基于卫星和雷达资料的FAST冰雹云特征分析及识别指标初探

利用风云2号卫星TBB资料、多普勒天气雷达和常规观测资料,分析了近10a影响中国天眼FAST的7次冰雹个例的降雹持续时间、冰雹直径、移动速度等特征,揭示了其源地和移动路径,并初步建立基于卫星和雷达的FAST冰雹识别指标。结果表明：影响FAST冰雹主要发生在春季的傍晚到夜间,冰雹云从初生到降雹平均时间为112 min,平均移动速度为45.5 km/h,降雹持续时间主要为2 min左右,冰雹直径以小于等于10 mm的小冰雹和中冰雹为主;冰雹云源地主要在安顺市,移动路径为西北和偏西路径为主。在降雹前1 h,FAST区域TBB呈西南—东北走向分布,云团中心TBB＜46 ℃,TBB梯度密集的对流区会产生降雹;降雹前30 min识别指标为Z_max≥55 dBz,VIL_max≥30 kg/m²,H_{45 dBz}≥8 km,H_45dBz- H_0℃＞4 km,H_45dBz- H_-20℃＞1 km。     

延安市降雹气候特征及雹云回波移动路径的考证

利用2005--2011年延安测站711雷达资料和降雹数据统计分析,得出延安市境内降雹以中部的宝塔区和南部的洛川为多发区．年平均降雹在6d以上;一年中降雹日主要集中在5—8月;一日中降雹主要发生在14—20时;7月是大范围区域性降雹、连续性降雹过程高发期。对延安市雹云回波产生的环境进行了分析研究,得出了延安市雹云产生的主要源地为白于山、子午岭和黄龙山南。降雹日延安上空500、700hPa为一致西北风,此型占总降雹日的80％。对强对流单体移动传播规律进行分析研究,总结出了强对流单体移动传播的5条主要路径。     

一次多单体冰雹天气过程的雷达回波与闪电特征分析

利用多普勒雷达资料、三维闪电监测网资料和MICAPS常规观测资料,对2017年4月5日发生在贵州中部一次多单体冰雹天气过程雷达回波演变与闪电特征进行了综合分析,结果表明:(1)在高空槽和低空切变线配合的有利天气背景下,对流单体相继在贵州西部生成并向东移动发展,造成下游大范围冰雹灾害。(2)冰雹云单体移动发展过程中表现不同的增长特性,偏北路径冰雹云单体属于"跃增型"增长,偏南路径冰雹云单体属于"递增型"增长。"递增型"雹云单体具有较长的孕育时间,其产生的冰雹直径及密度高于"跃增型"冰雹云单体。(3)地闪频次5 min变化在降雹之前出现"跃增"现象并伴随地闪峰值,地闪频次峰值时间提前于降雹时间平均为7.3 min。"跃增型"冰雹云单体与"递增型"冰雹云单体平均正闪比和负闪比相当,但"跃增型"冰雹云单体云闪比率(Z)远高于"递增型"单体,在闪电发生空间分布上没有差异性,均沿脉冲单体移动方向呈带状分布。(4)闪电发生空间分布与雹云回波移动位置基本一致,闪电逐时分布标识出冰雹云的发展移动方向,对冰雹云移动发展具有指示作用。     

近年天津地区冰雹和雷暴天气特征研究

基于天津地区13个观测站的1990～2009年冰雹资料和2000～2009年雷暴资料,分析了近年来天津地区降雹、雷暴的时空分布特点,并总结出当前雷暴云移动路径,以及引发此类天气的主要影响系统.主要结论为:(1)近20年天津地区年平均雹日是12.6 d,北部蓟县为冰雹天气多发区,冰雹天气常出现在春夏秋季节,集中出现在每年3～9月;(2)全市13个测站在13:00(北京时间,下同)到20:00之间雷暴的发生概率较大,且西北路径,西南路径的雷暴云出现频率较高,占到了65.2％;(3)引发天津地区冰雹及雷暴天气的主要影响系统为高空冷涡和高空槽,所占比例为49.54％和43.12％.     

贵州中西部冰雹云中闪电特征观测研究

利用贵州省三维闪电监测网资料、新一代天气雷达资料、地面观测资料,对贵州省中西部地区13次冰雹天气过程中闪电特征进行了分析。结果表明：雹暴整个生命史内主要以负地闪为主,且伴随强降水。冰雹云发展阶段,降雹区域闪电频次增加明显,降雹前闪电频次变化均出现“跃增”,部分降雹点出现闪电频次二次跃增;冰雹云消散阶段,闪电频次显著减少。冰雹云总闪、正闪均高于雷雨云,5 min闪电频数大于16次且闪电频次上升度大于12次/5 min可作为识别冰雹云的参考指标。另外,降雹落区与闪电密度中心区域较为吻合,闪电密度中心位置略偏降雹位置之前,闪电逐时分布标识出冰雹云的发展移动方向。以上这些特征可以为冰雹识别、冰雹短时预警预报及人工防雹作业提供参考。     

满城冰雹云类型与特征分析

根据探空、雷达观测以及降雹资料，对河北满城地区１９８６－１９９０年６４次降雹天气过程进行了分析，对冰雹云类型作了分类研究。结果表明，该地区冰雹云分为５种类型：强单体、点源雹云、传播雹云、多单体及弱单体雹云。５年的统计资料得出，满城地区以多单体、弱单体雹云为最多，强单体雹云和传播雹云是该地区主要成灾雹云。     

北京地区冰雹云生成的宏观条件分析

通过对北京地区1980～2000年出现的重灾雹日中尺度影响系统形势特征、温、湿层结状况及局地条件的综合分析，对冰雹云生成和降雹宏观条件进行了阐述，并介绍了不同影响系统的特征和降雹特点。北京地区冰雹云生成的宏观条件、生成源地及移动路径表现出明显的局地特征。北京地区降雹天气的主要影响系统分别是：低槽冷锋、蒙古涡、西北气流和东北涡天气型。在各降雹系统中，低槽冷锋带来降雹机会最多，东北涡最少。     

冰雹云提前识别技术研究

利用雷达强回波45dBz高度和降雹日08时月平均0oC层高度,对1991—2003年宝鸡雷达站观测的165d 231块对流云数值拟合,得出识别冰雹云的指标:处于发展中的对流云,雷达强回波45dBz高度大于或等于多年降雹日08时0oC层月平均值2.9km,将有冰雹酝酿形成。对降雹造成灾害的雷达回波分析表明:雷达强回波45dBz平均底部越高提前识别时间越长,顶部越高距离降雹时间越短,冰雹云可能是45dBz初始回波位于云体中部并向上、向下扩展发展而成。该方法对单体降雹平均提前识别12min,对超级单体平均提前识别18min;对多单体冰雹云平均提前预警18min,对飑线中的超级单体平均提前预警25min。     

冰雹云系发展演变与其地闪的相关性分析

对山东地区6次冰雹过程闪电定位仪资料和雷达回波资料的分析结果表明,降雹区域内10 min闪电频数分布呈规律变化,在降雹前32～220 min闪电出现10次以上的峰值,冰雹发生前2 h正闪电迅速增加,雹后又迅速减弱.雹前正闪电基本占总闪电的50%以上.闪电基本分布在雷达回波内,但闪电密集区与强回波区并不完全对应.闪电密集区移动可以标识出冰雹云的发展移动路径;10 min降雹区域闪电频数、正闪电所占的比值和闪电时间序列分布,可能起到预警冰雹的作用.     

阿克苏东部冰雹天气发生规律与降雹日分布特征

依据1985～2004年阿克苏东部(库车县、沙雅县、新和县)20a间的冰雹天气资料,统计分析冰雹天气发生规律(生成源地、移动路径),并探讨了雹云成因及雹日分布特征。     

黔南州冰雹天气物理量特征分析

为提高黔南冰雹预报预警能力,利用黔南州1999-2021年12个县市气象站冰雹资料及贵阳探空资料,对115次冰雹天气过程中表征不稳定、水汽、热力、动力条件的19个物理量参数特征进行统计分析,并提取黔南地区发生冰雹的物理量阈值。结果表明：冰雹发生前,贵阳探空站的物理量在合适的范围时,黔南州出现冰雹的可能性较大;不同季节冰雹发生前的各物理量存在差异,秋冬季节动力条件表现明显,而春夏季节水汽、热力、层结稳定度条件更为显著;逆温层的出现对中低层温度、温度垂直递减率、低层水汽条件均有明显的影响,从而影响部分物理量的强弱,故本文按照有无逆温给出2-5月黔南冰雹天气的物理量阈值。     

北京地区暖季对流天气的气候特征

对北京地区最近12年暖季(5—9月)雷暴、冰雹、暴雨和大风等各种对流天气进行了气候统计和分析。统计结果表明:北京地区暖季发生对流的概率很高,按日数统计的气候概率达47.77%,大风、暴雨和冰雹气候概率分别为27.29%、10.84%和6.29%。暴雨多发季节为7月中旬到8月上旬。冰雹集中于6月中、下旬。在对流天气的地理分布上,北京西北部、东北部山区及西南部山区多对流天气,中心区和东南部平原地区对流天气较少。暴雨呈西南—东北方向带状分布,东北部山区、中部和东南部平原地区多发生暴雨,而西北部和西南部山区很少发生暴雨。山区冰雹明显多于平原。西北部和东北部山区大风偏多。暴雨有明显的夜发性。冰雹集中发生在午后到傍晚,占冰雹总站次的76.72%。     

山东省聊城市冰雹天气气候特征和影响系统

利用1986~2004年的常规气象观测资料,对聊城地区的冰雹气候特征、产生冰雹天气的大气环流特征和天气系统特征进行了分析研究;研究了聊城冰雹的源地和地理、地形对冰雹天气的作用,结果表明:聊城的冰雹年均2.7 d,最多8 d,主要集中在4~9月,6月最多。其中,聊城南部的冠县降雹最多,东南部的东阿降雹最少;冰雹天气的主要影响系统有5类,低涡、低槽、横槽、西北气流和副热带高压边缘西南气流,其中,低涡影响降雹最多,中高层西北气流影响次之。聊城的冰雹源地分为2类:移入类和当地生成类。移入聊城的冰雹路径有3种:西路、西北路和北路;聊城的地理位置和地形特征对冰雹天气的形成具有非常重要的作用。     

黑龙江省冰雹的气候及空间分布特征．

利用黑龙江省80个气象台站38a的降雹资料,应用统计方法对黑龙江省的降雹规律进行分析．得到了黑龙江省冰雹的时间和空间分布特征。空间上,黑龙江省冰雹天气分布中北部多,东南、西南部少;时间上,降雹存在明显的日变化,基本都集中于10-20时;冰雹天气年际变化明显,70年代至今,年代平均降雹呈现减少趋势。     

干旱区冰雹天气特征分析——以新疆石河子为例

文章针对2010年石河子出现的4次致灾冰雹天气,从环流特征、热力场和C波段多普勒雷达资料等方面进行综合分析。结果表明:低(涡)槽型和西北气流型天气系统与地形抬升作用的共同影响,是石河子产生强冰雹天气的主要原因。生成于石河子西北一带的对流单体合并加强后,沿东南方向入侵新疆地区,如果其移动路径为西北—东南向,且发展为强冰雹云,则带来的冰雹天气来势较猛,强度大,灾害较严重。依据RHI回波顶高度H与45dBz回波顶高H45的差距识别冰雹云,当H-H45≤1.5 km时,为强冰雹云;当1.5 kmH-H45≤2.5 km时,为中等雹云;当2.5 kmH-H45≤3.5 km时,为弱雹云。     

闽西北冰雹的时空特征与天气形势分析

利用1990—2008年常规观测资料和850 hPa、500 hPa高空资料,分析了闽西北冰雹的时空分布特征和有利于产生冰雹的天气型。结果表明,闽西北是福建省冰雹多发区,近年来降雹呈明显减少趋势;月变化呈现一大明显单峰（4月）和两小双峰（7月、11月）现象,主要发生时次在14：00—20：00;连续降雹日数以孤立日为主,每次降雹以1～2站次较为多见;11至翌年5月,有利于产生冰雹的天气型（850 hPa）为暖切适中型、低涡冷切适中型,冷切适中型和低槽偏东型;冷切偏西和暖切偏北型降雹发生概率较适中型低,较偏南型高;74.1%的雹日伴有低空西南急流,并以急流适中和偏北型居多;大于等于3站次降雹的主导天气形势为暖切适中型、低涡冷切适中型,81.5%伴有低空西南急流;6—9月有利于产生冰雹的天气型（500 hPa）为副热带高压边缘型和副热带小高压型,发生较大范围冰雹的可能性小。     

湘西北山区夏季冰雹云多普勒雷达定量判别指标

利用湘西北张家界市2005年夏季的人工防雹增雨作业资料和地面降雹资料，分析冰雹云的雷达产品特征，发现使用小型车载雷达可以很好地弥补多普勒雷达常规业务产品中垂直剖面产品方面的不足，并归纳总结出了湘西北山区夏季冰雹云的1个先兆特征综合定性指标和4个雷达定量判别指标。实践表明，综合运用定性和定量指标可以快速准确提前识别冰雹云，有利于早期作业，是人工防雹作业获得成功的关键因素。     

一次弱对流天气降雹成灾的雷达回波特征分析

通过对新疆玛河流域一次冰雹天气雷达资料及地面实况资料的分析,研究弱对流云降雹的雷达反射率因子与径向速度场的回波特征,进一步探讨弱对流云降雹与0℃层高度较低及垂直风切变的关系：弱对流天气当日零度层高度值可作为分析弱冰雹云的依据;高低空风速的差异形成的风切变造成的动压力产生垂直加速度,使对流运动得到加强和维持,也是此次降雹的动力机制。分析此次天气,揭示了新疆玛河流域弱对流云降雹天气过程生消的一些重要特征和变化,对雹云的识别和分析具有一定的指导意义。     

青藏高原东北侧局地冰雹统计特征及对特殊雹云单体的讨论

以3D-Barnes方案插值的新一代天气雷达反射率因子等高平面资料,用垂直累积液态含水量(Vertically Integrated Liquid Water Content,简称:VIL)的理论模式计算单体的VIL,用VIL与单体顶高度之比计算单体的VIL密度(Vertically Integrated Liquid Water Content Density,简称:VILD),采用统计方法对青藏高原东北侧局地冰雹的日变化和大小分布特征以及地面最大冰雹直径(简称:Rmax)与单体在降雹过程中的最大VIL(简称:VILmax)和最大VILD(简称:VILDmax)之间的关系进行了统计。结果表明:(1)青藏高原东北侧局地降雹主要以中冰雹为主(直径在5~20 mm之间),其次是小冰雹(直径<5 mm,现称为霰),出现大冰雹(直径≥20 mm)的概率很小;(2)从冰雹的日变化特征看,青藏高原东北侧局地降雹主要出现在下午到傍晚,期间存在2个降雹高峰时段。第一个主要集中在13:00~18:00,其中以15:00~16:00出现的概率最高,另一个主要集中在20:00~21:00,日内其余时间降雹概率很小,此结论与陈乾[1]等研究区域性冰雹发现的午后傍晚双峰型特征基本吻合,但在出现时段上稍有偏早;(3)VILmax和VILDmax从总体趋势上看与Rmax之间均存在正相关关系,但VILD-max比VILmax与Rmax之间的相关性更好;相同大小的冰雹所对应的雹云单体的VILDmax虽然存在一定的差异,但差异不大,一般维持在0.1 g.m-3以内;(4)雷达观测静锥区和单体强回波区倾斜或悬垂回波等是影响VILmax和VILDmax与Rmax之间出现负相关的2个主要因素。     

2003 - 08 - 24 咸阳市大暴雨过程分析

利用高空、地面天气图、红外云图、多普勒雷达图等资料对临汾市2004年6月16日局地降雹的天气背景、形势演变、层结稳定度、云图和雷达回波等变化特征进行了综合分析，结合以往冰雹预报经验对新一代雷达的探测能力进行了初步检验。分析发现，这次降雹过程属典型的西北冷涡影响型，此类型降雹相对于西北气流型和西风槽型降雹具有其自身特征；从多普勒速度图上，可分析出降雹过程中飑线前后较明显的中尺度天气系统。