基于单多普勒天气雷达产品的短时预报预警业务工作平台

以多普勒天气雷达产品和气象信息网络为依托，运用天气学、雷达气象学原理及计算机技术，集多种气象信息综合分析于一体，建成了具有信息自动采集与处理、语音及文字自动预警、短时预报产品制作、产品包装与决策服务、预报质量监控与评估、学习培训、业务技术总结、灾害性天气资料库、信息共享和在线帮助等多功能的短时预报预警业务系统与业务工作平台。     

强雹暴的雷达三体散射统计与个例分析

利用我国各地11次强对流事件中23个产生S波段雷达三体散射的雹暴的新一代天气雷达数据,总计499个三体散射样本资料,综合并详细地讨论了我国S波段多普勒天气雷达三体散射的统计特征,也讨论了将这一现象应用于强冰雹辅助预警的可能性。同时对目前国内S波段雷达所观测到的最典型的三体散射个例从"三体散射回波"出现到消失的全过程进行了仔细分析,结果表明:(1)在最小反射率因子显示阈值为-5 dBz的情况下,产生S波段雷达三体散射的最小反射率因子在60 dBz左右,86%的三体散射长钉(TBSS)出现在反射率因子强度≥63 dBz时;(2)TBSS长度与强反射率因子核心区面积大小及反射率因子核最大强度呈密切的正相关,也就是说,反射率因子核心强度越大,高反射率因子的区域越大,TBSS的长度就越长;(3)TBSS出现的最大高度为12.5 km,最低高度是1.1 km;61%的TBSS出现在3~6 km高度之间,TBSS在4~5 km高度出现次数最多,然后向上、向下减少;TBSS长度≥10 km的出现次数同样以4~5 km高度最多,然后向上、向下迅速减少;(4)TBSS主要在雹暴位于雷达的西半边时出现;(5)雹暴云在不同性质的下垫面上空均能产生雷达TBSS;(6)TBSS的持续时间几乎都超过30 min,其中持续时间在30~60 min的情况居多,还有部分TBSS持续时间超过90 min;(7)在出现TBSS时,几乎所有雹暴都降了2 cm以上的强冰雹,同时80%左右的产生2 cm以上直径冰雹的强雹暴都产生了三体散射,因此TBSS可以作为强冰雹的一辅助预警指标,以有效降低强冰雹预警的虚警率;(8)在产生三体散射的23个强雹暴中,有一半以上是超级单体和准超级单体风暴,超级单体雹暴中的中气旋有利于大冰雹的形成。     

2004年4月29日常德超级单体研究

利用常德和长沙多普勒天气雷达资料和常规资料,对2004年4月29日发生在湖南安乡且产生了10 cm直径降雹和广泛8级大风的超级单体风暴进行了详细分析.该超级单体风暴发生在西南高空急流和西南南低空急流的交汇区域,加强的热力不稳定趋势和较大的垂直风切变条件非常有利于超级单体的产生.超级单体风暴呈现出典型的钩状回波,钩状回波位于该超级单体风暴移动方向的右后侧,从低层一直扩展到将近6 km高度;同时出现了指示存在大冰雹的三体散射回波.此次超级单体风暴成熟阶段中气旋的最大旋转速度为24 m·s-1,属于强中气旋,相应的垂直涡度为1.6×10-2 s-1.反射率因子的垂直剖面显示该超级单体风暴具有一个宽大的有界弱回波区(穹窿),其水平尺度超过10 km,垂直扩展超过4 km.在有界弱回波区之上,是一个强度超过70 dBZ的反射率因子核区,其中心高度为9 km,展现出典型的强烈超级单体雹暴结构.超级单体风暴在演变过程中经历了3次分裂过程.     

1960—2009年湖南省暴雨极端事件的气候特征

本文采用湖南省88个地面气象站点1960-2009年的逐日降水资料,运用一元线性回归、M-K突变分析及小波分析等方法分析了湖南省50年来区域暴雨极端事件的时空分布特征及变化趋势。研究表明：过去50年暴雨极端事件增多、强度增大。暴雨极端事件有波动上升的趋势,20世纪60年代和80年代偏少,70年代和90年代偏多;在80年代末到90年代初暴雨极端事件由小变大是一突变现象,且存在2年、5年、7年和21年左右的周期振荡。降水量明显高于平均值的月份集中在4—8月,而暴雨降水量和暴雨总次数明显高于平均值的月份集中在5-8月。降水量湘西地区可能更加少雨,湘北洞庭湖区和湘中部分地区有可能向多雨转变的趋势;湘东和湘南有可能向干旱转变。暴雨降水量、最大日降水量、暴雨次数、暴雨强度和降水集中率在湘中、湘西南和湘西北个别地区可能比原来更少,其余地区均可能增多。     

一次伴随强烈龙卷的强降水超级单体风暴研究

利用徐州多普勒天气雷达、常规观测和地面加密观测资料,对2005年7月30日发生在安徽北部的伴随强烈龙卷和暴雨的强降水超级单体风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）该强降水超级单体产生在中等大小的对流有效位能和较大的深层垂直风切变条件下,同时抬升凝结高度很低,边界层内的低层垂直风切变很大,地面存在阵风锋。上述中等程度的对流有效位能值和大的深层垂直风切变有利于超级单体风暴的产生,而大的低层垂直风切变、低的抬升凝结高度和地面阵风锋的存在有利于F2级以上强龙卷的产生。（2）该超级单体的演化可以归结为“带状回波－典型强降水超级单体－弓形回波” 三个阶段。在带状回波阶段,该超级单体的发展从一条狭长对流雨带的变短变粗开始,雨带中间的对流单体内首先有中气旋发展,从4 km左右高度首先出现,然后同时向上和向下发展,前侧入流缺口变得明显,接着雨带南端的单体中也有中气旋发展。在典型强降水超级单体阶段, 雨带南端单体逐渐与中间单体合并,构成一个庞大深厚的强降水超级单体和被包裹在其中的直径12 km左右、深厚强烈的中气旋,然后由于后侧入流的开始出现,低层回波形态层演变为“S”形,而中层回波呈现为螺旋型。（3）龙卷出现在“S” 形回波阶段,在龙卷出现前,有一个龙卷涡旋特征TVS（Tornadic Vortex Signature）出现在中气旋的中心,其对应的垂直涡度值估计为6.0×10-2s-1。龙卷地点上空有很强的风暴顶辐散, 散度值约为0.8×10-2s-1。弓形回波阶段的开始由在弓形回波北部逗点头回波的中心的另一个中气旋形成为标志,原有的中气旋位于弓形回波顶点附近,随后弓形回波的北宽南窄的不对称结构逐渐明显,原有的位于弓形回波顶点附近的中气旋消失, 并出现地面直线型风害。另外,还对此次过程中气旋产生和超级单体形态的演变的可能机制进行了探讨。     

常德市2002年5月13日大暴雨成因解析

用多普勒天气雷达产品、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图产品、实时探测资料及MM5数值模拟,对2002年发生在湖南常德境内的"5.13"大暴雨进行解析,得出此次暴雨过程由高空低槽、中低层切变及西南急流、地面倒槽和弱冷空气共同影响产生,急流形成、发展与减弱对降水强度有直接的影响.暴雨中心与云图上的"U"形缺口区、多普勒基本速度场上的中低层急流轴线位置有较好的对应关系.多普勒基本速度场上急流强弱振荡出现的时间、低层暖平流之上(高层)出现冷平流的时间、低层气旋式涡旋流场的形成与维持以及低层垂直风切变强度变化对强降水发生的时间有明显的指示作用.数值模拟证实雷达探测到的中尺度涡旋、急流及辐合带是正确的.这些结论对暴雨临近预报业务具有明确的参考价值.     

洞庭湖生态经济区热量资源变化特征

基于洞庭湖生态经济区25个地面气象观测站1961-2013年的逐日平均气温、最高气温和最低气温观测资料,组合成100项热量特征指标,利用统计方法系统性分析该区域的热量资源变化特征,并采用贡献率探讨了最高、最低气温在年平均气温变化中的作用。结果表明：洞庭湖生态经济区不同气温要素的空间分布形态不同,日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温空间分布形态一致,均呈西低东高分布;稳定通过0℃、5℃、10℃、15℃、20℃的初、终日期在区域内相对集中。年平均气温、年平均最高气温、年平均最低气温均呈显著或极显著上升趋势,但存在升温的不均匀性,气候变暖以最低气温升高为主要特征,最高气温在春季起到升温加速作用,导致洞庭湖区春季气温上升速率较其他季节大。气候变暖带动日平均气温≥0℃、≥5℃、≥10℃、≥15℃、≥20℃的积温呈极显著上升趋势,但升温的不均匀性直接关联到稳定通过一定界限日平均温度初、终日期的变化及积温突变时间的变化,5℃、15℃初日呈显著提前趋势,≥0℃、≥5℃、≥10℃积温增加突变时间与最低气温相近,≥15℃、≥20℃积温增加突变时间与最高气温相近。     

湖南近50年极端连续降水的气候变化趋势

采用湖南88个地面气象站点1960～2009年的逐日降水资料运用一元线性回归、小波分析及M-K突变分析等方法分析了湖南极端连续降水的时空分布特征及变化趋势。此外,也运用NCEP再分析资料简要分析了影响湖南极端连续降水的因素。研究表明:湖南极端连续降水的高值区位于湘西北、湘东南和湘东北,其余地区为低值区。且湘北和湘西北部分站点极端连续降水的强度可能减弱,湘中和湘西南部分站点极端连续降水可能比原来更少,而其余地区极端连续降水均可能增多。在过去50年湖南极端连续降水事件增多、强度增大,尤其是进入1990年代以后。在1990年代到2000年代初极端连续降水增多是突变现象,且存在2～3年、4～7年和12～16年左右的周期振荡。地形和气流相互作用、是导致湖南极端降水空间分布差异的主要原因之一,湖南西部和南部山区的净获得水汽较北部和中部平原净获得的水汽多,这与湖南极端降水空间分布基本趋势比较吻合。     

湖南省气候变化代表站的选取

<正>气候变化问题已引起各国政府、科学家的广泛关注和高度重视[1-4]。众所周知,用于研究气候变化的资料不仅要有足够的序列长度,还应有足够的精确度。目前,我国开展气候变化研究的资料主要来源于地面气象观测台站的气象观测资料,因此,资料的均一性、代表性和比较性[5]     

洞庭湖区近百年气温序列构建及其变化特征

采用统计方法并结合气象台站历史沿革信息,对1910-2010年洞庭湖区气温观测资料进行均一性检验和订正,并利用洞庭湖区周边气象台站资料对洞庭湖区1951年以前缺测的气温资料进行插补,构成完整的气温序列。基于洞庭湖区完整气温序列,构建洞庭湖区近百年气温序列并分析其变化特征。结果表明：1910-2010年洞庭湖区年平均气温呈显著上升趋势,其中冬季和春季平均气温上升幅度最大,秋季次之,夏季变化趋势不显著;气温变化存在明显的冷暖交替,冷暖期交替比中国地区更频繁;近百年洞庭湖区年和冬季、春季、秋季平均气温均存在一个显著增暖的突变点;小波分析表明,近百年洞庭湖区年和四季平均气温均经历了冷-暖-冷-暖4个阶段的交替。