中国降雹的气候特征

冰雹天气是一种严重的自然災害。它常常给工农业生产带来严重的损失,甚至直接威胁到人的生命安全。所以,千百年来劳动人民一直注意与雹災作斗争。近年来,在降雹的气候分析方面国内外都作了不少的研究:1955年吴俊民、翟裕宗两同志根据1951—1954年四年的资料对我国降雹的气候情况也作过一些分析。1957年В. М. Пастух等对苏联境内的冰雹作了详细的讨论。本文企图通过近十年来我国各气象台站的资料,对中国降雹的气候特征作进一步的较全面的气候分析。     

渝东南地区冰雹时空分布特征

冰雹灾害是渝东南地区威胁最大的气象灾害之一,掌握渝东南地区冰雹时空分布及天气特征是人工防雹业务的迫切需要,对避免和减轻其灾害具有重要意义,对防灾减灾也有积极作用。本文利用《中国气象灾害大典:重庆卷》中1960—2011年渝东南地区造成灾害的冰雹资料以及2000—2011年的MICAPS资料,对渝东南地区降雹时空分布特征、降雹过程的天气特征进行统计对比分析,结果表明:2000—2011年期间渝东南地区的降雹频次较前40年明显增加,成为重庆市平均降雹发生频率次高的地区,且高频中心位于黔江区。Mann-Kendall分析结果显示1960—2011年前后渝东南地区冰雹日数发生了两次明显的突变。小波分析结果显示渝东南地区的降雹日数在60～80年代初期有8 a左右的年际变化周期,80年代中期以后则是14 a左右的年际变化周期较为显著,降雹过程发生的偏多时期出现在1990年和2004年前后。从月际变化来看,4月和5月是该地区降雹日数出现最多的两个月份,7月和8月为次多的月份。春季冰雹主要由系统性的上升运动触发,夏季冰雹则主要由局地热力抬升运动造成。上述结论对促进渝东南地区掌握降雹规律、科学防雹、减轻灾害具有重要的理论及现实意义。     

利用气象数值产品研究冰雹的短期预报

利用黔西南州历史降雹日的数值产品格点资料,通过相似分析建立5种类型降雹天气的数值格点样本,当每天实时数值预报产品格点资料到达后,计算机自动计算它们与降雹样本相似距离,如达到冰雹预报指标,则筛选出最相似历史降雹个例作为冰雹预报输出。     

VIL产品在广西冰雹云识别和人工防雹中的应用

利用广西2009-2010年3-5月降雹样本资料和新一代天气雷达垂直累积液态含水量(VIL)产品,统计分析广西冰雹云VIL变化特征,结果显示:广西冰雹云的VIL整体呈现明显的阶段性变化特征,识别指标为VIL≥43 kg/m2,降雹前VIL出现明显的跃增,一个体扫时间VIL跃增值≥5 kg/m2.冰雹云VIL值越大则产生的降雹直径也可能越大,VIL产品在人工防雹作业冰雹云识别、作业时机、作业用弹量等方面均有较好的指导作用.     

滇西北高原区域性冰雹过程的雷达产品分析

利用丽江新一代天气雷达回波资料并结合常规资料,对2010年7月31日发生在丽江市、维西县的一次强对流天气进行分析。结果表明:青藏高压底部偏东气流强,结合滇西北区域的辐合区及地面冷空气,形成了有利于冰雹天气发生的天气背景;在基本反射率因子图上冰雹云回波单体的强度值都大于50 d Bz,最大值达到63d Bz,其外形结构为"点状";在VCS(Vertical Cross Section)垂直剖面图中冰雹云回波单体的强回波核高度在8km左右,且出现了悬垂状、弱回波区、回波墙等结构特征;逆风区和低层风速的辐合是本次冰雹过程中径向速度场中的主要特点;冰雹指数产品中大三角形的出现可以作为冰雹预警的一个指示性标志;降雹前VIL值都有不同程度的跃增,跃增达到最大值后地面降雹,降雹时的VIL值在23 kg/m2以上,系统减弱后VIL值开始减小。     

天山北侧成灾雹云移动路径及预警指标的研究

利用2005-2014年5～8月天山北侧气象台站观测记录、人工防雹作业点记录、灾害调查等资料,克拉玛依探空站08：00探空资料和克拉玛依、奎屯、石河子、五家渠四部雷达探测资料及其基数据反演产品,对冰雹的年分布、月分布及日变化特征进行了分析,归纳出成灾雹云的雷达回波特征及移动路径,依据百分位数方法确定了成灾雹云的预报及雷达特征预警指标,并利用2015-2016年降雹及相应的雷达探测资料对预报预警指标进行了检验分析。     

2008年7月10日曲靖市强冰雹天气过程分析

使用常规气象资料、卫星云图、闪电和雷达回波资料分析2008年7月10日发生在曲靖市的强降雹过程,分析得出:7月10日的降雹天气是在两高辐合的背景下,曲靖位于辐合区边缘,其影响系统主要为700 hPa弱的偏南气流和地面弱冷空气,静止锋加强。此次过程物理量场符合上干冷、下暖湿的降雹条件。雷达回波有典型的"v"型缺口特征,在冰雹云的发展过程中多次出现合并导致能量加强的情况。在降雹过程中,闪电频次、正负闪比例、闪电密度有一定的相关性。     

一次冰雹天气过程雷达回波特征及数值模拟研究

针对昆明地区一次冰雹天气过程,在分析其多普勒雷达回波特征的基础上,利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式进行数值模拟实验,结果表明:本次降雹过程雷达回波具有“V”型槽口、钩状回波、中气旋特征,是一次典型的超级单体风暴降雹;模式成功再现了降雹过程的天气背景,即上干冷、下暖湿的大气层结;模拟表明,风暴发展演变过程中,大气具有较好的水汽条件、不稳定层结条件以及对流触发条件;模拟的风暴中心具有强烈的上升运动,促使冰雹粒子快速增大,这是形成大冰雹的重要条件.     

六盘山区一次非典型冰雹天气过程微物理量特征的分析

利用地面激光雨滴谱仪捕捉2017年7月14日夜间发生在六盘山区的一次强对流天气降雹过程，其降雨和降雹微物理特征表明：降雹时，粒子各项微物理特征量明显增大，其中数浓度和平均动能通量增幅最为明显，分别增长了6.3倍和13倍。降雹初期，粒径较大的冰雹粒子增长较快，随着能量的释放，对流减弱，粒径较小的冰雹粒子增加较快。Gamma型分布更适合拟合降雹前后的粒子谱。用粒子下落末速度公式V=aD^b拟合此次降雹过程中的粒子速度效果很好，相关系数超过0.98，a的变化范围在4.55～5.02之间，b[WTBZ]的变化范围在0.53～0.59之间。     

库尔勒市2015年两次冰雹天气成因及雷达回波特征对比分析

利用常规探测资料、库尔勒多普勒天气雷达、风云2E静止卫星以及NCEP/NCAR提供的0.5°×0.5°再分析资料，对2015年发生在库尔勒市的两次冰雹天气从天气形势、环境背景及强对流云团结构等方面进行了成因分析，并重点对比了雷达回波特征。结果表明：4月17日冰雹天气为弱短波槽影响,系统浅薄，6月1日为低涡降雹，系统深厚。两次冰雹共性特征很多：在冰雹发生前，有强的垂直风切变，0 ℃层和-20 ℃层高度适宜且之间伴有浅薄的饱和湿层。通过塔里木盆地东南缘水汽的输送，云团在天山南麓及切变线附近合并降雹是这两次冰雹最突出的特征。雷达图中冰雹云发展中强回波中心值＞55 dBz，配合有逆风区，存在明显的回波悬垂和弱回波区，强的垂直风切变是其发展和维持的主要原因。冰雹云形成于云顶亮温＜-50 ℃的冷云盖东南边缘的云团合并处附近，并且主要沿中低层平均风方向移动。     

云南滇中地区强对流雷达回波统计分析

为了更好地开展强对流监测、预警和开展人工防雹作业指挥工作,通过对2006年至2012年昆明多普勒雷达观测的1 148幅回波和234个降雹过程进行了收集和整理,从人工防雹作业指挥判别雹云的角度,对雷达回波的强度、高度和VIL等要素进行了统计分析。统计分析表明,云南滇中地区强对流发展强度强、高度高;虽然仅通过VIL跃升值难以判别强对流云体能否产生降雹,但冰雹云发展存在明显的VIL跃升,进而得出了强对流云体的VIL跃升值(前后两回波的VIL差值)是否超过35 kg/m~2,可以作为强对流云体能否产生降雹的指标这一结论。     

黔西南州冰雹多普勒雷达回波特征分析

冰雹是一种中小尺度的天气现象,多发生在地形复杂的山区和丘陵地带。黔西南是典型的冰雹频繁发生的多灾地带,每年发生大小冰雹天气过程几十次,尤其是个别县的某些乡镇几乎在每一次的重大天气过程中都要遭受到冰雹的袭击,显示出冰雹天气发生过程中具有明显的区域性和局地性。因此,用多普勒雷达的观测资料来分析冰雹的发生、发展和消亡过程,得出可能降雹的区域和地点,可以提高临近预报的准确性和及时性,降低冰雹灾害性天气所带来的经济损失,是非常有用的。     

近10a黔西南州冰雹特征分析

利用黔西南州59个防雹炮点资料,对黔西南近10年(2006年至2015年)冰雹的变化特征、持续时间、降雹密度、直径等特征进行分析,得出如下结论:(1)近10年黔西南州炮点共出现冰雹380次,春季为冰雹发生的主要季节;大冰雹主要发生在4~5月。(2)冰雹出现时间主要在15时至21时,其中17时出现的次数最多;大冰雹出现的时间主要在15时至19时之间,其中19时出现的大冰雹次数最多。(3)兴义西北部、兴仁西南部至县城为冰雹多发区域。(4)冰雹的直径范围为0~50 mm,其中5~9 mm冰雹发生次数最多;大冰雹发生次数占总次数的9%。(5)冰雹密度在1~9粒/m2的最多,密度达100粒/m2以上次数少,仅占8%。(6)82%的冰雹持续时间不足5分钟。     

“2003.8.2”滇中石林县冰雹过程多普勒雷达回波特征分析

2003年8月2日石林县强对流冰雹天气过程是强大的辐合抬升,高能高湿的不稳定条件所造成。回波分析表明,此次冰雹天气过程出现了两种典型的雹云,即合并型雹云和传播型雹云。本文对这两类雹云回波的速度场、强度场和VIL值的特征量进行了详细分析。     

一次飑线过程的雷达产品特征分析

利用M ICAPS和文山多普勒天气雷达资料,对2008年4月14日夜间到4月15日凌晨滇东南飑线过程的天气背景,多普勒雷达回波强度、径向速度、垂直液态水含量、冰雹指数等雷达产品进行分析。结果表明,飑线回波带上对流单体发展旺盛时,对应的速度场上有逆风区、辐合系统、中气旋等中尺度系统存在。对流单体在飑线中可发展为成熟的超级单体,可造成局地冰雹。可根据VIL值和H I的降雹概率确定大多数强对流风暴的位置,辨别带有冰雹的强风暴,为强对流天气做短时临近预警、预报。     

春季一次典型强对流单体降雹雷达产品特征分析

利用文山新一代天气雷达回波资料及PUP提供的雷达产品对2008年4月12日下午发生在文山州东北部的强对流降雹过程进行分析。结果表明：此次强对流风暴表现为一带状单体强降雹回波分裂为2条EN-W S向带状强对流回波带。在两条带状回波沿雷达径向的伸展方向又有多个强对流回波单体的生成发展。在强对流发展旺盛阶段一直有风向辐合和逆风区伴随。最大回波强度达61.2 dB z,≥50 dB z的强回波高度,最高≥10 km,回波垂直伸展高度大于13 km,最高≥16 km。在强对流风暴发展旺盛阶段,相应的垂直液态水含量和密度分别超过50kg/m2和10 kg/m2,最大达55 kg/m2。强降雹过程具有非常典型的冰雹云回波特征：＂V＂型缺口、回波悬垂结构、回波墙及有界弱回波区非常明显。     

晋宁烟区冰雹灾害时空分布特征及环流形势分析

针对晋宁区2009～2018年6～9月5个乡镇烤烟种植区的冰雹灾害问题,以烟区冰雹灾害分布、烤烟种植及受损面积、经济损失等数据为基础,对烟区冰雹灾害时空分布特征、地形因素对冰雹灾害的影响等进行分析,并对冰雹灾害出现的大气环流背景进行分型。结果表明:晋宁烟区冰雹灾害年际变化大、时空分布极不均匀,7～8月最多,降雹时段主要集中在12～21时,高峰期16～18时;冰雹灾害多发区主要为晋城镇南部、双河乡和夕阳乡山区、二街西北部、六街东南部,且山区明显多于坝区;冰雹灾害风险从高到低依次为:晋城、夕阳、双河、二街、六街;冰雹灾害发生的环流形势主要有:低压活动型44.4%、低压槽型27.0%、低涡型4.8%、切变型3.2%,其他20.6%。     

近10年石屏县冰雹的气候特征及降雹预警指标研究

利用石屏冰雹灾情、高空、EC细网格、雷达等资料,分析了2011～2020年石屏县冰雹的气候特征、冰雹发生前的环境场特征、雷达回波产品特征。通过对46个冰雹个例的分析,得出适合石屏县降雹的综合预报预警指标:冬春季(1～5月),受南支槽天气系统影响并有静止锋或冷空气配合,700 hPa比湿≥5(g·kg~(-1))、K指数≥30℃、SI指数≤2.1、T_(850)-T_(500)≥22℃、H_0≥3.7 km、H_(-20)≥6.6km;夏秋季(6～9月)受辐合切变、低压外围偏东气流、副高外围东北气流、西行台风外围云系等天气系统影响,700 hPa比湿≥9(g·kg~(-1))、K指数≥36℃、SI指数≤1.1、T_(850)-T_(500)≥21℃、H_0≥5.0 km、H_(-20)≥8.1 km;雷达回波伸展高度(H_(45)dBz)≥6.0 km,≥45 dBz反射率因子顶高到达或穿越-20℃等温度层,VIL≥8.0(kg·m~(-2))。     

滇中一次人工防雹过程的雷达回波对比分析

为了研究滇中地区冰雹云的回波特征及防雹效果情况,本文基于昆明新一代天气多普勒天气雷达资料,对2016年8月11日发生在马龙、双柏的作业回波和峨山县的强对流回波演变特征进行了对比分析,结果表明:当回波强度出现跃增、强中心高度保持在4 km以上,同时30 dBz回波高度与回波强度和强中心高度的跃增相对应,回波顶高超过16 km,垂直液态含水量VIL达到20 kg以上时,是冰雹发生的重要物理量临界指标。本次过程中,马龙、双柏在最佳时机开展了人工防雹作业,有效抑制了回波的发展。峨山县由于未进行人影作业,产生了降雹天气,致使烤烟受灾。此次对比分析发现,中尺度特征等部分冰雹云共性指标时效性较差,其他地区的冰雹预报指标并不完全适用,本地总结得出的多普勒雷达指标实用性更高,30 dBz回波高度代表了冰雹云的过冷水区中大粒子的发展情况,其与回波强度和强中心高度的跃增对应关系较好。对于强对流回波,人工防雹作业的开展与否其结果截然不同,这表明人工影响天气是目前防灾减灾的重要手段之一。     

雷达产品在冰雹定点和区域临近预警中的应用

新一代天气雷达共有30多类70余个产品,每个雷达产品在进入业务运行以前,都经过非常严格的筛选和评估,实用性非常高,日常应用效果不错。雷达每6分钟一次体扫,这样多的高密集产品生成,靠传统的"看图识字"办法进行服务将会兼顾不全。20世纪90年代,Johnson等提出了利用风暴定位(SC IT)来识别风暴单体,并在此基础上提出了冰雹探测的新算法,该算法综合考虑了冰雹产生时风暴单体的反射率值,零度层高度及强回波高度的关系。根据NCDC(美国国家气候数据中心)最新产品文件格式说明,成功地用C#语言解读了冰雹指数产品数据格式,实现了雷达产品应用从"看图识字"到程序自动识别的转变。应用新的冰雹探测算法,自动将降雹概率预报分区域、定点预警,通过短信将预警信息自动推送到相关责任人,提高了警报时效和服务面,具有很好的应用前景。