广州双偏振天气雷达在短时强降水中的初步应用

利用广州双偏振天气雷达和自动气象站资料,对2016年5月10日影响广州地区的一次短时强降水过程的双偏振参量进行了分析,结果表明:短时强降水的差分反射率因子(ZDR)、差分相移率(KDP)都随着回波强度(ZH)的增加而增大,最大值分别达到了4 d B和4(°)/km;选择了10个1 h雨量50 mm的自动站点,计算其对应的ZDR平均值在1.25~1.66 d B之间,最大值在1.65~3.19 d B之间;KDP的平均值在0.8~1.48(°)/km、最大值在1.8~2.4(°)/km之间;相关系数的平均值都在0.95以上,最大值接近于1。较大的ZDR和KDP值表明降水粒子谱中含有大量较大的水滴,是造成该次短时强降雨的主要原因。     

2012年盛夏山东西部一次短时强降水天气的形成机制

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、卫星云图和雷达资料,对2012年7月4日山东省西部一次短时强降水的天气形势、物理量条件、云图和雷达回波特征进行分析。结果表明：在有利降水的大尺度天气系统背景下,低层冷空气和中尺度天气系统造成了本次短时强降水天气;低层925hPa和1 000 hPa的充沛水汽和辐合上升运动有利于强降水天气的发生,正涡度中心对应强降水中心;地面辐合线和低压环流造成本次短时强降水天气;中尺度对流云团和地面中尺度系统相对应,其位置和维持时间与强降水的落区和时间基本一致。雷达组合反射率因子〉45 dBZ的强回波区与强降水落区基本吻合;雷达平均径向速度产品逆风区中辐合流场的出现和维持及回波顶高的上升对应地面中尺度气旋式环流的形成和维持;逆风区中辐散流场的出现和维持及回波顶高的下降,对应地面中尺度气旋式环流的减弱;短时强降水出现的初期,垂直累积液态水含量出现了一个峰值,峰值出现时间提前于较强降水时段。     

非常规探测资料在江西一次暖区暴雨过程分析中的应用

综合运用风廓线雷达等多种非常规探测资料,对江西省2013年6月29日暖区大暴雨进行分析,并对比6月28日锋面暴雨,归纳总结短时大暴雨发生的一些前兆信号及可用指标。结果表明:1)风廓线雷达能直观反映暴雨区附近中小尺度扰动、近地面弱冷空气入侵、急流脉动发展等特征,1.5—4 km高度层出现16 m/s以上急流对暖区暴雨发生有利,对强降水的发生有1—3 h提前指示作用。2)0.5—1.5 km高度层正的风垂直切变带对应降水发生发展,正速度带中大于4 m/s风速切变对应下游降水加强。3)PWV值在强降水发生前常出现持续上升或波浪上升。PWV值达到65 mm且维持较长时间,同时配合动力触发条件,有利于强降水的发生;PWV值低于60 mm并持续性下降,对应降水趋于减弱停止;强降水落区出现在湿舌前端的PWV等值线密集区内。4)此次强降水主要发生在TBB小于-40℃区域前端的等值线密集区和地面辐合线附近,且地面辐合线的强度、移向与新生单体的发展密切相关;强回波不断在地面辐合线附近合并加强形成"列车效应",雷达回波上逆风区、急流核、速度对等特征的出现有利于强降水的维持。     

关中一次大暴雨天气过程成因分析及陕西智能网格预报检验

利用常规气象观测资料、西安多普勒雷达资料和NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,对2018年8月21—22日陕西关中地区发生的暴雨天气过程进行综合分析,并就陕西智能网格对该次暴雨过程的降雨量预报进行了检验。结果表明:(1)关中地区位于冷涡底部冷空气和副高外围暖湿空气交汇区,低层"人"字型切变、西南暖湿气流、东北急流、低涡辐合和地面冷锋是该次暴雨过程的主要影响系统。(2)关中地区上空低层辐合、高层辐散为暴雨形成提供了动力条件,暴雨发生区上空的水汽辐合为暴雨的形成提供了水汽条件。(3)暴雨发生时,雷达图上出现大于60 dBz反射率因子,回波顶高达9～12 km,风向辐合等有利于短时强降水发生的特征;VIL大值区与强回波区、强降水中心区相对应。(4)陕西智能网格预报对系统性降水预报偏强,结果与实况基本一致;而对流性降水预报偏弱。     

承德市两次局地性短时暴雨过程的中尺度特征对比分析

2014年6月17日和7月15日,同样在冷涡系统影响下,河北省承德市区先后出现了两次局地性短时暴雨天气过程(小时雨强分别为39.6和66.1 mm·h~(-1),最大10 min雨强分别为15和18 mm)。本文利用常规观测资料、5~10 min加密自动站资料、多普勒雷达数据、卫星云图数据以及NCEP再分析资料,对这两次短时暴雨过程的中尺度特征进行对比分析。结果表明:分钟级降水观测显示,"6·17暴雨"过程10 min雨量随时间表现为持续时间分别约为半小时的双峰型分布;"7·15暴雨"过程降水呈单峰型,持续时间不足1 h;两场局地暴雨是在高空冷涡环流背景下产生的,其触发系统均为地面中尺度辐合中心(辐合线),降水峰值与东南风或风速增大相关联,6 m·s~(-1)的东南风有利于强降水的维持。卫星资料显示,"6·17暴雨"过程直接影响系统为β中尺度对流系统,强降水与TBB低值区对应,"7·15暴雨"强降水对流系统则表现为γ中尺度,与TBB大梯度区对应。"6·17暴雨"过程对应水平尺度近20 km,生命史约半小时,回波强度达65 dBz对流单体回波的合并增强。"7·15暴雨"过程则表现为多个水平尺度不足5 km,生命史不到1 h,回波强度达55 dBz的对流单体回波依次经过承德市区,因"列车效应"造成。两次降水过程中逆风区的出现时间都与强降水时段有很好的配合,且逆风区的持续时间越长,产生的降水强度也越大。     

福建西部山区短时暴雨雷达回波特征及中小尺度系统分析

利用常规天气资料、探空、地面降水资料以及建阳、龙岩两部新一代天气雷达资料对2005-2009年福建西部山区短时暴雨的雷达回波特征及对应的中小尺度系统进行分析,分析表明:短时暴雨的雷达回波按降水类型可分为大陆强对流型降水和热带海洋型强降水,并统计了大陆强对流型降水和热带海洋型降水低层反射率因子与雨强对应关系;按降水影响时间可以分为以局地发展为主的停滞型回波和不断影响某一地区的移动型列车效应回波;利用雷达回波演变及基本径向速度资料,结合天气系统,提取三类产生短时暴雨对应的中小尺度系统:与低空切变(或低压槽)、西南急流配合的中小尺度切变线或辐合线,以切变南压为主的中小尺度切变线或辐合线和以局地对流发展为主的逆风区或中气旋。     

一次南岭山脉前汛期强对流天气过程诊断分析

利用常规观测资料、FY-2G/2E卫星黑体亮温(TBB)资料、多普勒天气雷达资料与ERA-Interim再分析资料,对2016年4月17—18日南岭山脉一次强对流天气过程进行了诊断分析。结果表明:(1)该过程前期,受地面倒槽与辐合线影响出现暖区降水,后期随着地面冷空气侵入配合低空切变线与高空槽东移南压迅速转变为锋面降水,强降水落区与南岭山脉走向一致,大暴雨由多个中尺度对流系统(MCS)移入和有利地形作用造成;大冰雹、雷暴大风主要出现在暖区降水时段,暖区短时强降水以高质心降水为主,锋面越山之后强天气主要为低质心短时强降水,雷暴大风和冰雹较少出现。(2)雷达回波图上中层径向辐合的出现,对雷暴大风具有预警参考意义;中气旋、高垂直累积液态水含量(VIL)、回波悬垂、有界弱回波等回波特征对提前预警大冰雹有一定的指示作用。(3)不同类型强天气发生的大气层结条件存在差异,上层干区深厚、低层湿度条件较好有利于产生大冰雹,大的0—6 km垂直风切变有利于冰雹增长;大的下沉对流有效位能(DCAPE)是预报雷暴大风的一个参考指标;整层温度露点差和DCAPE小是判断只出现短时强降水的参考依据。(4)南岭及其附近地区"喇叭口"地形和迎风坡地形有利于低层气流辐合触发对流,造成暴雨多发和降水时间延长,南岭背风坡的锋生作用使南岭山脉南麓出现雷暴大风、冰雹等天气的可能性增大。     

铜仁市2020年6月29日特大暴雨雷达资料分析

利用C波段新一代天气雷资料、探空资料、区域自动站降水资料,对铜仁市2020年 6月29—30日特大暴雨天气过程进行分析研究。结果表明：此次天气过程为长江流域切变线西段暴雨,主要受500 hPa低槽、700 hPa和850 hPa低涡切变、地面辐合线共同影响,强的低层辐合、高层辐散的高低空配置,以及梵净山地形抬升作用激发此次强降水。暴雨发生前对流有效位能突增,大气中可转换对流有效位能迅速上升,为暴雨提供不稳定能量。雷达回波特征分析表明此次降雨以局地生成回波产生降水为主,层积云混合型降水回波在碧江、江口等上空聚集且稳定少动,呈“准静止状态”,回波后向传播,存在多个回波单体相互合并现象;强降雨时段,≥35 dBz的回波普遍伸展到8 km以上,中低层存在多个强回波中心核;有逆风区存在且长时间维持。     

短时强降水特征统计及临近预警

利用多普勒天气雷达、探空和逐小时降水量资料,对2010 2012年,滇西南普洱、西双版纳537次短时强降水天气过程进行统计分析,建立三种短时强降水概念模型,分别是:低质心弱辐合型短时强降水、低质心辐合型短时强降水、高质心短时强降水。对比分析了不同类型短时强降水的强度特征、移速特征、生命期特征、垂直风切变特征等,探讨了辐合作用与强降水维持时间的关系、辐合切变量与雨强的关系、D_(VIL)与降水量的关系。并得出预警方法:满足如下条件时,出现短时强降水的可能较大:(1)低质心强降水中,回波无倾斜特征,强度以40~45 dBz为主,强度从低层到高层维持或缓慢减弱,大部分回波的H_((40dBz))≥H_0,且0℃层高度上40 dBz的回波的累计长度/回波移速≥0.67 h(辐合切变量≥2.2 m·s~(-1)时,累计长度/回波移速≥0.50 h),预报提前时间30~40 min。(2)高质心强降水中,强回波边缘存在宽≥3 km、强度为40~45 dBz的回波,且0℃层高度上40 dBz的回波的累计长度/回波移速≥0.47 h,预报提前时间28 min左右。此外,对短时强降水成因进行了探讨。     

2012-08-13关中西部致灾大暴雨中尺度分析

利用实时资料、自动站加密资料、FY-2C卫星、宝鸡多普勒雷达等资料,对发生于关中西部宝鸡2012-08-13大暴雨天气成因进行分析,重点揭示其中尺度系统特征。结果表明生命史10 h的中尺度对流系统(MCS)是大暴雨的直接原因。而MCS是天气尺度和中尺度系统共同影响造成的:天气尺度东北急流提供大尺度辐合上升运动动力、水汽输送、辐合,从而使关中水汽、稳定度演变为利于对流性降水天气发生,且携带冷空气触发形成MCS,地面中尺度切变线提供带状辐合使对流组织加强。雷达图上,带状、块状强回波对应强降水,当组合反射率因子40 dBz、垂直液态含水量5 kg.m-2、回波顶高9 km时,雨强≥16 mm/h(出现短时暴雨)。     

乌鲁木齐市强降水雷达回波特征分析及预报研究

利用乌鲁木齐市2004年和2005年的夏半年(5月至9月)新一代雷达降水模式的产品资料及相应的天气图、实时降水量等资料,对乌鲁木齐市强降水个例的降水时雷达回波强度和范围、不同类型性质降水的移速及移向进行了分析研究。得出:当强降水过程(1h内)组合反射率因子强度都在35dBz以上,并出现强度40dBz以上、范围在20km×25km以上且能移过当地时就会出现1h降水量>6mm以上的强降水,概率达75%。当出现强度40dBz以上、范围在20km×25km以上并有成块的>50dBz以上强度的回波且能移过本地时,则会出现雨强很大的短时强阵性降水;连续性强降水的雷达回波移速平均为0.5km/min,阵性强降水雷达回波移速为1km/min;利用雷达产品中速度方位显示风廓线(VWP)的4～5km高度的风向做雷达回波移动方向的临近预报。所得结果应用价值大,对乌鲁木齐市短时临近强降水预报具有一定的指导性,在短时临近强降水预报的服务工作中将会产生很大的社会效益和经济效益。     

郑州市两次短时强降水过程的环境条件和中尺度特征对比

为了探求不同天气影响系统和垂直风切变下中小尺度系统造成的城市短时强降水过程的预报预警特征,以2007年8月2日和2008年7月11日发生在郑州市的两次短时强降水过程为例,利用常规观测资料以及河南省区域自动站、雷达探测资料等,对其大尺度环境条件和中尺度特征进行了对比分析。结果表明:以露点锋为触发机制的强降水超级单体和以锋区造成边界层辐合线为触发机制的混合性降水回波,虽然其雷达回波表现形式不同,但在地面中小尺度系统的作用下,都产生了1~2 h雨量达100 mm·h-1左右的短时强降水;地面辐合中心和高温高湿中心为短时强降水提供了动力抬升、热力不稳定能量和水汽条件;不同的0—6 km和0—2 km高度垂直风切变导致不同的对流回波形式,产生相同强度的短时强降水;短时强降水的降水效率不仅与云中降水粒子的大小有关,还与其数密度有关,即降水强度既与降水回波强度有关,也与其降水云中的滴谱分布有关;两次短时强降水过程分属于强对流型和热带降水型。结合地面加密站观测资料中小尺度分析与雷达探测产品分析,可对此类短时强降水发生提前预警。     

南疆西部一次暴雨强对流过程的中尺度特征分析

利用常规观测资料、风云卫星资料、多普勒天气雷达资料、地面自动站资料、NECP/NCAR(1°×1°)再分析资料,对2015年6月23—26日南疆西部一次暴雨强对流过程的中尺度特征进行分析。结果表明:(1)南亚高压由带状分布向双体型调整、中亚低涡形成后发展移入南疆是此次暴雨强对流发生的天气背景。强对流发生前各种对流参数变化明显,较强的对流有效位能、强烈的垂直风切变、0℃层和-20℃层高度适宜,这些均有利于短时大冰雹和短时强降水的发生;(2)除中亚低涡自身携带水汽外,孟加拉湾、阿拉伯海和南海水汽输送为强降水区提供了充足水汽源,尤其是中低层的东南风急流辐合为短时强降水提供了水汽辐合的动力条件;(3)23日短时大冰雹和短时强降水天气由生命史达7 h、最低TBB达-36℃的中-β尺度对流云团相继造成,其中,造成短时大冰雹的中-β尺度超级单体最强回波(60 d BZ)高度达4 km、50 d BZ回波高度达-20℃层高度,而短时强降水由断裂弓形回波、飑线型弓形回波下的中-β尺度对流风暴造成;25日短时强降水由层积混合云中2个最低TBB达-44℃的中-β尺度对流云团快速移过造成。     

宜丰短时强降水雷达回波特征分析

使用江西自动站数据、MICAPS天气图资料、雷达拼图CR产品和单部雷达基数据等资料,采用统计分析、形态对比、特征提取等方法,对2017—2019年宜丰4次暴雨和大暴雨过程中的短时强降水天气的演变与回波特征进行分析,结果表明:(1)宜丰暴雨或大暴雨过程都出现了≥30 mm·h^-1的短时强降水。(2)200 hPa赣北处辐散分流区中,500 hPa 588 dagpm线稳定维持在江西南部,赣北处于850 hPa西南急流的左侧及前端,形成上干下暖湿的不稳定层结;地面辐合线是短时强降水的主要触发系统。(3)在短时强降水期间,雷暴回波群中超级单体回波强度为60~65 dBZ,短带回波强度为50~55 dBZ,复合体回波强度为55~60 dBZ,絮状回波带回波强度为40~45 d BZ。(4)在单部雷达回波产品上,雷暴回波群、回波短带、复合单体回波和絮带状回波,组合反射率CR为40~65 d BZ,回波顶高ET为8~15 km,垂直液态水含量VIL为10~60 kg/m²,50 dBZ强回波顶高为5~12 km。     

"05.8"湖北房县台风暴雨过程的雷达回波特征

利用十堰714C常规天气雷达和自动气象站(雨量站)资料,分析了2005年8月14日16时至15日7时房县大木、城关及丹江官山等地短时强降水天气过程。结果表明:中小尺度对流活动频繁,强度强,且维持时间长,直接造成了此次强降水的发生;此过程对流单体回波强度达42dBz,云顶高度16km,强回波区高度9km,中心高度4.8～6.7km;山区复杂地形有利于触发出较强对流和阻挡降水移动;受西移台风影响的大范围混合性降水回波具有高降水效率。此外,临近预报水平有待进一步提高。     

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.     

C波段双偏振雷达在正安碧峰极端短时强降水中的初步应用

2020年6月12日凌晨,贵州遵义出现一次局地特大暴雨过程。局地强降水出现在正安碧峰镇,24 h过程雨量266.4 mm,2 h累计雨量达225.8 mm,最大小时雨强达163.3 mm·h^-1 ,其中03时10—40分30 min雨量达到115.3 mm。利用常规高空和地面观测资料、地面加密观测资料、NCEP再分析资料、新一代C波段双偏振多普勒天气雷达资料等,结合特殊地形因素,初探碧峰极端短时强降水的形成原因。结果表明：①此次过程是在西太平洋副热带高压西进北抬,同时巴尔喀什湖—贝加尔湖横槽东移南下,西北地区—四川盆地低槽活跃的背景下产生的,强降雨主要出现在低层低涡切变附近及切变右前侧南风辐合区内,属暖区性质暴雨,偏南气流明显风速辐合和地面辐合线是正安碧峰特大暴雨的重要影响因子,深厚暖云层高效率降水增加了降水的极端性。②正安附近低层水汽辐合明显,高层处于南亚高压中心控制的强辐散区,高层辐散抽吸对强降水维持和加强有利;③雷达回波显示,回波呈后向传播,“列车效应”特征明显,且回波强度强、顶高高,垂直累积液态水含量极高,各种参数均能说明强降水时段水汽充沛、对流旺盛。双偏振雷达参数表明,可能存在大雨滴或一些融化的小冰粒,差分反射率和差分传播相移率同时较大,表明大雨滴数量多,大量大雨滴易产生强降水,暖云层厚,“低质心”高效率降水,因此总体降雨强度很强。④碧峰处在“喇叭口”地形内,东南气流进入“喇叭口”使降水更大、雨强更强。     

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.     

河北省承德市短时强降水的多普勒雷达特征分析

选取2007年7月至2008年10月承德市39次短时强降水天气的雷达产品资料和常规观测资料,对强降水开始前和强降水期间的雷达反射率因子、径向速度、垂直累积液态水含量、回波顶高等雷达产品进行分析发现:承德短时强降水均由强单体风暴或多单体风暴弥合成的带状、片状积层混合回波造成。短时强降水回波的生成可分为回波移动型、聚合加强型、本地汇聚型、暴雨型4个型;径向速度的基本特征是中低层有入流急流或逆风区,入流急流导致中低层的中尺度辐合和逆风区形成的中小尺度辐合,导致降水回波的汇聚和发展,是形成短时强降水的根本原因。     

一次局地短时强降水的成因和预报误差分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和多普勒天气雷达资料,对2016年8月6—8日潍坊一次强对流天气的成因和预报误差进行了分析,结果表明：1）500 hPa冷涡底部低槽、850 hPa低涡切变线和地面倒槽是主要影响天气系统, 数值预报对此次天气过程的影响系统预报偏差大,而预报员对数值预报依赖程度高是此次预报失误的主要原因;2）850 hPa以下强的水汽辐合是强降水发生的重要条件,低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雨产生的动力机制,位势不稳定因中高层的冷空气入侵下沉得以加强;3）列车效应和强回波维持少动是造成短时强降水的重要回波特征,逆风区的发展和移动对于判断强降水的落区有指示作用,多普勒雷达反演风场中的中尺度辐合线是导致局地强降水发生的直接原因;4）风廓线雷达水平风场可以连续地反映降水过程中风场垂直结构及其变化,降水发生前探测高度明显升高,中高层冷空气侵入时间与强降水的时段相对应。