关中阵风锋环境场和雷达特征分析

利用高空、地面天气图,宝鸡多普勒雷达资料统计分析了关中地区7例阵风锋天气成因及雷达回波特征。分析表明:西北气流携带的中空干冷平流是强对流发生的有利条件,地面干线是强对流的触发系统,地面气温35℃以上高温且湿度20%～35%是阵风锋发生的有利环境。雷达回波上,阵风锋从初生、发展、加强到减弱的生命史为1～3 h,与雷暴回波由强(≥55 dBz)减弱(≤30 dBz)的过程一致。阵风锋移动速度与雷暴径向速度有直接关系,雷暴出流快速达到最大(17 m/s)时,阵风锋发展达到强盛时段,其强度、长度达到最大;阵风锋移动方向与雷暴移动方向大体一致,呈西北—东南向;少数与主体风暴移向垂直,为东北—西南向。阵风锋在1.5°仰角出现最早,关注识别1.5°仰角阵风锋窄带回波前兆可为发布大风预警提供依据。     

咸阳机场一次阵风锋的探测和自动识别

利用西安多普勒雷达观测资料、NCEP再分析资料和自动气象站资料,对2016年6月4日发生在咸阳机场附近的一次阵风锋天气展开研究。这次过程是由蒙古低涡主导,低涡后部的冷空气南下触发对流引起的,阵风锋过境时咸阳机场产生了2.2mm降水和19.7m·s^(-1)的大风天气,多架次航班受到影响。从雷达回波的分析发现,这次阵风锋的特征表现为,生命史2h左右,回波强度5~25dBz,长度约70km,平均移速达49.7km·h^(-1),伴有明显的窄带回波和辐合线。对雷达基数据进行质量控制后,设计了自动识别软件,在强度场上利用双向梯度算法,以及速度场上使用Shear参量算法,根据窄带回波和辐合线的空间一致性,对该阵风锋的位置和强度进行识别。最后利用临界成功指数对这个软件进行评估,本次阵风锋的识别率达到83.33%,表明该软件能够识别阵风锋,可在业务中使用。     

雷达强度数据中的阵风锋特征统计和自动识别

利用江苏南京2009-2012年天气雷达数据结合地面自动站风场资料分析江苏沿江地区阵风锋变化特征、阵风锋弧长与移速关系,及其在雷达反射率因子图像中呈现的总体、局部特征,详细分析了三种窄带回波回波带反射率因子分布特征。通过设计反映回波带平坦性的计算方法实现定量分析窄带回波分布异同功能。根据回波带径向波形特征判断径向波形的波宽、波峰个数、波峰阈值和波形双边梯度等特性,实现阵风锋径向波段识别。在对反射率因子图像预处理基础上,结合回波平坦性测试方法和阵风锋径向波形识别算法达到自动识别阵风锋回波的目的。识别效果表明:回波带平均值5 d BZ的独立阵风锋回波识别准确率达87%以上,回波带平均值10 d BZ的混合型阵风锋回波识别准确率达89%以上。对弱阵风锋识别成功率仍较低。     

防城港市一次阵风锋的雷达回波特征分析

对2015年9月8日防城港市沿海地区出现的一次强对流天气过程进行分析,此次强对流天气过程出现多个雷暴,并发生了多次阵风锋。应用多普勒雷达观测资料,从两次阵风锋的演变过程中分析出一些阵风锋的雷达回波特征。对比自动站观测资料,分析阵风锋过境时气象要素的变化情况。     

多普勒雷达对一次阵风锋的三维结构研究

通过对济南地区一次春季阵风锋的多普勒雷达资料分析,反演出典型的密度流外流边界(阵风锋)的特征,在雷达回波图上表现为一条狭窄的弧状强回波带,强回波带的后方再发展出宽大较弱的回波区.体扫的各仰角速度场显示出阵风锋合理的空间结构;在雷达回波上阵风锋的长度表现为低仰角长,高仰角短,而距离表现为低仰角远,高仰角近.速度垂直剖面上存在典型的中层径向辐合MARC,高度大约在2.5～7 km之间,反映出强对流存在明显的后方中层入流.随着仰角的增大,可以分析出阵风锋是近地面现象.     

陕西两次阵风锋的多普勒雷达和自动气象站资料分析

对2004年7月发生在陕西中部的两次雷暴系统产生阵风锋的多普勒雷达观测和自动气象站资料进行了分析,结果表明:阵风锋位于雷暴前部10~50 km处,呈弧状;阵风锋的水平尺度为50~100km,宽度3~5 km,回波强度15~25 dBz,生命史1~5 h;阵风锋的典型速度为10 m.s-1;阵风锋过境时地面温度下降,风向转变、风速突增的现象明显;阵风锋的强度取决于雷暴的强度,雷暴群产生的阵风锋生命史更长;阵风锋对近距离的单体雷暴有显著的负反馈作用,对雷暴群的负反馈作用不明显;多普勒雷达径向速度场对阵风锋有较强的预报能力。     

多普勒天气雷达在阵风锋监测中的应用

本文利用多普勒天气雷达(CINRAD/SA)及常规资料,对2004年5月22日发生在江苏东北部的一次阵风锋天气现象进行了详细分析。阐述了阵风锋的反射率因子和多普勒径向速度特征,如回波强度、宽度、成因及冷锋过境前后的速度场特征等。并且探讨了阵风锋在短时预报中的应用。     

一次强雹暴系统及其阵风锋的雷达回波研究

作者介绍了在一次强雹暴系统的雷达探测中发现的阵风锋回波带。讨论了阵风锋回波带的性质、结构及其成因，分析了它对雹暴回波系统的反馈作用，指出了其和经典模式中阵风锋的不同之处。提出了这次雹暴系统维持和传播的自激机制，并且探讨了阵风锋回波带在短时预报中的应用。     

一次阵风锋触发强对流过程雷达资料特征分析

为了进一步探索西北高原干旱区强对流触发机制,提高灾害性天气监测预警能力,以新一代天气雷达探测资料为核心,针对一次阵风锋触发的逆向传播强对流过程,进行了雷达气象学诊断分析。结果表明:(1)天气系统配置为有利的大气环境,CAPE、CIN与LFC均适合强对流的触发与发展,原生对流消亡后产生的3条阵风锋共同作用触发新生强对流。(2)新一代天气雷达能有效监测到阵风锋产生、发展、成熟、汇合、消失以及触发新生对流的过程,揭示了3条阵风锋及下击暴流的细节。(3)强反射率因子区域快速下沉且强度减退及径向速度模糊,对雷暴大风灾害的预警具有指示意义。(4)各条阵风锋的长度变化普遍经历快速增长、增幅减缓和趋于减小3个阶段,其宽度变化也具有相似的较强规律性。(5)阵风锋的运动受下垫面特别是城区较强磨擦作用影响显著,存在一定波动。阵风锋合并后,新生对流的增强需要18~30 min的成长期,为准确预警强烈天气提供了宝贵的时间提前量。(6)在天气背景分析基础上,利用雷达资料关注阵风锋初生、发展、运动情况,可望提前1 h左右发现触发新生对流征兆。通过雷达资料可准确掌握阵风锋细致变化、形成近地层急流、下击暴流,以及新生对流的发展,是监测强对流触发与预警的关键手段。     

阵风锋自动识别算法的试验研究

利用江苏省6部S波段全相参多普勒天气雷达测得的2007-2011年28个阵风锋观测实例,检验多普勒天气雷达的阵风锋自动识别算法的效果。该算法主要包括熵函数模板的反射率强度边界识别、风切变算法,并综合依据径向速度及谱宽进行阵风锋识别。在阵风锋的识别中,多普勒速度的径向切变有利于判别雷达波束垂直于阵风锋边界的辐合,旋转切变可更好地显示平行于波束的阵风锋边界。在参与检测的28个个例中,成功检测出的有13个;因雷达资料质量影响,7个个例检测出部分阵风锋;8个个例未检测到阵风锋。经过检验,该算法的识别效果较好,但仍存在一些不足,需要进一步完善雷达资料的质量控制,和对低层弱切变特征的提取研究。     

一次阵风锋主导的雷暴大风过程雷达回波特征分析

利用常规资料、自动站加密资料、探空资料、ERA5再分析数据及多普勒天气雷达资料,对2021年4月30日影响浙北沿海的一次强对流天气过程进行分析。结果表明:(1)此次过程发生在高空冷涡及其槽后强劲的西北急流背景下,低空切变线和地面辐合线共同提供了抬升触发条件。(2)适当的对流抑制能量CIN、相对较低的自由对流高度LFC和较高的对流有效位能CAPE有利于形成上冷下暖的不稳定层结,深厚的垂直风切变配合中层干空气夹卷,使得强对流天气进一步发生、维持和发展。(3)此次阵风锋发展经历了3个阶段,产生阵风锋的雷暴主体发展强烈并引起地面大风时,存在强回波中心高度快速下降、后侧中层强入流、径向速度辐散场及速度模糊等特征。(4)强冷空气堆下沉形成气压梯度密集区和风温湿切变易造成雷暴大风天气,负变温中心及正变压中心对强对流有一定指示性。(5)阵风锋过境时常出现气压陡升、风速加大、风向突变、温度骤降,由于雷达观测距离限制,预报员需前期分析潜势,结合自动站要素与雷达信息共同研判。     

一次强雷暴阵风锋和下击暴流的多普勒雷达特征

利用江苏盐城多普勒天气雷达资料结合自动气象站和常规观测资料对2007年7月25日苏北兴化等地的一次雷雨大风过程进行了分析.结果表明:风灾是由两种不同类型的雷暴大风产生的.一种是阵风锋,产生于风暴前沿,影响时地面产生7～9级大风.另一种是下击暴流,产生于多单体风暴中,其反射率因子核初始高度高于-20℃等温线高度,有中层径向辐合和反射率因子核下降的特征.影响时风暴内部下沉气流在地面强烈辐散,产生10级以上的大风.阵风锋上空有新生单体合并进原风暴,风暴发展加强;当下击暴流产生、风暴减弱后,阵风锋上又有新生单体补充进原风暴,导致下击暴流连续产生,阵风锋持续影响.     

四川盆地一次阵风锋触发的局地强对流天气雷达特征分析

应用自动气象站资料和多普勒雷达观测资料,对盆地南部一次阵风锋引起的局地强对流天气进行分析,结果表明：阵风锋是对流风暴产生的下沉气流到达地面时产生强烈辐散,与低层暖湿空气交汇产生的剧烈天气现象;阵风锋在多普勒雷达上表现为一条狭窄弧线,回波强度弱,速度图上有辐合,阵风锋与强雷暴的发生、发展和维持有促进作用;阵风锋过境会引起气象要素陡变,阵风锋经过的地方,强雷暴的产生地与地面风场辐合线的位置和温度槽线的位置有很好的对应关系,对短临预报预警的提前发布有较强的指示意义。     

Observation of a Straight-Line Wind Case Caused by a Gust Front and Its Associated Fine-Scale Structures

A straight-line wind case was observed in Tianjin on 13 June 2005, which was caused by a gust front from a squall line. Mesoscale analyses based on observations from in-situ surface stations, sounding, and in-situ radar as well as fine-scale analyses based on observation tower data were performed. The mesoscale characteristics of the gust front determined its shape and fine-scale internal structures. Based on the scale and wavelet analyses, the fine-scale structures within the gust front were distinguished from the classical mesoscale structures, and such fine-scale structures were associated with the distribution of straight-line wind zones. A series of cross-frontal fine-scale circulations at the lowest levels of the gust front was discovered, which caused a relatively weak wind zone within the frontal strong wind zone. The downdraft at the rear of the head region of the gust front was more intense than in the classical model, and similar to the microburst, a series of vertical vortices propagated from the rear region to the frontal region. In addition, strong tangential fine-scale instability was detected in the frontal region. Finally, a fine-scale gust front model with straight-line wind zones is presented.     

三次雷暴导致的阵风锋过程分析

利用多普勒天气雷达资料和自动站资料对2012年5月16日江苏、6月9日京津冀地区以及7月10日河北的三次阵风锋过程进行综合分析。结果表明：持续下沉的冷空气形成雷暴高压是阵风锋产生的直接原因。雷暴高压形成过程中,一方面,下沉气流在较小区域内迅速堆积形成雷暴高压,另一方面,新旧单体不断更替,风暴内稳定的下沉气流使雷暴高压发展。雷暴高压内强辐散气流与环境空气形成阵风锋。随着雷暴高压的移动和增强,阵风锋向前移动和增强,当雷暴高压减弱,阵风锋也逐渐消亡。温度梯度与气压梯度越大,瞬时大风越强,阵风锋也越强。阵风锋产生的瞬时大风与窄带回波的强度值不一定成正比。中层径向辐合对阵风锋产生有提前预示作用,提前量为半小时左右,辐合持续时间越长,阵风锋生命史越长。     

一次阵风锋过程的数值模拟与分析

利用中尺度数值模式ARPS,模拟了2006年6月29日发生在南京的一次由强中尺度对流系统引发的阵风锋过程,并分析了该过程的天气形势。结果表明,在对流系统经过南京站之前,近地层出现了明显的逆温,当对流系统经过南京站时中低层湿度一直在加深;背景形势显示有中低层急流和垂直风切变。在这次数值模拟中,虽然未模拟出阵风锋的细线回波...