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。     

垂直积分液态水含量在地面大风预报中的应用

利用天津塘沽的CINRAD-SA型新一代多普勒雷达体扫描垂直积分液态水含量(VIL)产品资料,结合地面大风灾情报告和实况资料,对地面灾害性大风出现前VIL值的演变、发展情况进行了统计分析。结果表明:VIL值达到30kg/m2是地面灾害性大风出现的阈值,VIL值达到或超过40kg/m2则可以看作是大风的一个预警指标;VIL值达到最大后的快速减小意味着将出现地面灾害性大风,VIL值快速减小后的突然跃增则是地面灾害性大风开始的标志。应用评分系统命中率、误警率、临界成功指数检验了上述预警指标,结果表明VIL产品预警地面灾害性大风是可用的,而且随时间调整阈值大小,可以大大提高地面灾害性大风预警的命中率和临界成功指数;地面灾害大风出现前预报员有12～18min的时间用于发布短时、临界大风天气预报和大风预警。     

暴雨过程中强降水中心的多普勒径向速度场分析

降水区中的逆风区往往和强降水中心或强对流回波密切相关，对这种小尺度的多普勒速度场特征深入研究有助于对强对流回波的发展或消散的认识。本文选取2005年8月15日～17日山西省出现的一次大范围强降水天气过程的多普勒资料，发现强降水中心往往和多普勒速度场中的逆风区有很好的对应关系，并从逆风区的厚度、尺度、强度（速度切变）等方面作了详细地分析。     

多普勒雷达资料在闽北持续性暴雨预报中的应用

对2006年6月3～8日出现在闽北的持续性暴雨过程从环流形势、雷达回波产品、数值预报产品等方面进行了分析。分析表明，利用这些资料可对暴雨的落区、强雨团的出现和结束时间、强雨团的降水强度、强降水的出现时段等作出较为精细的预报，对今后灾害性天气的预报服务有一定的启示作用。     

改进的雷达回波顶高、垂直积分液态水含量及其密度算法

鉴于新一代天气雷达回波顶高和垂直积分液态水含量产品的若干缺陷,提出其改进算法,并增加垂直积分液态水含量密度算法。改进的回波顶高算法通过极坐标方式将该产品的空间分辨率从4 km×4 km提高为1°×1 km,且通过垂直线性内插处理得到更精确的回波顶高值。改进的垂直积分液态水含量算法通过扩大计算范围（460 km）满足监视来自上风方向对流的需求,通过去掉18 dBz阈值的限制、提高空间分辨率（1°×1 km）以及保存未分等级的数据,从而提高其产品的精细化分辨能力,以满足监视初生天气潜在发展的需求。通过对比分析算法改进前后的回波顶高和垂直积分液态水含量产品以描述改进产品的优点,结果表明：改进后的回波顶高产品已无原产品中的锯齿状振荡;回波顶高值大于等于改进前的;改进的垂直积分液态水含量产品纹理更加光滑、结构更加精细。相比垂直积分液态水含量,垂直积分液态水含量密度更适合作为冰雹判别指标。     

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。     

中国地区夏季6～8月云水含量的垂直分布特征

基于观测资料的夏季云水含量时空分布情况对于数值天气预报、气候预测以及人工影响天气试验都十分重要。本文利用CloudSat卫星资料, 分析了2006～2008年中国地区夏季月平均云水含量的垂直和区域变化特征。结果显示, 青藏高原地形以及东亚夏季风对月平均云含水量分布具有明显影响。中国中部纬度上对流层中层的月平均液态水含量比南部及北部的量值大。各月平均云液水含量垂直廓线存在两个不同高度上的峰值区, 原因可能主要是受大尺度参数的控制, 以及受到青藏高原和东亚季风环流的影响。平均冰水含量纬向垂直分布的高值区主要在对流层中上部。本文中所揭示的云水含量特征为天气和气候模式改进、人工影响天气及云—辐射相互作用提供了重要的基础信息。     

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。     

陕西中部一次冷涡飑线天气特征分析

对2013-07-31陕西中部地区一次罕见的强对流天气过程气象要素演变及雷达回波特征进行分析,发现该次过程为一次典型飑线天气过程。对此次飑线的生成原因、变化特征进行综合分析,结果表明:此次飑线天气过程是在高空冷涡后部西北气流控制的天气环流形势下出现,高空冷平流和低层暖平流的配置加剧了层结不稳定性。雷达回波图上,飑线以后续线型为主,呈典型的带状回波;强回波的雷达反射率因子、强风速辐合带、垂直累积液态水含量高值中心强弱交替等特征,对此类飑线天气的发生有较好的指示意义。     

垂直螺旋度的拓展研究及应用

垂直螺旋度Hp由垂直速度和垂直涡度构成,反映涡度的垂直平流。通过尝试将Q矢量引入垂直螺旋度进行研究,即基于Q矢量散度和垂直涡度构造出一种新型垂直螺旋度HQ。HQ为Hp的拓展形式,二者差别主要在于计算HQ时无需求解垂直速度。同时,结合一次典型的江淮梅雨锋气旋暴雨过程研究,结果表明,HQ对降水落区及降水强度水平分布的不均匀性均具有较好的反映能力,且揭示出暴雨上空垂直涡度平流呈倾斜分布特征。进一步分析表明,对于垂直涡度而言,HQ三维空间分布特征与辐合的Q矢量散度有更多的相似性,这在一定程度上反映出HQ与Q矢量散度联系更为密切。     

使用VIL选择人工增雨作业区域

本文利用长春多普勒雷达资料,分析了层状云降水整体VIL及0℃层上、下VIL的分布特点,指出VIL较雷达强度回波更适用于人工增雨作业区域的选择,0℃层上部VIL对北方人工增雨作业区域的选择更具指导意义。     

两种垂直累积液态含水量产品的应用对比分析

结合雷达体扫工作模式以及风暴单体垂直结构分布,利用CINRAD气象产品软件包提供的基于单体和格点的VIL产品,对滨州SC雷达监测到的几例强对流风暴单体个例进行分析发现,两种VIL产品的变化趋势基本与风暴变化同步,对灾害性天气发生的预警具有较好的指示意义;一般情况下,基于单体的VIL数值大于基于格点的VIL数值,尤其是发展成熟、孤立的强风暴单体表现更加明显,可以作为判断风暴单体强度的定性指标;对于多单体风暴,由于风暴质心识别等因素会造成VIL数值误差增大,而雷达体扫模式的限制可能造成VIL数值失真。     

柳州“4·09”致灾冰雹的超级单体风暴过程分析

利用柳州和桂林天气雷达(SB)资料和相关实况资料,对2016年4月9日夜间柳州一次强雹暴天气的环境条件和雷达回波结构演变特征进行了详细分析。结果表明:(1)雹暴发生在低层热低压发展,中层有冷温槽发展东移,高层有急流的背景下。地面干线和中尺度辐合线触发的对流云团在不稳定层结和较强的深层垂直风切变作用下发展为超级单体。(2)超级单体的低层反射率因子呈现出明显的钩状回波或倒"V"型人流缺口。反射率因子垂直剖面呈现出典型的有界弱回波区、回波悬垂和回波墙。最大的回波强度出现在沿着回波墙的一个竖直的狭长区域,其值达到65 dBz。相应的中低层径向速度图呈现出一个强中气旋,旋转速度达到24 m·s。该中气旋的发展和维持使得超级单体风暴发展并维持。(3)得出大冰雹临近预警的雷达参数量化指标:最大反射率因子达到60 dBz,中等强度以上中气旋,VIL值和VIL密度分别达到60 kg·m~(-2)和5.0 g·m~(-3),50 dBz以上强回波区伸展到-30℃层高度以上。     

降水性层云含水量跃变对应的微结构观测研究

利用长春2007年5月16日的一次层状云降水过程的飞机观测资料,并结合天气图、卫星云图及雷达回波等资料,综合分析了此次降水过程中粒子浓度、粒子谱、雷达垂直累积液态水（vertical integrated liquidwater,VIL）、微波辐射计积分液态水（liquid water content,LWC）以及地面雨强特征。研究表明,层状云微结构在水平方向上的起伏较大,出现两次典型的含水量跃变：第1次液态水跃变主要是因为粒子浓度增加;第2次液态水跃变是因为粒子浓度和粒子谱共同作用的结果;雷达VIL值和地面雨强两者呈正相关。     

雷达VIL在局地强对流天气应用中应注意的几个问题

结合兰州新一代天气雷达的使用情况,介绍了其物理量产品中垂直积分液态含水量(Verti-cally Integrated L iqu id W ater Content,)的理论计算模式,从雷达观测距离对VIL计算的影响、VIL理论模式中的反射率强度和探测高度对VIL计算的影响及VIL在强对流天气识别中受季节变化的影响3方面提出了思考,以期为今后应用VIL识别强对流天气提供参考。     

VIL中心区自动识别、跟踪和临近预报

利用多普勒天气雷达体扫数据资料计算垂直累积液态含水量(VIL)，用逐步增大初始阈值法识别VIL中心区；利用动态预测面积比法、分类跟踪法以及中心区面积守恒原则相结合的方法对中心区进行跟踪；运用线性最小二乘法、线性集成法和线性外推法对中心区的重心位置进行临近预报。实例结果表明：所使用的方法能很好地识别、跟踪和预报VIL中心区。     

VIL在识别冰雹云中的应用及估测误差分析

介绍了兰州CINRAD/CC(3830)多普勒雷达体扫描资料中垂直累计液态含水量VIL产品资料的生成技术及其估测误差分析,并结合甘肃中部地区降雨和降雹实测资料,提出了VIL(3km×3km)识别冰雹云的判别指标,有益于CINRAD/CC(3830)多普勒雷达在甘肃人工防雹增雨作业中有效应用。