韶关市区一次罕见大冰雹灾害性天气过程分析

利用常规气象资料、NCEP 1°×1°再分析资料以及多普勒天气雷达资料,诊断分析2012年4月15日韶关市区一次严重的大冰雹灾害性天气。结果表明:此次大冰雹天气是在高空槽、高低空急流、切变线、静止锋等天气系统的共同作用下发生的;冰雹发生之前的数小时韶关上游地区低层大气的湿层较厚,岭北与"三连"地区的对流上升高度很高,对强对流天气的发生有一定的指示作用;不稳定能量的累积是这次冰雹天气的必要条件,冷空气的入侵、切变线南压与低空急流的爆发则是触发机制;大气层结不稳定,0℃层与-20℃层高度适宜,0℃层与-20℃层之间的厚度较小,十分适合冰雹的生长,可作为强对流天气的预警依据;强风暴进入并离开雷达站的静锥区和"盲区",应采用附近雷达资料观测强风暴并及时发布预警;TBSS特征对大冰雹的产生有很好的指示意义,旁瓣回波对冰雹有一定预警作用,可以作为强冰雹预警的辅助指标。     

商洛地区冰雹天气形势及潜势预报指标

利用地面气象观测报表和灾情记录,统计2002—2011年商洛地区共出现冰雹天气过程48例。根据500hPa天气形势,将商洛冰雹天气分为冷涡型、西北气流型、高空槽切变型三种类型。通过计算冰雹个例的动力、热力、能量、稳定度指标,发现与商洛冰雹天气关系密切的11个物理量指标。其中,初夏(5—6月)和盛夏(7—8月)冰雹天气的K指数、沙氏指数、850hPa和500hPa温差、瑞士雷暴指数、850hPa露点温度等对流指标表现出显著的差异,在进行冰雹潜势预报时需要注意。CAPE值、0℃层和-20℃层高度在各月差异不大。5—6月进行冰雹潜势预报时应特别关注低层水汽条件的增加,7—8月应特别注意0℃层和-20℃层的高度是否适合冰雹的生成。冰雹预报指标在2012—2014年商洛冰雹天气过程中得到了较好的检验。     

利用温度层结做冰雹单站预报

冰雹是一种中小尺度受地域条件影响的强雷暴天气,其冰水转化过程对大气的温度层结有一定的要求,通过对冰雹天气大气温度层结的研究,寻找其特征,预报冰雹的发生。利用延安市的气象探空资料,结合洛川县的降雹实况,得到洛川冰雹预报方法和指标。在冰雹预报试验中没有出现冰雹漏报,空报率在10％左右,其中只有〈2%的情况没有出现强对流云。     

近10a海南岛冰雹天气统计特征与概念模型

利用常规资料和海口多普勒雷达资料对2004-2014年海南岛出现的22次冰雹过程进行统计分析。结果表明:海南岛冰雹均出现在春季;冰雹落区集中在东方-琼中-琼海一线的五指山以北地区;按照影响系统可分为西南低压槽Ⅰ型、西南低压槽Ⅱ型、东路冷空气型和西路冷空气型;西南低压槽Ⅰ型冰雹落区在儋州和澄迈,西南低压槽Ⅱ型落区较分散,二者出现的时间集中在14:00-17:00;冷空气型冰雹发生时间与锋面到达时间密切相关,西路冷空气型冰雹落区集中在东方和昌江,东路冷空气型则在海口、临高和文昌;西南低压槽Ⅰ型湿层可达对流层上层,具有强热力条件,触发机制为海陆风辐合线;西南低压槽Ⅱ型和冷空气型600-500 h Pa有明显干区,边界层华南沿海至海南岛北部地区有冷式切变;0℃层高度集中在4.3-5.1 km,-20℃层高度为7.6-8.4 km;冰雹直径与低层垂直风切变大小有一定的正相关;直径大于等于20 mm的大冰雹△T850-500≥27℃;基于海口多普勒雷达提炼的海南岛冰雹临近预报指标为最大组合反射率CR≥55 d BZ,50 d BZ强回波高度达到-20℃层,最大垂直液态水含量VIL值≥60 kg·m-2,回波顶高ET≥15km。     

一次强冰雹天气成因分析

利用常规观测资料,河南郑州、濮阳和商丘新一代天气雷达产品,加密自动站及邢台探空资料等,对2016年6月13日河南濮阳东部地区的强冰雹天气进行分析。结果表明,这次强冰雹天气是在东北冷涡后部西西北气流携带冷空气东移南压过程中出现的。高空急流和中低层切变线的存在、上干冷下暖湿的不稳定层结及高空冷平流共同作用,产生了这次强对流天气;强冰雹天气出现在暖低压与冷空气交汇的区域,地面辐合线是这次强冰雹天气的触发机制;较大的对流有效位能、中等强度垂直风切变、合适的0 ℃层和－20 ℃层高度等有利于强冰雹天气的发生;强冰雹天气是在对流单体发展为超级单体时发生的。径向速度图上,当监测到中气旋、大风区和辐合系统时,为监测预警强风暴天气提供可靠依据;较大的垂直累积液态水含量出现与维持预示大冰雹出现的潜势,大冰雹落区与垂直累积液态水含量大值区有较好的对应关系;当冰雹发生概率为100％,且可降最大冰雹直径在10 mm以上,并呈增大趋势时,对出现冰雹甚至出现大冰雹有预警意义。     

一次强冰雹天气成因分析

利用常规观测资料,河南郑州、濮阳和商丘新一代天气雷达产品,加密自动站及邢台探空资料等,对2016年6月13日河南濮阳东部地区的强冰雹天气进行分析。结果表明,这次强冰雹天气是在东北冷涡后部西西北气流携带冷空气东移南压过程中出现的。高空急流和中低层切变线的存在、上干冷下暖湿的不稳定层结及高空冷平流共同作用,产生了这次强对流天气;强冰雹天气出现在暖低压与冷空气交汇的区域,地面辐合线是这次强冰雹天气的触发机制;较大的对流有效位能、中等强度垂直风切变、合适的0℃层和-20℃层高度等有利于强冰雹天气的发生;强冰雹天气是在对流单体发展为超级单体时发生的。径向速度图上,当监测到中气旋、大风区和辐合系统时,为监测预警强风暴天气提供可靠依据;较大的垂直累积液态水含量出现与维持预示大冰雹出现的潜势,大冰雹落区与垂直累积液态水含量大值区有较好的对应关系;当冰雹发生概率为100%,且可降最大冰雹直径在10mm以上,并呈增大趋势时,对出现冰雹甚至出现大冰雹有预警意义。     

近10年广东冰雹的统计特征及天气形势

对2004—2013年广东冰雹天气的时空分布、天气形势、物理量进行了分析。广东的冰雹天气主要出现在3—5月并且集中在粤北山区和西江流域河网地带。可将广东出现冰雹时的天气形势分成锋面低槽型、暖区型、高架雷暴型3种典型的类型。锋面低槽型,大冰雹多出现在这类天气形势下,地面冷锋、低层切变线(低涡)、高空槽(温度槽)互相配合,地面冷空气和中层温度槽的侵入,使得大气层结变的不稳定;锋面、切变线、高空槽的动力作用触发对流;冰雹出现在锋面、切变线附近,高空槽前。暖区型,地面在长江流域以南没有冷空气活动,低层存在西南风与东南风的辐合,高空槽带来干冷空叠加在低层暖湿气流之上,形成不稳定层结;冰雹出现在高空槽前、低层辐合区内。高架雷暴型,地面为冷高压控制,低空存在逆温层,暖湿气流沿着低层冷垫爬升,对流在逆温层之上发展;冰雹出现在切变线附近,多为小冰雹。在广东,适宜大冰雹生长的物理量平均值是:0℃层高度4505m,-20℃层高度7632m,K指数35℃,SI指数-0.99℃;垂直风切变2.67×10-3 s-1;最大上升速度-28×10-2 Pa/s,400hPa与700hPa之间的差动温度平流-23.9×10-5℃/s。大冰雹要求更大的K指数、更小的SI、更大的垂直风切变、更加充足的水汽、更加强烈的垂直上升速度、更大的差动温度平流。     

国家级强对流天气分类预报检验分析

预报产品的客观检验是记录、考量各种预报业务质量,促进预报水平提高的重要手段,也是整个天气预报过程中的重要环节。本文采用"点对面"Threat Score(TS)、漏报率、空报率等客观指标首次对2010—2015年4—9月国家级强对流天气预报中雷暴、短时强降雨以及雷暴大风和冰雹等分类预报进行了检验。同时,本文也对强对流天气落区分类预报客观检验存在的问题以及未来发展进行了讨论。检验结果表明:过去6年间,6~24 h时效预报,雷暴TS评分为0.22~0.34,短时强降水为0.18~0.24,雷暴大风和冰雹为0.01~0.07;48、72 h时效预报、雷暴TS评分为0.30~0.40,强对流天气TS评分为0.16~0.23,除雷暴预报TS评分在2012—2013年有所回落外,其他类别的强对流天气预报总体上TS评分呈上升趋势,雷暴大风和冰雹预报评分明显低于其他两个类别。雷暴空报率是漏报率的2~3倍,短时强降水漏报率与空报率接近,雷暴大风和冰雹天气漏报率和空报率都在0.8以上。与美国风暴预报中心(SPC)2000—2010年定期发布的1 d对流展望产品检验结果比较,强天气预报中心雷暴和短时强降水落区预报TS评分较高,雷暴大风和冰雹评分较低。典型个例预报检验结果表明,系统性大范围的风雹天气可预报性较强,评分要显著高于平均预报水平;对于非过程性的、分散的风雹天气,预报难度大,TS评分低。     

渤海湾北部地区冰雹天气分型及预报方法研究

利用常规观测和区域自动气象站资料，对2000-2016年渤海湾北部地区5～11月出现的32次冰雹过程进行天气学分型，对比不同类型冰雹天气得环境参数特征，得出相应的预报方法。结果表明：渤海湾北部地区冰雹主要分为高空干冷气流强迫型及斜压锋生型。前者由对流层中高层的干冷平流强迫，配合中尺度低压及地面辐合线，午后近地面的太阳辐射加热起到关键作用（简称干冷强迫型）；后者主要发生于低涡槽前的锋面气旋冷锋附近，锋面动力强迫是此类冰雹的主要触发机制（简称锋生型）。干冷强迫型较锋生型表现出更强的静力不稳定层结、更大的风向垂直切变、相对较低的低层湿度和0℃、-20℃层高度。渤海湾北部地区降雹多发生于东北冷涡天气背景之下，湿度条件高于西北地区低于中东部地区，层结不稳定度高于中东部地区低于西北地区。除中低层温度直减率、中层干层、低层湿层及深层垂直风切变等常用指标外，本文发现湿球0℃层高度及逆温层高度对渤海湾北部地区冰雹天气发生有着较好的指示意义。选取以上预报因子，运用指标叠套法对2017、2018年5～11月进行冰雹潜势预报，降雹过程无漏报，TS评分高于国家级强对流主观预报。     

豫西地区一次冰雹天气多普勒雷达资料分析

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分析2006年8月豫西地区一次大范围冰雹天气过程的成因。结果表明:高空冷空气的侵入对不稳定能量释放起了触发作用,华北冷涡和低层切变线的相互配置为冰雹的发生提供了有利的动力抬升条件,地面冷锋的南压迫使暖湿空气抬升利于冰雹的形成;普通单体风暴或超级单体风暴都可导致冰雹发生,中气旋、逆风区、低层辐合的存在及产生冰雹前的高反射率因子、高的强冰雹概率、高垂直积分液态水含量这些典型的强回波特征,对冰雹的短时(临近)预报具有一定的指示意义。     

豫西地区一次冰雹天气多普勒雷达资料分析

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分析2006年8月豫西地区一次大范围冰雹天气过程的成因.结果表明:高空冷空气的侵入对不稳定能量释放起了触发作用.华北冷涡和低层切变线的相互配置为冰雹的发生提供了有利的动力抬升条件,地面冷锋的南压迫使暖湿空气抬升利于冰雹的形成;普通单体风暴或超级单体风暴都可导致冰雹发生,中气旋、逆风区、低层辐合的存在及产生冰雹前的高反射率因子、高的强冰雹概率、高垂直积分液态水含量这些典型的强回波特征,对冰雹的短时(临近)预报具有一定的指示意义.     

河南省冰雹短期预报方法研究

利用1999—2010年共45个冰雹日个例(全省同一天有≥2站出现冰雹),分析冰雹日高低空、地面形势特征和降雹落区,发现降雹与500 h Pa环流形势关系密切。因此依据冰雹日08时500 h Pa高空形势及对流层低层的特点,将河南省冰雹天气形势划分为西北气流型、东北冷涡型、华北冷涡型及低槽型4个天气类型,并依据不同的天气类型给出可能发生冰雹的大致落区。由于冰雹的形成除有利的天气形势背景条件外,还必须具备低层水汽辐合、大气不稳定层结、触发机制3个基本条件,因此本文进一步对河南省冰雹日当日500 h Pa低槽低涡位置、地面冷锋位置、地面温度、露点温度、探空资料等进行分月统计,获得冰雹预报的判别指标。基于以上条件,引进中国科学院大气物理研究所研发的完全弹性三维冰雹云模式,依据河南省内及周边的共7个探空站资料制作河南省的区域客观预报。通过4个月的业务应用,发现利用micaps实时资料并结合三维冰雹云模式来预报河南省的冰雹天气,空报率较高,漏报率较低,提高了冰雹的预报时效,为重点防雹作业区争取到了充分的作业准备时间。     

桂北一次冰雹过程综合分析

利用柳州多普勒天气雷达、常规观测和地面自动站资料,对2008—03—20发生在广西北部的超级单体雹暴的环境条件和回波结构演变特征进行了详细分析。主要结果如下：①即使位势不稳定较低,只要0℃层和-20℃层高度适中、有较强的垂直风切变,并且具备一定的水汽条件和触发机制,就有可能发生雹暴。②VIL值和强回波区高度跃增反映冰雹碰并增长过程,降雹期两者多次跳跃使雹暴长时间维持。③对于矮顶超级单体风暴,VIL密度更能反映降大冰雹的潜势。④双倒“V”字型人流缺口和双有界弱回波区的出现意味着即将降雹,并且降雹时间较长。     

陕西4月冰雹天气学特征及对流潜势指标分析

利用2015—2020年陕西4月99站地面观测资料、灾情报告,高空探测资料,多普勒雷达资料等,对陕西4月冰雹天气发生的天气形势、对流潜势指标及雷达回波特征进行统计分析,结果表明：陕西4月冰雹多发生在午后至傍晚（12—20时）,降雹相对高频区位于陕北南部和关中;按环流形势将冰雹天气分为槽后西北气流型和冷槽型两类,槽后西北气流型主要特征表现在中层强的干冷空气侵入造成强热力不稳定层结,冷槽型冰雹天气产生的主要原因为高层冷空气叠加于低层暖湿气流上,造成强的位势不稳定,天气尺度抬升促进对流进一步发展;共筛选出11个指标为4月冰雹天气潜势预报提供参考,业务应用中重点分析相比气候平均值差异较大的K指数、总指数、对流稳定度指数,作为冰雹天气潜势预报中不稳定层结及低层水汽条件的判别指标,同时需注意其他指标的配合使用,应用CAPE值做强对流天气潜势预报时必须要经过探空订正;降雹云团受地面中尺度系统触发,槽后西北气流型冰雹的雷达回波分散、持续时间短,冷槽型冰雹的雷达回波范围广,持续时间长。     

2006年陕西两次强对流冰雹天气过程的对比分析

利用TBB资料、NCEP再分析资料、自动气象站资料及多普勒雷达等多种资料,对比分析了2006年初夏和盛夏两次强对流冰雹天气过程的环境场条件和中尺度系统的演变。结果表明,强的不稳定层结和一定的外部抬升力条件是产生强对流天气的共同物理量特征;高层暖、中层冷、低层暖的三层温度平流中心所叠置的区域与降雹区有较好的对应关系,对流层低层的逆温层(干暖盖)更有利于深厚对流活动的产生;适宜的0℃层和-20℃层高度有利于雹粒的增长。流场的尺度分离能够分辨出产生强对流冰雹天气的中尺度系统;地面能量场上表现有中尺度的Ω系统。初夏过程以冰雹、强风为主,盛夏过程冰雹、强降水比较突出;移速快、膨胀迅速的云团易产生冰雹和强风,而移速缓慢、对流合并显著的云团易出现强降水和冰雹。强回波伸展高度越高,入流显著、上升气流强盛的对流系统产生的天气愈剧烈,愈易出现大冰雹。     

2013年3月20日三明市大范围冰雹过程分析

利用常规观测资料、Micaps资料、三明市区域站加密资料以及多普勒雷达资料,对2013年3月20日三明市大范围冰雹大风过程进行诊断分析。结果表明：500hPa高空槽加深、南支槽东移、三层强劲西南急流、中低层的低涡切变及弱冷空气南下、地面锋面低槽等是该次冰雹过程的主要影响系统。冰雹的发生需要较强的垂直温度梯度t850-500≥25℃,上干下湿,冰雹的0℃层高度约3．5～4．3km左右,一20℃层约在7．0～7．8km左右,低层比湿q≥10g／kg。地面气象要素的剧烈变化对强天气的发生具有一定的指示意义。850hPaθse高能舌向降雹区输送不稳定能量,低层水汽充沛,地面冷空气南下渗透触发了不稳定能量的释放使得中尺度对流天气发生发展。该次冰雹过程强度强、范围大,对流回波（飑线）呈带状自西而东影响三明市。     

基于新一代天气雷达产品闽西南强对流天气临近预报方法研究

利用2003—2008年福建龙岩新一代天气雷达资料和常规探空资料,对闽西南历史冰雹及闽西雷雨大风天气发生的环境条件进行统计分析,建立历史冰雹和雷雨大风天气过程对应的新一代天气雷达产品判别指标。利用判别方程、新一代天气雷达产品和探空资料联合开展强对流天气临近预报预警方法研究：首先利用Fisher判别分析方法建立冰雹天气的判别方程,主要用于冰雹天气的判断,再利用雷雨大风的判别指标对雷雨大风和强雷暴天气进行第二次判别。通过历史过程的回报和2009年的试报表明：该系统对闽西南冰雹天气预报准确率较高,雷雨大风准确率次之。同时,利用风暴单体识别与跟踪的预测方法对冰雹预报结果和实况进行统计,表明风暴单体识别和跟踪算法（SCIT）预报准确率较高,可以用于风暴未来移速移向的预报。     

铜仁市一次冰雹天气的多普勒雷达回波特征分析

为了提高铜仁市冰雹天气的预报预警服务能力,该文应用铜仁市新一代多普勒天气雷达资料和常规气象资料,对2013年3月19日铜仁市冰雹天气过程进行综合分析,结果表明:①多普勒雷达反射率因子在0℃层上出现大于50.0 dBz的回波时,则可能降雹;②反射率因子在0℃及以上层(如-20℃、-30℃层)在降雹前强度明显增加,50 dBz的回波高度超过0℃层高度且发展到对流云中上部,且其剖面具有明显的穹窿结构;③风随高度的垂直切变是强对流产生发展和维持的重要条件;逆风区的存在是冰雹天气速度回波场的明显特征;④垂直累积液态含水量产品对冰雹天气的分析也有很好的辅助作用。⑤强天气概率和冰雹指数对降雹亦具有一定的预报预警指示意义。     

华南暖区暴雨预报失误及可预报性探讨

由于暖区暴雨产生的环境条件复杂和触发机制难以捕捉,数值模式对其预报能力弱,给预报带来困难,经常导致预报失误,是短期预报中的难点。2016年4月19—20日广西出现了一场暖区暴雨天气过程,预报员及数值模式预报出现较大失误。利用业务预报中的数值预报产品、地面中尺度自动气象站观测、常规地面及高空观测、新一代天气雷达及FY-2G卫星探测等资料对此次暖区暴雨预报失误进行剖析。结果表明:中低空急流增强及西南暖低压发展,为越南北部至广西中南部提供了高温、高湿、高能的环境条件,地形性辐合及涡旋触发了对流的发生,中尺度辐合线有效组织了对流的发展,雷达回波具有质心低、降雨效率高等暖云降雨的特征。预报员和数值模式短期时效内对暖区暴雨缺乏预报能力,未能准确把握可触发对流的机制,是预报失败的原因。预报员通过分析上游地区对流云团、地面中尺度辐合线演变及地形作用等触发条件,可以在短时临近时效内对暖区暴雨部分做出定性预报,发布预警信息,弥补短期预报的不足。因此,加强对暖区暴雨形成机理的认识,在预报中做好精细分析,是提高暖区暴雨预报能力的有效途径之一。     

一次南岭山脉前汛期强对流天气过程诊断分析

利用常规观测资料、FY-2G/2E卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料与ERA-Interim再分析资料,对2016年4月17—18日南岭山脉一次强对流天气过程进行了诊断分析。结果表明:(1)该过程前期,受地面倒槽与辐合线影响出现暖区降水,后期随着地面冷空气侵入配合低空切变线与高空槽东移南压迅速转变为锋面降水,强降水落区与南岭山脉走向一致,大暴雨由多个中尺度对流系统(MCS)移入和有利地形作用造成;大冰雹、雷暴大风主要出现在暖区降水时段,暖区短时强降水以高质心降水为主,锋面越山之后强天气主要为低质心短时强降水,雷暴大风和冰雹较少出现。(2)雷达回波图上中层径向辐合的出现,对雷暴大风具有预警参考意义;中气旋、高垂直累积液态水含量(VIL)、回波悬垂、有界弱回波等回波特征对提前预警大冰雹有一定的指示作用。(3)不同类型强天气发生的大气层结条件存在差异,上层干区深厚、低层湿度条件较好有利于产生大冰雹,大的0—6 km垂直风切变有利于冰雹增长;大的下沉对流有效位能(DCAPE)是预报雷暴大风的一个参考指标;整层温度露点差和DCAPE小是判断只出现短时强降水的参考依据。(4)南岭及其附近地区"喇叭口"地形和迎风坡地形有利于低层气流辐合触发对流,造成暴雨多发和降水时间延长,南岭背风坡的锋生作用使南岭山脉南麓出现雷暴大风、冰雹等天气的可能性增大。