风廓线雷达产品在冰雹天气过程中的应用研究

本文利用威宁县2022年6月2日一次冰雹天气过程风廓线雷达资料和威宁国家基准气候站降水资料,采用数理统计等方法对本次天气过程的风廓线雷达特征进行分析结果表明：冰雹、短时强降水开始前,低空急流的建立和垂直风切变的加强,急流造成的辐合加上近地层风向的切变作用为冰雹和强降水的产生提供了很好的动力条件;冰雹和短时强降水开始发生时,2000米高度以上有很大的正速度,可以作为一个指标判断对流发展的强弱情况;冰雹发生时折射结构常数（Cn2）值在-128~-110dB之间,也能很好的反映冰雹等强对流天气的开始,增强和结束过程。     

一次弱天气背景下极端短时强降水过程的风廓线雷达分析

基于风廓线雷达、多普勒天气雷达和分钟级自动气象站观测资料,分析了2022年8月3日成都一次极端短时强降水过程中水平风、垂直速度、大气折射率结构常数、低空急流指数和垂直风切变的演变特征,探讨了风廓线雷达对短时强降水天气的应用。结果表明：（1）此次极端短时强降水是在弱天气背景、本地水汽条件好的条件下,由低层东风脉动触发的降水效率极高的暖云降水。（2）风廓线雷达组网资料能够捕捉到大气环流中小尺度的变化,对本次短时强降水的发生及落区有较好的短临预报意义。（3）风廓线雷达测得的风场变化较降水发生时间更早,对降水预报有较好的指示价值。（4）垂直速度和大气折射率结构常数能够很好地反映降水的发生和结束。（5）低空急流指数和垂直风切变在降水发生前40 min出现明显增大。     

利用风廓线雷达资料分析一次强降水过程的风垂直切变特征

联合应用5部风廓线雷达、多普勒天气雷达组网观测资料,并结合海河流域自动气象站资料详细分析了2012年7月21日海河流域强降水发生、发展过程中温度场、风场演变特征。结果表明:这次强降水天气具有明显的中尺度天气特征,强降水主要发生在露点温度梯度区内。低空急流指数变化对短时强降水的峰值有一定的指示作用,它的快速增加意味着强降水将要开始。垂直风切变对短时强降水的形成具有参考价值:降水开始前,2 500—3 000 m的风速和风切变首先开始增大,之后大风向1 000 m以下扩散,风切变梯度增强预示着短时强降水开始;1 000—1 500 m风速迅速减小,高层也随之减小,强降水趋于减弱或结束。风廓线雷达中风向风速的变化能够指示系统的过境时间,以上结论对预报强降水的起始及降水的持续时间具有使用价值。     

强冰雹和短时强降水天气雷达特征及临近预警

利用恩施多普勒雷达和常规分析资料,详细对比分析了2007-2008年发生在恩施山区强冰雹和短时强降水天气过程中的雷达产品特征.在此基础上,找出了适合恩施山区强冰雹和短时强降水天气的雷达临近预警指标:选取负温区回波厚度≥7 km、CR强中心回波强度≥55 dBz、强回波梯度≥15 dBz·km-1、45 dBz强回波伸展高度≥7.5 km、累积液态含水量(VIL)密度≥3.2 g·m-3和雷达风廓线1.8～6.1 km风垂直切变均值≥2.3×10-3s-1作为强冰雹临近预警指标;当满足组合反射率(CR)强中心回波强度、VIL密度、40 dBz强回波伸展高度和雷达风廓线(VWP)上1.8～6.1 km风垂直切变值达43.0 dBz,1.1 g·m-3,7.0 km和1.9×10-3s-1,可以考虑该站点及附近地区进入短时强降水临近预警状态,并利用2009年发生的强冰雹和短时强降水天气过程检验了这些临近预警指标性能.     

盆地西部一次极端短时强降水过程的多源资料分析

利用FY4卫星、多普勒雷达、风廓线雷达、闪电监测以及分钟级降水和风等多源观测资料,从短临监测的角度分析了2020年8月11日四川盆地西部一次极端短时强降水过程。结果表明：本次过程中,多站小时雨量超过100 mm且范围集中。风廓线雷达资料显示,当低空急流加强时,近地层风向发生明显转变,扰动加剧,形成高低空切变线;当强降水发生时,伴有明显的地面辐合线特征,且多普勒雷达呈现出清晰的低层气旋辐合;分钟级降水与降水质心高度、低空急流强度、低层气旋辐合及地面辐合线的形成等具有良好的对应关系;低空急流指数、闪电频次等峰值特征超前强降水峰值0.5～1 h。     

2012年江西宜春四类短时强降水特征分析

用宜春气象站常规气象资料,雷达回波和风廓线雷达等资料,采用数理统计、样本对比和特征分析等方法,对2012年3—9月宜春单站短时强降水天气进行分析和研究。结果表明:(1)≥10 mm·10min-1的超短时强降水是构成≥30 mm·h-1和≥50 mm·(2h)-1短时强降水的重要组成部分。(2)宜春短时强降水主要有带状回波、块状回波、絮状回波和短带回波4种类型,是由平均50 d Bz的强回波单体所致。(3)短时强降水回波系统过境时,平均回波宽度43 km,气象要素表现为:出现超短时强降水、温度下降、湿度饱和、气压上升、前导风迅速加大、Cb云急增。(4)短时强降水发生时,宜春风廓线雷达最大探测高度由3 000 m逐步增高到6 000 m,风速加大;850 h Pa西南急流≥12 m·s-1。(5)降水期间由于强降水粒子拖曳作用,风廓线雷达垂直波束上径向速度出现朝向雷达方向的正速度,垂直风速明显加大,噪声系数在40~60 d B之间。     

2007年汕头市一次大暴雨过程的发生发展

利用天气图、探空资料以及卫星、多普勒雷达资料,对2007年4月17日傍晚汕头地区的一次短时强暴雨天气过程进行分析。结果表明,本次强降水是一次锋面低槽暖区强降水过程,高空槽前强盛西南气流提供了丰沛的水汽,低空西南急流及切变是强降水的触发条件;地面中尺度切变的出现直接导致了大暴雨的发生,而边界层的不稳定结构是当晚强降水的触发原因。多普勒雷达强度图上的“弓”形回波、速度图上的逆风区都是这次强降水的表现;而雷达风廓线图上,完整风廓线的出现、维持、破坏是强降水出现和结束的表现。     

风廓线雷达资料在一次强对流天气过程中的应用

通过分析2010年6月28日广州市南沙区强对流天气过程的风廓线雷达资料发现：风廓线雷达测得的温度廓线资料可以很直观地显示边界层逆温及高温区域随时间的变化;风廓线雷达产品（垂直速度和信号噪声比）能清楚地反映降水的开始、结束以及降水的强度;风廓线雷达可以很好的监测到低空急流的发生发展及水平风的垂直切变．对强对流天气的预报有...     

一次大暴雨过程中低空急流演变与强降水的关系

利用营口新一代天气雷达提供的每6分钟一次的风廓线资料,详细分析了2006年6月29日辽宁省西部大暴雨过程中强降雨时段的低空风场结构。得出:此次强降水天气的发生与低空急流的迅速加强和向下扩展相对应,短时大暴雨发生前低空西南急流提前2小时左右开始有动量快速下传,当20m.s-1的急流中心下传到≤1km超低空,1.2～2.1km低空出现24m.s-1东南急流,有利于产生短时大暴雨;说明低空脉动及向地面扩展程度与短时强降水之间关系密切。低空急流到达测站上空不一定立即产生强降水,有时会滞后1～2个小时,强降水或强烈天气的发生都存在着一定的动量下传,引起低空扰动加强,同时低空急流的强度和伸展高度,以及动量下传的能量大小,都直接制约着强降水的强弱。低空急流指数增大的程度和降水量的强度呈正比关系,低空急流指数不仅可以说明低空急流的脉动以及向地面扩展程度与中小尺度的强降水存在密切的关系,同时对强降水的出现以及雨强的大小有一定的预示作用。     

宜春地区三类典型天气的风廓线雷达产品特征分析

选取江西省宜春市晴空、弱降水、强降水三类天气过程个例,结合天气形势、雷达回波、气象要素等资料,对比分析了风廓线雷达产品特征。结果表明：（1）在晴空天气背景下,风廓线雷达探测高度低,水平风速小,垂直风速正负值交替出现,大气折射率结构常数（Cn2）值最小。（2）在稳定性弱降水天气背景下,大气呈稳定状态,风廓线雷达探测高度随降水的产生而逐渐抬升,高低层有明显的风速切变,850 hPa赣南至赣东北有西南急流穿过,赣北有切变线存在,利于降水产生,垂直风速因降水影响出现朝向雷达正速度,Cn2值比晴空时大。（3）在具有产生强对流天气背景下,大气中对流强烈,风廓线雷达的水平风速增大,西南急流深厚且不断下沉,850-700 hPa有强烈的垂直切变,动力条件和水汽条件利于强降水产生,垂直风速表现为更大的朝向雷达正速度,Cn2值比弱降水时的大。     

风廓线雷达在一次短时暴雨过程中的应用

利用2014年8月24日天津地区一次短时暴雨天气的3部风廓线雷达资料和降水实况资料,对比分析降水发生、维持和消亡期间风廓线雷达资料的变化特征,以探讨风廓线雷达对降水天气的监测能力。结果表明:1)风廓线雷达不仅能够反映大气层结上冷下暖的结构,并且能够探测到切变线的存在,对风的垂直结构有较强的探测能力。2)当降水出现时,垂直速度和大气折射率结构常数明显增大。4 m·s~(-1)的垂直速度出现和消失时刻,对应降水的开始和结束时刻;降水期间,4000 m高度以下的垂直速度越大降水越强。西青、静海站的折射率结构常数与降水强度之间有很好的对应关系,但不同地区的大气折射率结构常数值对降水强度的指示标准并不一致。3)在降水最强阶段,风廓线雷达数据获取率明显下降,因此低的数据获取率对强降水有一定的指示意义。     

西北气流下乌鲁木齐短时强降水中小尺度特征个例分析

利用乌鲁木齐多普勒天气雷达、风廓线雷达、GPS/MET水汽探测仪以及FY—2E/G卫星、区域加密自动气象站资料和GFS/NCEP 0.5°×0.5°逐6 h再分析资料,对2015年6月9日18:30—20:00出现在乌鲁木齐的短时强降水过程进行分析,重点分析了强降水过程的环境场和中小尺度特征。结果表明:该短时强降水过程有4个降水集中时段,每个时段约为10~15 min。降水发生在高压脊前低槽后部的西北气流控制之下,700 h Paβ中尺度西北急流上γ尺度对流单体是短时强降水直接影响系统。该降水过程水汽来自于乌鲁木齐周围并在2~3 h内快速集中。对流不稳定潜势从午后14 h开始发展,到降水开始仅4.5 h。沿西北低空急流出现多个γ中尺度对流单体以"列车效应"形式依次影响乌鲁木齐造成短时强降水,对流单体组合反射率最强达45~50 d Bz,生命史仅15~20 min。降水发生在局地新生中尺度对流云团西南侧云顶亮温TBB梯度最大处,TBB最低达-44℃,对流云团生命史2~3 h。     

乌鲁木齐风廓线雷达资料在暴雨天气过程中的应用

利用乌鲁木齐风廓线雷达提供的风场资料、自动站逐时降水量和NCEP/NCAR每6 h再分析资料（1°×1°）,详细分析了2012年5月19日15：00-20日04：00间乌鲁木齐暴雨天气过程。结果表明：高空急流与低空辐合区相配合产生的强垂直上升运动触发了此次暴雨天气;强降雨发生2 h前西北急流迅速下传,引发低层西北急流的加强,低层急流的加强与强降水有较好的对应关系,特别是1 500 m以下的西北急流;低层上升速度2 m/s可作为降水临界值,低层上升速度越大降水越强;强降水阶段整层大气折射率结构常数探测值在-128--120 dB之内,表明整层大气水汽充沛;风廓线雷达产品（垂直速度、折射率结构常数）清楚地反映降水的开始、结束以及降水的强度,可为精细化预报提供参考。     

江西两种典型强对流天气的雷达回波特征分析

选取江西12次典型强对流天气过程,从7个方面对冰雹、雷雨大风和短时强降水2种强对流天气的多普勒天气雷达回波特征进行对比分析。分析结果表明,江西冰雹、雷雨大风天气45～55 dBz强回波平均高度为12.6 km,≥-25℃等温层的高度,比短时强降水天气高5.7 km。弱回波区或有界弱回波区、三体散射长钉、持续高垂直积分液态水含量、中气旋、下湿上干和强风垂直切变等,都是冰雹、雷雨大风天气的典型特征;相对平均径向速度图上“S”形暖平流及表现强低空急流的“牛眼”、深厚的湿度层等,则是短时强降水天气的主要特征。     

通辽市2016年6月22日强对流天气的特征及成因分析

利用常规气象资料、多普勒雷达资料以及NCEP2.5°×2.5°再分析资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征分析2016年6月22日通辽市强对流天气成因。结果表明:此次强对流天气发生在中高层偏西气流带来的弱冷空气叠加在低层切变线南侧的暖湿空气之上,促使对流强烈发展;垂直累积液态含水量大值区和"逆风区"分别对冰雹和短时强降水有很好的指示意义;强对流天气发生在地面中尺度辐合线附近;高空急流与低层低涡的配置结构,为这次强对流天气提供了必要的动力条件。     

基于多源数据的湘北地区春季一次冰雹过程的观测分析

新型探测资料在强对流短临预报中发挥着重要作用。该文以2020年3月22日湘北地区春季一次冰雹过程为研究对象,运用多普勒天气雷达、风廓线雷达和地基微波辐射计等新型探测资料对该过程观测分析。结果表明：(1)此次过程发生在冷空气南下与南支槽前暖湿空气交汇背景下,受中低层切变线与急流影响,冰雹风暴生成前回暖明显,环境垂直风切变大;风暴由地面辐合线触发产生。(2)此次超级单体降雹过程在雷达回波中表现出“三体散射”“V型缺口”、中气旋等特征;VIL、低仰角大风速核对冰雹和大风预警有很好的指示。(3)风廓线雷达探测到,风暴影响前超低空急流加强,中层有干侵入,低层垂直速度出现波动,风暴临近时超低空急流减弱。(4)地基微波辐射计监测发现,风暴影响前高空湿度增大,K指数、TT指数呈同趋势变化,而K指数预警灵敏度高于TT指数;风暴影响阶段,高空温度、相对湿度和大气不稳定指数出现不同程度跃升和突降。     

应用多普勒天气雷达资料分析强对流天气的垂直廓线特征

利用石家庄多普勒天气雷达资料,对2004-2007年的22次冰雹和39次短时强降水天气过程中的各要素进行了对比分析.结果表明:在单体对流云和积层混合型对流云中,冰雹回波的强度、高度均强(高)于短时强降水,并且单体对流云型冰雹和短时强降水的回波强度和顶高均强(高)于积层混合型,积层混合型对流云出现短时强降水比例高于冰雹.在回波中层,短时强降水主要为偏东风和偏南风,冰雹主要为偏西风、偏北风;冰雹平均风速大于短时强降水,在3～6 km的高度风速显著增加.强对流天气出现前均呈现低层辐合,高层辐散;都有较强的上升运动,在天气过程出现后冰雹的下沉运动更强;当高层辐散量大于低层辐合量时,对流云发展加强,反之减弱.     

2011-06-11豫北强对流天气过程分析

利用常规观测资料、加密地面资料、卫星云图和多普勒雷达回波等资料,从天气形势、物理量场和回波演变特征等方面对2011年6月11日午后发生在豫北地区的强对流天气进行分析发现:高空冷平流和24 h显著降温区叠加在低层暖区之上,形成上干冷下暖湿的位势不稳定层结,为强对流的产生提供了层结条件;地面暖低压发展和辐合中心、辐合线是这次强对流天气的触发机制;0-6 km较大的垂直风切变有利于强对流天气的发展和维持。卫星云图和雷达产品显示:对流云团的发展和移动与地面切变线、雷达回波一致,并可预测强天气落区。当回波中心强度≥50 d Bz、回波顶高≥12 km、垂直累积液态含水量≥45 kg/m2时,极易造成短时强降水和冰雹天气。三体散射特征和中气旋的出现对确定发布冰雹预警有指示意义,17:50第一次观测到三体散射特征发布冰雹预警,时效在20~90 min。垂直液态含水量在强降水发生前20 min开始剧增,为判别短时强降水等强对流天气提供有效依据。     

江西冰雹、大风与短时强降水的多普勒 雷达产品的对比分析

为发挥多普勒天气雷达监测和预警冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气的作用，制作出精细化的临近和短时预报，选取了江西8次典型的强对流天气过程，从7个方面对冰雹大风和短时强降水两类强对流天气的多普勒天气雷达回波特征进行对比分析。结果表明：江西省冰雹、雷雨大风过程45～55dBz强回波平均高度为12．4km，达到或超过-25℃层的高度，比短时强降水回波高5．6km。弱回波区（wER）或有界弱回波区（BwER）、三体散射长钉、持续高垂直积分液态水含量、中气旋、下湿上干或强风垂直切变特征等都是冰雹天气的典型特征。而相对平均径向速度图上“S”型暖平流及表现强低空急流的“牛眼”、深厚的湿度层等，则是短时强降水的主要特征，这些特征可为两类强对流天气短时临近预报提供预报参考。     

边界层风廓线雷达资料在北京夏季强降水天气分析中的应用

利用北京城区及周围3个站的Airda 3000边界层风廓线雷达提供的风廓线资料,详细分析了北京2005年8月3日的一次强降水天气过程.分析表明,降水前十几小时出现双层低空急流,急流层内结构复杂,呈现多中心结构.风廓线观测揭示,南高空槽和弱冷空气共同诱发产生的切变线低涡是产生此次暴雨天气的主要中尺度系统,暴雨系统有很复杂的垂直结构.强降水开始前数小时(夜间)城区地面风场辐合,在临近降水和降水开始时辐合(或切变)层向上发展,这一过程有利于降水的发展.