伴。气旋性气流对应着雷达回波中的入流缺口,辐合线位于风暴前沿（移动方向）。强对流天气系统强盛阶段,地面流场转变为强辐合弱旋转,灾害性天气发生。     

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。     

驻马店强对流天气短时预报业务系统

利用1984－1998年4－9月驻马店雷达探测资料和地面观测资料，分析了强对流天气的时空分布特征，并根据强对流天气的回波形态，强度，高度和路径，确定了预报掼标，在微机上开发了强对流天气短时预报烽务系统。     

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。     

2011-06-11豫北强对流天气过程分析

利用常规观测资料、加密地面资料、卫星云图和多普勒雷达回波等资料,从天气形势、物理量场和回波演变特征等方面对2011年6月11日午后发生在豫北地区的强对流天气进行分析发现:高空冷平流和24 h显著降温区叠加在低层暖区之上,形成上干冷下暖湿的位势不稳定层结,为强对流的产生提供了层结条件;地面暖低压发展和辐合中心、辐合线是这次强对流天气的触发机制;0-6 km较大的垂直风切变有利于强对流天气的发展和维持。卫星云图和雷达产品显示:对流云团的发展和移动与地面切变线、雷达回波一致,并可预测强天气落区。当回波中心强度≥50 d Bz、回波顶高≥12 km、垂直累积液态含水量≥45 kg/m2时,极易造成短时强降水和冰雹天气。三体散射特征和中气旋的出现对确定发布冰雹预警有指示意义,17:50第一次观测到三体散射特征发布冰雹预警,时效在20~90 min。垂直液态含水量在强降水发生前20 min开始剧增,为判别短时强降水等强对流天气提供有效依据。     

甘南地区一次强对流天气的多普勒雷达特征分析

针对甘南地区2006年7月12日出现的冰雹天气过程,利用兰州CINRAD/CC多普勒雷达回波资料以及MICAPS资料对此次强对流天气过程进行了初步的分析,分析了冰雹天气过程中雷达回波的形态特征、结构和动态特征,发现在此次强对流天气是雷达回波具有明显的超级单体风暴特征,且呈现出三体散射、有界弱回波、钩状回波等特征;雷达回波强度值55dB;回波顶16km;径向速度图上出现较强的气旋性辐合,在中高层辐合中还存在着中尺度气旋;此外,降雹过程前后垂直液态水含量(VIL)变化较大。     

豫西一次强对流天气成因分析

利用常规气象资料和多普勒雷达资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征等方面对2010年9月4日豫西的一次强对流天气过程成因进行诊断.结果表明:这次强对流天气发生在低压环流前部,弱冷空气的侵入对不稳定能量释放起触发作用,速度场的辐合为中气旋的产生提供了有力的动力支持,大气的不稳定和低层充沛的水汽条件有利于超级单体风暴的形成和发展,中气旋是此次强对流天气过程的直接影响系统.     

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。     

一次初夏强对流天气的弓形回波特征分析

利用武汉新一代天气雷达资料,结合高空和地面观测资料,分析了2008年5月3日湖北东部一次强对流天气过程的弓形回波特征.结果表明:此次强对流天气过程的主要影响系统为500 hPa西风槽、低层切变线和地面冷锋,较强的层结不稳定和低层垂直风切变有利于弓形回波的产生;雷达资料分析表明,先后有三个不同空间尺度的弓形回波产生大风、暴雨等强对流天气,前两个由回波块、回波短带合并形成带状回波,该带状回波最后演变成一个尺度较大的弓形回波;弓形回波组合反射率因子达60 dBz,顶高14 km,垂直累积液态水含量55 kg/m2;弓形回波存在后部入流缺口、前沿强反射率因子梯度区及低层弱回波区;其后部有入流急流,两侧对应气旋性和反气旋性风场,且有γ尺度中气旋出现;地面中尺度低压带动弓形回波北部做涡旋运动,对逗点回波的形成有重要作用.     

佛山三水区2017-06-16强对流天气过程分析

该文利用佛山市三水区自动气象站降雨资料、常规气象观测资料,NCEP1°×1°的再分析资料以及雷达资料,从环流背景、物理量特征和雷达回波演变情况对2017年6月16日三水区大范围强对流天气过程进行诊断分析。结果表明:此次强对流天气过程是在冷空气、高空槽和低层切变线共同影响下,由地面辐合线触发形成的;充足的水汽输送、不稳定的大气层结、强烈的上升运动为三水区产生强降水提供了有利条件;中低层存在较大的垂直风切变和中层有干冷空气的入侵也是这次强对流天气发生的关键原因;通过分析雷达资料,能较好地辨别出回波强度、高度、维持时间、中气旋的发生发展,有利于开展短时临近气象服务工作。     

关中西部致灾大冰雹天气分析

利用高空及地面天气图、宝鸡多普勒雷达资料,分析了2015年7月18日和2016年6月12日关中西部陇县两次大冰雹强对流天气成因及雷达特征。分析表明,两次过程环境条件比较一致,冷涡槽后西北气流携带的冷空气形成了对流不稳定层结有利条件,地面露点锋是强对流的触发机制。2015年7月18日冰雹是由中气旋的超级单体风暴产生,2016年6月12日冰雹是强单体风暴造成。两次过程中,持续的垂直累积液态含水量≥55 kg/m2、反射率因子≥60 dBz和三体散射是大冰雹出现的重要特征。雷达冰雹指数（HI）、风暴追踪信息（STI）等产品可作为提前发布强对流天气预警的参考。     

商洛一次致灾短时强降水中尺度特征及预报预警分析

利用高空及地面天气图、宝鸡多普勒雷达资料,分析了2015年7月18日和2016年6月12日关中西部陇县两次大冰雹强对流天气成因及雷达特征。分析表明,两次过程环境条件比较一致,冷涡槽后西北气流携带的冷空气形成了对流不稳定层结有利条件,地面露点锋是强对流的触发机制。2015年7月18日冰雹是由中气旋的超级单体风暴产生,2016年6月12日冰雹是强单体风暴造成。两次过程中,持续的垂直累积液态含水量≥55 kg/m2、反射率因子≥60 dBz和三体散射是大冰雹出现的重要特征。雷达冰雹指数（HI）、风暴追踪信息（STI）等产品可作为提前发布强对流天气预警的参考。     

湘中以南地区一次飑线过程雷达回波分析

利用常规气象资料和新一代天气雷达资料,对2013年3月19日夜间发生在湘中以南地区一次罕见的冰雹、大风天气过程进行分析。结果表明:此次强对流天气是高空槽、中低层切变线、低层西南急流、地面冷空气和地面倒槽共同作用的结果;强对流发展的前期,干冷空气叠加于湿暖空气之上,大气层结极不稳定,环境风场具有强烈的垂直风切变,低层有暖平流,高层有冷平流,具有产生深厚对流的潜势;多普勒雷达产品中出现了三体散射、中气旋,垂直液态含水量跃升至70 kg·m-2以上,并且长时间处于高值状态,这些特征可作为降雹的可靠信号。     

驻马店强对流天气短时预报业务系统

利用1984～1998年4～9月驻马店雷达探测资料和地面观测资料,分析了强对流天气的时空分布特征,并根据强对流天气的回波形态、强度、高度和路径,确定了预报指标,在微机上开发了强对流天气短时预报业务系统.     

上海暴雨和强对流天气的地面观测分析

近年来,人们利用卫星、雷达和地面观测资料相结合的分析方法,得到了一些暴雨和强对流天气预报的经验。例如,姚祖庆、肖稳安等利用卫星云图资料概括出影响长江中下游暴雨和强对流天气的5种环境云场特征和在这些云场中暴雨和强对流云团的演变过程,通过追踪这些云团活动来作暴雨和强对流天气的预报。杜秉玉等以雷达资料为主设计了长江三峡和荆江地区暴雨预报的临近预报系统。文中利用上海地区稠密的地面观测资料,分析1983年9月3日、1985年7月11日、1983年7月26日影响上海的暴雨和龙卷天气过程中地面气象要素场和物理量场的先兆表现,期望从地面观测资料的变化特征提供暴雨和强对流天气预报的依据。     

2016年6月13—14日山东强对流天气过程的中尺度特征及成因分析

利用NCEP再分析资料、常规观测资料、区域气象观测站资料和多普勒天气雷达资料等,对2016年6月13—14日山东强对流天气过程的中尺度特征、触发条件及雷达回波等进行了分析。结果表明,冷涡前部高空槽和地面气旋造成13日强对流天气,高空冷涡和地面气旋造成14日强对流天气。高空干冷、低层暖湿气流有利于大气对流不稳定度加大。13日对流系统由2个独立的MαCS组成,14日则是由MβCS演变而成的MαCS系统。辐合线和干线是强对流天气的触发条件,两者重合处能诱发对流单体强烈发展。移动路径右偏中层引导风向、高空西北风的切入和地形因素是导致强降雹超级单体发展及持续存在的原因。6 h前的400～1 200 J·kg-1对流有效位能区域与降水落区对应较好。两日强对流天气过程的水汽均以西南向输入、南北向辐合为主;14日过程中渤海湾的水汽输送也很重要。高层更宽阔的MPV异常及显著下传、高低层正负位涡差的增大会造成更强的上升运动和对流不稳定。     

一次强对流天气过程的诊断分析和多普勒雷达产品特征

文章利用常规气象资料和多普勒雷达资料，结合动力诊断分析方法，对2004年6月22日发生在天津地区的低涡强对流天气从环流形势、影响系统、水汽条件、热力条件和动力条件进行了综合分析。结果表明低层比湿、水汽通量、相当位温和散度等物理量场在时间、空间上的配置与强对流的发生发展具有很好的对应关系。同时分析多普勒雷达产品，发现此次强对流天气是由一个强风暴单体造成的。总结了强对流发生时的弓形回波、中气旋等典型特征。     

重庆地区强对流天气雷达回波统计特征

对过去22年(1982～2003)间重庆市发生的中尺度强对流天气雷达资料进行分类统计，研究中尺度强对流天气过程及其天气雷达回波特征，寻找重庆市中尺度强对流天气的运动规律。建立天气雷达回波资料库，将中尺度强对流天气过程雷达回波资料，按天气类型分类研究，结果表明：①重庆市中尺度强对流系统在时空分布上具有明显的不均匀性；②涡旋状回波是暴雨的显著特征；③冰雹回波以块状为主；④强雷雨大风回波的特征具有带状或弓型。     

汕头地区一次强对流天气过程的成因分析

利用常规气象资料和多普勒雷达资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征、数值预报产品等,分析2007年4月2日汕头地区强对流天气过程的成因。结果表明：以广东中部的切变和500hPa南支槽为天气背景,地面小股冷空气的入侵触发了强对流天气过程,合适的单站地面要素和物理量场提供了有利的条件,移入型的回波在粤东境内发展加强,是此次强对流天气过程的直接影响系统。     

2008年盛夏阿克苏一次强对流天气成因及雷达回波分析

2008年7月24日阿克苏地区出现了暴雨、冰雹强对流天气。利用常规高空、地面观测资料和新一代天气雷达资料系统地分析了此次天气中环流背景、物理量场、雷达回波的演变特征。分析得出,此次强对流天气在上层干冷、下层暖湿的不稳定层结、充沛的水汽条件和较强的抬升运动的配合下,导致不稳定能量突增,直接诱发了强对流天气的发生、发展。雷达回波上的“v”形槽口、有界弱回波的出现、较强的垂直风切变以及气流辐合现象,均为强对流天气回波的典型特征。