准葛尔盆地南缘一次强对流天气的多普勒雷达特征分析

利用常规气象探测资料、自动站资料和石河子CINRAD/CC多普勒天气雷达观测资料,对2010年6月28日发生在准葛尔盆地南缘的一次强对流天气进行了分析。结果表明:这次强对流天气发生在高空低槽和地面冷锋的相互配合,且大气层结不稳定条件下,中高层干冷低层暖湿,水汽条件充沛,0℃层和-20℃层的高度适宜,同时具有强的垂直风切变。在多普勒雷达反射率因子PPI图上出现了50dBZ的强回波区及60dBZ强回波中心;在RHI图上出现了穹窿结构,且50dBZ强回波区高度远高于当天0℃层的高度;在平均径向速度图上出现了中气旋、逆风区;在冰雹形成区有低层辐合、高层辐散等特征;在不同仰角的PPI上气流表现出强烈的旋转和上升;强回波区与逆风区、中气旋、VIL在位置上有很好的对应关系,同时VIL产品对冰雹落区预报有很好的指示作用;中气旋产品(M)和风暴跟踪信息(STI)都对冰雹天气的出现具有很好预警意义,对今后的防雹减灾工作有较好的应用价值。     

新疆天山北坡中部一次冰雹天气成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、自动站资料和石河子CINRAD／CC多普勒天气雷达观测资料,对2010年7月11日发生在新疆天山北坡中部的一次强对流天气进行了综合分析。结果表明：这次冰雹天气发生在巴尔喀什湖低涡的环流背景形势下,较好的水汽条件、对流不稳定条件、0oC层和-20℃层的适宜高度以及较强的垂直风切变促使冰雹等强对流天气过程发生发展,同时山区和平原交界处的地形和热力不稳定作用对对流风暴的触发和发展成为冰雹云有着重要的作用。通过对多普勒雷达PUP产品的分析得出：这次强对流天气在组合反射率因子（CR）图出现了中心强度为63dBZ强对流单体和大面积〉50dBZ的强回波区;在反射率因子剖面（RCS）上表现为60dBZ强回波区的高度已达到5km,50dBZ强回波区的高度达到7．3km,整个回波顶高度达到12km的强回波墙,十分有利于冰雹的形成;在冰雹发生前期,平均径向速度图上出现了中气旋,促使对流风暴单体加强和维持;在冰雹形成区有低层辐合、高层辐散等特征;垂直累积液态含水量的跃增及其密度〉3．5g／m3十分利于冰雹的产生。     

两次强降水风暴双偏振参量特征分析

基于济南S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合探空和地面实况资料,对2019年同一区域两次强降水风暴双偏振参量特征进行分析。结果表明：1）两次对流性强降水发生在弱垂直风切变环境下,具有较强的对流有效位能,低层湿度较大,0 ℃层高度较高,利于短时强降水的产生。2）两次强降水风暴都具有低质心热带降水特征,45 dBZ以上的强回波区主要位于环境0 ℃层高度之下。3）风暴低层强回波区都对应大的差分反射率因子ZDR和比差分相位KDP,ZDR≥0.5 dB,KDP≥0.5°·km-1,相关系数CC≥0.95;反射率因子在50~54 dBZ之间,对应的KDP＞1.0°·km-1,CC≥0.97,ZDR适中,是两次强降水风暴导致高强度降水的主要双偏振参量特征。4）两次强降水风暴ZDR柱和KDP柱高度存在明显差异,7月27日强降水风暴前侧出现ZDR柱和KDP柱,高度接近-10 ℃层高度,8月10日强降水风暴ZDR柱和KDP柱略高于0 ℃层高度,ZDR柱高度对雷暴强度具有指示作用。     

甘肃中部一次强对流天气的多普勒雷达特征分析

利用兰州CINRAD/CC多普勒天气雷达观测资料及探空资料、自动站及测站150 km范围内的数字高程模型(DEM)资料等,对2004年8月18日发生在甘肃中部的中小尺度冰雹天气过程进行分析。结果表明:这次强对流天气过程主要在高空冷干低层暖湿及地形影响下触发的,属典型的不同平流型降雹过程[1];在多普勒雷达反射率因子图上出现典型的“人”字型、“弓”型回波;在平均径向速度图上出现逆风区、中气旋;在冰雹形成区有低层辐合、高层辐散等特征;在不同仰角的PPI上气流表现出强烈的旋转和上升;强回波区与辐合区、逆风区、中气旋、VIL在位置上有很好的对应关系,同时VIL产品对冰雹落区预报有很好的指示作用。     

东北冷涡背景下超级单体风暴环境条件与雷达回波特征

利用常规观测、地面加密自动站、多普勒天气雷达观测资料以及NECP(1°×1°)逐6 h再分析资料对2016年8月16日内蒙古东南部地区由于超级单体风暴诱发的强冰雹、雷暴大风等强对流天气进行了分析。结果表明:这次超级单体风暴发生在高空东北冷涡和低层暖式切变线形成的强不稳定层结背景下,低层丰富的水汽、中等强度对流有效位能和大的深层垂直风切变,为强对流天气的发生提供了非常有利的环境条件;地面中尺度辐合线和露点锋两种对流系统耦合并加强是对流风暴的触发机制;雷达回波有钩状回波、弱回波区WER (Weak Echo Region)、回波悬垂、回波墙、中气旋等超级单体风暴特征,其中弱回波区,回波悬垂由反射率因子从低到高向低层入流一侧倾斜且回波强度梯度大;风暴内中层维持较深厚的气旋性辐合,风暴顶则表现出明显的气旋性辐散特征,标志大冰雹的三体散射长钉TBSS(Three-Body Scatter Spike)特征回波,50 dBZ以上的反射率因子核心的高度伸展到-20℃以上,为典型的产生冰雹的回波结构;垂直液态水含量VIL(Vertical Integrated Liquid Water Content)与风暴顶高之比即VIL密度达到5 g·m~(-3),这也是大冰雹的预报指标。     

清远一次超级单体降雹的双偏振雷达特征分析

利用双偏振天气雷达对2016年4月26日清远地区一次超级单体降雹进行分析,得出降雹单体具有BWER、三体散射特征。超级单体强回波中心深厚且回波顶高,速度图上低层深厚持久的中气旋和高层强烈辐散是此次过程主要特征。单体降雹前低层ZDR值在3 d B以上,降雹时ZDR值趋近于0并且0值区范围扩大;差分相移率KDP和相关系数CC特征表明同一层面上单体存在着雹水共存、干冰雹粒子、大冰雹三种状态,冰雹下落过程中表面层融化形成水膜使差分相移率值增大。HCL特征显示HA区与指状回波对应,对流云前端有BD区。降雹单体内雹区深厚,4 km以下雹区周边以过冷却水滴为主,4 km以上为冰粒。超级单体的VIL值有2次明显的跃增过程,第1个跃增过程对应单体开始降雹,第2次过程对应大范围降雹。     

三门峡一次致灾冰雹过程的中尺度分析

利用高空、地面观测资料,NCEP 1°×1°6h间隔再分析资料和三门峡多普勒雷达产品,对三门峡市2017年7月10日的一次强冰雹天气过程进行了分析。结果表明:此次冰雹过程是在高空西北气流背景下产生的,低层切变线为对流的发生提供了动力条件;强不稳定层结和垂直风切变的长时间维持是导致对流快速发展并且持续的重要原因之一;在干对流环境中的不稳定能量条件下,强对流发生在边界层中的高湿区内;中气旋基本沿着超级单体入流方向前部的辐合区移动;垂直累积液态含水量(VIL)跃增和骤降的时间与冰雹和大风发生的时间相对应,指示大风天气的VIL变化值远小于指示冰雹天气的VIL变化值。     

双偏振雷达在江苏“7.6”降雹过程中的应用分析

针对2019年7月6日发生在江苏徐州、宿迁、淮安、南京以及常州一线的一次大范围冰雹天气过程,利用再分析资料分析天气背景、不稳定机制和抬升条件。通过徐州和南京S波段双偏振雷达偏振参量及宿迁和淮安的双多普勒天气雷达风场反演技术对冰雹云的热动力结构和微物理特征开展了详细的分析。结果表明:此次大范围冰雹天气发生在高空冷涡南落、横槽南摆,低层暖湿气流北抬,上下层强烈不稳定的环流背景下,地面低压缓慢东移南压,提供了辐合抬升条件。此次降雹天气过程中,雷达回波图上显示有典型的冰雹云特征——三体散射长钉、回波穹隆结构、强度超过50 dBZ,中层径向辐合,风暴顶辐散等特征。双偏振雷达各偏振参量也表现出冰雹云的特点,出现冰雹的地区展现水平反射率因子ZH大、差分反射率因子ZDR小、相关系数CC小的特征,ZDR值为-1.0～0.5 dB,CC值小于0.85;超级单体在近地层还出现表征入流区的CC谷、ZDR柱、差分相移率KDP柱等特征。ZDR柱、KDP柱和CC谷等双偏振参量特征在强对流短时临近预报和冰雹识别方面具有很强的应用潜力。双雷达风场反演表明此次过程降雹集中时段,冰雹云的穹隆空间结构,降雹时刻存在的明显下沉气流。     

2020年5月17日和6月1日山东强冰雹风暴双极化特征分析

利用济南、青岛和烟台S波段双偏振多普勒天气雷达资料和常规观测资料以及天气实况,对2020年5月17日和6月1日两次强对流天气过程的关键环境物理量和风暴低层强冰雹区偏振量、三体散射、强冰雹衰减等偏振特征等进行了分析。结果表明:1)两次强对流天气都具有大的温差和强垂直风切变,中层较干。5月17日山东半岛0～6 km垂直风切变更强,低层湿度更大,湿球0 ℃层高度较低,是产生多个超级单体风暴并出现特大冰雹的关键物理量。2)5月17日城阳风暴低层强冰雹区具有适中的差分反射率（ZDR）和偏小的相关系数CC及偏大的差分相移率（KDP）。ZDR多在0.30～2.60 dB之间,平均为1.50 dB;CC多在0.900～0.965之间,平均为0.931;KDP多在2.0～6.3(°)·km-1之间,平均为4.1 (°)·km-1。少量融化的冰雹粒子和大的雨滴导致适中的ZDR和偏大的KDP。3)6月1日长清风暴低层强冰雹区具有偏小的ZDR和偏小的CC及大的KDP。ZDR多在-0.12～1.50 dB之间,平均为0.68 dB;CC多在0.925～0.970之间,平均为0.950;KDP多在4.0～7.6 (°)·km-1之间,平均为5.8 (°)·km-1。高浓度的液态雨滴和融化的小冰雹粒子导致大的KDP。4)三体散射、旁瓣回波、衰减及波束非均匀填充(nonuniform beam filling,NBF)等特征可作为冰雹识别判据。衰减特征在ZDR产品上表现较为明显,风暴核后侧较长径向上出现负值区,显著衰减可作为特大冰雹的判据。NBF仅在CC产品上有明显特征,风暴核后侧较长径向上CC明显较小。     

2012年新疆喀什一次罕见冰雹天气的中尺度特征

2012年5月23日午后到夜间喀什地区8县市19个乡镇发生了有气象记录以来罕见的大范围冰雹天气过程。本文利用常规观测资料和新疆喀什多普勒天气雷达资料,分析了冰雹发生的中尺度天气特征。结果表明：对流系统为中-γ尺度,下垫面热力不均匀和水汽分布不均匀是此次强对流天气发生的主要原因。冰雹天气热力作用显著,热力参数CAPE和LI值的高低中心与冰雹天气的发生区域对应较好,且CAPE（LI）随时间增大（减小）;弱的垂直风切变、垂直涡度与倾斜涡度发展是造成大范围雹暴的层结特征;线性多单体风暴、低层弱回波区、低层反射率因子高梯度区是主要回波特征,VIL的跃增对新疆喀什冰雹的临近预报有一定指示意义。     

贵州铜仁地区一次罕见大范围冰雹过程分析

利用常规观测、地面加密自动站降水、雷达观测及NCEP/NCAR再分析资料,对2016年4月2日发生在贵州省铜仁市多个县(区)的一次大范围冰雹天气过程进行分析。结果表明:(1)此次大范围冰雹过程发生在中高层低涡槽后西北冷空气与低层西南暖湿气流叠加的不稳定层结中;强垂直风切变及低层辐合高层辐散有利于对流风暴的发展和维持;(2)中高层干冷空气和边界层弱冷空气入侵是激发强对流产生的有利条件;(3)当铜仁地区地面至400 hPa垂直风切变超过8×10~(-3)s~(-1)时,有利于大范围冰雹系统发展;(4)多个对流单体有组织地形成弓形回波,且强回波伸展至-20℃层高度之上;有界弱回波区、悬垂回波、三体散射现象表征了冰雹产生的典型特征;降雹点50dBZ以上的强回波顶高在8.1~9.8 km之间,VIL在38.4~66.8 kg·m~(-2)之间,这些可作为铜仁地区产生冰雹的重要指标。     

一次秋季冰雹过程的环境场和双偏振雷达特征分析

针对2021年9月20日浙江中部出现的一次冰雹天气过程，利用常规气象观测资料和NCEP GDAS/FNL 0.25°×0.25°再分析资料分析了环流背景、不稳定性和触发条件，通过金华S波段双偏振雷达对冰雹云的演变及其结构特征展开分析。结果表明:（1）降雹发生在西太平洋副热带高压东退、高空槽和低层低涡东移的环流背景下，大气呈现“上干冷、下暖湿”的对流性不稳定层结，近地面中尺度辐合线提供了辐合抬升条件，是一次准正压类强对流天气。（2）超级单体风暴具备典型的冰雹云特征，回波强度超过55 dBZ、异常大的垂直累积液态水含量、三体散射长钉、风暴顶辐散等均对冰雹天气预警有较好的指示意义。（3）超级单体成熟阶段基本反射率因子≥55 dBZ区域的差分反射率因子ZDR为负（极值达-2.12 dB）、差分相移率KDP出现“空洞”现象、相关系数CC低于0.9指示出现了大的干冰雹。（4）ZDR柱（>1 dB）伸展的高度与上升气流存在正相关，ZDR柱伸展到-20 ℃层以上有利于雹胚的生成以及冰雹增长，可作为判别对流风暴能否降雹的指标之一，ZDR柱演变规律在短临预报以及冰雹识别方面具有较好的应用潜力。     

一次罕见大冰雹天气的新一代天气雷达回波分析

利用常规资料和多普勒雷达资料,分析了2011年6月24日洛阳嵩县冰雹天气过程。结果表明：高空横槽转竖,干冷空气入侵,中低层强的偏东风辐合,暖湿气流辐合上升,为冰雹的发生提供了有利的动力和水汽条件;高空冷平流,低层暖平流,为强对流性天气的发生提供了不稳定层结;适宜于冰雹生成发展的0℃层高度,指示有利于对流发展的各类指数,为冰雹的分析预报提供了较好的依据;早期的雷达回波信号及其所带来的天气,为提前对强对流天气性质正确判断和监测预警提供了较好的参考信息;强度〉55dBz的回波高度高于-20℃层高度,VIL值〉60kg／m^2,回波顶高〉12km,有中气旋出现等,是降雹的可靠信号。     

白城市2012年两次强对流天气对比分析

通过分析2012年6月12日和7月1日发生在白城市境内的强对流天气的环境背景和多普勒雷达资料、探空资料表明：两次强对流发生前,强对流发生地附近低层垂直风切变较大,抬升凝结高度较低,空气湿度较大,对流有效位能（CAPE）较大。雷达资料显示：两次强对流天气中,产生强对流天气的雷达回波强度均超过45dBz,且存在明显的“钩”状,强天气产生在“钩状”回波附近,回波具有“WER”或“BWER”结构。冰雹和短时强降水回波均具有较大的VIL值,速度场上存在“逆风区”或“中气旋”。不同之处是产生冰雹的强回波高度超过一20℃等温线高度,一般强回波高度超过8km,产生短时强降水的强回波高度较低,一般在6km左右处,,产生龙卷的强回波VIL没有冰雹和短时强降水大,两次龙卷过程的母体虽然回波形态、强度和高度各异,但均具有“钩状”回波结构,且速度场都存在中气旋。另外,雷达导出产品中的中气旋识别产品对强对流天气的监测有重要的应用价值,尤其是TVS识别对龙卷发生有一定指示意义,雷达超前于龙卷发生约半小时识别出中气旋,这对龙卷的预警非常有意义。     

山东省一次强致灾对流性天气过程分析

利用常规气象资料、新一代多普勒雷达资料、区域自动站资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料对2016年6月13—14日山东省强致灾对流性天气过程进行诊断分析。结果表明:此次强对流天气是在东北冷涡和地面气旋共同作用下产生的,上冷下暖的形势有利于对流天气的发生,近地面层的逆温层为强对流发生积累了能量,适宜的湿球温度0℃层和-20℃层高度是大冰雹出现的典型配置;大气对流有效位能和干暖盖指数等物理量对强对流天气产生有较好指示意义;较长时间的低层强烈的水汽辐合和大气可降水量激增预示着此次强对流天气过程伴随着强降水的产生;产生大冰雹的超级单体风暴具有较强的反射率因子、三体散射、有界弱回波区、旁瓣回波、回波悬垂和反射率因子梯度大值区等特征。     

一次中尺度温度和湿度锋区对冰雹回波系统的影响

为了更好地监测预警冰雹和雷暴大风等强天气，使用常规天气图、TBB云图、自动气象站、雷达拼图、雷达PUP产品等资料，对2021年5月10日江西雷暴回波群冰雹天气过程，采用中尺度气象学和雷达气象学等方法进行分析，结果表明：雷暴回波群中超级单体产生大冰雹并伴随雷暴大风天气，没有出现短时强降水；超单往往造成较大冰雹，强单出现较小冰雹；樟树、丰城的对流云系发展成为中尺度对流系统MCS。湿度锋区达到≥40%/100 km和温度锋区达到≥10℃/100 km时，就能够触发产生对流运动而形成新的对流回波；当原有对流回波移到锋区附近时，回波会快速发展加强，强回波面积迅速扩大。风暴跟踪信息STI能较好地指示超级单体和强单体回波的移动方向和移动速度，多条STI指向一致时可信度更高。超单CR在65 dBZ以上，强回波面积较大，VIL在60 kg/m2，V0.5有正负速度对，RCS有冰雹回波特殊结构特征；VCS有正负速度切变；强单CR在60～65 dBZ之间，强回波面积较小，VIL在45～50 kg/m2之间，V0.5不一定有速度切变，RCS冰雹回波特殊结构特征不明显，VCS表现在负值区中出现大值区。     

"07.7"鄂东南强对流天气的多普勒雷达资科分析

利用武汉多普勒天气雷达资料,对2007年7月27日发生在武汉及其周边部分地区的一次强对流天气过程,特别是引起武汉、洪湖的冰雹和地面大风灾害的2个强风暴(A、B)进行了详细分析,得到如下结论:(1)这次强对流天气的主要天气背景是,副热带高压西侧强烈的西南气流诱发了中小尺度扰动,强的低层垂直风切变,大的垂直不稳定,低层较干和中高层更干的水汽条件.(2)产生灾害性天气的对流系统最初是一条近乎南北向的断续型对流带,强风暴A和B在其成熟阶段都有低层弱回波和中高层悬垂回波结构,最大回波强度均大于60 dBz;风暴A在其崩溃阶段.近地面径向速度迅速增大,随其北移,造成武汉市黄陂区大风灾害;风暴B在平均径向速度图上存在明显的中层气流辐合(MARC),是即将出现地面强辐散风的标识.(3)强回波中心高度迅速降低是地面灾害性天气发生的标识,VIL密度比VIL本身更能反映风暴的强度,特别是当因雷达扫描策略的影响导致探测不到风暴顶或风暴底时.(4)在用冰雹探测算法(HDA)探测冰雹时,要注意修改可调参数,特别是0℃和-20℃环境温度的高度,这样才能大大降低冰雹误报率.     

“07．7”鄂东南强对流天气的多普勒雷达资料分析

利用武汉多普勒天气雷达资料,对2007年7月27日发生在武汉及其周边部分地区的一次强对流天气过程,特别是引起武汉、洪湖的冰雹和地面大风灾害的2个强风暴（A、B）进行了详细分析,得到如下结论：（1）这次强对流天气的主要天气背景是,副热带高压西侧强烈的西南气流诱发了中小尺度扰动,强的低层垂直风切变,大的垂直不稳定,低层较干和中高层更干的水汽条件。（2）产生灾害性天气的对流系统最初是一条近乎南北向的断续型对流带,强风暴A和B在其成熟阶段都有低层弱回波和中高层悬垂回波结构,最大回波强度均大于60dBz;风暴A在其崩溃阶段,近地面径向速度迅速增大,随其北移．造成武汉市黄陂区大风灾害;风暴B在平均径向速度图上存在明显的中层气流辐合（MARC）,是即将出现地面强辐散风的标识。（3）强回波中心高度迅速降低是地面灾害性天气发生的标识,VIL密度比VIL本身更能反映风暴的强度,特别是当因雷达扫描策略的影响导致探测不到风暴顶或风暴底时。（4）在用冰雹探测算法（HDA）探测冰雹时,要注意修改可调参数．特别是0℃和-20℃环境温度的高度．这样才能大大降低冰雹误报率。     

基于S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达的超级单体观测分析

利用广州S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达资料,对2022年3月26日一次降雹超级单体风暴成熟阶段的雷达观测特征开展分析,结果表明:超级单体呈现出钩状回波、回波悬垂、中气旋、三体散射等经典结构特征。径向速度上观测到中低层辐合、高层辐散以及中气旋和反气旋共存的双涡旋结构,有助于超级单体的维持发展。偏振特征分析发现,超级单体低层出现了反射率因子(ZDR)弧,低层强回波区对应偏小的差分反射率(ZDR)、低的相关系数(CC)和大的差分相移率(KDP),符合融化的冰雹特征。中层观测到ZDR环、CC环和三体散射(TBSS)的偏振特征。高层强回波区对应低的ZDR、较高的CC和低的KDP,对应空中干的大冰雹。垂直方向上观测到ZDR柱和KDP柱,ZDR柱最大发展高度达到8 km。X波段相控阵雷达更快的扫描速度还精细监测到超级单体钩状回波和中气旋的形成演变过程,低层也观测到与S波段双偏振雷达类似的ZDR弧特征和融化中的冰雹特征,但是使用中要留意衰减造成的影响。     

陕西商洛“6.30”强冰雹过程环境条件及雷达特征分析

利用地面加密资料、多普勒雷达观测资料、ERA5（0.25°×0.25°）逐小时再分析资料,对2022年6月30日出现在陕南东部的一次极端强冰雹天气过程的环境条件及雷达特征进行了分析。结果表明：高空冷涡后部偏北气流带动高层干冷空气南下,叠加在低层西南暖湿气流之上,造成强的位势不稳定层结,为强对流天气发生提供了有利的背景条件。较强的低层水汽输送及辐合、强的对流有效位能、适宜的0 ℃和-20 ℃等温线高度、0～6 km中等强度的垂直风切变为冰雹天气发生提供了有利的环境条件,中高层冷空气及地面冷池触发了强对流天气的发生。适宜的冷暖云厚度有利于雹粒的增大;强的上升气流有利于小雹粒在丰富的过冷水中循环增长。基本反射率因子图上有三体散射,最强反射率因子达65 dBz以上,剖面图上有低层弱回波区、中高层回波悬垂,50 dBz以上的强回波核心位置超过-20 ℃层等温线高度。基本速度图上有中气旋特征,回波顶高对对流发展和减弱有一定指示意义。VIL跃增20 kg/m-2以上对冰雹天气预警有一定的提前量。