基于Web GIS的长沙市雷暴天气短期预报模型的研究与应用

基于对长沙地区1971-2000年30年雷暴气候特征的分析研究,采用数值模式输出统计、指数与经验指标、诊断分析三者相结合的MED法,同时引入莱克力指数、修正的K指数等物理量,综合应用数值预报产品、经验指标及区域气象站资料,研究开发出该地区249个站点3-10月甚短期(6 h,6～12 h)雷暴危害度等级潜势预报模型;同时,采用MOS法,研制出短期0～48 h雷暴活动移动趋势预报模型.模型以Web GIS技术为依托,建立了集数据采集、存储、开发、管理、分析和信息传输与发布、信息实时处理等功能于一体的网络信息服务平台.长沙市甚短期雷暴危害度等级潜势预报模型两年(2006-2007年)的业务运行情况表明,该模型对雷暴落区及强度均有较强的预报能力.     

陕西盛夏一次强雷暴天气成因分析

利用常规观测资料、地面加密观测资料和NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,对2017年7月27—28日发生在西北地区东部的一次以短时暴雨为主、局地伴有强风和冰雹的强雷暴天气特征及成因进行分析。结果表明:此次过程发生在副热带高压控制区内部;过程期间500 hPa无低值系统影响,中层无干冷空气入侵,低层东路冷空气持续侵入是此次强雷暴天气发生的主要触发条件;高低空急流耦合产生的次级环流提供了持续强劲的上升运动,低层充沛的水汽、较强的动力以及不稳定的大气层结等条件对强降水的发展起到促进作用;过程开始阶段,陕北短时暴雨落区与水汽通量大值区完全对应,而在过程后期关中及陕南东部的暴雨出现在水汽通量大值区西北侧约30～40 km风速辐合的区域;雷达图上强反射率因子区与短时暴雨以及冰雹发生位置相对应,阵风锋的出现以及径向速度上强风速核和气旋式辐合也促使短时强降水和大风天气加强。     

雷州半岛雷暴大风时空分布与环境参数特征

根据2012—2019年雷州半岛110个自动气象站的资料，统计分析了雷暴大风(风力≥17.2 m/s)的时空分布特征，结果表明：雷州半岛雷暴大风主要发生在3至6月，全年呈双峰型分布，其中5和8月各是1个峰值；具有日强夜弱特征，白天主要发生在午后。雷暴大风主要集中在雷州半岛东部和南部沿海，其中3—6月高值区集中在中北部和南部，7—10月高值区位于南部和东部。雷暴大风关键环境参数中值分别为大气可降水量55.9 mm、对流有效位能2 555.8 J/kg、下沉有效位能689 J/kg、K指数37℃、潜在下冲气流指数1.4,特征表现较为明显；但垂直风切变整体表现偏弱，0～6 km垂直风切变6.7 m/s。雷暴大风天气背景主要可归纳为3类：槽前切变型和副高边缘南风型、东风扰动型，占比分别为54%、24%和21%。对比发现，槽前切变型环境参数整体差异较为明显，其中CAPE、风暴承载层平均风速在3种天气背景下差异更为显著。     

山西雷暴大风雷达产品统计学特征及预警提前量研究

为认识统计山西雷暴大风的雷达产品特征，做好其预报预警，利用2013—2017年4—9月高空探测资料和地面观测资料以及多普勒雷达资料对山西39次雷暴大风过程进行研究。根据500 h Pa环流形势将其分为四大类型：西北气流型、冷涡型、西风槽前型、副热带高压（简称“副高”）切变型。统计分析了不同环流背景下雷暴大风的雷达产品特征及其预警提前量。结果表明：（1）块状孤立对流单体是任一环流背景下山西雷暴大风的主要雷达回波形态。（2）副高切变型雷暴大风的最大回波强度、回波顶高、最大垂直积分液态水含量值最高，冷涡型最低。（3）低层径向速度大值区对雷暴大风的指示意义最明显，预警提前量最多，可提前30 min以上。（4）雷暴大风发生时，有阵风锋和逆风区出现，但出现次数极少。研究结果对利用雷达产品预警山西雷暴大风提供参考依据。     

石羊河流域雷暴气候特征及防护等级区划

利用1961—2013年石羊河流域5个气象站的雷暴资料，运用统计学方法分析了石羊河流域雷暴的时空变化特征，并对雷暴防护等级进行划分。结果表明：石羊河流域年、年代雷暴日总体呈减少趋势，天祝的减少趋势尤为显著，递减率达-5.843 d/10 a，雷暴日的时间序列存在7～8 a的准周期变化。石羊河流域雷暴初日最早出现在3月下旬（永昌），其他均出现在4月上旬，终日最晚出现在10月下旬末（永昌出现在10月上旬初），平均雷暴期为100.4～171.3 d。6—8月是雷暴的高发期，雷暴日占年雷暴总日的70.7%～78.4%。雷暴的日变化明显，雷暴多发时段为12—22时，集中发生时段为13—17时，雷暴的平均持续时间为10～40 min。石羊河流域雷暴具有明显的地域特征，南部山区天祝雷暴日远大于其他各地，占总雷暴日的40.8%。随着雷暴站数的增多，区域性雷暴日迅速减少。石羊河流域雷暴防护等级划分为3级：天祝属1级防护，为高雷区；永昌和古浪属2级防护，为多雷区；民勤和凉州属3级防护，为少雷区。     

基于温度层强回波区域面积的天气雷达雷暴自动识别方法北大核心

为利用天气雷达回波资料实现雷暴的自动识别,提出了一种基于温度层强回波区域面积的天气雷达雷暴自动识别方法。该方法首先利用雷达回波体扫数据在水平范围内搜索强回波区域;再对某一温度层上,达到设定阈值的雷达回波反射率因子的区域进行面积求和,当水平范围强回波区域面积达到识别面积阈值时,判定该强回波区域为雷暴区域。在此基础上,结合S波段双偏振多普勒天气雷达观测资料、闪电定位资料,采用了17个雷暴天气过程的312个雷暴区域检验识别算法。结果表明:当等高度平面位置显示(CAPPI)数据处理中采用(35 dBZ,0℃,2 km^(2))参数组合能够达到最优的识别效果,识别概率可达87.5%,虚警率为32.9%,临界成功指数为61.2%。该方法可以用于天气雷达的雷暴计算机自动识别业务。     

雷暴天气在多普勒雷达资料上的前兆特征分析

通过多普勒雷达资料分析,得到：雷暴天气的形成过程通常在多普勒雷达图上往往反映为一个双层干区的迅速破坏和基本消失的过程。并且雷暴天气结束后,如果双层干区再次重新建立、破坏和消失．那么意味着再次雷暴天气过程的发生。依据上述分析通过简单统计归纳得到的合肥雷暴临近预报指标的预报效果是令人满意的。     

江苏地区夏季雷暴的雷达回波特征研究

为提高江苏省地区雷暴监测预警能力，利用S波段双偏振多普勒天气雷达雷暴探测回波资料和闪电定位资料对江苏省2014年7—8月的夏季雷暴进行特征研究，研究了雷暴反射率核心区域的演变特征、不同温度层反射率因子与地闪频数随时间的相关性问题和雷暴发展过程云内粒子的演变特征。研究结果表明：在雷暴成熟之前，雷暴的反射率因子核心区域的强度、高度和云顶高度不断增加，以及对流发展旺盛，当雷暴成熟之后，雷暴的强反射率因子核心的强度和对应高度就会不断降低，雷暴将趋于消散；雷暴能够发生闪电的主要特征是40 dBZ回波顶高度要高于0℃温度层高度；雷暴中闪电的产生和霰粒子有着密切的联系，尤其是湿霰粒子。     

江西副高边缘雷暴大风雷达拼图回波特征分析

利用MICAPS常规天气图资料、地面自动气象站资料、雷电资料和雷达拼图等资料，采用天气图中分析方法、统计方法、回波图像、回波廓线等分析方法，对2020年7月11日江西副热带高压边缘中尺度雷暴大风回波特征进行分析，结果表明：1）副热带高压控制或边缘上，江西上空100 hPa是东北风，500 hPa是西南风，高空呈现逆时针环流，T-lnP图上层结不稳定，对流有效位能CAPE （Convective Available Potential Energy）面积较大，对产生强对流天气有利；由于上下两层的风向不同，使得雷暴回波系统的移动与回波系统的云砧伸展方向不一致，从而加剧了对流上升运动，使得雷暴回波系统发展、加强、维持。2）回波产生初期是局地对流单体回波，通过不断新生单体和单体合并等方式，形成南北走向的回波短带，这种合并形成的回波短带发展旺盛时，会产生多站雷暴大风天气。3）南北走向的回波短带是产生雷暴大风的主要回波特征，虽然回波强度只有55 dBZ，但移动速度较快（60～70 km/h），造成地面大风。江西WebGIS雷达拼图上叠加多部雷达风暴跟踪信息STI （Storm Tracking Information），可以明确风暴的移动方向和移动速度，根据STI密集区判断，增加了STI的可用性。4）“前伸”或“延伸”回波反映了回波系统上方的高空风走向和积雨云的云砧飘离方向。“延伸”回波一定程度上表现出副高边缘雷暴回波系统的强弱程度。为改进副热带高压边缘中尺度雷暴大风的预警预报准确率提供依据。     

莘县雷暴气候特征及变化规律分析

利用莘县1961—2010年的雷暴观测资料,分析了莘县雷暴的气候特征。结果表明：莘县年雷暴日数较多,年平均雷暴日数为24.1天,年际变化较大,年雷暴日数总体呈减少趋势,雷暴发生有明显的季节性变化,只发生在春、夏、秋三个季节,主要发生在夏季,占全年的78.6%,冬季无雷暴。月际分布呈单峰型,主峰出现在7月,次峰出现在8月...