VIL和VIL密度在冰雹云判据中的应用

利用2002—2005年济南CINRAD/SA雷达资料,统计分析了基于网格的对流云的垂直累积液态含水量(VIL)分布特征,同时对VIL密度(VILD)及0℃层以上的VIL值(VILH)也进行了分析,结果表明,冰雹云和非降雹对流云的VIL、VILD和VILH值有明显差异。降雹单体特别是强降雹单体在成熟前期有明显的VIL跃增现象,强降雹单体的VIL跃增量达15.4 kg.m-2。冰雹云的最大VIL、VILD和VILH平均值比非降雹对流云的最大平均值分别高出20 kg.m-2、1.7 g.m-3和16 kg.m-2。不同月份的VIL、VILD、VILH阈值对冰雹特别是大冰雹的识别具有很好的指示意义。基本上是在VIL达到最大值后开始降雹,5~7月3个月降雹单体的降雹时间分别滞后于VIL跃增后的体扫时间约4.8、11.4和12.3 min。     

分层垂直累积液态含水量的算法及其在人工影响天气中的应用

应用VIL产品的生成原理,变换VIL产品的理论表达式为实测体扫回波强度不同仰角之间高度层的计算公式,利用与雷达资料时间对应的当天的探空资料,取得当天0℃层的高度,并以0℃层高度为界,将垂直累积液态含水量分为上下两部分,分别计算每一个底面积的垂直柱体中的垂直累积液态含水量以及分层的垂直累积液态含水量,从而得到整个探测区域的VIL分布.通过雷达组网,得到全省的上层VIL的分布,结合雷达资料分析出的回波的移向和移速,科学的选择飞机增雨的作业区域以及作业的时间,从而得到更好的飞机人工增雨效果.利用分层垂直累计液态含水量及其0℃上下层比值,更好的指挥地面高炮火箭人工增雨和消雹作业.     

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。     

VIL产品在高山雷达中的应用研究

利用2006—2009年丽江市气象台的冰雹观测记录、短时强降水、民政部门提供的冰雹灾情资料和丽江CINRAD/CC雷达观测资料,对垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid Water Con-tent,VIL)进行了统计分析。结果表明,当VIL值>5kg·m-2时将会出现强对流天气,当VIL≥21kg·m-2时预示着发生冰雹的可能性极大,是人工防雹作业启动的关键值,冰雹云中的VIL值远远大于带来短时强降水的普通对流云;在降雹前VIL值都有明显的跃增;距离雷达站较近或较远区域的VIL值会被低估,在37kg·m-2以下也会降雹,通常降雹的VIL值大都在37kg·m-2以上。     

雷达资料对贵州春季冰雹云识别初探

利用2004年以来有雷达数据的25个贵州春季冰雹个例资料,基于贵阳、遵义和兴义3部天气雷达基数据,计算雷达回波顶高（ET）、垂直累积液态水含量（VIL）、组合反射率因子（CR）、制作反射率因子垂直剖面（RCS）产品,研究冰雹发生前后雷达回波的演变情况,找出冰雹发生前后以上产品的临界值和变化特征,从而对冰雹云进行雷达识别。经过对个例的分析研究发现：45 dB z以上的雷达回波能较好地识别冰雹云,结合0℃层高度和-20℃层高度,可较好的判断冰雹的大小;冰雹发生前1～2个体扫到冰雹发生时刻,VIL出现陡增现象。     

西宁地区冰雹VIL变化特征

通过对2013—2016年西宁地区冰雹过程中VIL(Vertical Integrated Liquid Water Content)特征分析,得出了VIL对冰雹预警的判别指标和对冰雹路径指示:西宁地区降雹时间多出现在VIL最大值出现后的2~4个体扫,且在VIL值跃增后4~5个体扫时间内;86.4%的降雹区在VIL达到最大值的周围区域4.5~21.0km范围内;冰雹出现时VIL阈值6、7、9月均为23kg·m~(-2),8月为28kg·m~(-2),跃增值6、9月为5kg·m~(-2),7、8月为10kg·m~(-2);经时效检验,VIL指标具有较好的预警提前性;VIL对冰雹路径有很好的指示意义,可以通过VIL的移动速度和方向外推做出降雹时间及落区预警。     

基于多雷达三维插值格点强冰雹诊断因子的强冰雹识别方法

为解决单部雷达强冰雹识别产品在雷达的探测范围、雷达的静锥区以及与基于格点的近风暴环境因子的融合上存在局限性的问题,本文建立了雷达反射率因子的三维局部空间插值及多部雷达拼图方法;类似于SCIT算法的风暴单体的VIL及SHI等冰雹识别参数的计算,基于多部雷达三维插值拼图数据集,实现了格点VIL、SHI、POH和POSH等算法,建立了基于三维格点的多部雷达强冰雹识别参数因子、风暴数值模拟的近风暴环境因子(0°层及-20°层高度)为识别参数的冰雹识别算法。为确定适合于贵州地区的冰雹识别阈值,使用贵州504个防雹炮点的冰雹观测资料及贵州2005年和2006年8次贵阳、遵义雷达站冰雹个例观测资料,建立了冰雹算法校验数据库;通过对降雹校验数据库的统计分析,建立了适于贵州地区VOD与冻结层高度统计关系式,确立了VIL密度产品的强冰雹判别阈值,并通过对WTSM的调整,改进了原来的POSH算法,在贵州西北部到中部一线的一次强冰雹过程中对强降雹区的识别效果较好。     

海南一次罕见强冰雹过程环境条件与超级单体演变特征分析

应用常规资料、海南省乡镇自动站资料和海口多普勒雷达资料,对2013年3月20日海南岛罕见大范围强冰雹过程进行综合分析。结果表明:中层干冷气流叠加在低层暖湿气流上形成对流不稳定层结以及低层逆温为不稳定能量积聚提供了有利条件;中等到强的垂直风切变有利于强对流有组织发展和维持;海陆风辐合和地形抬升是海南低槽类冰雹发生的主要触发机制。该过程先后有4个超级单体产生,其中两个单体由一母体回波分裂后持续发展成为左移超级单体和右移超级单体,左移超级单体出现中反气旋,低层弱回波区位于其移动方向左后侧,右移超级单体出现中气旋,低层弱回波区位于其移动方向右后侧;在适宜的0℃层和-20℃层高度下,发现三体散射或中(反)气旋时立即发布冰雹警报,预报时效最长可提前20~30 min;冰雹发生前55 dBz回波顶在-20℃层高度之上,同时垂直积分液态水含量(VIL)均有跃增过程且其普遍达65kg·m-2时,地面开始测得冰雹,当VIL跃增到60kg·m-2时发布冰雹警报,预报时效最长则可提前1~3个体扫时间(约5~15min),当VIL降至40kg·m-2以下时冰雹过程结束。     

三门峡一次致灾冰雹过程的中尺度分析

利用高空、地面观测资料,NCEP 1°×1°6h间隔再分析资料和三门峡多普勒雷达产品,对三门峡市2017年7月10日的一次强冰雹天气过程进行了分析。结果表明:此次冰雹过程是在高空西北气流背景下产生的,低层切变线为对流的发生提供了动力条件;强不稳定层结和垂直风切变的长时间维持是导致对流快速发展并且持续的重要原因之一;在干对流环境中的不稳定能量条件下,强对流发生在边界层中的高湿区内;中气旋基本沿着超级单体入流方向前部的辐合区移动;垂直累积液态含水量(VIL)跃增和骤降的时间与冰雹和大风发生的时间相对应,指示大风天气的VIL变化值远小于指示冰雹天气的VIL变化值。     

德州市两次强对流冰雹天气过程对比分析

利用NCEP再分析资料、常规观测资料、多普勒雷达和卫星云图资料对2016年6月13日和2017年6月12日德州市两次强冰雹天气过程进行了诊断分析。结果表明:两次冰雹是高空冷涡和高空西北气流环流背景下,中高层冷空气的入侵,触发不稳定能量释放造成的。低层水汽饱和度较高,中高层干冷空气入侵导致大气不稳定度逐渐增加,这种低层湿、中高层干的大气层结特点,非常有利于冰雹生成发展。德州市强对流发生时云顶温度TBB在-40～-60℃,强对流最剧烈冰雹、大风天气主要发生在雷暴云团前方亮温梯度最大区域。造成两次冰雹天气的回波是多单体风暴,0℃层和-20℃层高度比较适宜,中心强度均在55DBZ以上,风暴强盛阶段单体顶高(TOP)维持在10km以上高度,强中心高度(HT)维持在4～8km高度,低层存在非常强的垂直风切变。降雹区垂直积分液态含水量(VIL)在50kg/m~2以上,DBZ、VIL等产品与降雹相关性很好,对冰雹预报有较好的指示作用。