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。     

2004-2009年大连地区短时暴雨分析预报

为提高对短时暴雨的预警能力,利用2004-2009年3-10月大连降水资料和天气雷达回波资料,对此期间的45次暴雨过程进行气候特征和活动规律等进行分析。结果表明：有32次过程出现短时暴雨,其中7-8月出现27次,占全部短时暴雨的84.4%。造成这些短时暴雨的雷达回波,主要是源于大连西南、南和东南部沿海的介于强对流性和稳定性之间的混合性降水回波,占70%以上。将短时暴雨降水资料扩大到乡镇级自动站与雷达回波分析,结果发现：造成大连地区短时暴雨的直接原因是突发于混合性云团中的中-β尺度回波。通过归纳定义“混合性中-β尺度回波”模型,并结合其他探测信息和技术手段,可以提高短时暴雨的预警能力。     

宁波夏季强对流和台风短时暴雨雷达回波特征对比分析

为了对比宁波地区夏季强对流短时暴雨和台风短时暴雨的多普勒雷达回波特征，选取2004年和2005年该地区夏季出现的强对流短时暴雨和台风短时暴雨的个例作为研究对象，从回波的发展演变、回波形态及回波产品值等进行分析比较，发现：这两类短时暴雨在回波强度、回波高度及垂直液态水含量等产品有明显差异，而降水产品如OHP，STP估计的雨量值，在这两种天气过程中，均比实况雨量资料偏小，且实况雨量越大，偏差也越大；另外，在分析中也发现，用雷达缺省的Z-I关系来估计雨量有很大误差，特别是在台风降水过程中；最后分别建立了对流性降水与台风降水的Z-I关系，以修正宁波夏季的降水估计值。     

雷达回波源地与驻马店地区降水

利用1984-1993年驻马店局6-8月雷达回波资料和我区降水资料，分别对短时一般降水、短时暴雨以及冰雹进行普查、统计和分析，发现7月份一般降水、短时暴雨、冰雹出现机率最大，最多降水源地随月份呈顺时针方向旋转，冰雹颁有明显的地方性特征。     

副热带高压控制下湖南两次短时暴雨发生及系统维持机制对比分析

利用地面自动站资料、多普勒天气雷达资料、卫星逐小时TBB资料及NCEP再分析资料,对2018年副高控制下湖南两次短时暴雨发生及维持机制进行分析。结果表明：①在水汽丰沛且有足够的不稳定能量和抬升条件下,强盛副高脊区反气旋环流内也可以触发短时暴雨天气,其大尺度环流形势特征和湖南典型暴雨过程有着较大差异;②对流性降水发生前,不稳定能量明显增强,中低层增湿明显,为暴雨提供能量与水汽条件;③两次过程分别受副高南侧热带气旋外围云系扰动和弱冷空气侵入影响,925 hPa形成弱扰动或者弱切变,配合地面中尺度辐合线,近地面动力抬升触发对流性降水,白天受太阳辐射影响,能够自由触发热对流。地形抬升也是重要触发机制,发生在迎风坡热对流占比84%;④两次短时暴雨的雷达回波为非常明显的低质心高效率的降水回波,环境风及其垂直风切变小,尽管不利于对流风暴有组织的发展,但雷暴单体移动缓慢,有利于同一地区长时间的强降水。     

应用LAPS资料分析安徽沿淮一次短时暴雨特征

利用LAPS系统融合分析资料对安徽沿淮一次短时暴雨过程进行中尺度天气分析,探讨降水过程成因机制及天气结构特点,同时验证LAPS分析资料的实用性。结果表明：过程主要影响系统为中尺度气旋式涡旋,其向安徽北部沿淮地区移动为暴雨的发生、发展提供了触发机制。雷达降水回波主要出现在850hPa中尺度涡旋南侧以及700hPa槽前西南气流辐合上升运动过程中,持续的低空急流及其带来的水汽共同为暴雨过程提供了水汽条件和动力机制。比较雷达回波发展和云中液态水含量演变发现,云中液态水含量极大值区多出现在雷达回波单体的新生区域,借助于LAPS云中液态水含量分布结果对预测雷迭回波发展趋势及降水分布有借鉴作用。     

"1989·7·18"西安特大暴雨分析

1989年7月18日,西安发生了一次历史上罕见的特大暴雨天气,降水从16时34分开始,持续80分钟,降水总量达97mm,一小时降水量达92mm,西安市区多处积水,最深处有1米多.邻近测站除兰田和户县分别为25.8mm和21.1mm外,其余均不超过10mm.本文运用卫星云图,雷达回波,关中地面资料以及能量场等,对这次强对流过程进行分析,为今后西安地区强对流天气的短时预报提供思路.     

2009年7月7日南京短时暴雨的中尺度特征分析

利用FY-2C卫星红外辐射亮度温度(T_BB)资料、多普勒天气雷达资料、加密自动站资料、NECP再分析资料、常规观测资料对2009年7月7日发生在南京地区的一次短时大暴雨过程的中尺度特征进行分析,结果表明:在有利的天气尺度背景形势下,多个中尺度对流系统在南京地区合并,合并后的中尺度对流系统强度强,移速慢,造成了南京地区的强降水。这次短时暴雨的中尺度特征在云图T_BB资料上表现为对流云团合并后强度和范围显著增强,移速缓慢,T_BB梯度大值区在南京地区停留;在地面风场上体现为南移的中尺度辐合线与南京地区局地生成的中尺度辐合中心合并,使得地面风场辐合显著增强;在雷达回波上表现为,南京地区上空不断有对流单体并入形成大面积高效率降水回波,镶嵌其中的γ尺度对流单体沿着相同方向依次通过南京地区。分析中还发现,低空急流、低空切变线是这次短时暴雨天气过程的重要影响系统,利用多普勒雷达资料可以识别和分析它们的发展、变化特征,为短时暴雨的临近预报提供依据。     

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。     

雷达回波预测极端暴雨概率方法构建原理与应用研究

基于局地雷达回波基数据强度与雷达体扫面内相应地区强降水量之间的统计关系,并通过LucasKanade局部光流法分析下一小时可能影响该地区的回波区域,将这些区域定义为强降水影响系统的动态回波上游。同时分析雷达各层体扫回波情况,即考虑强降水系统的空间伸展程度。通过分析这些动态回波区域在当前时刻内(每10 min多层体扫信息)的时空变化特征,建立回波强度特征与局地降水的相关,进一步与改善的降水极值概率预测方法相结合,构建对下一小时局地暴雨重现期极值预测预警指标,为应急保障方案和及时应对决策提供技术支持与专业参考信息。整体方案以2006-2011年6-8月盐城多普勒天气雷达回波强度的基数据资料和同时段盐城雷达体扫范围内建湖气象站的小时雨量序列为基础,采用Lucas-Kanade局部光流法确定回波强度反映的降水系统时空动态上游,并利用皮尔逊III型方法和广义帕累托方法建立回波类别与建湖局地白天与夜间降水序列的统计概率关系,计算回波类别对应的局地极端降雨极值以及极值重现概率特征,构建降水系统的雷达回波动态综合特征与下一小时局地强降水极值概率间的统计关系指标,指标的相关性检验达到70%。该方法具有强降水多等级重现期极值预测能力,为下一小时临近极端暴雨预测预警提供了雷达监测动力统计优化方法。     

北京短时局地暴雨多普勒天气雷达观测分析

中小尺度天气系统造成的短时局地暴雨的临近预报目前仍是预报中的难点,也是2008年奥运会提供精细化预报需要进一步研究的问题。了解不同云系的结构及雷达回波的特征,还可以为人工增雨制定最佳作业方案,选择最佳作业时机。用每小时的地面自动站雨量资料结合北京市气象台的多普勒天气雷达资料,查找出造成北京2004年夏季(6~8月)的短时局地暴雨天气的雷达回波单体。对多普勒雷达回波资料分析表明:在多普勒径向速度图上“辐合点”、“中气旋”的图像特征出现有利于局地暴雨发生,并提前于暴雨。对突发性局地暴雨的临近预报有一定的指示意义。     

2010年8月19日阜新暴雨过程的多普勒雷达回波特征

利用营口多普勒雷达资料,对2010年8月19日出现在阜新南部的暴雨过程进行分析。结果表明：义县生成的强回波单体在东北上的过程中不断发展加强,最终形成从义县到彰武哈尔套的强回波带东移是造成此次暴雨到大暴雨过程的主要原因。同时通过对其回波强度、影响时间以及实况雨量的跟踪、对比和分析,得出小时降水量与回波强度关系：回波强度在35—45 dBz之间,小时降水量为25 mm;回波强度在45—50 dBz之间,小时降水量为40 mm;回波强度超过50 dBz,虽回波影响时间较短,不超过3个体扫,但小时降水量仍可达50 mm。低空急流的出现和加强为强降水的发展维持,提供了充足的水汽及不稳定能量,并促使雨带中的中尺度系统的生成和发展,是造成短时暴雨出现的关键因子。     

河南区域暴雨的若干雷达回波特征

利用新一代多普勒天气雷达资料及国家、区域自动站和常规高空地面资料,分析了2008-2013年河南省9次区域暴雨回波系统的形态、结构特征、移动特点和降水强度等,分析了区域暴雨过程中中γ尺度对流系统的降水特征。结果表明:1)河南区域暴雨落区主要位于高空槽前和副高西北侧、中低层切变线之间、低涡东南侧、低空急流左前侧,以及地面倒槽或气旋顶部偏北到偏东气流中。2)从新一代雷达监测产品来看,河南省区域暴雨主要有积云降水、积层混合降水和层状云降水三种回波类型,其中混合降水包括以积云为主的混合降水和以层云为主的混合降水,是河南省区域暴雨的主要回波类型。3)降水强度与回波类型、结构特征、移动特点等均有关系,特别是≥50 mm/h的短时强降水与γ中尺度对流系统密切相关,强降水超级单体可造成局地50 mm/h以上的强降水,并多伴有雷暴大风、龙卷等剧烈对流天气。一般情况下,积云降水强度最大,混合降水次之,层云降水强度最小。综合分析来看,雨强与回波强度比与回波性质有更好的相关性。≥50 mm/h的强降水多由强降水超级单体和因辐合、气旋、后向传播等使回波加强、合并、发展旺盛的准静止状态的50~60 d Bz的强积云降水回波产生;≥20 mm/h强降水多由积层混合降水中≥45 d Bz的积云回波产生。10 mm/h以上的降水落区和≥40 d Bz的较强回波有很好的对应关系;40 d Bz的层云回波降水强度通常在10 mm/h以下。     

雅安区域暴雨的雷达回波特征及预报规则

本文利用雅安雷达回波资料,分析了暴雨的雷达回波结构及其演变规律;统计了午后回波的性质、强度、移向移速等与后期暴雨的关系,归纳出了短期短时暴雨雷达回波预报规则。     

梵净山区域暴雨过程中小时降水雷达回波特征分析

利用梵净山周边区域自动站逐小时降水资料和铜仁雷达观测资料,对2017—2018年铜仁市梵净山周边区域暴雨过程中逐小时分级降水的雷达类型和回波特征进行分析。结果表明：(1)梵净山区域暴雨过程中小雨、中雨、大雨年均总站次的日变化均呈双峰型分布,而暴雨年均总站次呈单锋型,并且具有明显的夜雨特征。(2)造成梵净山区域暴雨天气的雷达回波类型可分为本地发展型、移入型和合并加强型3种。(3)小时雨强与回波强度呈正相关,而与移动速度呈反相关。(4)径向速度图上中雨量级降水有弱辐合特征,大雨量级降水出现弱的逆风区结构,暴雨量级降水有明显的辐合辐散和速度对特征,且存在逆风区结构,逆风区位置对应强回波中心。(5)垂直累计液态水含量大值区及回波顶高度与反射率因子大值区有较好的对应。     

基于多元线性回归的滇西南短时强降水预报模型研究

利用云南省普洱市2015—2017年多普勒天气雷达资料、探空资料和气象观测站5 min雨量观测资料,分析了普洱地区研究期间41次短时强降水的环境场和雷达回波演变特征。结果表明:中尺度辐合线、中气旋、逆风区是强降水触发和维持的重要成因。短时强降水发生前,整层大气水汽充沛,静力不稳定层结,大气可降水量(PW)≥35 mm、SI≤-0. 23、K> 35,可作为环境场对流潜势的判定因子;短时强降水发生时,雷达回波最强反射率因子≥40 d Bz,35 d Bz回波顶高> 5 km,径向速度的辐合切变量> 5 m·s^-1。通过多元线性回归分析,选取4个相关性显著的影响因子,建立普洱市短时强降水预报模型。所选预报因子包括:35 d Bz回波顶高、30 d Bz垂直剖面中心高度、30 d Bz以上雷达回波面积和SI。预报模型的回报检验表明,普洱短时强降水平均雨强相对均方根误差为17. 0%,局地降水持续时间相对均方根误差为33. 9%,局地过程降水相对均方根误差为25. 6%,回报效果较好。4次短时强降水预报检验中,平均雨强的预报误差每5 min小于1. 2 mm,局地强降水持续时间的预报误差小于10 min,局地过程降水的预报误差小于4 mm,模型均预报出局地连续性降水超过50 mm。预报模型有较好的预报能力,可应用于普洱短时强降水的临近预报预警。     

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。     

珠江三角洲锋面暴雨过程的雷达回波特征及其与雨量的关系

对于华南前汛期暴雨过程的雷达回波和卫星云图特征,已有不少定性的研究[1].②,但未能解决用雷达回波作降水定量预报的问题,本文利用珠江三角洲地区75—09—02课题准业务试验期间广州713雷达分层显示和地面加密雨量资料(每小时一次雨量)分析了三次锋面降水过程的雷达回波强度及与地面降水强度之间的Z-R关系、强回波顶高度与地面降水强度的关系,并与国内外利用雨滴谱资料求取的Z-R关系进行了比较。      

1998年梅汛期第一场暴雨短时预报研究

运用排除法明确降水时段和非降水时段,然后利用卫星云图和雷达回波进行跟踪预测。本文运用数值预报产品、卫星云图、雷达回波、天气图对1998年梅汛期第一场暴雨进行短时预报研究,并对数值产品进行适当的订正。     

冷锋云系前中尺度回波系统的特征及其与暴雨的关系

本文利用北京、石家庄等地的天气雷达连续观测回波资料，同步气象卫星提供的每3小时的卫星云图资料，华北地区每小时航空地面观测资料，以及北京、天津和河北省与山东省部分地区气候站提供的每小时降水资料，对1981年7月3—4日冷锋云系前暖区内中尺度回波系统的形成和发展的特征及其与暴雨的关系进行了分析。