1480型多普勒天气雷达中尺度气旋识别模块设计

借鉴国内外中尺度气旋识别算法的研究成果特别是NSSL(National Severe Storm Laboratory)的中尺度气旋识别算法,结合多普勒天气雷达二次产品软件的特点,提出了改进的中尺度气旋识别算法,以动态链接库的形式,设计完成了中尺度气旋识别模块.对2002年5月27日安徽省北部地区的一次强对流天气过程的雷达资料进行了分析,并与北京敏视达(METSTAR)雷达有限公司Build 10.8软件系统生成的中尺度气旋产品进行了对比分析,结果表明该模块有比较好的识别能力,预警效果较好.     

中尺度气旋强风暴的单部多普勒雷达特征分析

利用北京多普勒雷达资料并结合其他资料分析了１９９１年７月１１日发生在北京以南的强风暴天气。分析表明，这次强风暴天气与多普勒天气雷达观测到的中尺度气旋相联系。文中对中尺度气旋的特征进行了分析，对主要参数（核半径、横切速度以及涡度和散度值）进行了计算，并与美国多普勒雷达观测的一些结果进行了比较     

中尺度对流系统形成的中层气旋性涡旋

尽管每年美国中部有许多对流系统出现,但一些对流复合体的碎云砧消散或移走之后,在卫星云图上只有少数可以很好地确定为典型的中层涡旋.本文介绍1981-1988年中尺度对流系统生成涡旋(MCV)事件的气候分析结果,并讨论涡旋环流明显时的天气背景.针对许多个例,用最近的探测资料考查了卫星云图判别的MCVs每个发展阶段的运动学和热力学特征.对MCVs的形成和维持似乎有益的大尺度环境场特征包括弱的气流、弱的垂直切变、弱的环境相对涡度以及强的水平和垂直湿度梯度.可以用涡度方程的形变项解释观测到的中尺度涡旋快速生成的情形. 大多数MCVs出现在MCC型(即圆形的)系统中,但所有记录的个例(1981-1988出现在美国中部的24次事件)中只有一半起源于那些在大小和生命期上满足Maddox严格的MCC判据.此外,因为一些MCVs从尺度小且生命期相对短的对流系统中出现,所以,天气背景以及潜热释放的数量可能成为决定MCSs是否导致MCVs产生的重要控制因子.大多数MCVs(80%)首先在40°N以南观测到.既然许多对流系统在40°N以北形成,所以,MCVs在偏北地区稀少的现象并不是该地区缺乏对流系统的结果.     

中尺度强对流云系相互作用与热带气旋形成的数值模拟

本文是热带气旋形成的多尺度组合理论的续篇它以新的方法——数值模拟的结果支持了这一理论。特别是它进一步证实了“热带大气涡旋增幅效应”的存在,也进一步定量地解释了热带气旋前期低压环流的形成。     

用单多卜勒雷达确定中尺度气旋环流中心及最大风速半径

首先给出具有 Ｒａｎｋｉｎｅ 模式的中尺度气旋的模拟多卜勒径向速度图,然后利用多卜勒雷达观测的径向速度与实际气流间的几何关系,提出一种确定近似轴对称的中尺度气旋中心及最大风速半径的方法。     

单多普勒天气雷达反演中尺度气旋环流场的方法

给出具有Ｒａｎｋｉｎｅ模式中尺度气旋的模拟的多普勒径向速度图,利用中尺度气旋近似轴对称性及径向速度几何关系和付氏转换,建立ＧＢＶＴＤ方法,定量分析模拟的中尺度气旋内部流场结构,并利用郑州７１４ＣＤ多普勒天气雷达资料进行验证。     

肇庆市一次超级单体的多普勒雷达资料分析

利用广州S波段多普勒雷达资料,对2004年7月1日夜间发生在广东省肇庆市的一次强对流天气过程进行分析,发现引起这次强对流的风暴具有超级单体风暴的特征。这个超级单体南边出现两条明显的出流边界,分别位于钩状回波的西南和东南。相应的中低层径向速度图呈现一个弱中尺度气旋,旋转速度达12m·s-1。该超级单体的移动方向在盛行风向的右侧约30°,属于右移风暴。     

一次飑线过程多普勒雷达资料分析

利用济南CINRAD/SA多普勒雷达产品,针对2006年7月5日飑线天气过程,分析回波发展演变、流场结构,讨论外流边界、强下沉气流与大风的关系,分析组合反射率因子、垂直液态含水量、中气旋产品特征.结果发现,飑线过境时风速出现两个极大值,一个出现在外流边界影响时段,另一个发生在强回波下沉气流影响时段;在横槽南下过程中,飑线后部强入流不断补充,前侧暖湿气流沿着后部入流爬升,不断产生新的单体,使得风暴得以维持发展;在垂直流场结构上表现为前侧暖湿气流倾斜上升,然后主体部分向后倾斜,后部有冷空气注入,形成下沉气流,下沉气流在地面附近辐散,与前侧入流形成低层阵风锋,是造成地面破坏性大风的主要因素.在水平流场结构上表现为低层存在气流辐合上升运动,中层有气旋性旋转气流,风暴高层为辐散气流.飑线消散阶段后期中层出现MARC,带来大风天气,而同时伴有冰雹天气的风灾产生在飑线达到最强至开始减弱的时段.当回波强度≥50dBz,且垂直液态含水量≥35kg·m-2,当有中气旋时,有利于产生冰雹和大风天气;外流边界的出现,反映了强对流回波后部下沉气流较强,是灾害性大风的前兆.     

新一代天气雷达中气旋识别产品的统计分析

利用福建龙岩新一代天气雷达资料对2003—2007年中气旋产品进行统计分析,重点对经人为判定确认为中气旋,并持续3个体扫以上中气旋特征及其对应风暴的特征进行分析。分析表明:持续3个体扫以上中气旋对应风暴与冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气的产生有很好的对应关系,通过对典型强对流天气过程分析,得出了中气旋发展高度、最强切变高度变化规律,切变、中气旋强弱与不同类型强对流天气的对应关系。为预报员及时准确预报短时强降水、冰雹、雷雨大风提供参考依据。     

新一代天气雷达超级单体风暴中气旋特征分析

超级单体风暴常伴随着冰雹、雷雨大风等强对流天气,最本质的特征是有一持久深厚的几千米尺度的涡旋——中气旋。利用2003--2009年福建龙岩新一代天气雷达观测到的32次超级单体风暴,分析了超级单体风暴中气旋的时空分布、结构特征以及旋转速度大小、中气旋顶和底的高度、伸长厚度以及切变值等特征量。结果表明：90％以上的超级单体中尺度气旋是与冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气相联系的。统计8次有详细灾情的雷雨大风或冰雹天气过程发现,中气旋强度不断加强,中气旋厚度加大,最强切变中心突降时将产生大风或冰雹等强对流天气。     

Single-Doppler Radar Analysis of a Mesocyclone in the Taiwan Strait

In this study, the kinematic and precipitation structures of a mesocyclone associated with a hook echo were analyzed using single Doppler radar data. The mesocyclone was embedded in a mesoscale convective rainband near northern Taiwan coastline on 10 September 2004. The synoptic environment was characterized by a moderate convective available potential energy (CAPE) and a moderate ambient vertical shear from surface to 5 km.In addition, a pronounced low-level mesoscale shear/convergence zone, which resulted from the interaction of two tropical depressions, was also identified in the northwest coast of Taiwan,providing a favorable dynamic condition for the development of the mesocyclone. Analyzing single Doppler dipole signature shows that this mesocyclone formed initially at low levels, then deepened and strengthened rapidly into mature stage with the vertical depth exceeding 8 km. The diameter of the mesocyclone decreased with the height at the time of vortexgenesis, and then evolved into columnar structure accompanied with the broader diameter in middle layer. The mesocyclone lasted for about 2 h. The Ground-Based Velocity Track Display (GBVTD) method was applied to retrieve the axisymmetric circulation of the mesocyclone. The GBVTD-derived primary circulation showed the radius of maximum wind (RMW) of the mesocyclone was about 5--6 km and varied from inward tilting to outward tilting with time. The axisymmetric radial wind field was initially characterized by a low-level inflow inside the RMW and outflow outside the RMW, respectively. The strongest reflectivity was associated with a stronger updraft near the RMW, and a weak downdraft was located at the center of the mesocyclone.Subsequently the downdraft and reflectivity near the mesocyclone center strengthened obviously, accompanied with the low-level outflow, strong updraft as well as high reflectivity extending outside the RMW. The relative tangential wind initially exhibited a wavenumber 1 asymmetric structure with the maximum wind region at the left portion of the meso cyclone and shifted counterclockwise with height. The axisymmetric tangential wind strengthened and reached its maximum intensity with a value about 20 m s-1 at z=1 km. After that the axisymmetric tangential wind decreased rapidly, meanwhile the wave-1 asymmetric structure redeveloped with the maximum wind at the left-front of motion. In summary, the evolution and structure of the mesocyclone is similar to that observed within a non-supercell mesocyclone. It is worth to mention that the axisymmetric circulation characteristics of the mesocyclone at its mature stage are very similar to those observed in a mature typhoon. However, there are significant differences, i.e., the size is much smaller, the lifetime is much shorter, and the downdraft in the center is produced by precipitation instead of compensating subsidence.     

河北省廊坊“20200625”强超级单体雷达回波特征分析

摘 要：利用常规观测、北京和天津多普勒天气雷达探测等资料,对2020年6月25日夜间发生在河北省廊坊市一次冰雹、雷暴大风和短时强降水等强对流天气过程进行分析。结果表明：此次超级单体风暴发生的背景条件为高空冷涡前部高空槽叠加地面冷锋系统,高CAPE值、强垂直风切变以及适当的0 ℃和-20 ℃高度等为其发展维持提供了有利的环境条件。超级单体属于右移强风暴,发展演变过程中回波形状不断变化,中气旋特征持续存在,回波垂直结构呈现出回波墙-回波悬垂和有界弱回波区-三体散射和旁瓣回波等典型超级单体雷达回波特征。在本次过程中,55 dBz及以上强回波迅速向高层伸展后迅速下降并配合较低的强回波质心高度,预示地面将出现大冰雹和灾害性大风;VIL最大值达到55 kg?m-2可以作为本地发布冰雹预警的指标,发布冰雹预警时间可以提前12 min;将VIL值升到40 kg?m-2作为地面灾害大风预警指标,发布雷暴大风预警的提前量为24 min。三维空间图像可以直观地展现出超级单体的空间结构。     

江苏阜宁龙卷超级单体风暴的雷达资料分析

2016年6月23下午,江苏阜宁发生罕见的冰雹、龙卷特大自然灾害,造成了巨大的经济损失和人员伤亡。本文利用盐城SA新一代雷达资料分析此次过程的风暴特征,并与2018年5月12日邢台的冰雹大风天气过程进行简单对比。结果表明:阜宁龙卷发生于200 hPa高空急流出口区右侧,为500 hPa槽前强盛的西南暖湿气流控制,中层存在干冷空气,低层有明显的切变,环境场具有高对流有效位能(CAPE)、较强的垂直风切变(WSR)和较低的抬升凝结高度(LCL);阜宁龙卷产生前,风暴的最大反射率因子强度(Zmax)、强回波中心高度(HT)、回波顶高(TOP)持续增加,垂直累积液态含水量(VIL)激增,龙卷发生前2个体扫,HT和VIL出现骤降;阜宁龙卷过程出现明显的三体散射现象,对大冰雹预警具有指示意义;阜宁龙卷风暴具有经典超级单体的钩状回波和强中气旋特征,并伴有TVS,是一例由庞大的超级单体风暴形成龙卷的特大灾害,相比于邢台冰雹大风过程,其旺盛阶段的风暴参数明显大于后者。     

一次强对流风暴的新一代天气雷达特征分析

利用兰州皋兰山的CINRAD/CC多普勒天气雷达资料,对2005年5月30日15～19时发生在甘肃中部地区的一次强对流风暴进行了分析。引起此次强对流风暴的中尺度天气系统是飑线,飑线尾部位于甘肃中部的强雷暴区在15时生成,沿东南方向移动,在16时15分至17时03分多单体风暴加强合并为超级单体风暴,并呈现出人字型回波、带状回波特征。此次超级单体南边出现2条明显的出流边界,一条位于钩状回波的西南,一条位于钩状回波的东南。超级单体左前方的低层反射率因子呈现明显的倒“V”字型结构,最大的回波强度出现在有界弱回波区之上,其值>70 dBZ,相应径向速度图呈现出成熟的中气旋特征,期间垂直液态水含量持续偏高,最大垂直累积液态水含量>70 kg/m2,回波顶高达17～18 km,该风暴具有强烈超级单体风暴的典型特征。