圆锥形雹块微结构的分析研究

冰雹微结构的研究是冰雹微物理研究的基础,它对成雹机制的研究、冰雹数值模拟以及人工抑制冰雹等都具有一定的价值。利斯特(List)、麦克林(Macklin)、雷伊(Rye)、列维(Levi)等对冰雹的晶体和气泡结构进行了许多实验研究。徐家骝、施文全、李子华等对我国雹块的微结构也作过许多分析。但以上工作多研究球形雹块,对圆锥形雹块的系统分析工作尚不多见。     

一次降雹过程的雹块微物理分析

一、引言人们对冰雹的认识是从研究降落到地面的雹块开始的.通过分析雹块的大小和形状,得到雹块的外观特征;通过分析雹块的内部结构,获得雹块的一些微物理特性.雹块的外观特征和微物理特性在一定程度上反映了雹块在雹云中的生长过程,因此,冰雹微物理     

冷涡背景下一次致灾超级单体雹暴过程的数值模拟

利用WRF模式,结合自动站观测资料、多普勒雷达资料和NECP再分析资料,对2018年6月13日山东中部一次冰雹天气过程的环流背景、触发和维持机制、雹云流场结构特征以及冰雹形成机制进行分析。结果表明:本次冰雹天气过程是在华北冷涡背景下,由中尺度地面辐合线触发生成的超级单体雹暴过程。降雨和下沉气流引发的地面冷池进一步增强了地面辐合;雹云顶端强辐散出流的抽吸作用是动力不稳定维持机制。WRF模式模拟的雹云具有有界弱回波、回波悬垂等超级单体特征。模拟雹云的成熟阶段0℃高度位于4km,超过40dBz的回波高度达到12km;在流场上主体为上升运动,且上升运动两侧存在上升→下沉→上升运动的转换,有利于冰雹的碰并增长。雪晶最初由过冷云水和云冰碰并生成,之后通过碰并过冷水转化为霰粒子,为冰雹生成提供了充足的雹胚。霰粒子和雹粒子在上升运动的带动下反复经过雹云中的过冷水累积带有利于自身不断增长并转化形成大冰雹。     

西昌一次降雹过程的数值模拟研究

利用三维冰雹云模式,对2013年4月29日四川西昌的一次降雹过程进行了数值模拟。模拟结果显示:该例冰雹云存在过冷雨水累积带;霰是冰雹的主要胚胎,雹块主要通过撞冻云水增长,其次是撞冻霰增长;模拟区域内液态降水量和固态降水量分别占地面总降水量的52%和48%,冰雹占固态降水94%;通过对该例雹云中冰晶、雪、霰、冻滴的微物理过程分析发现,在雹云发展的不同阶段,冰雹的形成机制不同。     

冰雹云提前识别技术研究

利用雷达强回波45dBz高度和降雹日08时月平均0oC层高度,对1991—2003年宝鸡雷达站观测的165d 231块对流云数值拟合,得出识别冰雹云的指标:处于发展中的对流云,雷达强回波45dBz高度大于或等于多年降雹日08时0oC层月平均值2.9km,将有冰雹酝酿形成。对降雹造成灾害的雷达回波分析表明:雷达强回波45dBz平均底部越高提前识别时间越长,顶部越高距离降雹时间越短,冰雹云可能是45dBz初始回波位于云体中部并向上、向下扩展发展而成。该方法对单体降雹平均提前识别12min,对超级单体平均提前识别18min;对多单体冰雹云平均提前预警18min,对飑线中的超级单体平均提前预警25min。     

冰雹云提前识别及预警的研究

利用雷达强回波45 dBZ高度和降雹日08时月平均零度层高度,对1991-2003年宝鸡雷达站观测的165 d 231块对流云数值拟合,得出了识别冰雹云的指标:处于发展中的对流云,雷达强回波45 dBZ高度大于或等于多年降雹日08时零度层月平均值的2.9 km,将有冰雹酝酿形成.对降雹造成灾害的雷达回波分析表明:雷达强回波的45 dBZ平均底部越高、提前识别的时间越长,顶部越高距离降雹时间越短,冰雹的形成是雷达强回波从云体的中部开始向上下扩展而成.该识别冰雹云方法对单体降雹平均提前识别12 min,而对超级单体平均提前识别18 min,对多单体、飑线中超级单体的降雹具有提前预警的作用,平均提前预警时间22 min.     

形形色色的冰雹

冰雹简称"雹块",固体降水物的一种.其单体称为"雹块",是直径大于5毫米的园球形或园锥形(也有不规则的)冰块.冰雹是以雹胚为核心,撞冻碰併大量过冷水滴而形成的.在含水量小的云区内生成不透明层,在含水量大的云区生成透明层或"海绵"层.雹块降自发展十分强烈的雷雨云.这种云又黑又厚,含水量大,上升、下降气流强,几经翻滚折腾,那雹胚有如小孩玩滚雪球似的,越滚越大,下降到地表面,     

圆锥形雹块生长方程和热平衡方程的初步研究

1982年6—7月,新疆昭苏地区取得的10586个雹块样品和1013个冰雹切片中,圆锥形雹块占59％.本文分析了圆锥形雹块的结构特征,提出了它在云中的生长方式.由此推导了圆锥形雹块的生长方程和热平衡方程,并从中得出云中临界有效含水量公式和垂直气流速度的表达式.这些工作为研究圆锥形雹块的生长过程提供了理论依据.     

高原五个雹块的同位素研究

通过对1983年7月23日及8月6日青海两次强雹暴降落的5个雹块的氘含量测定和给晶结构的分析及温度标尺的确定,得出了两次雹暴雹块的氘值为-65.8—-76.6％和-6.1—-58.6％。相应雹块生长的环境温度分别为-18—-23℃和-1.3—-27℃(高度7.7—8.6km和5.4—9.0km)。雹块胚胎为锥状霰,氘值分析表明,霰胚分别在-16.8—-19.5℃和-11.8—-20.8℃形成。雹块皆生长在云的中部和中上部。7月23日雹块是在上升气流中一直上升增长而成,而8月6日是经历一上一下运动增长而成。文章通过两种方法计算的上升气流速度,对雹块的轨迹作了有意义的讨论。     

气象科普小知识

正1、冰雹灾害及防御措施冰雹简称雹,是固体降水的一种,通常在发展强烈的对流云中形成,有极大的破坏性。贵州全年各季都有冰雹天气发生,降雹日数以春季最多,冬季次之。冰雹的特征:(1)局地性强,每次冰雹的影响范围一般长约数百米到十多千米,俗话说雹打一条线。(2)时间短,一次降雹时间一般只有2~10 min,少数在30min以上。     

1996年榆林地区冰雹天气分析

11996年榆林地区冰．雹天气气候概况1996年是榆林地区发生雹日17个，34县次，其中区域性冰雹2次，造成灾害的5次。多雹时段在6月下旬～7月中旬。其中7月9日～14日持续6d，是历年持续时间最长影响范围最大的冰雹过程。1996—06—26，神木、佳县、横山、绥德、子洲、清涧等县降雹，子洲境内冰雹最大直径40mm，该县成灾面积4220ha。2冰雹的天气形势、物理量场、雷达回波分析2．1天气形势分析影响榆林地区冰雹天气的环流形势可分为两种，一种为西北气流型，另一种为蒙古低槽或低涡型。2．1．1西北气流型。此型是造成榆林地区对流性天气的主要形…     

高原东部地区雹谱时空分布特征的分析

使用自己设计的筛式雹谱仪配合冰雹照象获得了13个冰雹过程的时、空观测资料。通过与711雷达回波的对照分析,得出高原雹谱的单调下降、双峰、均谱三种类型及参量,这里雹块的平均浓度为1.1个/米~3,作为雹块的第一生长层典型霰谱的平均浓度为48.5个/米~3,霰浓度比雹浓度大1—2个量级;单站谱的时间演变一般保持某种类型的特征,各雹径浓度的演变趋势基本上一致;谱宽浓度的空间分布存在多中心,两者的中心位置相重合,同时刻不同地点的谱型不都是同一种类型;谱宽10毫米等值线所包括的范围大致与20分贝回波包络区相吻合。     

旬邑冰雹云的数值模拟及累积带特征

在中国科学院大气物理研究所三维完全弹性冰雹云模式的基础上,把雨滴冻结过程作了进一步改进,增加了雨滴冻结成霰的过程.并利用改进后的模式模拟了陕西省旬邑县1999年7月17日的冰雹云个例,发现该例雹云中冰雹胚胎主要是冻滴,在雹云发展的初期阶段雹云中存在过冷雨水累积带,并且该处是雹胚产生的主要区域,雹块的增长主要通过雹与云水的碰并过程增长.对旬邑县1997～1999年14例冰雹云过程的模拟结果表明,旬邑冰雹云中冰雹胚胎以冻滴为主,绝大多数冰雹云都存在过冷雨水累积带,累积带维持时间约6 min,厚度4 km左右.     

云南一次典型降雹过程的冰雹微物理形成机理数值模拟研究

冰雹形成的微物理机理是人工防雹的重要科学依据,但对我国西南地区冰雹形成的微物理机理研究很少。利用中国科学院大气物理研究所三维冰雹分档云模式对云南2016年7月11日一次冰雹云过程进行了数值模拟研究,揭示了冰雹形成的微物理机理。此次冰雹云生成发展快,强度大,是西南山区典型夏季冰雹云。数值模拟的降水、降雹和回波强度等物理量与对应的观测量基本一致。模拟的冰雹云的最大上升气流速度达到28.7 m s?1。通过对冰雹形成的微物理过程分析研究表明,雹/霰胚的主要生成来源是通过过冷雨滴的概率冻结产生的冻滴,占95%,而冰晶碰冻雨滴产生的雹/霰胚仅占5%,这与国外和我国其他地区雹/霰胚产生的来源和冻滴所占比例有明显差别;形成的雹/霰胚直径多数集中在0.3 mm至3.0 mm范围,雹/霰胚主要通过对过冷云水的碰并过程实现增长,直径小于0.3 mm的雹/霰胚较难增长;大雨滴冻结成较大直径的雹胚,可促成短时间内形成冰雹;在雹云发展过程中存在短时的过冷雨水累积带,但过冷雨水累积带对雹/霰胚的增长贡献不大。     

青藏高原东部冰雹形成机理的数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所发展和改进的三维冰雹云模式,对青藏高原东部甘肃省玛曲县的一例冰雹云过程进行了模拟研究。结果表明:玛曲冰雹云中冰雹胚胎以霰胚为主;在地面降水中,固态降水占降水总量的46%,而霰占固态降水的65%,霰主要靠撞冻雨水和云水增长;雹云中存在较弱的过冷雨水累积带,累积带的维持时间也很短,累积带中的过冷雨水有利于雹块的增长,但不起主要作用;雹块的增长主要是通过雹撞冻云水,其次是撞冻雨水增长。     

大雹块成长的一种机制——1981年5月1日强冰雹过程分析

1951年5月1日,江淮之间产生了一次飑线强冰雹天气过程。这次过程中,产生的冰雹之大,在我省历史上少见;灾害严重,雷达回波有其独特之处。因而对其作了分析,井对大雹块形成的物理机制进行了探讨。 一、降雹实况 1981年5月1日19时30分至20时,在我省扬中县产生了历史上少见的大冰雹。雹云源于安徽,由西向东移动,雹区在扬中县呈东—西向分布,南北宽约4公里,东西长12公里,大冰雹区宽2公里,长8公里(图1)。新坝、联合、丰裕、三茅、城镇     

气象科普小知识

正1、冰雹灾害及防御措施冰雹简称雹,是固体降水的一种,通常在发展强烈的对流云中形成,有极大的破坏性。贵州全年各季都有冰雹天气发生,降雹日数以春季最多,冬季次之。冰雹的特征:(1)局地性强,每次冰雹的影响范围一般长约数百米到十多千米,俗话说雹打一条线。(2)时间短,一次降雹时间一般只有2～10min,少数在30 min以上。(3)受地形影响显著,山区地形越复杂,越容易发生冰雹。     

贵州地区冰雹云微物理过程及发展机制数值模拟研究

为了进一步探究贵州地区冰雹云的形成、发展机制和冰雹增长的微物理转化条件,运用三维冰雹云模式对该地区2012—2015年12个冰雹个例进行数值模拟研究,结果发现:各种水成物有利的空间分布是雹粒增长的物质基础,且上升气流与水汽相变之间存在一个正反馈效应,冰雹粒子主要以霰粒子为胚胎进行增长,增长方式以霰自动转化成雹为主。在再生冰雹云发展过程中,雹云首次发展过程结束时,高空仍维持4 km及以下很低的0℃层高度,是再生冰雹云发展的热力环境条件。降雹区地面气流辐散,导致两侧区域形成较强的气流辐合上升,是再生冰雹云发展的动力条件。气流在辐合的同时,又使原降雹区的水汽源源不断地向两侧气流辐合区汇合,是再生冰雹云发展的水汽来源。冰雹云中冰晶和霰粒子含量的迅速增加,为冰雹的再次增长提供了有利的微物理物质转化条件。     

不同云底温度雹云成雹机制及其引晶催化的数值研究

用二维准弹性冰雹云模式模拟了中国不同地区的冰雹云的成雹机制和人工引晶催化的效果,结果表明：强对流云中自然初始降水元的形成主要同云雨自动转化相关;云底温度较低的冰雹云的雹胚形成以云霰转化过程为主,暖云底的雹云则以雨霰转化为主。人工引晶的作用有三：（１）加强云中冰霰转化过程,雹胚过多争食防雹;（２）促进雨霰转化过程,使雹胚浓度增加,并且减少过冷雨滴,抑制冰雹碰冻过冷雨滴的增长;（３）使云的下部霰量增加,降低降水粒子的增长轨迹,阻碍霰雹的增长。多次催化有时比一次大剂量催化的防雹增雨效果好。     

西藏冰雹的观测

1981年6—7月间,我们在西藏高原地区考察云物理特征时,对西藏地区降雹实况,应用了摄影的方法,拍摄了冰雹云降落的雹块,分析了冰雹谱分布和冰雹结构,同时也收集了几个台站历年观测冰雹的资料。经分析研究,对西藏高原冰雹云和冰雹结构等特征得到了初步的结果。