低过冷雨水含量天气过程冰雹形成机制及催化机理模拟1

利用三维全弹性冰雹云模式,对2008年5月24日山东境内一次受高空冷涡影响的大范围冰雹天气过程进行模拟,分析了冰雹的形成机制和催化防雹机理。结果表明:该过程过冷雨水中心位于最大上升气流中心下方,不存在过冷雨累积区,过冷雨水含量最大值仅为4.9gm^-3,但雹云中过冷雨水含量仍然丰富,对雹胚的形成及增长起着重要作用。雹胚以冻滴为主,冻滴胚来源于冰雪晶与过冷雨水碰撞冻结以及雨滴核化过程。冻滴形成后主要以碰并过冷雨水、云水增长。冻滴胚自动转化过程是冰雹数量、质量的主要来源;冰雹形成后,前期主要靠碰并冻滴、霰和过冷雨水增长,后期主要靠碰并过冷云水增长。催化试验表明,播撒57.5g催化剂足以通过"竞争"减雹50%以上,增加AgI剂量,防雹的同时能够兼顾增雨。催化剂用量为230g时,催化后液态降水有所增加,固态降水量及占总降水量的比例减少显著,特别是冰雹。AgI主要以凝华核的作用产生人工冰晶,冰晶凝华增长导致过冷云水、雨水含量降低。催化后雹胚特别是冻滴胚数量增多,对过冷云水、雨水的竞争增强;其平均尺度、质量的减小,降低了向冰雹的转化率。冰雹碰并过冷云水、雨水增长过程被减弱,导致冰雹总质量进一步减少,达到消雹目的。     

过冷雨水低含量条件下冰雹形成和增长机制及其催化效果的数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所开发的三维全弹性冰雹云模式,对美国对流降水协作试验（CCOPE）期间观测的1981年8月1日雹云进行模拟,讨论在过冷雨水低含量条件下冰雹形成和增长机制及其碘化银催化效果。结果表明:(1) 自然云的模拟与观测事实一致,如最大上升气流速度、云顶高度、流场结构以及雹胚组成等。(2) 雹胚以霰为主,霰主要来自冰雪晶与过冷小水滴的碰冻,其次来自雪的积聚转化;霰、冻滴和冰雹在形成后主要靠碰并过冷云水增长。(3)人工催化试验表明,碘化银主要以凝华核（包括凝结－冻结）的作用产生大量的人工冰晶,加速了过冷水向冰晶的转化,过冷云水因而大量减少;催化后霰和冻滴的数浓度增大,对过冷云水的竞争增强,其平均尺度减小导致转化成雹的数量减少;冰雹碰冻过冷云水的增长在催化后也被削弱,导致冰雹总质量进一步减少。此外,催化后降雨量也显著减少。     

乌蒙山东侧冰雹云形成机制及催化机理研究

【目的】解决山区冰雹预报及防控技术难题,深入认识复杂山地环境下冰雹灾害天气形成机理。【方法】采用多源观测资料与数值模拟结合,使用乌蒙山东侧雹源地（贵州冰雹防控外场试验基地）布设的垂直观测系统加密观测资料及ERA5高分辨率再分析资料,结合云贵高原下垫面资料,研究了贵州西部冰雹源地的地形影响、环境条件、深对流触发动力因子、云微物理形成和人工防雹催化等方面的特征和机制。【结果】建立了贵州西部冰雹观测数据集;探讨了冰雹源地地形位涡的存在性、演变以及它的产生机制; 分析了雹源地上空不稳定层结条件下深对流触发的动力学特征,发现存在三个加减速关键区：云底加速、云顶加速、下沉减速,上升气流、下沉气流和水汽条件等因素对冰雹增长具有重要影响;对贵州西部一次冰雹过程进行了催化模拟研究,结果表明不同催化高度、催化剂量和催化时间的催化效果存在显著差异,给出了最佳的催化方案。【结论】研究为理解和预测雹暴等深对流的发生发展提供了重要的理论依据,也为实际的防雹作业提供了科学依据。     

沈阳地区一次冰雹天气过程形成机制的数值模拟

应用中尺度MM5数值预报模式对2003年6月28日发生在沈阳地区的一次冰雹强对流天气过程进行数值模拟和分析,并与实况观测资料进行比较,成功地模拟出中尺度强对流天气系统演变规律,得出这次强对流天气过程的触发机制,为冰雹强对流天气的预报提供有应用价值的思路和方法。此次冰雹强对流天气过程主要是受深厚的低涡天气系统作用的结果,高低空急流的耦合、干湿空气间强的风垂直切变和上层干冷、下层暖湿的位势不稳定层结是此次冰雹强对流爆发的重要触发机制。     

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。     

冷涡影响下一次冰雹强对流天气中尺度特征及形成机制

将NCEP/NCAR 1°×1°高空分析资料与地面加密自动站资料融合,建立高密度探空资料场,计算并分析2016年6月10日天津冰雹强对流天气过程中高分辨率时空场对流参数,结合变分多普勒天气雷达分析系统(VDRAS)的雷达热动力反演资料,研究冰雹强对流天气的发生发展机制。结果表明:此次降雹发生在蒙古冷涡环流背景下,初始回波由北京西部山区地形热力和动力强迫局地触发产生,东移进入平原区后,冷池与周边高能区形成中尺度能量锋,并诱发次级环流使雹云得以发展维持;考虑了地面温湿特征的高分辨率CAPE、LI、修正全总指数(TTm)能够反映雹云发生发展的中尺度环境特征,对雹云发生发展的局地性具有明显的指示意义,同时来自渤海的偏东水汽输送带与中尺度辐合线的交汇更有利于冰雹强对流的发生。     

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。     

4.12花都冰雹天气过程分析

利用NCEP再分析资料、FNL（Final Operational Global Analysis）最终全球分析资料和多普勒雷达探测资料对2012年4月12日发生在广州市花都区的冰雹天气过程进行分析.结果表明,花都这次冰雹过程是在副高脊线位置偏南,广东中北部位于高空槽前和低层为偏南暖湿气流控制的环流背景下发生的.中高层适当冷空气南下渗透使得低层暖湿、高层干冷的不稳定层结形成;中等偏强的风速垂直切变和高空辐散为这次强风暴形成和维持提供动力条件.位于西南风的迎风坡和特殊喇叭口地形也是重要原因.多普勒雷达资料上观测到钩状回波、高回波顶、高悬强回波、VIL极值突变和中气旋等特征.适宜的-20℃层高度和合适的悬垂强回波高度以及较小的-20 ～0℃层厚度也是此次冰雹过程的有利的条件.     

一次冰雹天气过程分析

运用常规观测资料及济南齐河多普勒雷达探测资料,分析了2004年6月24日鲁西北、鲁中地区的冰雹天气过程,结果表明：降雹过程是华北冷涡型天气系统影响下产生的;期间鲁西北、鲁中等地区先后出现4块冰雹云,冰雹云持续时间在1.5～5.5h,最大反射率在云的主要阶段都超过50dBz,最强时超过60dBz。最大VIL值在不同的冰雹云中差别很大,强雹云最大VIL值超过了50 g.m2弱雹云VIL值最大为29g.m2。0.5km以下的近地面层主要盛行东南风、东北风和偏东风,0.5～1km是东南风,大于1km高度则主要是西南风转西北风。     

咸阳市冰雹天气的形成及预报方法初探

分析了1993～1994年出现在咸阳地区的比较强的10次冰雹天气过程的高空天气形势、地面天气形势和能量场的材征，归纳出冰雹天气的形成条件和预报方法。     

冰雹天气过程的综合分析

选取发生在邯郸辖区内的5次冰雹天气过程,应用常规观测资料并结合雷达回波资料,从天气形势、物理量场和雷达回波演变特征等几方面进行了综合分析。结果表明:冰雹天气出现在对流性不稳定层结条件下,中高层干冷低层暖湿,地面有中尺度辐合切变线配合,0℃层、-20℃层和强垂直风切变的高度适宜。多普勒雷达能很好地监测中尺度天气系统的发展演变过程,回波强度和回波顶高度的变化、速度对和逆风区的出现、1 h降水累积值和垂直积分液态水含量的急剧增加等都对冰雹的出现具有指示意义。     

一次冰雹天气过程分析

对奎玛流域一次冰雹天气的分析表明，在巴尔喀什湖低槽加强东移的环流背景下，低层水汽辐合、抬升启动和层结不稳定有利于该地区强对流的发生、发展，中尺度强对流云团的形成、发展是产生这次冰雹天气的主要原因。     

新疆冰雹天气过程的基本特征

通过对新疆39a冰雹天气资料的普查，得到76次系统性冰雹天气过程和1279次局地冰雹天气过程，局地冰雹天气的发生远远多于系统性雹天气。冰雹天气过程与地形密切相关，主要发生在山区，冰雹天气以1天为主，多发生于夏季，系统性冰雹天气均由中尺度高压造成。     

甘肃罕见冰雹天气过程个例分析

针对2005年5月30日甘肃区域性罕见冰雹天气过程,结合天气实况、环流形势以及环境场特征,利用卫星云图和新一代天气雷达产品资料,分析了这次强冰雹天气过程的影响系统、云图和雷达回波演变过程,得到了冰雹云在雷达强度回波、速度回波和卫星云图中的特征,揭示了这次强冰雹不是带状冰雹云系移到本地产生的,而是发展成中口尺度（MβCS）的中尺度对流系统造成的。同时,得出了一些做好冰雹预报预警量化指标。     

89.5.8冰雹天气过程的中尺度分析

1989年5月8日下午到夜间,在高空阶梯槽与地面北方冷锋影响下,我省自北向南出现了一次大范围冰雹天气。全省十地市的32个县不同程度遭受到风雹灾害。关于这次冰雹过程的成因已有人从环流形势角度进了分析。但在冷锋影响下的冰雹天气与地形和中尺度系统有更密切的关系,本文对这次冰雹天气过程的发生、发展过程进行中尺度分析。以揭示直接造成降雹的中尺度系统的活动规律。     

遵义市冰雹天气过程雷达回波特征分析

利用遵义新一代多普勒天气雷达资料,对2008—2016年6次天气过程的8个降雹风暴进行分析。结果表明:普通单体风暴持续时间短,强回波反射率因子高度高,径向速度图上有大量逆风区存在;超级单体持续时间长,具有明显的三体散射特征、弱回波区和强回波悬垂,径向速度图上有中气旋存在;多单体风暴中风暴的合并增强是降雹的主要原因,对多个联系紧密的风暴应予以重点关注,径向速度图上存在低层辐合、高层辐散配置;线风暴组织性强,在南部和中部易发展、增强产生降雹,强风暴回波柱向移动方向倾斜,具有明显的弱回波区和回波悬垂,径向速度图上回波后侧有大片的大风区,在风暴处形成强辐合区,对风暴的持续发展非常关键。     

一次夏季冰雹天气过程分析

利用常规观测资料,地基GPS水汽资料和新一代多普勒雷达资料对2008年7月27日发生在深圳的台风外围的冰雹过程进行了详细的分析。     

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。     

贵州春季冰雹天气过程个例分析

利用天气形势及各种物理量值、卫星云图和多普勒雷达资料,分析了2009年4月11日傍晚到夜间发生在贵州省中部、西部地区的冰雹天气过程成因,结果发现:高原东移低涡是这次过程的主要影响系统;高层冷平流、低层暖平流,增强了气层的不稳定性;0℃层高度(600 hPa)和-20℃层高度(400 hPa)有利于冰雹生长.强对流天气发...     

一次区域性冰雹天气过程分析

对2004年5月14～15日西北地区东部出现的春季以来第一场区域性冰雹天气过程,从其产生的大气环流、前期气候背景、物理量场等进行了初步分析,总结出其发生发展的客观规律,对于从中、短期时段内准确预报出此类冰雹过程。具有一定的指示意义。