一次槽后型大暴雨伴冰雹的形成机制和雷达观测分析北大核心CSCD

利用常规气象观测资料、新一代天气雷达、自动站、NCEP再分析资料等对西北气流形势下一次局地大暴雨伴多次降雹的强对流天气形成机制和对流系统结构进行了精细化分析。结果表明:(1)局地大暴雨伴冰雹发生在西北气流控制和大气层结极不稳定的形势下,14:00(北京时,下同)CAPE较08:00显著增大,为大暴雨和冰雹提供了不稳定能量;对流层低层的水汽含量大值中心为后向和前向传播新生单体的不断生成提供了充分的水汽条件;地面局地加热不均匀,午后地面温度达到对流温度临界值使地面暖气团自由上升,从而产生初始对流回波。在达到热力对流的条件下,地面中尺度辐合线和露点锋对局地大暴雨伴多次冰雹天气的发生有加强触发作用,地面中尺度低压是辐合维持和水汽集中的重要原因。(2)雷达图上,初始回波在周口附近生成、加强并向东南方向移动的过程中,其后侧和右后侧不断有中γ尺度对流单体生成,新生单体经历了积云生成加强、成熟合并、减弱消散阶段,其传播方向和移动方向近于相反,使周口附近强回波呈准静止动态平衡状态而持续存在。随后,在许昌到太康近东西向带状回波的前侧不断有中γ尺度新对流单体生成,并与周口附近后向传播的对流单体相接,排列成西北—东南向的线状多单体回波带,前向传播和后向传播分别经历了后侧减弱和前侧减弱阶段,中间回波在周口附近发展最旺盛。向前和向后两种传播形式多单体结构中的中γ尺度对流单体形成显著的"列车效应"使周口、西华出现局地大暴雨和多次降雹。在平均径向速度图上有中尺度涡旋,西北—东南向线状对流回波带在中低层有辐合—辐散—辐合相间的结构特征,在高层则与中低层相反,线状雷暴系统的形成和演变与强雷暴下沉气流抬升暖湿空气有较大关系,对流单体生成于低层辐合、高层辐散处。     

盛夏一次地面冷锋过境引发局地大暴雨的成因分析

利用常规观测资料、风廓线雷达和变分多普勒天气雷达分析系统(VDRAS)反演资料,从大气环流形势、垂直结构特征和对流发生发展机制等方面,对2017年7月21日地面冷锋后华北地区发生的一次局地大暴雨过程成因进行探讨。结果表明:(1)局地大暴雨发生在副热带高压北抬、低层回流冷空气侵入的背景下,暴雨区位于地面冷锋后约300 km的冷空气一侧,850 hPa低空切变线是主要的影响系统。(2)在低层回流冷空气作用下850 hPa以下表现为环境温度直减率小于湿绝热递减率(γγ_s)的稳定层结;同时受副热带高压北抬影响,700—500 hPa层结不稳定性加强,不稳定层结位于边界层稳定层结之上,具有冷区“高架对流”特征。(3)低层冷垫对应下沉运动,暖湿气流上升运动位于冷垫之上,1.4 km高度附近的中尺度辐合线对高架对流的触发起到了重要作用。(4)带状中尺度对流系统东移缓慢,并呈现明显的后向传播和列车效应特征,是导致降水持续时间长并造成局地大暴雨的主要原因。     

一次后倾槽型冰雹天气过程演变的诊断分析

利用常规观测资料以及雷达产品等非常规资料,对2008年5月3日河北省衡水市一次后倾槽型局地冰雹天气进行了诊断分析。结果表明:这次强对流天气是由完整而深厚的后倾槽和低层切变线共同影响造成的;冰雹入侵路径是罕见的偏南路径;降雹前雹区为上干冷、下暖湿的对流不稳定层结,但雹区聚集的不稳定能量较小;衡水市的阜城和故城两地雹灾相对较重,阜城冰雹由孤立发展的对流单体造成,故城冰雹则由大范围降水回波内镶嵌的强对流单体所致;垂直累积液态水含量变化及其大值维持时间与冰雹直径和持续时间有很好的对应关系。     

一次大暴雨天气的多普勒雷达回波分析

通过对2008年5月3日发生在驻马店市正阳县的大暴雨过程中的环流形势、稳定度及多普勒雷达产品的分析发现:驻马店地区K指数=38 ℃、SI=-2.0 ℃、Δθse=3.8 ℃,大气层结极不稳定,为大暴雨的产生提供了充足的不稳定能量;500 hPa低槽和700、850 hPa切变线及地面冷空气入侵,触发了不稳定能量的释放,产生了大暴雨.利用多普勒雷达回波产品,可确定雨区及其移动方向;利用径向速度资料,可确定辐合带;利用风廓线资料,可确定温度平流、垂直风切变及冷空气入侵.     

天津一次突发性局地大暴雨中尺度分析

利用加密自动气象站、天津MM5、NCEP1°×1°的6小时再分析资料以及多普勒雷达等资料,对2007年8月26日出现在天津东部地区的局地大暴雨进行了天气学、动力学诊断和中尺度分析.结果表明,暴雨是在大尺度环流形势由经向调整为纬向时期产生的,中低层西风槽、切变线以及地面中尺度辐合线是其主要影响系统;强降水的时空分布有明显的中尺度特征;暴雨区上空形成的斜升气流,有利于强雷暴云的稳定发展;低空东南急流和地面偏东风为暴雨区输送了大量的水汽;地面中尺度辐合线的存在和维持不仅增强了地面的辐合抬升,同时也是造成此次局地大暴雨的中尺度系统和触发条件.多普勒雷达图中明显的列车效应以及强回波伸展的高度与当天0℃层高度的对应关系也是产生强降水的主要原因.     

枣庄市一次大暴雨天气成因分析

利用观测资料和NCEP再分析资料,结合卫星云图和雷达数据,对2017年7月6日白天到夜间发生在山东省枣庄市的一次大暴雨过程进行诊断分析。发现,这次降水发生在低槽东进过程中,副高和日本海高压的维持少动对上游系统的发展提供了有利条件;副高边缘中的低空或超低空急流提供了充足的水汽,是大暴雨发生的基本条件;地形原因导致的地面辐合线以及急流北部冷空气的入侵,触发了不稳定能量的释放,造成中尺度对流云团的发生、发展;云团移动中产生的"列车效应",更有利于大暴雨的发生。     

江淮地区一次冰雹过程的双线偏振雷达观测分析

为了进一步认识冰雹和三体散射的双线偏振雷达观测特征,提高业务预警能力和奠定基于双线偏振雷达的地面降雹识别基础,利用南京双线偏振雷达观测资料,统计分析了2019年3月20日冰雹过程发展、成熟和降雹阶段的观测特征及微物理过程。结果表明:(1)雹暴在成熟阶段具有高悬的强回波中心和较高的顶高,强回波中心差分反射率Z_DR<-0.5 dB,相关系数(ρ_hv)约为0.9,由于冰雹后向散射相位的影响,该区域比差分相位(KDP)呈现负值,指示了该区域有冰雹存在,并被相态分类算法(HCA)正确识别;(2)降雹阶段,高层反射率因子减小,强回波中心下降到地面附近,融化层以下ρ_hv增大,指示高层下落的冰相粒子整体尺寸减小;HCA识别到冰雹开始减少时,地面观测到冰雹;(3)三体散射的反射率因子(Z_H)、ρ_hv和反射率因子标准差(SD(Z_H))概率密度分布与北美三体散射比较接近;Z_DR分布更偏向于负值区域,差分相位标准差(SD(φDP))分布范围大约是北美结...     

豫西台风倒槽型大暴雨的环境条件与触发机制分析

2012年8月4日夜里到5日,受台风倒槽影响,豫西出现一次罕见的大暴雨天气过程,暴雨中心嵩县日降雨量达196.6 mm,仅次于历史极值(264.7 mm)。为深入研究豫西地区台风倒槽大暴雨的形成机理,提高对此类天气的预报能力,依据河南省地面常规气象观测资料、降水资料,利用NCEP(1°×1°)再分析资料、FY2D卫星云图资料、FY2E卫星TBB资料、洛阳市新一代多普勒雷达等资料,对此次大暴雨过程产生的环境条件和触发机制进行了诊断分析。结果表明:1)此次大暴雨事件主要是由随高度西倾的台风倒槽、700 hPa干线及925 hPa偏东北气流与台风"苏拉"减弱后的热带低压后部东南气流共同作用所致。2)低层对流不稳定,中高层有弱的干冷空气侵入,为大暴雨的产生提供了有利环境条件;925 hPa中尺度辐合线及地面冷空气为台风倒槽中形成暴雨提供了启动条件。3)台风倒槽云系中,有多个中尺度对流云团生成并组织化持续影响,是导致这次局地大暴雨的主要原因,同时地形对降雨量有一定增幅作用。4)对流参数中的对流有效位能(CAPE)、K指数、Li抬升指数在暴雨发生前后有明显的拐点,对大暴雨的预报有很好的指示意义。     

一次大冰雹形成机制的数值模拟

利用可模拟冰雹尺度的三维冰雹分档对流云模式,研究了2014年7月16日北京一次大冰雹的形成过程。此次冰雹天气过程的地面降雹最大尺度为7 cm,对流有效位能为1785.3 J·kg-1,具有上干下湿的大气层结条件。数值模拟的冰雹云顶高度达13 km,与雷达观测比较一致,模拟的最大上升气流达30 m·s-1。由于风切变较大,冰雹云出现明显倾斜垂直结构,使冰雹云持续时间较长。此次大冰雹形成的微物理过程具有明显特点,冰雹云中-35~-10℃层存在含量达12~16 g·kg-1的高过冷雨水累积区,冰雹胚胎主要通过受到冰晶接触扰动的过冷雨滴冻结产生,其产生率量级达10-2 g·kg-1·s-1,冰雹增长过程主要依靠雹胚撞冻过冷云水,其增长率的量级与冰雹胚胎产生率的量级一致。     

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。     

一次秋季台风倒槽大暴雨过程诊断及中尺度分析

利用FNL再分析资料,结合加密自动站、多普勒雷达、卫星资料和数值模式预报产品,对2018年9月16-17日长三角地区一次典型的秋季台风倒槽大暴雨进行了分析.结果 表明:大暴雨是在远距离台风倒槽、低空急流和高空槽共同影响下,由冷暖空气持续交汇激发的4个中尺度对流云团活动造成.第一阶段长江口区强暴雨发生在3号云团快速增强期...     

闽西一次冰雹过程的雷达产品分析

以闽西一次典型冰雹过程为例，对这次冰雹过程的雷达基本反射率和基本速度特征进行了定性分析，对回波强度、回波顶高、强回波核高度、垂直积分液态含水量和多普勒速度等进行了定量分析。通过分析发现了一些冰雹雷达产品的重要指标和判据，这些结论在龙岩市日常的天气预报业务工作中对判断是否为冰雹回波和降雹时段、地点有很好的作用。     

一次冰雹天气过程的雷达回波分析

从天气背景、雷达回波演变特征的角度分析2003年4月13日的冰雹天气过程,并利用单站资料和雷达回波进行冰雹天气短时预报做出总结.     

2009年早春南方地区一次高架雷暴天气过程的机理分析

利用常规观测资料、风廓线雷达和变分多普勒天气雷达分析系统(VDRAS)反演资料,从大气环流形势、垂直结构特征和对流发生发展机制等方面,对2017年7月21日地面冷锋后华北地区发生的一次局地大暴雨过程成因进行探讨。结果表明：(1)局地大暴雨发生在副热带高压北抬、低层回流冷空气侵入的背景下,暴雨区位于地面冷锋后约300 km的冷空气一侧,850 hPa低空切变线是主要的影响系统。(2)在低层回流冷空气作用下850 hPa以下表现为环境温度直减率小于湿绝热递减率(γ < γ_s)的稳定层结;同时受副热带高压北抬影响,700-500 hPa层结不稳定性加强,不稳定层结位于边界层稳定层结之上,具有冷区“高架对流”特征。(3)低层冷垫对应下沉运动,暖湿气流上升运动位于冷垫之上,1.4 km高度附近的中尺度辐合线对高架对流的触发起到了重要作用。(4)带状中尺度对流系统东移缓慢,并呈现明显的后向传播和列车效应特征,是导致降水持续时间长并造成局地大暴雨的主要原因。

     

皖江一次大暴雨多普勒天气雷达回波分析

利用合肥多普勒天气雷达回波和各种常规资料,对2010年梅雨期皖江一次大暴雨天气过程的雷达回波进行分析,探讨短时大暴雨的回波特征。结果表明：有利的大尺度环流,充足的水汽条件和较强的上升运动是产生强降水有利的天气背景。雷达资料分析发现形成此次皖江暴雨的源地位于大别山区,强降水是由局地发展的对流回波加强合并产生的,回波的发生和发展加强常常与风场的局地强辐合区（逆风区）相联系,雨带在中低空切变线上合并加强,强降水区域尺度较大,单体回波移向和雨带走向一致,回波移动缓慢或呈准静止状态,累积雨量大,易于形成暴雨。     

山东3次大暴雨过程云街雷达回波特征及其作用分析

利用济南多普勒天气雷达资料,结合探空与天气实况,对山东3次大暴雨过程中云街雷达回波特征和云街对于强降雨的作用进行了分析。结果表明:在天气雷达低层反射率因子上云街表现为多条窄带回波,走向与低层平均风场基本一致,持续时间约6～7 h,强度基本在5～20 dBz。云街对3次强降水的作用主要表现在3方面:一是触发机制,云街可触发对流单体;二是后向传播作用,云街新生对流单体依次沿云街走向向西南方向传播,具有明显后向传播特征,导致对流系统向西偏南方向发展,强降水区也向西偏南方向移动;三是利于降水强度增大和长时间的维持,持续不断的云街激发的雷暴,在移动过程中沿引导气流方向发展并与对流系统主体合并,主体回波得以发展与维持,产生大的雨强,并持续较长时间,导致极端强降雨天气。云街对3次强降水中尺度对流系统的维持与发展及极端强降雨的产生起到了重要作用。2007年7月18日过程云街触发雷暴的频次明显高于其他2次过程,主要原因是对流抑制能量和抬升凝结高度明显小于其他2次过程,更易于雷暴的触发。     

一次冰雹天气成因及雷达回波分析

利用气象单收站和新一代天气雷达资料对2006年4月23日发生在兵团农六师境内一次冰雹天气的成因进行分析,结果表明:当日北疆地区的气压分布有利于冷空气入侵,充足的水汽、下垫面的快速增温以及局地的气流辐合为对流云的形成提供了热力和动力条件,雷达回波径向速度场中的垂直风切变也有利于强对流云的产生和维持。这些结论对今后的强对流天气预报具有一定的指导意义。     

一次冰雹过程降水量观测对比分析

为了比较翻斗雨量计、称重雨量计和DSG5降水天气现象仪对冰雹过程降水量的探测性能,分析了一次降雹过程中的降水粒子谱特征,探讨了区分雨滴和冰雹的方法,对3种设备获取的分钟降水量时间序列进行了综合对比和统计检验。结果表明：翻斗雨量计、称重雨量计测量和由DSG5计算的过程分钟降水量序列具有较好的一致性,服从同一个连续分布;利用DSG5雨滴谱资料不仅可以区分冰雹过程中的降雨量和降雹量,而且能快速灵敏地侦测到降水的起始、结束时间,更准确地反映降水强度的时间变化,可为中小尺度天气系统的研究提供精准的降水变化信息;翻斗雨量计和称重雨量计对冰雹过程分钟降水量的观测存在一定的缓冲,不能准确描述降水量实时强度的变化;称重雨量计观测的分钟降水量序列存在明显的滞后。     

一次冰雹云过程及其冰雹形成机制的模拟研究

利用常规气象资料和多普勒天气雷达资料,从天气形势和雷达回波演变特征等方面对2011年6月24日发生在洛阳嵩县的一次冰雹过程进行了分析,并利用三维弹性冰雹云催化模式对该冰雹云进行了模拟研究,分析其冰雹形成的物理机制。结果表明:本次过程在天气形势上属于下滑冷槽型。多普勒天气雷达资料上表现为单个单体的强对流风暴,最大反射率≥65 dBz,回波顶高达到14 km,降雹前垂直积分液态含水量具有明显的跃增;径向速度场上出现了大范围明显的逆风区。三维冰雹云模式对该冰雹云具有较好的模拟能力,模式模拟的最强回波与实况一致,雹云中含水量中心与强上升气流有很好的配置,在云的发展阶段,主含水量中心是强上升气流的指示。冰雹的雹胚主要来自冻滴和霰,在冰雹形成期间,冻结形成的冻滴和转化产生的霰数量上相差不大,但是冻滴向雹的转化比例却是霰的6倍,即在地面强降雹之前,雹云中的雹胚主要来源于冻滴;而冰雹的增长在前期主要靠收集过冷雨水,后期主要靠收集过冷云水;适量的冰晶、雪和丰富的过冷水的存在对雹的形成和增长极为有利。     

广西地区一次强冰雹过程形成机制分析

利用NCEP再分析资料、MM5数值模拟资料和多普勒雷达产品,对广西北部2006年4月9~10日的一次强冰雹过程进行动力诊断分析。结果表明,强对流过程发生前期存在的暖干盖,为对流有效位能CAPE的积蓄提供了有利条件。中低层风切变的增加,促进了高低层能量的交换,揭开暖干盖,触发了强对流的爆发。高层位涡的向下输送,引起了低层涡度的变化,形成了低层辐合高层辐散,使得强对流过程得以维持和发展。强对流风暴强中心位于500 hPa以上,低层存在弱回波区,风暴中心的上升从低层到高层发生倾斜,并且沿顺时针方向旋转。