“巨淞”形成机制的探讨

本文通过对林西雹暴中发现的30公斤大冰块的详细分析,提出了“巨淞”的形成机制,澄清了数十年来某些雹暴中发现的反常大冰块被误认为大冰雹的事例,并为今后区别大冰雹和“巨淞”提出了依据。     

浙江的冰雹

冰雹,也叫“雹子”,它产生于强盛的对流云中,以冰球或不规则的冰块形状降落,常伴有狂风暴雨、雷电和龙卷等变化剧烈的阵性天气,综称为“雹暴”。由于几种灾害性天气同时出现、共同作用的结果,再加上其中含有固体的冰块,所以,雹暴给工业、农业、交通、电讯,     

答《再论“巨凇”的形成》

读了《气象》1982年第6期《再论“巨淞”的形成》一文后,我们对该文有两个论点答辩如下: 一、关于冰雹融化后夜间冷却成冰的可能性问题 在《对“大雹乎?巨凇也!”的进一步探讨》(见《气象》1982年第4期)一文中,我们在说明“巨凇”不可能产生后,为了留有余地,不全盘否定《淞也!》一文的观点,在最后的结语中,以“除非是……”开     

基于X波段双线偏振雷达的贵州威宁雹胚演变特征研究

为探究贵州省威宁地区雹暴过程中雹胚粒子的演变特征,本文在对X波段双线偏振雷达数据经过退折叠、滤波、自适应衰减订正后,运用Barnes插值方法对偏振参量进行插值,并结合模糊逻辑算法进行水成物粒子识别,然后对威宁县的两次典型雹暴过程进行了系统的分析,得到以下结论:（1）两次过程中高密度霰的来源均为冰晶聚合物和冻滴,低密度霰粒子的来源均为冰晶粒子;单体雹暴过程中高密度霰粒子对冰雹的产生贡献最大,多单体雹暴过程中低密度霰粒子对冰雹的产生贡献最大。（2）多单体雹暴中,衰减单体的高空辐合以及低空辐散对发展单体的雹胚形成有促进作用。（3）单体雹暴降雹前:低密度霰粒子数量近乎不变;由于冰晶聚合物增多使得消耗过冷水粒子速度加快,导致过冷水粒子减少,而且有部分高密度霰粒子坠落至地面,导致高密度霰粒子数量减少,每分钟减少的距离库数为10;降雹时:高密度霰粒子淞附过冷水粒子增长形成冰雹,导致高密度霰粒子减少,每分钟减少的距离库数为12.1;而在“贝吉龙过程”（即Wegener-Bergeron-Findeisen过程,简称WBF）以及冰晶聚合物的淞附作用下,低密度霰粒子迅速增多,每分钟增加的距离库数为36;降雹后:低密度霰粒子坠落,数量快速减少,每分钟减少的距离库数为36.6;低密度霰粒子在下降过程中淞附过冷水、冰晶聚合物等粒子转化成高密度霰粒子,导致高密度霰粒子总量几乎不变,每分钟增加的距离库数为2。（4）多单体雹暴降雹前与单体雹暴类似,不同的是在消散单体的促进作用下,发展单体的发展速度、雹胚数量、回波强度均高于单体雹暴;降雹时:低密度霰粒子在下落过程中淞附过冷水滴增长形成冰雹,导致数量迅速减少,每分钟减少的距离库数为62.6;高密度霰粒子数量增加,每分钟增的距离库数为16.5;由成熟到降雹的时间比单体雹暴长15分钟左右;降雹后与单体雹暴类似。（5）通过对威宁地区雹暴机制的分析,分别建立了单体雹暴、多单体雹暴的概念模型。本文针对两种典型雹暴的各个过程中雹胚的演变特征研究得到了初步结果,这对于雹暴预警、预报以及人工消雹具有较高的应用价值。     

基于S波段双偏振雷达观测的雹暴偏振特征分析

为了研究雹暴的偏振特征及其在实际业务中的应用,使用S波段双偏振雷达所观测到的46例冰雹数据,对其中反复出现的3种偏振特征:冰雹在各高度层的偏振参数特征、差分反射率因子柱、三体散射偏振特征进行了分析,重点分析了3种偏振特征大、小冰雹事件的差异。结果表明:（1）大冰雹的水平反射率因子中位数要高于小冰雹,二者的水平反射率因子分布存在较大重合区域。（2）冰雹偏振参数的变化主要集中在融化层之下,相较于小冰雹,大冰雹具有更低的差分反射率因子和相关系数。（3）所有雹暴的差分反射率因子柱最大伸展高度均超过?10℃层,有83%的大冰雹事件其差分反射率因子柱最大伸展高度可超过?20℃层;在小冰雹事件中这一比例仅为46%。（4）差分反射率因子柱高度的演变对于雹暴的发展具有预示性,特别是在持续降雹过程中,差分反射率因子柱的再度发展预示着雹暴的再次增强。差分反射率因子柱高度的极值相对于降雹具有时间提前量,在大冰雹事件中这一提前量的中位数为24 min,而在小冰雹事件中这一数值为11 min。（5）三体散射的偏振特征有助于识别高空的冰雹,尤其是当冰雹核的后侧存在其他降水回波时。在所统计的19例大冰雹事件中均发现三体散射偏振特征。在小冰雹事件中同样可发现三体散射偏振特征,出现比例为52%。      

林西大冰块究竟是什么?

《南京气象学院学报》(1980年第1期)和《气象》(1982年第2期)先后发表了“巨凇形成机制的探讨”和“大雹乎?巨凇也!”两文(以下简称“巨凇”两文),这两文对林西大冰块都作出了是“巨凇”的肯定性结论。《气象》(1982年第4期)发表了另一篇文章“对‘大雹乎?巨凇也!’的进一步探讨”,就当时是否有形成“巨凇”的过冷却降水到达地面提出了疑问,作为这个资料的直接收集人,笔者也打算谈一下自己的看法。 一、林西大冰块的发现经过和当时的气象情况1975年7月25日,内蒙昭盟林西县十二吐公社境     

湖北省一次强雹暴闪电和雷达回波特征分析

利用湖北省闪电定位系统监测资料与武汉市多普勒天气雷达资料同步叠加,对2010年4月12日湖北省东南部地区一次强对流过程的两个致灾雹暴单体进行分析。结果表明：雹暴生消的不同阶段,正地闪和负地闪频数及在雷达回波中的分布呈不同的变化特征,通过地闪频次和地闪在雷达回波中位置的变化可以识别雹暴生命史演变的不同阶段。雹暴Ⅰ产生小冰雹,是一个普通对流单体,闪电以负地闪为主,闪电频率最大为15次·（6 min）－1;正地闪落在风暴发展和消亡阶段,负地闪主要落在35—55 dBz强回波边缘,零星正地闪分布在强回波周围层状云中,雹暴移动路径前侧的负地闪对雹暴移动有一定的指示意义。雹暴Ⅱ是一个典型超级单体,产生直径超过3 cm的大冰雹,闪电频率最大为44次·（6 min）－1,风暴成熟阶段正地闪活跃,16—17时正地闪频繁出现时间与大冰雹持续时间一致;负地闪与25—55 dBz强回波区域吻合较好,正地闪分布在强回波30—55 dBz中心及层状云边缘。对比地闪频数和雹暴成熟阶段的回波强度可以发现,降雹均出现在风暴的成熟阶段,小冰雹发生时地闪频数下降幅度较小,大冰雹发生时地闪频数下降幅度较大,且正地闪比例明显增大。     

华北地区一次长生命史超级单体雹暴特征观测

对2020 年6 月25 日河北南部从保定涞源到沧州东光的超级单体雹暴环境条件、雷达观测及风场反演特征进行了分析。结果表明：①本次超级单体雹暴是在水平对流卷上触发起来并经过不断加强形成的。②超级单体雹暴长时间处于中等到强的基本顺时针旋转环境风的垂直风切变环境中、中气旋维持时间超过3 h以及较强冷池作用，是本次超级单体雹暴维持长生命史的可能原因。③对流单体VIL持续7 h基本维持在55～80 kg·m-2区间,与单体移动路径上降雹时段一致，超过4 h持续出现三体散射长钉或旁瓣回波特征，与本次过程中灾情调查和气象站观测到的大冰雹时间段基本一致，对大冰雹有较好指示意义。④超级单体雹暴出现钩状回波（低层）、回波悬垂“穹隆”结构、风暴顶辐散、ZDR柱和KDP柱等特征。“穹隆”顶部为65 dBz以上反射率因子，该处风场以垂直上升为主，水平风分量较弱，呈现出“穴道〖CD*2〗零域”结构，利于大冰雹增长。超级单体垂直速度随高度增大，利于中气旋形成和维持。     

用风暴结构来识别冰雹

1。序多年来,气象学家们已经探测到可靠的雹暴雷达回波特征。这些特征如指状回波,齿状回波,V形缺口,最大反射率和各种不同反射率值的范围。1969年Hamilton提出了罕见大雹暴顶部回波最高反射率。这些冰雹回波可以通过雷达显示器来发现,但是有很高的虚警率。本文用三维空间雷暴反射率结构作为识别强雹暴的依据。美国国家气象局为了某些目的对此进行了研究,並对强雹暴作如下的定义,即:一个风暴会产生直径大于1.9厘米的降雹。     

我国冰雹天气及预报研究进展

近十几年来,我国北方与南方多次发生大范围雹暴灾害及随后人工防雹的广泛开展,迫切需要提供冰雹的短时和短期预报,引起人们对冰雹天气研究的重视。1975年成立了冰雹预报科研协作组,组织了多种全国性的学术活动,1980年对华北地区八次典型大范围雹暴个例分析组织了规模较大的会战,各地区对历史上出现的冰雹天气做了大量的个例分析和统计分析,为我国冰雹天气、冰雹成因和预报方法的研究奠定了基础。一、冰雹天气的气候特征我国冰雹天气的气候特征归纳起来是:降雹范围广,离散性强,地形影响大,降雹带有明显的随季节南北推移并伴有其他灾害天气。     

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。     

局地雹暴环境气流的演变特征

通过甘肃永登、岷县防雹试验基地1979~1987年获取的1 d 4次无线电探空资料,对照地面实况,对强冰雹、弱冰雹、雷雨、阵雨、阴天、晴天6类天气的高空风进行分析研究,发现强雹暴在降雹前期低空风向切变、中空风速切变、高空急流等与其它类型天气比较具有显著的差异,这对于预报雹暴天气和雹暴形成机制的研究具有指示意义。     

2020 年 6 月 1 日山东强雹暴过程双偏振雷达观测分析

利用济南S波段双偏振多普勒雷达探测数据,结合探空、地面气象站观测和实地冰雹调查资料,对2020年6月1日影响山东中西部的一次强雹暴过程进行分析。结果表明：1）此次雹暴过程受高空槽影响,于当日中午在河北邢台市初生,移入山东境内后持续降雹近5 h,其中17:00后雹暴明显加强,冰雹灾害严重。2）典型降雹时次具有明显的三体散射特征;1.5～5.5 km高度冰雹区对应的反射率因子（ZH）均大于65 dBZ,差分反射率因子（ZDR）介于-2.6～1.5 dB,相关系数介于0.80～0.96;大冰雹多集中在低层前侧入流的左侧和前侧。3）多个单体于17:00前后演变成超级单体风暴,具有明显的有界弱回波区和中气旋结构,ZDR柱可指示雹暴主上升气流区的位置。4）水凝物相态分类产品给出的冰雹分布反映了空中冰雹的分布和演变,可从冰雹色标面积大小、连续性程度预估冰雹强弱,根据低仰角的冰雹色标预判冰雹落区。     

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。     

一次雹暴的特征随时间演变的分析

冰雹通常由强烈的积雨,即所谓雹暴中形成。在雹暴的整个生命过程中,无论是外观还是内部特征,都在不停地发生着变化。由于这种变化十分激烈和迅速,大冰雹往往就在某一短时间内(通常不超过30分钟)生长并危害农业。加上此时伴随着闪电大风大雨,要观测它甚为困难。因此,人们至今对其演变的许多方面还缺乏详细和确切的的认识。     

西北地区东部冰雹云的卫星光谱特征和遥感监测模型

根据气象台站的冰雹观测记录,针对冰雹灾害多发的西北地区东部,选取2001—2004年间14次NOAA卫星过境的AVHRR资料,共88个样本数,对冰雹云和其他云的光谱特征进行对比分析。结果表明,雹云的热红外亮度温度的变化基本在245K以下,中红外波段反射率相对较低,基本变化在0.4及以下范围,可见光和近红外波段反射率>0.6。冰雹产生的两个重要条件是高的云光学厚度和大的云粒子有效半径共同发生的区域;西北地区冰雹发生的云顶高度基本在4.5～7km之间。根据雹云的光谱特征,确定雹暴指数及其模型阈值>0.35的冰雹监测方法,多普勒雷达回波和气象站观测结果说明,雹暴指数等多参数结合判别冰雹云效果显著。     

冰雹文献主题词词频统计与分析

作者就美国气象学会编辑出版的“气象学和地球天体理学文献”所附的主题词索引中，对浆雹、雹暴等主题词在近１５年中出现的次数（即频率），进行了统计和分析，以此反映各对冰雹研究的状况和发展趋势。     

玛纳斯河流域一次雹暴的雷达回波分析

通过对玛纳斯河流域一次雹暴过程的雷达回波分析,初步认识了玛纳斯河流域雹暴特征,为今后有效地防御冰雹灾害提供了科学依据。     

2019年8月16日山东诸城一次罕见强雹暴结构和大雹形成的观测分析

为研究雹暴结构和大冰雹的形成机制,利用潍坊CINRAD/SA新一代天气雷达、青岛S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合探空、地面气象观测站观测和实地冰雹调查资料,对2019年8月16日发生在山东诸城的一次罕见强雹暴过程的天气背景、风雹灾害、雷达回波演变、雹云结构及大冰雹形成机制进行分析。结果表明,受冷涡天气系统影响,鲁中山区、鲁东南地区低层暖湿、高层干冷,0—6 km高度风矢量差为30.3 m/s,十分有利于强雹暴的发展。雹云发展迅速,历经发生、跃增、酝酿、降雹和消亡等5个阶段,在发生阶段即观测到中气旋、有界弱回波区等结构并不断增强,长时间维持;降雹阶段的雹云具有典型的有界弱回波区—悬垂回波—回波墙和“S”型水平流场等特征,有界弱回波区与旋转上升气流和水平速度为0的“0线”结构相关联,“0线”穿过悬垂回波和有界弱回波区顶部强回波区,指向雹云对流上冲云顶,具有特定的成雹功能;强降雹时段,雹云有界弱回波区北侧回波墙及其上方强回波区的水平反射率因子大于60 dBz,对应的差分反射率因子大多为?1—0 dB,表明为大冰雹的聚集区。依据对成熟阶段雹云雷达回波形态、径向速度和三维风场的分析,给出了实例雹云内主上升气流框架和具有成雹功能的“0线”结构示意图,有助于理解“0线”结构在大雹循环增长中的可能作用机理。      

“阿尔伯塔”雹暴

“阿尔伯塔”(Alberta)是加拿大的冰雹研究基地。阿尔伯塔冰雹研究计划(以下简称ALHAS计划)开始于1956年,是加拿大阿尔伯塔研究委员会、大气环境服务局(前加拿大气象局)和国家研究委员会协作进行的一项研究计划。麦吉尔大学提供科学上的援助。这项计划的外场观测区设于阿尔伯塔的中部,范围约300×210平方公里,观测区的西界是落基山麓的松树林和针枞林带,这一带是阿尔伯塔中部大多数雹暴的发源地。下面分两部份介绍阿尔伯塔雹暴。