闽北春季冰雹CINRAD雷达产品特征分析

利用建阳新一代天气雷达特征参数资料,结合常规探空资料和实况资料,对近6a(2008~2013)闽北春季(3~6月)地面降雹出现前垂直积分液态含水量(VIL)的演变特征、强中心高度(Ht)、风暴顶高(TOP)和组合反射率强度(CR)临界值进行统计分析发现:降雹前,94%的雹云单体的VIL出现了"跃增"现象,1个体扫时间△VIL≥12kg?m~(-2),且跃增后的VIL≥31kg?m~(-2),VIL跃增时间提前量△T平均为5.7个体扫时间;降雹前6min内总样本的Ht平均值高度陡降了1.4km,所有的小冰雹降雹前VIL都只有一次跃增,降雹前VIL多次跃增的,冰雹直径都较大。     

一次局地性强冰雹天气的环境背景及雷达产品特征分析

利用常规气象观测资料、多普勒雷达资料和FNL再分析资料等,对2020年4月17日发生在贵州省安顺市的一次局地性冰雹天气过程进行分析。结果表明:高原短波槽、中低层切变线、低空急流和地面辐合线是导致此次局地性强冰雹天气的主要影响系统,冰雹出现在850 hPa湿舌的顶端和地面高温中心附近;C波段雷达的反射率因子图上TBSS和前侧入流缺口共同出现,表征了大冰雹的产生,风暴单体具有明显的强回波悬垂和低层弱回波区,且大于50 dBz的强回波伸展高度明显超过-20℃层高度,表明了风暴在垂直方向强烈发展;VIL值在降雹前后有明显的变化,降雹前1～2个体扫VIL有跃增现象,降雹期间VIL≥30 kg·m~(-2),且在出现大冰雹时VIL≥50 kg·m~(-2),而在降雹结束后,VIL值迅速减小。     

VIL和VIL密度在冰雹云判据中的应用

利用2002—2005年济南CINRAD/SA雷达资料,统计分析了基于网格的对流云的垂直累积液态含水量(VIL)分布特征,同时对VIL密度(VILD)及0℃层以上的VIL值(VILH)也进行了分析,结果表明,冰雹云和非降雹对流云的VIL、VILD和VILH值有明显差异。降雹单体特别是强降雹单体在成熟前期有明显的VIL跃增现象,强降雹单体的VIL跃增量达15.4 kg.m-2。冰雹云的最大VIL、VILD和VILH平均值比非降雹对流云的最大平均值分别高出20 kg.m-2、1.7 g.m-3和16 kg.m-2。不同月份的VIL、VILD、VILH阈值对冰雹特别是大冰雹的识别具有很好的指示意义。基本上是在VIL达到最大值后开始降雹,5~7月3个月降雹单体的降雹时间分别滞后于VIL跃增后的体扫时间约4.8、11.4和12.3 min。     

安徽地区春夏季冰雹云雷达回波特征分析

分析安徽地区春夏季冰雹云雷达回波特征,对人工影响天气防雹作业有重要意义。根据2002—2013年间安徽省地面降雹资料,结合合肥新一代天气雷达(CINRAD)探测资料,使用Storm Cell Identification and Tracking (SCIT)算法设计风暴识别、追踪程序,得到3—8月59站次的降雹过程。统计分析冰雹云回波强度、回波高度、单体VIL等特征信息,结果表明：6—7月安徽地区降雹概率最大,1日中15—18时降雹概率最大。安徽地区春夏季冰雹云回波强度至少为55 dBz,大多数为60~70 dBz,单体VIL至少为30 kg·m-2,大多数为40~80 kg·m-2。单体VIL与最大反射率的变化趋势比较一致,最大值往往出现在降雹时间附近。安徽地区春夏季冰雹云回波顶高平均13.6 km,30 dBz风暴顶高平均12.1 km,最大回波顶高达17 km以上。     

青海省东部农区冰雹天气分析及预警研究

采用青海省东部农业区14个地面气象站冰雹观测资料,对2003—2017年青海东部农区冰雹天气进行特征分析,利用天气雷达、高空、雷电观测资料对2003—2017年青海东部农区20例典型冰雹天气个例进行分析。得出:(1)冰雹和雹灾集中出现在每年5—9月,7月冰雹天气最多,8月冰雹成灾最多。(2)0℃层高度变化对冰雹融化作用不明显;高空垂直风切变比对流有效位能更有指示意义。(3)冰雹雷达回波顶高普遍10 km,冰雹直径与回波顶高的线性相关强于冰雹直径与强回波中心高度的线性相关;垂直累积液态水含量普遍20 kg·m~(-2)且垂直累积液态水含量增量10 kg·m~(-2)时易发生雹灾;风暴顶部辐散正负速度差值对雹灾预警有指示意义,但与冰雹直径无明显相关性。(4)不同冰雹云产生的闪电频次差别很大,同一雹云相同时间内正闪次数越多,则降雹直径越大。利用以上结论统计得出冰雹预警指标、权重和预警区间,通过对预警指标进行历史回代和预报检验,历史回代拟合率达86.9%,预警准确率为80%。     

榆林新一代天气雷达冰雹云识别指标分析

利用2005-2007年5—9月榆林雷达站观测资料和同期的常规高空、地面观测资料及榆林市境内的冰雹灾情资料,对其中的14次冰雹天气过程分析,重点考察冰雹产生过程中冰雹云在新一代天气雷达图上的演变特征。通过对地面降雹资料和相应的雷达产品资料分析,结果表明：榆林新一代天气雷达对责任区内的冰雹预报预警具有较好的指示作用。冰雹云识别指标为：强反射率因子区（回波强度≥50dBz）在-20℃层高度附近及以上,且强回波强度越强,高度越高,愈有利于大冰雹的产生;反射率因子剖面图上出现有界弱回波区（BWER）或弱回波区（WER）,区域的大小影响降雹的持续时间和冰雹的大小;垂直累积液态水含量VIL的大值区（≥40kg／m^2）代表降冰雹的潜势,VIL值越大。降大冰雹的潜势越大。三体散射现象可作为冰雹的预报指标。     

文山州两次强冰雹天气的环流背景和雷达产品对比分析

该文通过对2012年8月5日和2012年8月12日2次强冰雹天气的天气背景及多普勒雷达回波强度、径向速度、垂直液态水含量、冰雹指数等雷达产品的对比分析,总结出在大范围水汽条件不是很有利的环流背景下,文山州8月冰雹天气在多普勒雷达产品上的表现特征和一些定量指标:回波强度≥55 dBz、≥50dBz的强回波垂直伸展高度≥6 km,垂直液态水含量VIL≥25 kg/m2时,容易产生冰雹天气,注意发布强对流天气预警;强对流降雹天气与逆风区和风的辐合有关,超级单体所在区域均对应着逆风区或是辐合线;冰雹指数产品对冰雹预报有很好的指示作用,降雹概率和强降雹概率达到100%时发布冰雹预警,但是冰雹最大直径与实况偏大,只能作为参考。     

临沂冰雹发生规律及预警技术研究

利用常规观测资料和多普勒雷达探测资料,对临沂地区冰雹的时空分布特征、冰雹天气的预警参数和指标进行分析研究。结果表明:20世纪60-80年代是临沂冰雹高发期,90年代后明显减少,下降趋势十分明显。5-6月是临沂降雹最集中的时段。山地和丘陵地区降雹频次明显比平原地区的高。发生冰雹天气与环境参数有密切关系,出现大冰雹过程要求更为适宜的0℃层高度,在强垂直风切变环境下出现大冰雹的可能性更大。大部分地面开始降雹都是在C-VIL跃增后2~3个体扫和强反射率因子核心快速下降之时,这两个特征在冰雹预报预警工作中有一定的参考价值,对于冰雹预警的发布具有10~20 min的时间提前量。强回波中心最大值及其所在高度和有界弱回波区BWER或弱回波区WER的范围等都是判断降雹潜势的关键指标。季节性的预警指标在实际业务工作中有一定的参考价值,能够有效提高冰雹预警的准确率。     

多普勒雷达产品人工防雹应用技术指标

利用2005-2006西安多普勒雷达冰雹天气产品资料及渭南冰雹实况资料,对渭南19个典型雹日回波资料分析。得出指标：降雹时反射率因子（R）〉50dBz．组合反射率因子（CR）〉55dBz;降雹前垂直液态水含量VIL值有一个明显的“跃增”变化,降雹时VIL值在50kg／m^2以上;速度图上的对流辐合特征、“逆风区”、中气旋是有效识别冰雹雷雨大风的判据指标;云顶高度（ET）结合其它产品,可提前做出预警。     

VIL产品在高山雷达中的应用研究

利用2006—2009年丽江市气象台的冰雹观测记录、短时强降水、民政部门提供的冰雹灾情资料和丽江CINRAD/CC雷达观测资料,对垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid Water Con-tent,VIL)进行了统计分析。结果表明,当VIL值>5kg·m-2时将会出现强对流天气,当VIL≥21kg·m-2时预示着发生冰雹的可能性极大,是人工防雹作业启动的关键值,冰雹云中的VIL值远远大于带来短时强降水的普通对流云;在降雹前VIL值都有明显的跃增;距离雷达站较近或较远区域的VIL值会被低估,在37kg·m-2以下也会降雹,通常降雹的VIL值大都在37kg·m-2以上。     

黑龙江省一次降雹过程的多尺度分析

本文选取2015年6月20日一次冰雹过程,对这次降雹过程进行多尺度的分析,分析了降雹的成因及各物理量的特征,研究表明:冷暖空气交汇是导致这次降雹的主要原因,此次降雹雷达回波具有较典型的冰雹云回波特征,研究垂直累积液态水发现,在降雹前垂直累积液态水(VIL)值发生了跃增,最大值达到50-60 kg/m2,随着降雹的发生出现了跃减,下降幅度达30-40kg/m2,降雹后缓慢降低至10 kg/m2以下。     

鲁西北地区一次秋季强对流天气的雷达识别分析

利用SA雷达探测和高空探空资料,结合防雹作业数据和灾情信息,对2016年9月11日发生在鲁西北地区的强对流天气过程中两个对流单体进行雷达识别分析。结果表明:两个对流单体发展迅速,在4-7个体扫(约25-45min)内,垂直液态水含量(VIL)分别跃增了27kg·m^-2、16kg·m^-2,达到64kg·m^-2、57kg·m^-2;在反射率因子图上都具有典型的冰雹回波特征:存在较明显的强回波墙、回波穹窿、有界弱回波区;实施防雹作业后,对流单体回波顶高、VIL、风暴质心高度、冰雹概率、强冰雹概率等指标持续下降,进一步证实了开展防雹作业可有效地减小降雹灾害。     

青海省东部农业区冰雹天气特征分析及预警指标研究

采用青海省东部农业区14个地面气象站冰雹观测资料，对2003-2017年青海东部农业区冰雹天气进行特征分析，利用天气雷达、高空、雷电观测资料对2003-2017年青海东部农业区20例典型冰雹天气个例进行分析研究。得出：(1)冰雹和雹灾集中出现在每年5-9月，冰雹天气7月最多，冰雹成灾8月最多。(2)0 ℃层高度变化对冰雹融化作用不明显；高空垂直风切变比对流有效位能更有指示意义。(3)冰雹雷达回波顶高普遍大于10 km，冰雹直径与回波顶高的线性相关强于冰雹直径与强回波中心高度的线性相关；垂直累积液态水含量普遍大于20 kg?m-2且垂直累积液态水含量增量大于10 kg?m-2时易发生雹灾；风暴顶部辐散正负速度差值对雹灾预警有指示意义，但与冰雹直径无明显相关性。(4)不同冰雹云产生的闪电频次差别很大，同一雹云相同时间内正闪次数越多，则降雹直径越大。利用以上结论统计得出冰雹预警指标、权重和预警区间，通过对预警指标进行历史回代和预报检验，历史回代拟合率达86.9％，预警准确率为80％。     

基于雷达特征参数的贵州中西部雹云单体跃增特征分析

利用2016-2019年贵州省人工影响天气作业站点上报信息、市（州）的灾情快报,以及毕节、贵阳、兴义3部新一代多普勒天气雷达资料等,分析贵州中西部7个具有多阶跃增特征的雹云单体的雷达参数演变特征,研究发现：（1）二阶跃增冰雹云演变呈发展-跃增-降雹-减弱-再发展-跃增-降雹的趋势;（2）降雹时刻,雹云的最大反射率因子（MaxREF）、45dBz回波高度（H45dBz）、回波顶高（H0dBz）、垂直累积液态水含量（VIL）平均值分别为63.4 dBz、7.55km、12.01km、39.08 kg/m2;大冰雹对应的MaxREF和VIL较小冰雹更大,大冰雹、小冰雹的H45dBz差别不大,大冰雹对应的H0dBz反而小于小冰雹;（3）冰雹发生前,MaxREF、H45dBz、H0dBz和VIL两个体扫间平均最大跃变分别为：5.89 dBz、2.19km、2.82km、17.5 kg/m2,跃变现象的出现比冰雹发生时刻平均提前21.4、22.2、28、28.8min,可以作为冰雹发生前的重要判断依据。     

滇南冰雹的预报预警方法研究

利用普洱市探空资料、CIND3830-CC新一代天气雷达资料、地面观测资料,对2004—2011年滇南普洱、西双版纳冰雹天气过程进行统计分析,总结出冰雹4个预报指标:(1)当单体回波满足冰雹云的初始特征和发展阶段特征时,可预报未来出现冰雹的可能较大,预报提前60 min以内;(2)当回波的组合反射率≥55 dBz、宽度≥12.0 km、梯度≥15 dBz·km~(-1)、H_(45 dBz)≥7.5 km、2—5月H_(45 dBz)-H_0≥3.1 km且H_(45 dBz)-H_(-20)≥-0.5 km、6-8月H_(45 dBz)-H_0≥2.0 km且H_(45 dBz)-H_(-20)≥-1.2km、VIL≥30 kg·m~(-2)、D_(VIL)≥3.0 g·m~(-3)时,预报有冰雹发生,预报提前12~102 min;(3)当回波具有弱切变特征、45 dBz回波顶高≥7.5 km、2—5月H_(45 dBz)-H_0≥3.1 km且H_(45 dBz)-H_(-20)≥-0.5 km、6—8月H_(45 dBz)-H_0≥2.0 km且H_(45 dBz)-H_(-20)≥-1.2 km时,可预报有冰雹出现,预报提前18~54 min;(4)若除去飑线和下击暴流回波,当回波的VIL≥30 kg·m~(-2)、D_(VIL)≥3.0 g·m~(-3)时,可预报有冰雹出现,预报提前12~54 min。此外,还总结了冰雹云的生命期特征等,并利用2012年发生的冰雹天气过程检验了预报指标。     

VIL对判别弱降雹和短时强降水的指示作用

利用2008-2009年金华CINRAD/SB雷达资料,对比分析了γ中尺度强对流单体中,弱降雹和短时强降水过程的VIL特征及其演变.结果表明,云体移速和风暴前倾是影响VIL值的重要因子.相邻几个体扫连续出现底层强回波中心与VIL大值区的位置差别可以做为判断小冰雹的依据之一.移速慢的冰雹云在降雹前会出现VIL的跃增.     

青藏高原东北侧局地冰雹统计特征及对特殊雹云单体的讨论

以3D-Barnes方案插值的新一代天气雷达反射率因子等高平面资料,用垂直累积液态含水量(Vertically Integrated Liquid Water Content,简称:VIL)的理论模式计算单体的VIL,用VIL与单体顶高度之比计算单体的VIL密度(Vertically Integrated Liquid Water Content Density,简称:VILD),采用统计方法对青藏高原东北侧局地冰雹的日变化和大小分布特征以及地面最大冰雹直径(简称:Rmax)与单体在降雹过程中的最大VIL(简称:VILmax)和最大VILD(简称:VILDmax)之间的关系进行了统计。结果表明:(1)青藏高原东北侧局地降雹主要以中冰雹为主(直径在5~20 mm之间),其次是小冰雹(直径<5 mm,现称为霰),出现大冰雹(直径≥20 mm)的概率很小;(2)从冰雹的日变化特征看,青藏高原东北侧局地降雹主要出现在下午到傍晚,期间存在2个降雹高峰时段。第一个主要集中在13:00~18:00,其中以15:00~16:00出现的概率最高,另一个主要集中在20:00~21:00,日内其余时间降雹概率很小,此结论与陈乾[1]等研究区域性冰雹发现的午后傍晚双峰型特征基本吻合,但在出现时段上稍有偏早;(3)VILmax和VILDmax从总体趋势上看与Rmax之间均存在正相关关系,但VILD-max比VILmax与Rmax之间的相关性更好;相同大小的冰雹所对应的雹云单体的VILDmax虽然存在一定的差异,但差异不大,一般维持在0.1 g.m-3以内;(4)雷达观测静锥区和单体强回波区倾斜或悬垂回波等是影响VILmax和VILDmax与Rmax之间出现负相关的2个主要因素。     

VIL产品在人工防雹中的应用

利用西安多普勒雷达垂直累积液态含水量（VIL）产品及地面实况资料,分析2005--2006年渭南19个典型雹日的VIL回波特征。得出指标：VIL值的变化可以应用于预测降雹;降雹时VIL值在50kg／m。以上;一般在降雹前VIL值有明显的“跃增”;VIL值的迅速减小会给本地和下游地区造成雷雨大风冰雹天气;在距离雷达较远的合阳、韩城VIL值可信度较低。这些指标的应用对强对流天气的临近预报和有效开展人工防雹作业具有指导意义。     

陕西冰雹实例垂直累积液态含水量指标分析

利用2005年5月30日和8月1—3日陕西4次冰雹过程的多普勒雷达产品中垂直累积液态含水量(QV IL)资料,分析了14个回波中心与实况对应关系,初步得到降雹的QV IL指标:在多普勒雷达回波图上,雷达探测范围50~150 km内,QV IL≥50 kg/m2会出现降雹,QV IL≥60 kg/m2时可出现大冰雹,QV IL最大可达80 kg/m2;降雹前后,QV IL值一般都较大;QV IL大值区对冰雹落区及强度有较好的指示作用。分析还发现距离雷达50 km以内、150~200 km的范围,雷达回波对QV IL值估计过低,这些区域QV IL≥25 kg/m2时,就有可能产生冰雹,应用时要注意订正。     

基于多源探测资料对四川一次冰雹天气的分析

利用多普勒雷达、地基微波辐射计、激光雨滴谱仪等资料,分析了宜宾2017年4月13日一次降雹过程,探讨新型探测资料在冰雹监测预警中的应用。研究结果表明:(1)阶梯槽是冰雹天气过程重要的环流形势,短波北槽触发了大气不稳定能量的爆发释放。0~6km存在较深厚的垂直风切变,0℃高度出现在约3.5km处。(2)此次降雹过程的回波特征为多单体强风暴,垂直结构上有回波悬垂和弱回波特征区,VIL有四次明显的跃增,20:44VIL密度值> 4g·m-3。(3)降雹前,0~10km相对湿度垂直分布存在“上下干,中间湿”的3层结构,K指数为40℃,降雹开始后相对湿度垂直分布存在“上干下湿”的2层结构,K指数波动较大;大气水汽总含量、大气液态水总量急剧增长,降雹发生在二者的波峰上。(4)雨滴谱仪观测到的降雹时段为20:56~21:19,最大冰雹直径为8.5mm;降水粒子的直径较小,大多数粒子直径只有0.2~1mm,雨滴谱呈双峰型分布特点,双峰上雨滴谱谱宽加大,雨强增大。