柳州“4·09”致灾冰雹的超级单体风暴过程分析

利用柳州和桂林天气雷达(SB)资料和相关实况资料,对2016年4月9日夜间柳州一次强雹暴天气的环境条件和雷达回波结构演变特征进行了详细分析。结果表明:(1)雹暴发生在低层热低压发展,中层有冷温槽发展东移,高层有急流的背景下。地面干线和中尺度辐合线触发的对流云团在不稳定层结和较强的深层垂直风切变作用下发展为超级单体。(2)超级单体的低层反射率因子呈现出明显的钩状回波或倒"V"型人流缺口。反射率因子垂直剖面呈现出典型的有界弱回波区、回波悬垂和回波墙。最大的回波强度出现在沿着回波墙的一个竖直的狭长区域,其值达到65 dBz。相应的中低层径向速度图呈现出一个强中气旋,旋转速度达到24 m·s。该中气旋的发展和维持使得超级单体风暴发展并维持。(3)得出大冰雹临近预警的雷达参数量化指标:最大反射率因子达到60 dBz,中等强度以上中气旋,VIL值和VIL密度分别达到60 kg·m~(-2)和5.0 g·m~(-3),50 dBz以上强回波区伸展到-30℃层高度以上。     

强冰雹天气的多普勒天气雷达探测与预警技术综述

主要介绍了强冰雹天气的有利环境背景条件和强雹暴的多普勒天气雷达识别和预警技术.主要结论如下:(1)有利于强冰雹的环境条件是-10 ℃和-30 ℃之间的对流有效位能较大;0～6 km之间的垂直风切变较大;0 ℃层距离地面高度适中.(2)强冰雹的主要的雷达回波特征:高悬的强回波;低层的弱回波区(WER)、中高层的回波悬垂和有界弱回波区(BWER);中气旋.(3)能够有效判断强冰雹发生的3个辅助特征指标:VIL密度,风波顶辐散和S波段三体散射长钉(TBSS),具体如下:① 强冰雹发生对应的VIL密度阈值是3.5 g/m3,如果达到4 g/m3,几乎肯定发生强冰雹;②产生强冰雹的正负速度差值的阈值是38 m/s;③ S波段雷达回波中出现TBSS是存在强冰雹的充分非必要条件.     

强冰雹和短时强降水天气雷达特征及临近预警

利用恩施多普勒雷达和常规分析资料,详细对比分析了2007-2008年发生在恩施山区强冰雹和短时强降水天气过程中的雷达产品特征.在此基础上,找出了适合恩施山区强冰雹和短时强降水天气的雷达临近预警指标:选取负温区回波厚度≥7 km、CR强中心回波强度≥55 dBz、强回波梯度≥15 dBz·km-1、45 dBz强回波伸展高度≥7.5 km、累积液态含水量(VIL)密度≥3.2 g·m-3和雷达风廓线1.8～6.1 km风垂直切变均值≥2.3×10-3s-1作为强冰雹临近预警指标;当满足组合反射率(CR)强中心回波强度、VIL密度、40 dBz强回波伸展高度和雷达风廓线(VWP)上1.8～6.1 km风垂直切变值达43.0 dBz,1.1 g·m-3,7.0 km和1.9×10-3s-1,可以考虑该站点及附近地区进入短时强降水临近预警状态,并利用2009年发生的强冰雹和短时强降水天气过程检验了这些临近预警指标性能.     

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。     

一次甘肃天水强冰雹的雷达回波特征及成因分析

利用常规气象观测资料、天气雷达以及NCEP FNL再分析资料,对2017年5月18日下午天水一次强冰雹天气的雷达回波结构演变特征和成因进行了详细分析。结果表明:(1)降雹对流单体低层反射率因子呈现出明显的"V"型缺口,最大回波强度出现在低层,为63 d Bz。反射率因子垂直剖面呈对流单体有界弱回波区和其上的回波悬垂,相应的径向速度垂直剖面呈中低层径向风有明显的辐合特征,高层转为辐散,尤其风暴顶附近。(2)对流单体发生在对流层中层河套地区至甘肃河东东部低涡及其附近冷区和河西中部高压脊及其东北部冷池和低层甘肃与宁夏交界处冷性低涡分别为干冷空气入侵和暖湿气流辐合抬升提供有利条件的环境背景下;较高CAPE值和低CIN值有利于强对流天气发生;对流层中低层深厚的上升气流,中层下沉气流和0℃层以上强气流上升有利于对流单体水汽输送以及生成、发展和维持;距地高度2600～2900 m的0℃层为大冰雹落地提供了环境条件。(3)冰雹临近预警的雷达参数化指标为最大反射率因子达55 d Bz,VIL最大值和VIL密度分别达25 kg·m-2和2. 3 g·m-3。     

2011年4月17日广东强冰雹天气过程的成因及特征分析

利用广州新一代多普勒雷达资料和Micaps资料,对广东省2011年4月17日强冰雹天气过程进行分析,揭示了强对流天气的环流形势和影响系统,着重分析了各种有利于大冰雹生成的因素和回波特征。研究发现:(1)过程发生在高层有急流、高空槽和切变线、地面有锋面低槽的环流形势下,属西江流域前汛期强对流天气类型的复合型。冰雹发生区域的低层垂直风切变较大,达-4.8×10-3/s。(2)当CAPE突增,SSI>200、K>35℃、Si<0℃时,预示强对流天气发生。(3)边界层辐合线为对流发展提供动力因素,同时大气不稳定和较高的CAPE造成雹暴的迅速发展。(4)本次雹暴几乎具有强烈对流风暴的所有回波特征:反射率因子图上的弓形回波、后侧入流缺口、悬垂结构、有界弱回波区、三体散射,径向速度图上的中气旋及中层径向辐合。(5)雹暴的回波顶高与最大反射率因子演变趋势基本相同,有几次跃增且同步。降雹前最大反射率因子及其高度均出现突降。VIL的跃增特性对于判断冰雹的增长非常有效。(6)本次过程具备适宜冰雹生长的0℃和-20℃层高度条件,且回波核心区高度扩展到-20℃层以上。VIL密度>4 g/m3和上干下湿的垂直分布十分利于大冰雹的产生。(7)三体散射特征可作为发布冰雹预警重要指标。     

多普勒雷达产品人工防雹应用技术指标

利用2005-2006西安多普勒雷达冰雹天气产品资料及渭南冰雹实况资料,对渭南19个典型雹日回波资料分析。得出指标：降雹时反射率因子（R）〉50dBz．组合反射率因子（CR）〉55dBz;降雹前垂直液态水含量VIL值有一个明显的“跃增”变化,降雹时VIL值在50kg／m^2以上;速度图上的对流辐合特征、“逆风区”、中气旋是有效识别冰雹雷雨大风的判据指标;云顶高度（ET）结合其它产品,可提前做出预警。     

营口一次百年一遇大冰雹天气过程分析

利用常规气象资料,卫星、营口S波段多普勒天气雷达资料等,对2013年6月3日发生在东北冷涡背景下的一次大冰雹过程进行分析。结果表明:(1)在高空东北冷涡环流背景下,高层干冷、低层暖湿的层结配置形成了大气层结不稳定,较强的垂直风切变和适宜的0℃、-20℃层高度有利于强冰雹天气的发生。(2)产生大冰雹的对流风暴是一个超级单体强雹暴。该风暴在反射率因子图上具有高悬的强回波、弱回波区、钩状回波等特征;在径向速度图上具有风暴顶辐散、中层径向辐合、中气旋等特征;在反射率因子和径向速度图上均可以看到三体散射的存在;同时较高的VIL含量和密度也预示了大冰雹的出现。     

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。     

新疆天山北坡中部一次冰雹天气成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、自动站资料和石河子CINRAD／CC多普勒天气雷达观测资料,对2010年7月11日发生在新疆天山北坡中部的一次强对流天气进行了综合分析。结果表明：这次冰雹天气发生在巴尔喀什湖低涡的环流背景形势下,较好的水汽条件、对流不稳定条件、0oC层和-20℃层的适宜高度以及较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展,同时山区和平原交界处的地形和热力不稳定作用对对流风暴的触发和发展成为冰雹云有着重要的作用。通过对多普勒雷达PUP产品的分析得出：这次强对流天气在组合反射率因子（CR）图出现了中心强度为63dBZ强对流单体和大面积〉50dBZ的强回波区;在反射率因子剖面（RCS）上表现为60dBZ强回波区的高度已达到5km,50dBZ强回波区的高度达到7．3km,整个回波顶高度达到12km的强回波墙,十分有利于冰雹的形成;在冰雹发生前期,平均径向速度图上出现了中气旋,促使对流风暴单体加强和维持;在冰雹形成区有低层辐合、高层辐散等特征;垂直累积液态含水量的跃增及其密度〉3．5g／m3十分利于冰雹的产生。     

新疆石河子地区沙漠边缘地带的一次强对流天气的成因分析

：利用常规观测资料,NCAR/ GFS的6h再分析资料、自动站资料和石河子CINRAD/CC多普勒天气雷达观测资料,对2012年6月21日傍晚发生在新疆石河子地区沙漠边缘地带的一次强对流天气进行了综合分析。结果表明：新疆北部至蒙古西部的高空冷涡是此次强对流天气直接影响系统;降雹区上空的辐合上升运动,低层充沛的水汽输送和汇合、大气不稳定层结的出现为冰雹天气出现提供有利条件。弱回波区、超过8km的50dBz强回波墙、“逆风区”、垂直液态含水量（VIL）大值区,都对冰雹天气预警有较好的指示意义。     

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。     

桂西北一次超级单体风暴过程的分析

本文利用常规观测资料和多普勒天气雷达资料,对2009年4月12日发生在广西西北部的大范围冰雹天气进行分析,得出以下结论：（1）导致冰雹发生的天气系统是高空低涡和低层切变线,冰雹发生前上午百色探空站有中等对流有效位能、上干下湿层结结构、强的深层垂直环境风切变,速度矢图上低层强的顺时针旋转曲率,已经具备强对流潜势发生条件。（2）超级单体右前方的低层反射率因子呈现明显的钩状回波,是超级单体风暴的典型特征之一。反射率因子垂直剖面呈现出典型的有界弱回波区、回波悬垂和回波墙。最大的回波强度出现在沿着回波墙的一个竖直的狭长区域,其值超过65 dBz。相应的中低层径向速度图呈现一个中等强度的中气旋,旋转速度达到22 m·s-;垂直累积液态水含量和密度分别超过70kg·m~（-2）和5 g·m~（-3）。（3）高空低涡正涡度区、高CAPE值、地面辐合线在右江河谷滞留以及特殊地形作用,是多个对流单体沿相似路径移动的主要原因。     

高层东风波引起的一次超级单体雹暴天气数值研究

利用WRF中尺度模式对2018年7月26日发生在浙中北的一次超级单体雹暴过程进行数值研究,结合自动站资料,天气雷达资料、NCEP再分析资料等分析冰雹天气发生的环流背景,冰雹云的雷达回波和流场结构特征,并探究冰雹形成的物理机制。结果表明:此次强对流天气是在高层东风波环流背景下,由地面辐合线触发的超级单体雹暴过程。雹暴发生在强的对流有效位能、上干下湿的层结和弱垂直风切变的环境场中。模拟试验成功地模拟出了雹暴云团的发展演变过程。0℃层位于5 km的高度,-20℃层位于8. 5 km的高度,且超过40 dBZ的强回波向上扩展至-20℃层以上,有利于冰雹的生长。雹云发展旺盛时呈现典型的低层辐合、高层辐散特征。雹云右侧出现悬垂回波和有界弱回波区。雹云中存在大量的过冷云水,冰雹粒子的核心生长区位于0℃层和-20℃层之间,主要由霰粒子转化而成,并通过不断碰并过冷云水和过冷雨水增长。     

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。     

基于S波段双偏振雷达一次强雹暴过程观测分析

利用宁波S波段双偏振天气雷达资料、NCEP再分析资料、结合常规观测资料和实地冰雹调查资料，对2020年3月21日浙江省中北部一次强雹暴灾害过程（简称“03〖DK〗·21”过程）的天气背景和双偏振雷达回波演变特征进行分析。结果表明：〖JP2〗①此次雹暴过程环流形势属于低层暖平流强迫类型，雹暴影响过程约4 h，雹暴A和B先以强的对流单体形态移动，在自西向东移动过程中分别加强为超级单体。②典型降雹时次具有明显的三体散射特征（TBSS），〖JP〗垂直剖面图上强回波（＞50 dBz）伸展高度超过-20 ℃层，低层的弱回波，中高层悬垂回波明显。径向速度垂直剖面图上，雹暴低层辐合，其上叠加了辐散层，使得雹块得以继续形成和增长。③冰雹区出现了ZDR冰雹信号，对应的反射率因子（ZH）均大于65 dBz，差分反射率因子（ZDR）介于-2.0~0 dB，相关系数（CC）介于0.80～0.98；当结合ZH、ZDR、CC综合判断云中有冰雹粒子，CC<0.9时KDP的“空洞”区域也可作为判别大冰雹的依据之一。④HCL产品较好地反映了空中冰雹的分布和演变，根据低仰角的冰雹色标、同时结合零度层高度和雹云团下温度递减率值的大小，能更好地判断出冰雹发生的落区和尺寸。     

东北冷涡背景下超级单体风暴环境条件与雷达回波特征

利用常规观测、地面加密自动站、多普勒天气雷达观测资料以及NECP(1°×1°)逐6 h再分析资料对2016年8月16日内蒙古东南部地区由于超级单体风暴诱发的强冰雹、雷暴大风等强对流天气进行了分析。结果表明:这次超级单体风暴发生在高空东北冷涡和低层暖式切变线形成的强不稳定层结背景下,低层丰富的水汽、中等强度对流有效位能和大的深层垂直风切变,为强对流天气的发生提供了非常有利的环境条件;地面中尺度辐合线和露点锋两种对流系统耦合并加强是对流风暴的触发机制;雷达回波有钩状回波、弱回波区WER (Weak Echo Region)、回波悬垂、回波墙、中气旋等超级单体风暴特征,其中弱回波区,回波悬垂由反射率因子从低到高向低层入流一侧倾斜且回波强度梯度大;风暴内中层维持较深厚的气旋性辐合,风暴顶则表现出明显的气旋性辐散特征,标志大冰雹的三体散射长钉TBSS(Three-Body Scatter Spike)特征回波,50 dBZ以上的反射率因子核心的高度伸展到-20℃以上,为典型的产生冰雹的回波结构;垂直液态水含量VIL(Vertical Integrated Liquid Water Content)与风暴顶高之比即VIL密度达到5 g·m~(-3),这也是大冰雹的预报指标。     

一次罕见大冰雹天气的新一代天气雷达回波分析

利用常规资料和多普勒雷达资料,分析了2011年6月24日洛阳嵩县冰雹天气过程。结果表明：高空横槽转竖,干冷空气入侵,中低层强的偏东风辐合,暖湿气流辐合上升,为冰雹的发生提供了有利的动力和水汽条件;高空冷平流,低层暖平流,为强对流性天气的发生提供了不稳定层结;适宜于冰雹生成发展的0℃层高度,指示有利于对流发展的各类指数,为冰雹的分析预报提供了较好的依据;早期的雷达回波信号及其所带来的天气,为提前对强对流天气性质正确判断和监测预警提供了较好的参考信息;强度〉55dBz的回波高度高于-20℃层高度,VIL值〉60kg／m^2,回波顶高〉12km,有中气旋出现等,是降雹的可靠信号。     

一次局地性强冰雹天气的环境背景及雷达产品特征分析

利用常规气象观测资料、多普勒雷达资料和FNL再分析资料等,对2020年4月17日发生在贵州省安顺市的一次局地性冰雹天气过程进行分析。结果表明:高原短波槽、中低层切变线、低空急流和地面辐合线是导致此次局地性强冰雹天气的主要影响系统,冰雹出现在850 hPa湿舌的顶端和地面高温中心附近;C波段雷达的反射率因子图上TBSS和前侧入流缺口共同出现,表征了大冰雹的产生,风暴单体具有明显的强回波悬垂和低层弱回波区,且大于50 dBz的强回波伸展高度明显超过-20℃层高度,表明了风暴在垂直方向强烈发展;VIL值在降雹前后有明显的变化,降雹前1～2个体扫VIL有跃增现象,降雹期间VIL≥30 kg·m~(-2),且在出现大冰雹时VIL≥50 kg·m~(-2),而在降雹结束后,VIL值迅速减小。     

2012年新疆喀什一次罕见冰雹天气的中尺度特征

2012年5月23日午后到夜间喀什地区8县市19个乡镇发生了有气象记录以来罕见的大范围冰雹天气过程。本文利用常规观测资料和新疆喀什多普勒天气雷达资料,分析了冰雹发生的中尺度天气特征。结果表明：对流系统为中-γ尺度,下垫面热力不均匀和水汽分布不均匀是此次强对流天气发生的主要原因。冰雹天气热力作用显著,热力参数CAPE和LI值的高低中心与冰雹天气的发生区域对应较好,且CAPE（LI）随时间增大（减小）;弱的垂直风切变、垂直涡度与倾斜涡度发展是造成大范围雹暴的层结特征;线性多单体风暴、低层弱回波区、低层反射率因子高梯度区是主要回波特征,VIL的跃增对新疆喀什冰雹的临近预报有一定指示意义。