2005年北京城区两次强冰雹天气的对比分析

冰雹等强对流天气是北京夏季预报和服务的重点，针对2005年发生在北京城区的两次强冰雹天气，利用常规探测和自动站、雷达、风廓线等资料进行天气动力学和中尺度对比分析，结果表明：这两次冰雹天气在环流形势、局地气象条件和中尺度系统等方面有明显差异，5月31日的高低空急流配置、能量和风的垂直切变等更有利于强雹暴的发生；超级单体回波是5月31日北京城区降雹的直接影响系统，6月7日为典型的飑线天气过程，两次过程中雹云的发展演变、冰雹的落区与地面中尺度系统都有较好的对应；造成5月31日城区降雹的对流系统为中-γ尺度，6月7日为中-β尺度，因此5月31日冰雹天气的预警难度较大，今后需充分应用高时空分辨率的探测资料做好此类突发性天气的监测和临近预报。     

一次冰雹天气强对流(雹)云演变及超级单体结构的个例模拟研究

利用WRF中尺度数值模式,模拟了2005年5月31日发生在北京的冰雹强对流过程,成功地再现了冰雹天气发展过程中起重要作用的冷涡底部的小槽、低层暖湿舌、地形辐合线等中尺度系统;模拟的地面降水、强对流(雹)云移动路径与实况基本符合;模拟的一个长生命史强对流(雹)云的演变及单体结构与北京多普勒雷达观测的沿城市中轴线的雹云相似,具有超级单体概念模型给出回波墙-有界弱同波区(穹窿)-悬挂回波结构、对峙的倾斜上升下沉气流、分裂右移发展等特征.基于数值模拟结果,结合雷达观测,重点分析了这块雹云的演变过程,解剖了超级单体三维动力、热力及回波结构.     

一次冰雹过程及雹云物理结构的数值模拟研究

利用常规高空、地面观测资料和多普勒雷达资料,采用中尺度数值模式(WRF),对发生在浙江省的一次冰雹天气过程进行了综合分析和数值模拟,从气流、温度结构以及雹云中的各类微观物理量的时空变化分析了此次冰雹过程的宏微观演变特征及形成机制。结果表明,该次强对流天气是在大尺度动力不稳定、热力不稳定的环境场和上干下湿的不稳定层结下发生发展的,边界层中尺度辐合线作为抬升触发机制释放不稳定能量。模式模拟得到的地面累积降水和雷达反射率因子与实况基本符合;模拟的水汽辐合区、能量锋区以及雷达反射率因子高值区接近辐合线。模拟的雹云属多单体风暴,具有明显的合并发展特征;霰(雹胚)通过雪晶的碰冻过程及过冷雨滴冻结产生,后碰并增长转化形成冰雹,冰雹通过碰冻过冷水滴和碰撞收集冰雪晶快速增长,最终降落至地面。其中,雹云内的过冷雨水累积带对霰及雹的产生及增长至关重要。     

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。     

一次冰雹云演变过程的卫星遥感监测与分析

针对2003年9月21日的一次区域性冰雹云强对流天气过程,结合天气实况、环流场特征和雷达资料,利用NOAA卫星数据,从天气分析、能量转换以及云在可见光、中红外波段的反射特性,分析了冰雹云的演变及特征。结果表明,伴随着大气能量的转换,当日青海湖以北的对流冷云单体在东移过程中,结合了西南部暖舌带来的暖湿气流,午后受地面增温出现了爆发性发展。(1)17：00云团发展最旺盛,云顶温度最低值达到-44℃,并确定冰雹发生的云顶温度临界值为-39．2℃,云顶亮温为221K;(2)冰雹云温度水平梯度介于20～35℃／50km之间,表现为有雹无灾的冰雹强度特征;(3)卫星数据表明,此时雹云与其它云团不同,具有粒子有效半径较大,气溶胶光学厚度也大的特点。     

下垫面物理过程在一次北京地区强冰雹天气中的作用

北京地区下垫面具有地形和城市边界层的双重性造成了天气变化的多样性.结合2005年5月31日发生的强冰雹天气个例,分析了下垫面物理过程在北京强对流天气中的作用.结果表明,山区的地形、城市边界层对雹云发生发展的不同阶段以至冰雹的落区、强度等都有相当大的影响.其中,此次降雹的初始回波是在西部山区地形的热力环流和动力强迫下局地触发的;城市下垫面热力作用形成的地面中尺度风场辐合线以及所造成的上升运动和能量、水汽的聚集,是对流回波在城市中心上空明显增强的主要原因;北部山区的喇叭口地形、西部山区的迎风坡抬升作用对局地强对流的发生、入境积云的发展亦有重要影响.     

下垫面对雹云形成发展的影响

利用中尺度模式WRF(Weather Research and Forecasting)对2005年5月31日发生在北京地区的一次强冰雹天气过程进行了数值模拟研究,并与观测的雷达回波、冰雹云移动路径和冰雹落区进行比较,在此基础上探讨了城市和农田两种下垫面对雹云的影响。结果表明,由于"城市热岛"效应的作用,城市下垫面的地面感热通量显著增加,有利于雹云的发展增强和大冰雹的形成,使地面累积降雹量增加,但对雹云移动路径影响不大。农田下垫面具有较大的潜热通量,局地蒸发强,有利于大量小冰雹的形成,云中冰雹含量增加,但降雹强度较弱,地面累积降雹量小。     

甘南高原一次超级单体强冰雹天气过程分析

利用CINRAD/CC新一代天气雷达资料、MICAPS常规气象观测资料、NCEP再分析资料和自动站加密降水量资料，对2020年5月6日午后出现在甘南高原东部地区的一次局地大冰雹天气过程进行诊断分析。结果表明：午后增温引起的不稳定层结、高原地形的动力抬升作用和有利于对流发展的高低空环流形势配置，是触发这次强对流天气的主要原因。在雹云发展演变中，雷达探测到回波中心强度持续≥55 dBZ、钩状回波、弱回波区、悬垂回波和中气旋等典型的雹云特征，对甘南高原大冰雹天气临近预报具有较好的指示意义。此次冰雹过程和超级单体紧密相连，雹体形成并降落在中气旋周围的强回波区域中，主要呈现钩状回波特征。     

一次冰雹强对流天气过程的潜势条件和中尺度特征分析

基于常规观测资料、NCEP(2.5°×2.5°)再分析资料、FY-2G卫星云图资料和多普勒雷达等资料对2018年6月10日发生在甘肃省平凉市的冰雹等强对流天气过程进行分析,得出以下结论：(1)此次强对流天气过程属于典型的西北气流型,高空强冷平流、强对流发生区明显的切变线和地面辐合线以及高层气流引导地面辐合线附近生成的中尺度对流系统MCS,是造成此次强天气的主要影响系统。(2)中尺度辐合线和干线为此次强对流天气提供较好的触发机制；强对流发生区螺旋度的异常增大为雹暴系统的发展增强提供了强有力的环境场条件；强垂直风切变可促使不稳定能量释放形成冰雹等天气,和湿斜压作用共同形成MCS发生发展的有利条件；冰雹发生区0℃层、-20℃层高度及二者之间的厚度均有利于大冰雹的形成。(3)卫星云图中MCS发展明显,容易给局地强对流输送能量,利于强对流的维持发展,且强对流区主要位于云顶亮温TBB低值区的后部和南部,多普勒雷达资料显示,引发强对流天气的回波单体附近,悬垂回波、弱回波区、钩状回波等特征明显,对应径向速度图有明显的中气旋、中层径向辐合及风暴顶辐散等特征配合,对此次冰雹等强对流天气有很好的指示作用。     

南疆塔里木盆地西部一次强冰雹天气过程分析

利用常规气象资料和CINRAD／CC新一代天气雷达资料以及对流云数值模式等,对2011年6月17日发生在南疆塔里木盆地西部麦盖提垦区的一次强冰雹天气过程进行了分析。结果表明：大气不稳定层结的存在和有利的高低空环流形势配置的动力作用,是触发这次南疆西部局地强对流天气产生降雹的主要原因。在冰雹天气发展过程中,探测到了如钩状回波、弱回波区、悬挂回波和中气旋等典型的冰雹云回波特征,这对冰雹天气邻近预报具有一定指示意义。数值模拟结果显示,冰雹云具有低层辐合、中层有一对涡旋、高层辐散的结构特征,这种结构有利于冰雹云的发展和维持。     

成都一次脉冲风暴特征及成因分析

利用多普勒天气雷达观测资料、风廓线仪资料、加密自动气象站资料、常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2014年7月23日16:00在成都城区发生的一次局地强对流过程进行了分析。结果表明:晴空太阳辐射增温和低层偏南气流的暖湿水汽输送使得成都附近大气具备对流发展的能量和水汽条件;地面暖平流及成都城市热岛效应,使得成都城区低层抬升作用增强;在弱的垂直风切变环境中,南下阵风锋与成都城区西北部地面中尺度热中心和中尺度辐合线相遇,激发出脉冲风暴并迅速发展,进而产生局地强对流天气;多普勒天气雷达资料显示脉冲风暴强盛时期具有悬垂回波、有界弱回波区、中层径向辐合等强风暴的特征。     

青藏高原东北部7.13冰雹天气成因分析

利用常规资料、卫星云图、多普勒天气雷达产品资料,对2015年7月13日青藏高原东北部地区出现的冰雹强对流天气进行了分析,结果表明:此次过程为典型的蒙古低涡环流形势下形成的降雹,高空存在干冷平流的强迫,触发了中小尺度对流系统,同时地面有辐合线配合,冰雹云移动路径与地面辐合线移动方向一致;冰雹发生前期沙氏指数为负值,对流有效位能较大,0~6km之间存在着较强的垂直风切变;降雹当日0℃层、-20℃层以及-30℃高度显著下降,大气层结不稳定;雷达回波特征在时间、空间上的配置与冰雹强天气的发生发展有很好的对应关系。     

江西省北部地区一次致灾冰雹天气环境条件和特征分析

利用常规气象观测资料、天气雷达资料、FY-2E卫星TBB资料和NCEP1°×1°再分析等资料,对2015年4月2日发生在江西省北部地区的冰雹强对流天气环境条件和特征进行了分析。结果表明:1)高空槽、低层切变线和地面锋面共同影响,导致此次冰雹强对流天气过程,冷锋及其附近的中尺度地面辐合线是主要触发系统。2)降雹前6—12 h,江西省北部地区对流层中低层西南风速跃增,并且500 hPa高度层存在干急流轴,干空气卷入能使雨滴脱离上升气流,减弱雨滴的拖曳作用,形成"上干冷、下暖湿"对流不稳定温湿层结。3)江西省北部地区边界层有假相当位温能量锋区维持;且处于水汽通量辐合区中心,低层维持较强水汽辐合和输送,为冰雹云内雹胚的形成和生长提供了充足的水汽条件。4)风暴单体具有有界弱回波区、高悬的强反射率因子、强回波伸展至-20℃层高度之上、高VIL密度、强中气旋等大冰雹回波特征。TBB分布反映了一个MCS的演变,降雹地点与TBB小于-52℃的冷云区及其北侧TBB大梯度区对应较好。     

贵州春季强冰雹天气定量化概念模型研究及试应用分析

该文利用贵州近13 a(2000—2012年)春季的气象资料,依据强对流天气发生的动力条件和层结稳定情况,将贵州春季强冰雹事件进行不同类型的分类研究,给出贵州强冰雹天气发生的有利环流形势类型为:西北气流型、高空槽型、锋前降雹型和高架雷暴型。选取有多普勒雷达资料以来的2009—2013年的强冰雹天气事件个例,采用基数据回放方式研究其降雹前3~15 min雷达回波形态、结构和类型特征,并通过这些特征来有效识别冰雹云,发现降雹前冰雹落区附近的雷达回波组合反射率因子的强度普遍在40 d Bz以上,最强回波为50~60 d Bz,冰雹云回波以块状回波为主;在垂直剖面上冰雹云回波基本都有明显的回波悬垂,部分个例存在有界弱回波区,其大于40 d Bz的回波伸展高度多数都在9~10 km。降雹的回波基本上以孤立的对流云回波单体为主,混合降水类型的冰雹回波对流单体夹杂在层状云中。冰雹落区主要发生在组合反射率因子的最强回波中心,或是有界弱回波区或回波悬垂的回波墙下方。将研究结果在2014年3月30日的一次强冰雹过程中进行试用,利用中尺度环境分析技术,对当日环境场及要素配置进行分析,对应以上环流分型的概念模型方法,确定此次过程属于高空槽型,中尺度环境及雷达分析与上述归纳特征十分吻合,利用此方法在当日冰雹潜势预报及临近预警方面都提前做出了较好的预报预警。     

石河子地区三次冰雹天气过程的综合分析

选取春季发生在新疆石河子地区沙漠边缘的3次冰雹天气过程,应用常规观测资料并结合雷达回波资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征等几方面进行了综合分析。结果表明:3次降雹过程都发生在典型的高空槽型的冰雹环流背景形势下,较好的对流不稳定条件、水汽条件和较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展。多普勒雷达能很好地监测中尺度天气系统的发展演变过程,回波强度和回波顶高度的变化、速度对和逆风区的出现、垂直累积液态含水量(VIL)增加以及风暴跟踪信息(STI)预警等都对冰雹天气的出现具有指示意义,对今后的防雹减灾工作有较好的应用价值。     

一次冰雹天气过程的云系发展演变及云物理特征研究

利用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting)的数值模拟,结合NECP/FNL再分析资料、地面、探空、多普勒雷达基数据和卫星产品等观测资料,综合分析了2014年3月30日发生在贵州省西南部的一次冰雹天气过程。研究了有利于冰雹发生的环流特征和环境条件,分析了冰雹云系的发展演变特征、云微物理结构特征,初步分析了冰雹形成的云物理机制。结果表明:此次冰雹天气是典型的低压辐合线型降雹类型,地面降雹位置位于700 hPa切变线和近地面辐合线附近及南侧;发生此次冰雹过程的对流云系经历了对流云系的初生阶段、合并加强阶段、成熟降雹阶段和东移阶段。贵州地区上空对流云系的微物理结构具有混合相云特征,高层为冰晶、雪,中层为云水、霰,低层为雨水、冰雹。霰和云水是形成雨水和冰雹的主要来源,霰撞冻过冷云水和霰的自动转化是冰雹形成的主要微物理机制。     

2012年夏季西宁地区两次冰雹天气的对比分析

针对2012年夏季发生在西宁地区的两次冰雹天气过程,从天气形势、物理量场和雷达回波特征、闪电定位特征等几方面进行了综合分析。结果表明:这两次冰雹天气均发生在典型的高空槽型环流背景下,较好的对流不稳定条件、水汽和较强的垂直风切变条件下。6月5日冰雹天气在整层湿度较大的环境下,受地形和局地热力作用,产生能量分布差异,由地面冷锋抬升触发产生。7月13日的冰雹天气在上干下湿的环境下,是暖区切变触发的局地强对流。应用雷达资料能很好地监测中尺度天气系统的发展演变过程,回波强度、回波顶高的变化和速度对的出现及雷达产品的应用对冰雹天气的出现具有指示意义,对今后的防雹减灾工作有较好的应用价值。     

湘潭市一次冰雹天气过程分析

为了更好地把握冰雹天气的特点、环流形势、物理量特征,该文利用每日4次NCEP 1°×1°再分析资料、多普勒天气雷达产品、FY-2E卫星TBB资料,对2013年发生在湘潭境内一次罕见的大范围冰雹天气进行分析。结果表明：925～500h Pa之间强烈的温差是冰雹发生的一个重要特征;同时有热力垂直环流和湿度场垂直环流以相同的环流方向在相互加强,使冷锋附近的垂直运动比只有温度梯度时大得多;冰雹不是发生在高能区内,而是发生在高能舌北侧附近。强对流天气发生在对流不稳定区的北侧梯度较大地区;冰雹出现在强对流云团移动方向的正前方;雷达图上飑线、三体散射等都是冰雹出现的明显特征。     

郑州地区3次冷涡型强对流天气对比分析

对2004年6月中下旬郑州地区3次比较典型的强对流天气的高低空形势、物理量场及雷达资料的对比分析结果表明:1)500 hPa冷涡的位置在42°N以南,郑州上游有较强冷平流侵入,并且700 hPa和850 hPa也有对应低值系统存在,是郑州地区强对流天气发生发展的大尺度环流背景.2)地面中尺度辐合线的存在是强对流天气的主要触发机制.3)动力因子的差异造成了不同类型的强对流天气.4)雷暴云中强下沉冷空气在近地层强烈辐散能够引起地面大风.5)水汽因子的差异决定了雷雨能否发生.上下层均为干冷空气时一般仅伴有大风天气;低层暖湿、中高层干冷时能增加大气的对流性不稳定,有利于强降水和局地冰雹的产生.     

一次低涡型冰雹天气的环境条件和中尺度特征分析

利用常规天气观测、多普勒天气雷达、自动气象站和NCEP1o×1o格点再分析资料,研究在绍兴发生的一次典型低涡型冰雹天气过程环境场和中尺度特征,结果表明:此次冰雹天气出现在西北冷涡的右前方,中高层的干侵入激发了对流不稳定;中尺度辐合线出现在对流风暴的前沿,是由冷池出流与外界暖湿气流交汇而形成,为强对流的发展提供了近地面辐合抬升条件;本次过程先后有三个明显的强单体风暴产生,回波核心区高度均扩展到-20℃层以上,符合弱回波区、悬垂回波和中低层径向辐合的强对流风暴结构,还具有标志大冰雹的三体散射特征(TBSS)。在降雹前最大反射率因子(DBZM)及其所在高度(DBZM HT)的突降和垂直累积液态水含量(VIL)的突增可作为判断降雹的指标。