甘肃永登强对流云的雷达气候学特征分析

利用甘肃永登19年(1971—1985年,1999—2003年)的雷达回波资料,分析了强对流云回波形成及分布特征与甘肃永登地区特殊地形的关系;强对流天气大尺度天气背景和相应的强对流雷达回波的移动、高度、强度和回波谱等特征。结果表明,该区的特殊地形造成气流阻挡并使其折转汇合、垂直运动剧烈加速,使得对流云迅速发展,这是该区对流云形成和分布的决定因素;高空天气形势和对流云结构制约了对流云雷达回波的移动和基本特征。雹云回波谱表明,雹暴对流活动一般均处于旺盛状态,强回波高度和其所处的云内温度是形成雹云的重要条件。     

有利于火箭人工增雨作业的天气条件分析

对有利于火箭人工增雨的天气条件进行了分析,给出了石家庄容易出现对流天气的天气形势特征及关键指标,通过编程实现关键指标的客观判断,达到提醒预报员灾害天气发生的可能。常规资料和每小时一次的自动站资料可以较高时效来判断对流天气的威胁区,尤其通过自动站资料计算得到的假相当位温高值区配合风场辐合带可以更高精度预测强降水落区;每小时一次的卫星云图和亮温资料可以跟踪云系、云团的演变,判断云系的发生、发展、维持情况,文中给出了判断云系发展、维持、移向和移速的云系特征,为提前寻找适合于增雨作业的时间和部位打下基础,为山区火箭增雨作业争取了时间。     

Using Satellite Data to Analyze the Initiation and Evolution of Deep Convective Clouds

In this study, two deep convective cloud cases were analyzed in detail to study their initiation and evolution. In both cases, all deep convective clouds were positioned at the rear of the cold front cloud bands and propagated backward. Satellite data showed that prior to initiation of the deep convective clouds, thermodynamic and moist conditions were favorable for their formation. In the morning, a deep convective cloud at the rear of cold front cloud band propagated backward, the outflow boundary of which created favorable conditions for initiation. An additional deep convective cloud cluster moved in from the west and interacted with the outflow boundary to develop a mesoscale convective system（MCS） with large, ellipse-shaped deep convective clouds that brought strong rainfall. The initiation and evolution of these clouds are shown clearly in satellite data and provide significant information for nowcasting and short-term forecasting.     

东北地区一次积层混合云过程的数值模拟

积层混合云是中国主要的降水云型之一,它的动力和热力特征比单一的层状云或对流云都要复杂。利用NCEP的 1°×1°再分析资料,通过WRF模式对东北地区一次典型积层混合云过程进行数值模拟,通过对模拟结果分析并结合实际资料,从热力和动力方面研究了积层混合云的形成过程。结果表明：从稳定性上分析,此次过程属于潜在不稳定型,在积云初始生成时,对流有效位能并不大,假相当位温随着高度递减,有利于对流的发展;在积云嵌入大片层状云的过程中,水汽高低空辐合辐散场的变化起了决定性作用,热力作用为积层混合云过程提供了条件,动力因素起主要作用。     

金沙江乌东德水电站暴雨概念模型与云型特征

利用自动气象观测站降水资料、常规地面与高空观测资料及卫星云图资料,对2012—2017年6—10月金沙江乌东德水电站坝区18次暴雨个例的大尺度环流背景及卫星云图演变特征进行统计分析,结果表明,切变冷锋型、两高辐合型、西南涡型、孟加拉湾风暴型、切变线型和高空槽型是金沙江乌东德水电站坝区的六类暴雨概念模型。总结归纳出对应的六类典型云型：切变线云带前界处的对流云团8次(占44.4%)、两高辐合云区内部的对流云团4次(占22.2%)、西南涡西南或东南象限的对流云团2次(占11.1%)、孟加拉湾风暴涡旋云系中分离出来的对流云团或对流云系2次(占11.1%)、切变线云带内部的对流云团1次(占5.6%)、高空槽前盾状卷云区南端的对流云系1次(占5.6%)。     

青藏高原那曲地区雨季雷达回波、降水和部分热力参量的统计特征

利用1998年青藏高原地面雷达资料、探空资料和地面降水资料，计算分析了青藏高原的雷达回波、层结热力参量及其降水的统计特征。结果表明，在6月中旬青藏高原雨季来临之后，云中对流活动明显增强，雷达回波强度增大，回波顶高和回波面积增加，层结热力参量明显改变，对流凝结高度下降，气块能量增加，降水量显著增大。     

依据雷达回波自动选取对比云进行人工增雨效果检验的方法

针对对流云人工增雨作业效果的物理检验,提出了一种根据雷达回波参量自动选取对比云并进行效果分析的方法。以多普勒雷达的数据产品为基础,在作业时存在的所有对流单体中,通过比较它们与目标云的生成时间和空间位置,并应用相似离度法判别从其初始生成到作业时的回波参量及其变化特征的相似程度,自动找出对比云,最后给出在整个生命期内目标云的回波参量随时间的变化情况,以及目标云和对比云回波参量在同一时刻和同一发展时期的比较结果。依据该方法,研制了对流云人工增雨雷达效果分析软件。试验证明:该方法实用性较强,能够快速识别出对比云,在一定程度上消除人为判别的误差,提高对流云人工增雨作业效果分析的科学性。     

云南省闪电活动时大气相对湿度结构特征

利用2007年6月1日—8月31日云南省闪电定位系统监测的云-地闪电资料与NCEP/NCAR再分析资料中的相对湿度物理量,分析了云南省闪电活动时相对湿度的结构特征。结果表明:云南省闪电活动除具有夏季是高发期且日分布具有呈一峰一谷变化特征,在时间演变上还具有不均匀和阶段性的特点,这与特定的大气相对湿度环境条件密切相关;云南省闪电活动一般发生在相对湿度垂直结构具有低层湿度不高、中层高湿、高层又逐渐变干的环境大气中,大约在中层700 hPa以下相对湿度随高度增加,逐渐在中层形成高湿层,中层以上相对湿度又随高度减小,低层湿度不高、中层高湿、高层偏干的环境相对湿度条件非常有利于雷暴天气的发生和闪电的形成,一方面中层以下水汽随高度增加有利于水汽的上升运动和云的凝结形成,另一方面中高层水汽随高度迅速减小有利于形成上干下湿的大气对流不稳定,促使对流云进一步发展,从而产生闪电活动;低层相对湿度在40%～75%之间,中层600～700 hPa之间相对湿度较高,可达80%以上,一般为90%～95%,中层湿层越深厚,闪电过程越强烈,在高层250～400 hPa左右相对湿度减小到35%～60%之间。     

碘化银核化过程的数值模拟研究

根据DeMott等给出的不同成核机制下AgI成核效率的实验结果 ,通过数值模拟的方法 ,研究了AgI粒子在云室、层状云和对流云中的核化过程。通过对云室的模拟 ,发现云滴浓度和云雾持续时间是造成不同云室检测的AgI成核率相差悬殊的主要原因。数值试验结果表明AgI的成核方式在层状云和对流云中有很大不同 :层状云中AgI主要以接触冻结、浸没冻结等慢核化过程为主 ,而对流云中则以凝结冻结过程为主。     

云南两次中尺度对流雷暴系统演变和地闪特征

在利用NCEP/NCAR再分析资料诊断分析2010年9月21—23日中尺度对流雷暴系统形成的环流背景基础上,通过云南省闪电定位系统地闪监测资料和FY-2E卫星云图资料的同步叠加, 分析两个中尺度雷暴系统的演变和地闪特征。结果表明:台风凡亚比 (1011) 西行减弱的热带低压为中尺度对流雷暴系统提供有利的暖湿和抬升动力环流背景,促使中尺度弧状对流云带、中尺度雷暴云团和中尺度对流复合体生成和发展。雷暴云团结构和地闪活动空间分布不均匀并随时间变化,且正、负地闪频数与云顶亮温 (TBB) 相关,当TBB降低和等值线密度变大,雷暴云团发展,低TBB中心偏于云团的前部云区,负地闪频数剧增;当TBB达最低值时,雷暴云团成熟,负地闪频数达峰值,正地闪出现;当TBB升高且等值线密度变小时,雷暴云团减弱,低TBB中心靠近云团中心,负地闪频数迅速减小,正地闪频数达到峰值;密集的负地闪出现在雷暴云团前部大的TBB梯度区和TBB不大于-56℃的低值中心附近,正地闪分散在TBB不大于-56℃的低值中心附近,偏于负地闪区域后部发生。     

东北地区嵌入对流过程的数值模拟分析

利用常规气象观测资料、NCEP FNL再分析资料以及中尺度WRF模式的数值模拟结果,对2010年7月1日发生在辽宁地区的一次嵌入对流云的形成、演变过程进行了分析,并对云中微物理特征进行了诊断。结果表明：WRF模式较理想地模拟出了此次对流过程。嵌入对流云是在大气上层分布有成片的层状云,低层有零星的对流泡生成的情况下,随着低层对流泡的不断发展壮大,当其伸展至层云的高度时镶嵌其中而成;嵌入的对流体在随层状云东移的过程中反复进行着并合、分裂过程,而且分裂过程中出现明显的右移性对流体的选择性加强;云系中不仅存在云水直接转化为雨水的暖云降水机制,也存在有播撒—供应的冷云降水机制,且成熟阶段冷、暖云降水机制均较为活跃;物理量场上,低层辐合高层辐散的强度在发展阶段最强,最有利云系的发展。     

有地形存在时对流云发展的数值模拟研究

本文通过应用地形转换坐标，建立了一个能够模拟复杂地形上对流云发展的二维非静力的弹性模式，并对以下几个方面进行了模拟实验：首先对初始环境场的调整适应过程进行了模拟研究，得到：在有对流云发展的情况下，只要调整适应时间大于一个浮力振荡周期（即２π／Ｎ），则此时间尺度的大小只对对流云的发展强度产生影响，而对其发展的趋势影响不大。然后我们对下述过程进行了模拟：①地形抬升对积云的触发作用；②上坡环流对已发展对流云的加强；③下坡环流对已发展对流云的减弱。模拟结果表明，模式是稳定的、可靠的。上述模拟研究为我们今后深入开展强对流云数值模拟工作打下了基础。     

基于地面雨滴谱资料分析层状云和对流云降水的特征

根据由声雨滴谱仪器测量得到的雨滴谱资料,结合降水云的结构来将降水云系划分成为对流云降水云系和层状云降水云系.分析这两种降水云系中的稳定雨滴谱特征,包括雨滴谱的各种特征直径(平均直径Dm、众数直径Dd、平均体积直径Dv、优势直径Dp、中数直径Dna和中数体积直径Dn)、峰值结构和Z-R关系等.通过对这些量的分析,进一步分析划分降水云系的判据.     

基于FY-2D的新疆强对流云的识别

利用2007-2013年新疆的十场强对流天气过程以及与之相应的FY-2D静止气象卫星数据,分析了强对流云红外一通道、红外二通道、水汽通道及通道差的光谱特征,提取强对流云团样本点,采用统计方法确定判识指标的阈值范围,构建多通道多阈值判识方法。利用三场天气过程的地面实测降水资料分别验证了单时次和整场天气过程强对流云判识的准确性,结果表明：单时次强对流云的识别区域与发生降雨台站一致的准确率为83%;在整个天气过程中,强对流频次分布与降水实况吻合度较高,说明随着对流云团的移动和发展,判识区域与地面降水区域保持一致,验证了判识方法有效,阈值选取合理,可以为监测暴雨天气系统的发生、发展提供支持。     

云南4次热带系统影响强对流风暴卫星云图和地闪特征

利用NCEP再分析气象资料及FY-2E卫星云图、地闪、地面自动站和气象灾情等资料对热带系统影响下的4类强对流风暴卫星云图特征和地闪演变规律进行分析。结果表明:西移北抬的赤道辐合带、副高、热带低压等热带系统外围偏东、西南和东北气流为强对流风暴发生发展提供有利环流背景及充足水汽和较高的对流有效位能,800 hPa中尺度辐合线及风随高度顺转和高层反气旋低层气旋的垂直流场结构为强对流风暴提供动力条件;在高能高湿环境条件下,由于辐合抬升作用,对流单体生成、不断长大、有规律排列、相互合并发展成不同大小和形状的单单体风暴、多单体风暴、飑线、MCC,结构密实和不均匀,伴随激烈地闪的同时产生冰雹大风和短时强降水等强对流天气;4种类型强对流风暴云顶亮温与总、负、正闪频数随时间演变规律基本一致,正、负地闪活跃程度能表征强对流风暴发展演变状况,与云顶亮温之间存在较好的相关关系,总(负)地闪频数演变趋势与云顶亮温演变趋势相反。     

闽东北地区夏季对流云特征的初步分析

利用新一代天气雷达资料分析闽东北地区夏季对流云的回波特征。分析表明:多单体合并对流云在生命史、回波高度、强度、尺度等方面都超过了单体对流云,其液态水总量也更大,自然降水条件和人工影响潜力都优于单体对流云,是夏季降水和人工催化的重要云系。分析得到对流云发展的不同阶段、不同高度层辐合辐散特点,为进一步研究夏季对流云结构和降水原理提供科学依据。通过对两个个例的天气形势分析,指出冷空气对对流发展有一定的激发作用。     

盛夏华西中尺度α类对流云团的大尺度环境场条件

本文对1984和1985年7至8月我国副热带湿区中18个中尺度对流云团活动过程共22个时次的三维环境场进行诊断分析。重点分析了110°E以西10个华西中尺度α类对流云团生命过程中的大尺度环境条件及其三维结构。阐明了它是属于副热带性质的季风云团,并讨论了高原云团经过东坡时的演变特征以及云团东移持续发展的环境条件。     

青海省秋季一次对流云人工增雨的数值模拟

利用中国气象科学研究院的三维对流云数值模式，模拟了青海省2002年秋季一次对流云过程，分析了青海省秋季对流云云体发展的动力学特点和微物理特征。数值模拟结果表明，青海省秋季的对流云降水几乎全部是由霰的融化形成的，而自然云中冰晶含量少、冰霰自动转化形成霰胚的过程非常微弱。但采用合适的方法催化以后，冰晶的核化、繁生量增加，通过冰霰自动转化过程形成大量霰胚，霰胚再通过其他冷云微物理过程迅速增长，融化成降水。催化后各种微物理机制都比催化前活跃，同时催化改变了云体的动力场分布，在动力过程和微物理过程的相互促进下，使增雨取得了很好的效果。     

低涡过程对流云和降水结构特征及其环境条件分析

利用遥感及加密观测资料详细分析了2005年6月25～26日一次低涡过程对流云和降水的结构特征,并利用NCEP再分析资料以及实况风场资料分析了其形成的有利条件。分析表明：此次低涡过程中出现的中尺度对流云团（MCC）经历了十几小时的发展演变,云顶亮温低达-90℃,导致了局地暴雨出现,对流云和降水的分布有很好的对应但同时具有显著的时空分布不均匀性。对流云内部高空存在冰晶的大值区,云水含量也比周围环境丰富,冰晶下落过程中通过碰粘其它冰晶、碰冻云水导致了云内的可降水增多,播撒-供应机制起主要作用。而对流降水的“双峰“廓线结构表明暖雨过程非常强。此次过程有形成强对流非常有利的环境：强西南低空急流水汽输送和水汽辐合与高空偏西风急流的相互作用为对流云团和强降水的形成提供水汽和不稳定条件;低层不稳定区域上强垂直上升运动则提供了不可缺少的动力条件;中尺度辐合系统的形成是此次强对流产生的直接原因。     

基于多源资料的积层混合云降水微物理特征

基于地基云雷达、微雨雷达和天气雷达等遥测设备观测资料,结合挂载KPR云雷达和DMT粒子测量系统的飞机平台,详细分析了山东积层混合云降水过程的云降水微物理结构特征。结果表明,积层混合云降水过程呈现层状云和对流云降水特征。零度层以上,5～6 km高度层内,对流云降水多普勒速度和谱宽均大于层状云,说明对流云降水环境垂直气流、粒子尺度等均大于层状云。对流云降水,云雷达和微雨雷达时空剖面上出现由衰减造成的“V”字形缺口,云雷达衰减程度大于微雨雷达,且随高度增加,衰减越大。层状云降水,零度层亮带附近,雷达反射率因子跃增高度比多普勒速度高80 m,多普勒速度跃增高度又比谱宽高20 m。降水云系零度层附近降水机制复杂,粒子形态有辐枝冰晶聚合物、针状冰晶聚合物和云滴;0°C层以上,5～6 km处,对流云降水的多普勒速度和谱宽均大于层状云降水,即对流云降水环境垂直气流、粒子尺度范围等均大于层状云降水。