昭苏雹暴的雨雹参量分析

一、引言冰雹尺度谱分布分析对于冰雹和人工防雹的研究都是很重要的,它是研究成雹机制、雹量参数化、估计雹灾程度的基本资料.本文以1982年7月16日和19日昭苏两次雹暴的地面雨雹谱作为基本资料,对雨雹谱参量、降雨雹动能通量、冰液水含量,降雨雹强度和雷达反射率因子等雨雹参量作分析和讨论,并给出这些参量之间的关系.     

一次雹暴回波和雹块微结构分析

76年6月4日甘肃平凉发生一次猛烈雹暴。地面降雹前,等效反射率因子 Ze≥10~(4.6)mm~6m(-3)的强回波有二个轴。主轴顶伸展较高,约离地8公里(对应环境温度约-40℃);次轴顶较低,约离地6公里(环境温度约-25℃)。两个轴在离地3—4公里(-5℃—-10℃)间互相连接。地面收集的雹块经切片分析后得知:雹胚有52％为透明和半透明圆球;雹块内部结构有4—5个层次和1—2个层次的各占45.8 ％和33.6％。由110个雹块的外形得知,扁球、圆球和半圆球形的各占33％、23％和22％。微结构特征说明雹块主要生长在温度较高和扰动较大的过冷却水滴区。     

一次雹暴的特征随时间演变的分析

冰雹通常由强烈的积雨,即所谓雹暴中形成。在雹暴的整个生命过程中,无论是外观还是内部特征,都在不停地发生着变化。由于这种变化十分激烈和迅速,大冰雹往往就在某一短时间内(通常不超过30分钟)生长并危害农业。加上此时伴随着闪电大风大雨,要观测它甚为困难。因此,人们至今对其演变的许多方面还缺乏详细和确切的的认识。     

高原东部地区雹谱时空分布特征的分析

使用自己设计的筛式雹谱仪配合冰雹照象获得了13个冰雹过程的时、空观测资料。通过与711雷达回波的对照分析,得出高原雹谱的单调下降、双峰、均谱三种类型及参量,这里雹块的平均浓度为1.1个/米~3,作为雹块的第一生长层典型霰谱的平均浓度为48.5个/米~3,霰浓度比雹浓度大1—2个量级;单站谱的时间演变一般保持某种类型的特征,各雹径浓度的演变趋势基本上一致;谱宽浓度的空间分布存在多中心,两者的中心位置相重合,同时刻不同地点的谱型不都是同一种类型;谱宽10毫米等值线所包括的范围大致与20分贝回波包络区相吻合。     

青海两次多单体降雹过程的雹谱分布特征

利用三维冰雹分档数值模式研究了1979年7月20日和8月5日青海西宁两次多单体降雹发生发展过程中云内微物理结构及雹谱演变特征。结果表明:1)云水、雨水的比含水量随雹云的发展呈先增长后减少的特点,两次个例的冰雹主要通过过冷雨滴冻结而形成,其增长方式是凝华及碰并过冷云水。2)雹谱谱宽与上升气流有关,个例一中倾斜上升气流有利于冰雹循环增长,雹谱较宽;个例二中没有倾斜上升气流,不利于冰雹循环增长,雹谱较窄。     

昭苏雹块的微结构研究

冰雹云的微结构,对于研究冰雹增长的机制是十分重要的.但是由于直接进入雹云内部进行观测非常困难,所以目前主要通过遥感技术和冰雹样品的切片分析,推断雹云内部的微观结构和成雹机制. 众所周知,冰雹是从冰雹云中降落下来的固态降水物.不同的冰雹云类型,不同的增长过程,具有不同的微观结构.因此研究冰雹样品,有助于我们认识冰雹在云中的形成和增长过程,这对于人工防雹研究和作业设计具有实际意义.     

一次雹暴的闪电特征和电荷结构演变研究

综合利用SAFIR3000三维闪电定位系统的全闪定位资料与雷达结合对2005年5月31日发生于北京的一次冰雹过程的闪电活动和电荷结构演变特征进行了综合分析.结果表明:该雷暴的闪电活动有两次活跃期,第一个活跃期产生了降雹,降雹结束后,闪电活动突然减少,之后的活跃期产生了更多的闪电,其中一部分处于云砧区.闪电活动峰值超前降雹5 min左右,闪电活动中的地闪仅占6.16%,但正地闪占总地闪的比例达20%,且降雹前的正地闪比例较降雹后要高·降雹发生后,正地闪很少发生.降雹阶段,参与放电的主要电荷区表现为反极性结构,-40℃左右区域为参与放电的主负电荷区,-15℃左右区域为参与放电的主正电荷区,在正电荷区之下,短暂存在一个较弱的负电荷区.降雹结束后,电荷结构经历了持续的快速调整过程,在第2次闪电活跃期,参与放电的主要区域表现为正常的三极性结构,即上正-中负-下正,受西风气流的影响,此三极性结构出现倾斜.动力和微物理过程的分析表明,闪电活动和电荷结构的特征与雷暴云内的动力、微物理过程紧密相关.文中对反极性电荷结构形成的可能机理进行了讨论,并且认为,具有强烈上升气流的灾害性天气可能更易形成反三极性的电荷结构,并在下部两个电衙区的作用下产生较多的正地闪.     

山东北部一次夏末雹暴地面降水粒子谱特征

为了更好地认识雹暴等强对流降水的微物理特征,利用降水现象仪观测资料和CINRAD/SA-D双偏振天气雷达的粒子相态识别和反射率因子等产品,分析2019年8月16日出现在山东北部的一次雹暴降水的雨、冰粒子谱（包括直径2~5 mm的霰粒子和直径大于5 mm的冰雹）的识别以及雨滴谱的演变特征,结果显示：济南双偏振天气雷达0.5°仰角PPI上在德州和陵县观测点附近识别的粒子主要为雨滴,临邑为冰雹加大雨;安装在3个观测点的降水现象仪均识别出少量冰粒子,3个观测点的冰粒子谱数密度低、分布不连续。雹暴降水开始阶段,出现少量大雨滴,这是风的筛选和蒸发作用导致的雨滴谱,具有低的小粒子数密度和较多大雨滴;雹暴强降水增大阶段,雨滴谱特征是小雨滴数密度偏低、大雨滴较多,即总的雨滴浓度低、雷达反射率因子高;雨强减弱阶段,小雨滴数密度显著增大、大雨滴数密度偏少,即总的雨滴浓度显著增大,但雷达反射率因子偏低。     

江浦雹云的演变特征

1976年6月10日午后,沿着地面切变线产生了一条由几块强单体所构成的对流回波带,使皖东和苏南地区十几个县发生了强烈降雹。本文对江浦县境内的一块雹云(简称江浦雹云)进行了分析,发现在雹云生命史中有地形影响时雹云结构的演变有某些特     

局地雹暴环境气流的演变特征

通过甘肃永登、岷县防雹试验基地1979~1987年获取的1 d 4次无线电探空资料,对照地面实况,对强冰雹、弱冰雹、雷雨、阵雨、阴天、晴天6类天气的高空风进行分析研究,发现强雹暴在降雹前期低空风向切变、中空风速切变、高空急流等与其它类型天气比较具有显著的差异,这对于预报雹暴天气和雹暴形成机制的研究具有指示意义。     

一次雹暴过程中对流系统演变特征的模拟分析

利用区域高分辨率数值模式WRF对2015年4月28日冷涡背景下发生在苏皖地区的冰雹过程进行模拟,并结合地面加密自动站、多普勒天气雷达等观测资料讨论了此次过程中对流系统结构演变特征及影响其组织发展的可能机制.结果表明:导致冰雹的对流系统在发展、传播及组织过程中与中尺度重力波相联系,重力波源于地面中尺度低压附近的初始对流的...     

慕尼黑一次混合型雹暴的数值模拟与成雹机制

利用三维冰雹云模式,对发生在德国南部慕尼黑的一次混合型雹暴进行了数值模拟,模拟云的雷达回波结构、过冷雨水区特征与实际雷达观测的分析结果比较一致。模拟结果表明: 该例雹云中冰雹胚胎既有冻滴也有霰,二者在数量上相当; 虽然雹云中不存在过冷雨水累积带,但在主上升气流区周围存在过冷雨水区,过冷雨水对冰雹的形成起着重要作用; 在雹云发展的不同阶段,冰雹的形成机制也不相同。     

包含三次降雹的雹暴过程地闪活动特征分析

为研究雹暴的地闪活动特征,利用地闪资料与3组双雷达探测资料反演的风场,对包含3次降雹的一次雹暴过程的地闪活动特征及其与雹暴动力、微物理条件的关系进行了分析与讨论。主要结果为:(1)整个雹暴过程中发生了3次持续降雹事件,并伴随着3次地闪活动出现峰值,在降雹前地闪频次均有跃增现象。降雹开始后,地闪频次均迅速减少。(2)整个雹暴过程中对应地闪接地位置的0℃层、-20℃层高度的垂直速度范围分别集中在-2—2 m/s和-10-10 m/s。但3次降雹时段的地闪接地位置分别对应-20℃层高度的强下沉气流区附近、强上升与下沉气流区的交界区和弱的下沉气流区。(3)选取的雹暴内最大反射率(Zmax)、-20℃层高度最大反射率(Z_max-20℃)、-20℃层高度大于40 dBz格点数(Sum₍(Z_-20℃>40dBz))3个雷达回波参量与地闪频次变化趋势一致,其相关系数分别为0.64、0.64、0.76。选取的对应地闪接地位置-20℃层高度的最大垂直速度绝对值(|W|_max-20℃)和-20...     

华北地区降雹时空分布特征

应用1991—2000年华北地区基本站资料，统计分析了华北地区降雹的时空分布特征。结果表明：(1)与阴山山脉以及太行山脉有关的主要降雹高频区，组成了“T”型分布特征；(2)从旬或候雹日演变看，冰雹年变化具有三峰型；(3)降雹日变化有季节性特点。     

慕尼黑一次混合型雹暴的数值模拟与成雹机制

利用三维冰雹云模式,对2013年4月29日四川西昌的一次降雹过程进行了数值模拟。模拟结果显示：该例冰雹云存在过冷雨水累积带;霰是冰雹的主要胚胎,雹块主要通过撞冻云水增长,其次是撞冻霰增长;模拟区域内液态降水量和固态降水量分别占地面总降水量的52%和48%,冰雹占固态降水94%;通过对该例雹云中冰晶、雪、霰、冻滴的微物理过程分析发现,在雹云发展的不同阶段,冰雹的形成机制不同。

     

一次多单体雹暴雷达回波和雹块微结构分析

1977年6月25日1707至1950在我国甘肃平凉消雹基地,首次完整地观测到一次多单体雹暴.为了弄清我国雹暴的结构及其形成的物理过程,更有效地进行人工防雹作业,我们对这次雹暴进行了雷达回波和地面雹块微结构分析.     

一次强单体雹暴结构和成雹机制的数值模拟研究

利用NCEP再分析资料、L-波段雷达探空资料,分析了2010年6月15日发生在大连地区的强雹暴过程的环流形势和垂直气流结构;并利用中国科学院大气物理研究所的完全弹性三维雹云数值模式,模拟了该过程的雷达回波结构特征、含水量场等宏微观物理量的分布及其演变,着重分析了冰雹云的成雹机制。结果表明,模式较成功地模拟出了雹云回波的强度和发展高度,并模拟出了回波墙、弱回波区及悬垂回波等一系列强冰雹云的回波结构特征。该雹云的冰雹主要由冻滴转化形成,冰雹的增大主要依赖于与云滴、雨滴的撞冻过程,即冰雹主要是通过撞冻过冷水长大;冰雹与霰粒和雪花的碰并过程比较强,而与冰晶的碰并增长量很小。     

一次超级单体雹暴观测分析和成雹区识别研究

利用多普勒雷达资料,结合探空和常规资料,对2011 年4 月17 日一次超级单体雹暴的流场和回波结构演变特征进行了详细研究,主要结果:该雹暴是在条件性不稳定和垂直风切变较大的环境条件下产生的右移风暴。雹云初生发展阶段,垂直剖面显示逐渐形成有组织化的斜上升气流促进雹云发展。成熟降雹阶段,雹云内形成一支强的斜上升气流和深厚的中气旋,主上升气流对应雹云的弱回波区。雹云维持典型的弱回波区—悬挂回波—回波墙特征结构。根据雷达径向速度和雹云移速订正得出的“零线”演变发现,随着雹云的发展,“零线”逐渐向悬挂回波靠近,并穿过悬挂回波,“零线”的走向为上翘式,附近“穴道”的汇集力较强,有利于降雹。通过对“零线”位置的判断可分析有利成雹的区域。根据高低空两层强回波的水平错位,利用两高度强中心连线所作剖面能快速准确得出特征剖面,并将0℃ 层以上6 km 高度处降雹潜势达到100%的45 dBZ 的区域识别为成雹区,与降雹实况对比发现识别效果良好。     

威宁冰雹落点时空分布特征

选取2010—2017年威宁县37个炮站收集的降雹资料,以降雹次数和灾情资料等数据为基础,通过ArcGIS软件,分析威宁县近8 a的降雹资料,得到威宁县冰雹落点概率分布图。研究发现:①威宁当地气候、农作物种植时间与冰雹成灾次数之间有一定的关系;②冰雹落点受炮站布局和地形等因素影响,以雪山镇为中心区的南北走向的一条多雹带,县内多局地单点性降雹。③通过利用威宁县降雹概率分布图,可以为防雹作业指挥和冰雹自动化观测设备规划布局提供一定的理论依据。     

一次雹暴过程的闪电活动特征及其与雹暴结构的关系

利用闪电定位和双多普勒雷达资料,对华南一次产生冰雹和大风的雹暴过程的闪电活动及其与雹暴动力和微物理条件的对应关系进行分析和讨论。结果表明,此次过程中地闪活动在降雹阶段和降雹后阶段表现出明显差异:降雹阶段地闪频次增减交替,较为活跃;降雹后阶段地闪活动减弱后很快再次增强,地闪频次峰值（503个/6 min）远超过降雹阶段的峰值（268个/6 min）。在分析时段中,负地闪占主导地位,正地闪比例在降雹阶段呈上升趋势。地闪活动的强弱与60 dBZ强反射率的高度变化、70 dBZ回波的出现和消失有较好的相位对应关系。对应降雹阶段,雹暴内具有更强的上升气流和更高含量的冰相粒子。降雹阶段,强上升气流区以及降雹区内地闪活动较少,降雹结束后,原降雹区域的地闪活动明显增加。研究还发现,地闪更多地出现在弱上升、弱下沉气流以及二者交界区域附近。