FY-2卫星反演的云顶高度与多普勒雷达回波顶高的关系初探

对主要用FY-2C/D卫星并融合其他观测资料反演的云顶高度与多普勒雷达回波顶高的关系作了初步探讨。通过对20个主要由积层混合云和层状云造成的降水个例总数万个样本的统计分析表明,卫星反演云顶高与SA型号雷达回波顶高存在较好的正相关关系,两者的关系对组合反射率因子的大小不敏感。卫星反演云顶高与小于18 dBz反射率因子对应的回波顶高比与18 dBz回波顶高更接近,这主要是由于FY-2C/D卫星和SA型号雷达探测和反演的原理不同造成,卫星云顶高反映的是积层混合云和层状云顶部云粒子的辐射特性,而回波顶高体现的主要是云中下部较大降水粒子对雷达电磁波的衰减。     

1998年6月8～9日香港特大暴雨中尺度对流系统分析

利用卫星和多普勒雷达的高时空分辨率观测资料,对1998年6月8～9日香港暴雨过程中的中尺度对流系统进行分析,表明:(1)此次暴雨是冷锋前暖区的对流性降水,期间有3次强降水过程,每次维持时间2～5小时,中尺度对流系统是造成强降水的主要系统.(2)雷达回波强度与卫星云图对比发现,强回波区全位于云顶温度≤-32℃的云团内,但具体分布有两种情况:一种强回波区位于通常所说的发展强盛的α中尺度云团的边缘TBB等值线密集区,一种如尺度较小的线状强回波则位于两个β中尺度云团(云顶温度≤-52℃)之间.这利用常规观测资料是无法识别的.(3)分析单多普勒雷达反演的水平风场发现:大尺度的环境风场中,存在β中尺度系统的独立流场;中尺度云团内部的流场辐合与强回波带相对应.     

雷暴云顶高的图解计算分析及其顶报实践中的检验

本文从能量的观点出发,通过对甘肃平凉地区1973—1977年夏季68次雷暴云的雷达观测资料和相应的探空观测资料进行了计算分析。发现当天雷暴发展最强时刻的最大云顶高有它的规律性。这个规律性就是:当大气中层(700—400毫巴)处在中等干湿条件下(平均相对湿度在32—62％),计算的云顶高与雷达观测到的最大云顶高几乎完全吻合,这类情况的概率达71％;当层结的水汽条件处于相对比较高湿或比较干时,计算的云顶高和雷达实测到的最大云顶高产生偏离。产生这种偏离和水汽条件有较密切的关系,为此,我们在预报雷暴云顶高的问题上,根据在温度对数压力图上,应用作者在1)中的方法计算的云顶高,再结合层结的水汽条件需进行某种经验订正。此法于1978年夏季实践中进行了试报,并用雷达观测进行检验,结果与实际情况很吻合。     

浙江省降水云系红外云图特征及其与降水量的关系

用2000~2003年GMS红外云图资料,统计分析了影响浙江省降水系统的红外云图特征及其与地面1 h降水量的关系。结果表明:降水云团的云顶亮温、1 h云顶亮温差、云顶亮温梯度和云团移动速度与地面降水强度的对应关系是非线性的,并且随季节的变化它们的关系又有明显变化;随着云顶亮温的降低,1 h降水量降水强度逐渐增大,出现强降水的机率也明显增多;浙江省内易出现2.0 mm/h(中雨)7、.0 mm/h(大雨)、15.0 mm/h(暴雨)强降水的云顶亮温指标分别为-30℃、-36℃、-41℃。     

齐齐哈尔6月19日暴雨成因分析

利用常规观测资料、黑龙江省地面加密雨量点资料、国家气象卫星中心FY-2C卫星TBB资料、NCEP再分析资料和齐齐哈尔雷达回波资料对2009年6月19日齐齐哈尔地区暴雨过程进行诊断分析。结果表明:高低空急流相耦合不断给暴雨区高层输送冷干空气和低层输送暖湿空气,大气中不稳定能量增加聚集,在能量锋和气旋辐合上升运动触发条件下,中尺度对流云系不断发展,暴雨区云顶TBB在-55℃以下,与高能量区对应;大暴雨区云顶TBB在-60℃以下,与高能量中心相对应;大暴雨区雷达回波反射率因子有明显的弱回波区,径向速度图上有γ中尺度气旋式辐合区和"逆风区"。     

利用雷达回波参数分析雪的增长

利用一次稳定性降水云系的７１３雷达观测资料，分析了云顶温度的分布情况，结果表明，该次过程有５７％－７０％的云系符合Ｇｒａｎｔ提出的“播云温度窗”指标。     

基于L波段探空观测的FY-4A云顶温度产品评估及其在冬季降水相态判识中的应用

利用2019—2021年冬季上海宝山站L波段探空资料对FY-4A云顶温度(CTT)产品进行评估,分析发现,FY-4A的云顶温度产品能够较好地反映单层云的云顶温度,对双层云或多层云的云顶温度则普遍高估(平均高估幅度超过14℃);当探空观测到的云顶高度不超过6 km或云顶温度不低于-20℃时,FY-4A云顶温度产品误差较小,平均偏差约为3℃。根据2021—2022年冬季长三角地区地面站观测的降水现象统计云顶温度与降水相态的关系,并对典型个例进行分析,结果表明,云顶温度低是出现降雪的必要条件之一,绝大部分降雪出现在云顶温度低于-12℃的情况下。FY-4A的云顶温度产品时空分辨率高、精度尚可,可以辅助预报员判识雨雪落区,在雨雪转换过程的预报服务中有较大的应用潜力。     

WSR—88D算法和产品改进的用户反馈信息

ＷＳＲ－８８Ｄ（ＷｅａｔｈｅｒＳｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅＲａｄａｒ１９９８，Ｄｏｐｐｌｅｒ），即美国１９８８年定型生产的下一代天气雷达，是目前美国全国天气雷达网的布点雷达。该雷达是全相干体制的多普勒天气雷达，它不但具有常规天气雷达扭具备的可以观测降水回波强度分布的特点，而且还能获得云体内部风场分 结构信息，是研究强对汉等中小尺度天气系统的有力工具。１９９８年上海市气象局从美国引进了一部ＷＳＲ－８８Ｄ     

高原涡与西南涡相互作用引发暴雨过程及云系特征分析

使用中国新一代FY-4A卫星、GPM卫星的降水雷达等多源观测数据,选择两次高原涡与西南涡相互作用的暴雨个例,分析了两涡作用下盆地中尺度降水云系的空间结构特征。结果表明:西南涡与高原涡耦合作用下产生中尺度对流复合体MCC云系,短时强降水主要发生在MCC发展至成熟阶段,强降水区的云顶亮温值低于-60℃,云顶高度在12 km左右;西南涡与高原涡相互作用时,云顶亮温低值区的中心位置和强度与同时刻强降水特征很好对应;降水云体中对流性降水粒子的反射率因子在低层快速增长,层云性降水粒子的反射率因子强度增长的区域为零度亮带层附近;对流性降水雨强远大于层云,其粒子半径也大于层云降水,而对流性降水粒子的浓度高于或等于后者;层云对总降水量的贡献大于对流云,且层云降水量表现出大小均匀的粒子积聚的结果;对流性降水率垂直分布柱状明显且有云墙,层云性降水率垂直分布呈不规则柱状且没有显著的云墙,降水率均随海拔高度的升高而减小,5 km以下对流层对总降水量的贡献最大。     

武汉数字化天气雷达双处理机系统

通过使用ＭＷＳ和ＷＭＳＳ双处理机技术大幅度改善了ＭＹＴＲＯＮＳ系统中骨干雷达ＷＳＲ－８１Ｓ的稳定性与图象产品的质量，丰富了单位扫描周期内图象产品的数量和种类，使引进美国雷达功能得到一步发挥。     

安庆地区一次飞机积冰的气象条件分析

利用卫星、雷达、探空、飞机等观测资料和NCEP再分析资料,以及数值模拟结果,对2016年3月8—9日我国安庆地区的云系特征和飞机积冰气象条件进行了分析,并对比了几种积冰指数算法的计算结果。结果表明,此次飞机积冰发生在寒潮天气背景下,强冷空气造成锋面逆温。实测飞机积冰现象出现在对流降雨结束后的层积云层顶部,积冰高度对应高空锋区逆温层底部,云顶高度约为3.4 km,云顶温度为-10℃,无降水和雷达回波,云中主要为过冷水,丰沛时段飞机观测过冷水平均值为0.36 g·m~(-3),基本无冰相粒子。当云顶高度再度抬升,冰相粒子增多时,过冷水含量减少,不利于积冰现象发生。多种积冰指数对比分析表明,CIP初始积冰潜势算法较好体现了此次层积云飞机积冰特征。CPEFS模式模拟出了与实测比较一致的云宏微观结构。     

基于卫星资料的大连地区强对流天气闪电活动特征

利用FY-4卫星云顶亮温（Cloud Top Temperature,CTT）资料和雷达回波资料,分析了2019年6-9月大连地区的闪电活动特征,重点分析了该地区2019年9月4日的一次强对流天气闪电活动特征与雷达回波及CTT之间的相关性。结果表明：此次过程雷暴起始于大连东南方向。在雷暴初始阶段,以云闪为主,云闪高度主要集中在7-12 km。闪电活动主要集中在雷达回波强度>30 dBz的区域,对应的云顶高度超过了8 km。闪电活动与FY-4卫星CTT之间存在较好的相关性,闪电主要发生在CTT为240-250 K左右区域。对2019年5-8月大连地区雷达与闪电活动进行量化分析,发现闪电活动主要集中于雷达组合反射率39.38 dBz附近区域,对应的云顶高度为8.21 km。     

云底高度的地基毫米波云雷达观测及其对比

对2014年11月20日—12月31日中国气象局大气探测综合试验基地Ka波段毫米波云雷达、Vaisala CL51激光云高仪、L波段高空探测系统观测的云底高度进行对比分析。结果表明:在低能见度条件下,毫米波云雷达对云的探测能力明显优于激光云高仪,随着能见度的增加,两设备云探测能力差距在减小;毫米波云雷达与激光云高仪同时观测到有云时,二者观测的云底高度相关系数为0.92;毫米波云雷达与探空观测云底、云顶高度的相关系数分别为0.93和0.78;云雷达观测的云底高度均略低于激光云高仪和探空,云雷达观测的云顶高度略高于探空。     

河北一次降水层状云系结构和增雨条件的模拟研究

利用中尺度模式模拟结果和卫星、雷达、飞机、地面雨量站等观测资料,对2012年9月21日河北一次西风槽降水层状云系的宏微观结构和增雨条件进行了分析。结果表明:此次西风槽降水过程的影响系统为500 h Pa低槽和700 h Pa切变线,地面并没有伴随冷锋系统;西风槽云系不同部位具有不同云层性质和垂直结构特征,前端为高层冷云,云顶温度为-35℃,云体由冰相粒子和过冷水组成,没有暖云,有少量冷云降水;槽线附近云系为冷暖混合云,云顶温度为-20℃,云体最为密实,地面降水较强;槽后云系为低层液态水云,云顶温度为-5℃,有少量暖云降水;云水分布对应上升运动和高饱和区,高饱和区越深厚、上升运动越强,产生的云水值越大;利用模式过冷水含量、上升运动区、冰晶浓度、温度和逐时雨强对冷云催化增雨作业条件进行分析,槽线附近云系过冷水含量较多,存在强可播区,播撒高度为3.8~6.5 km,最适宜冷云播撒增雨作业。     

四川盆地强对流天气的雷达回波参数统计分析

利用1993－1989年3－9月内江、达县两地区暴雨、大风日的711雷达回波常规、加密观测资料以及对应区内各站的天气实况和逐时降水资料、探空资料等,统计分析了雷达回波强度、顶高、顶温、负／正温区厚度比等参数及其变化特征。     

WSR-88D多普勒天气雷达冰雹探测算法及评价

详细介绍了ＷＳＲ－８８Ｄ多普勒天气雷达冰雹探测算法的设计,使用,并进一步分析该算法存在的优点和不中,最后,指出业务运行中改进的使用步骤和方法,有效地提高了ＷＳＲ－８８Ｄ多普勒天气雷达探测,预报冰雹的能力。     

豫东一次特大暴雨中风暴再度增强成因分析

利用常规观测资料以及中尺度自动站资料、NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料、雷达卫星产品等,分析了2021年8月3—4日豫东暴雨过程的环流背景与中尺度对流特征。主要结论如下：(1)暴雨发生在200 hPa处于高空辐散区、500 hPa冷涡底部低槽东移的环流条件下;中低层副高外围暖湿气流与地面冷锋于豫东形成辐合,配合高空强辐散为暴雨提供有利的环流背景。(2)降水前大气处于条件不稳定,豫东区域水汽饱和;强降水期间近地层存在温度平流,使边界层产生扰动导致暴雨增幅。(3)强降水发展与两个MCS系统发生、发展及演变关系密切;暴雨落区位于中尺度对流云团云顶亮温梯度大值区且靠近其低值中心。(4)雷达回波表现为多单体合并的混合型回波,V型缺口对应地面大风;强降水时段回波低质心、高效率并存在列车效应,风速辐合位置对应新单体生成。     

2009年天津地区首场降雪过程分析

基于NCEP再分析资料、多普勒天气雷达产品与风云卫星云参数反演产品,对天津地区2009年的首场降雪过程进行了分析,研究表明:①造成此次降雪的主要天气系统是东移高空槽和地面倒槽;②降雪回波具备典型层云稳定性降水回波的特点,最强回波不超过35 dBz,伴随着降雪结束,回波顶高有所下降;③降雪过程云粒子有效半径数值维持在20μm,云体过冷层厚度、云顶高度较大,云顶温度在-30℃左右.随着降雪结束,云粒子有效半径、云体过冷层厚度和云顶高度数值逐渐减小,云顶温度则有所升高;④地面降水量和云粒子有效半径、云顶高度、云体过冷层厚度呈现正相关,与云顶温度呈现负相关.     

2020年贵州省一次MCC特大暴雨的诊断分析

该文利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料以及卫星和雷达资料,通过对环流背景、云图、雷达以及物理量分析研究,对2020年6月30日贵州特大暴雨过程进行诊断分析,发现此次特大暴雨过程是在高空多短波槽活动、中层弱冷空气的入侵、高空急流和低层切变线长期维持以及西南暖湿气流的持续性输送共同影响下形成的。此次MCC对流云团生成于毕节市威宁县附近,在MCC的初始阶段,对流云团由块状向椭圆形发展,冷云罩面积逐步增大,云顶亮温中心不断降低;成熟阶段由椭圆形逐步扩散为多边形,云顶亮温中心维持在-80℃以下;消亡阶段冷云罩面积和云顶亮温绝对值迅速减小。逐小时短时强降雨站数与冷云盖面积有很好的对应关系,在形成、成熟、消亡3个阶段分别呈现逐步上升、明显上升和迅速减小的趋势;最大小时雨量在成熟阶段与最低云顶亮温有较好的对应关系。此次特大暴雨过程中强回波基本集中在4 km以下,中低层越靠近地面回波越强,强回波接地,质心低。初始阶段强回波强度强,移速快,但生命史短,呈现单峰值分布;成熟阶段的强回波范围大,持续时间长,移速慢,呈现多峰值分布。TI≥44℃的大值区长期维持,低层的暖平流和上升气流以及正涡度辐合,配合高层的冷平流和下沉气流以及负涡度辐散,为此次特大暴雨过程提供了有利的能量和动力条件。     

山西秋季一次飑线过程的云图特征及维持机制

利用Himawari-8卫星红外、水汽云图和FY-2E卫星可见光云图资料,以及多普勒天气雷达拼图和常规气象站、自动气象站、高空观测资料,对2017年9月21日发生在山西境内的一次飑线天气过程进行云图特征及维持机制分析。结果表明:(1)蒙古冷涡是本次飑线过程的大尺度天气影响系统,地面冷锋东移至不稳定潜势区触发了飑线云系的生成;高低空系统配置结构的转变及地面中尺度高压外流冷空气与环境风场形成的中尺度气旋和辐合线,是飑线发展和维持的机制;对流云团在地面冷锋与850 hPa切变线之间合并发展,地面中尺度高压与低压的发展促使气压梯度增大,导致飑线增强,是飑线过境时地面大风形成的原因。(2)初生阶段,飑线形成于云顶亮温低值区后侧梯度大值区、云顶纹理粗糙区、干湿边界偏湿区一侧,冷云盖略超前于飑线;发展阶段,飑线回波在云顶亮温低值区加强,并沿着亮温低值中心移动的方向移动;成熟阶段,飑线雷达回波与云顶亮温低值区重合。(3)弧状云线、上冲云顶和对流云带一侧的暗影是对流云团加强发展的前期征兆。