多普勒天气雷达中气旋产品在强风预报中的应用

在深入了解WSR-88D多普勒天气雷达产品——中气旋算法的基础上,对上海地区近6年间中气旋产品的几个重要特征参数进行了统计研究,并结合局地强风的个例分析,总结了上海及周边地区中气旋发生发展过程中各阶段的基本特征。最后综合参考雷达其他相关产品,提出利用中气旋产品进行强风预报的思路,以期为准确预报局地强风天气提供一些参考信息。     

多普勒天气雷达探测原理简述

介绍了多普勒天气雷达的探测原理,回波强度、多普勒速度和速度谱宽等物理量的意义及获取方法,并简要介绍了这些物理量在天气系统识别和天气预测中的应用。     

鄂东地区雷雨大风多普勒天气雷达回波特征

使用多普勒雷达速度场等资料,对2004-2005年发生在武汉附近五次灾害性大风过程进行了分析,同时,利用雷达风廓线产品(VWP)计算的0～1、0～3 km的风垂直切变和风暴相对螺旋度(SRH)等物理量,分析了低层环境风垂直切变与中气旋存在的关系.结果表明:(1)多普勒雷达速度图上灾害性大风有两个基本的特征:一是存在于相对孤立的风暴内的小尺度大风核,下击暴流尺度相近,是下击暴流在地面附近的反映;二是弓状同波后的大风区或尾入流急流.(2)强的低层垂直风切变下,风暴相对螺旋度较大,在强风暴发展过程中,强风暴伴随有中气旋的存在,天气也较剧烈.(3)多起下击暴流过程发生时回波顶、强回波中心高度下降,表明风暴减弱的开始是下击暴流开始形成的显著特征.     

台湾海峡中气旋结构特征的单多普勒雷达分析

2004年9月10日傍晚,在台湾北部海面大范围中尺度对流雨带中有一钩状回波并伴随中气旋。受台湾东北部和西南部海面两个热带低压系统的环流影响,海峡北部海面有一大尺度的风切辐合带,为中气旋发展提供了有利环境。文中利用台湾地区北部民用航空局中正机场多普勒雷达资料,分析中气旋特征,结果显示此中气旋由低层形成随后向上发展,最高可达8 km以上,内核直径先是低层大中层小,随后中层扩大与低层接近成圆柱状,之后快速减弱,整个过程约2 h。进一步用地基雷达风速轨迹显示法(GBVTD)反演中气旋成熟期间的环流结构变化,结果显示在分析期间,最大风半径维持在5—6 km,且随时间在高度分布由向内倾斜转化为无明显倾斜再到向外倾斜。轴对称径向风先在低层最大风速半径以内有外流,以外有内流,在最大风速半径处为上升运动区并伴随强回波,而在气旋中心附近为下沉运动区。随后气旋中心回波和下沉运动均逐渐增强,同时低层外流增强并扩散至最大风速半径外,相应的上升运动和强回波也移至最大风速半径外。切向风先呈现波数1的非对称结构,最大风速区位于气旋移动的左侧,且随高度有沿逆时针方向旋转的现象,随后显著增强,分布趋于对称,最大轴对称切向风达20 m/s位于约1 km高度。此后切向风速逐渐减弱,同时波数1非对称结构又有加强的趋势,最大风速区位于移动方向左前侧。中气旋发展过程和结构同其他地区观测的非超级单体微气旋非常相似,其成熟期环流特征同台风结构也非常类似,不同之处在于其中心下沉运动及低层外流为降水所造成,且尺度和生命期均远小于台风。     

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。     

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     

三峡坝区一次强风害天气多普勒雷达回波分析

2002年4月15日夜间发生在三峡坝区的强风暴属于典型的地面冷锋侵入西南倒槽天气背景下的强对流过程,其瞬间最大风力达11级,降水强度达50 mm/h左右。多普勒雷达发现风暴成熟阶段的回波具有中气旋等特征。强回波历时近4 h,根据当地短时大风的记录近地面伴随较强的下泄气流,造成灾害性大风。灾害性大风的能量可能来自对流层中层对流不稳定能量的积聚,能量大小对风害的强度有很好的指示性,对流不稳定能量层消失时刻预示风害爆发时刻。此个例灾害性大风和强降水发生在最强回波、最高回波顶和最大垂直累积液态水含量之后。强烈的天气现象与天气雷达回波指示值之间的时间差可作为预报员今后预报此类天气的重要参考。     

安徽一次强烈龙卷的多普勒天气雷达分析

利用多普勒天气雷达资料,对2003年7月8日夜间发生在安徽无为县的强烈龙卷过程进行了详细的分析。该龙卷发生前的主要天气背景是江淮梅雨期暴雨的天气形势:一个东移的高空槽、强烈的对流不稳定和低空的西南风急流。低层垂直风切变很大并且抬升凝结高度较低,有利于强龙卷的产生。产生该强龙卷的对流系统最初是一条位于大片层状云降水区中的长对流雨带。在随后的演变中,对流雨带的南段逐渐消散,北段逐渐变宽,最终成为一个团状的对流系统,而龙卷产生自该系统南端的一个超级单体。最初的中层中气旋形成于7月8日22:49(北京时,下同),相应对流单体的反射率因子尚没有呈现出超级单体的特征。随后中气旋迅速加强,在22:55,反射率因子形态呈现出经典超级单体的特征:明显的低层入流缺口和其左侧的阵风锋,入流缺口位于超级单体移动方向(东北方向)的右后侧,低层的弱回波区和中高层的回波悬垂结构,最大反射率因子超过55 dBz。在龙卷产生前8min,即23:12中气旋达到强中气旋标准,相应的垂直涡度值达到2.3×10-2/s。在龙卷产生前几分钟和龙卷进行过程中,中气旋保持很强,但相应的反射率因子强度减弱,低层入流缺口渐渐消失。在龙卷进行过程中的23:29,雷达速度图像呈现出一个强烈中气旋包裹着一个更小尺度的龙卷式涡旋特征TVS,与TVS对应的垂直涡度值达5.0×10-2/s。上述导致龙卷的中层中气旋局限于4 km以下的低层大气,前后共持续了1 h 49 min,相应超级单体的高反射率因子区局限在6 km以下,属于低质心的对流系统,产生的天气是强烈龙卷,伴随有暴雨,但没有冰雹。文中还对此次龙卷的生成机制进行了探讨。     

2009年7月20日承德龙卷多普勒天气雷达特征

为了研究2009年7月20日发生在河北省承德市龙卷过程的多普勒天气雷达特征,利用承德CINRAD/CB多普勒天气雷达结合天气图、风廓线雷达、自动气象站等实况观测资料,对该次龙卷过程进行了详细的分析。结果表明:龙卷出现前低层大气相对暖湿,受高空冷涡影响,在对流层中层有较强的干冷空气下传,中高层有较强的垂直风切变。龙卷风出现过程中,在多普勒天气雷达径向速度产品上自低层到6.8 km都存在强烈的气旋性涡旋,风暴单体顶高、最大反射率因子高度、风暴质心高度等位置较高。垂直积分液态含水量产品显示在龙卷风出现前VIL数值产生了跃增,但40kg·m~(-2)以上维持时间短。定位分析表明,受风暴运动和结构影响,雷达龙卷涡旋特征位置位于实际龙卷风的东南侧。     

单多普勒天气雷达在热带气旋造成的暴雨分布预报中的应用

利用湛江714-SD型单多普勒天气雷达对“米克拉”热带风暴登陆时的观测资料和地面站雨量资料,分析了地面降水分布与雷达强回波的各项特征之间的关系,表明在热带气旋登陆过程中,关注降水的分布不均匀性有着重要的意义。     

一次降雪过程的多普勒雷达探测分析

文章应用多普勒雷达资料，并结合天气图、卫星云图等资料对2001年12月12日黑龙江省西南部地区一次大范围的较大降雪过程进行了分析。通过对这次较大降雪过程的多普勒雷达探测，分析了这次降雪回波过程的特征，分析了回波强度的不均匀性、速度场回波的低空急流和高度显示的二层云结构等特征，对大雪探测和预报都具有一定的意义。     

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。     

多普勒天气雷达资料在一次雨雪天气过程中的应用分析

利用多普勒天气雷达资料,对2004年12月21—23日发生在江苏的一次雨雪天气过程进行了研究,分析了雨雪发展的不同阶段,基本反射率场、基本速度场及降水系统风场和散度场垂直结构的演变特征,结果显示:降水云体中风场的调整往往预示着降水未来的演变,系统内部动力场结构的变化与降水的发生发展及消亡相联系。     

一次超级单体风暴的天气学成因及多普勒雷达回波特征研究

对2002年5月27日发生在安徽蚌埠地区的一次超级单体风暴过程的天气形势、卫星云图、雷达回波进行了分析,此次过程为该地区近50 a来发生的最强烈的一次超级单体风暴过程。本文尝试从常规的高空、地面环流形势中寻找特殊的异常信息,结合卫星云图、多普勒雷达资料对超级单体的结构及其演变过程进行分析。发现这次强对流性超级单体风暴过程是在较为有利的大尺度环流形势下,多尺度天气系统相互作用,由中尺度对流云体激发产生的超级单体风暴;文章揭示了该地区超级单体风暴的多普勒雷达回波典型特征,旨在对这类强天气的监测、识别和临近预报提供天气学及雷达回波分析的参考依据。     

用单部多普勒雷达径向速度资料反演的风场资料及其应用

利用安装在南京气象学院的天气多普勒雷达收集到的雷达资料,分析了在江淮流域大暴雨后期静止锋附近风场的中尺度结构特征。结果表明:静止锋附近的近地面层为冷平流,往上为暖平流。低层吹东北风,随着高度增大,风速减小,在2km高度附近风速最小,以后转为西南风,并反映出水平风场中存在垂直切变。     

多普勒雷达径向速度资料在对流天气预报中的应用

本文探讨了降水前多普勒天气雷达径向速度资料在对流性天气预报中的应用方法:图像定性分析法及EVAD技术定量分析法。并以2004年5日15时出现在石家庄的对流天气为例,详细介绍了利用这两种方法预报对流天气的步骤。通过对2004年10个对流性天气过程及其对应的径向速度资料的仔细分析,总结出几个定量的利用径向速度资料预报对流天气的指标,对流出现之前:(1)摩擦层开始出现辐合现象,辐合超前对流出现时间平均为8.2 h;(2)1.5°仰角径向速度图像上25 km范围内均出现了距离折叠现象;(3)25 km以内的低层50%出现了E或NE风,其他50%为S到SE风。另外,反查2004年5—6月径向速度资料发现:低层辐合和距离折叠均出现的日期,当天出现对流性降水的几率为77.3%。这些指标对预测预报石家庄地区对流性天气发生发展有一定指示作用,对其它地区也有一定的推广价值。     

多普勒雷达非降水回波在临近预报中的应用研究

本文研究了多普勒天气雷达速度图上非降水回波(不包括地物回波)的空间结构,并对太原雷达站两年多以来的多普勒天气雷达观测到的“非降水回波”的速度特征进行了深入、系统的分析。发现非降水回波的强度虽然很弱,但其速度回波显示出冷暖平流和大尺度风向、风速辐合(散)相结合的特征。统计结果表明,56次降水过程中,有52次降水发生前的非降水回波具有辐合特征,且非降水回波辐合特征的出现较本站降水发生均具有一定的提前量,为临近预报提供了一种新思路。     

WIND SHEAR IDENTIFICATION WITH THE RETRIEVED WIND OF DOPPLER WEATHER RADAR

Wind shear reflects that the wind field is not uniform, which is one of the primary factors which make the retrieval of the wind field difficult. Based on volume velocity process(VVP) wind field retrieval technique, the intensity of wind shear is identified in this paper. After analyzing the traditional techniques that rely on the difference of radial velocity to identify wind shear, a fixed difference among radial velocities that may cause false identification in a uniform wind field was found. Because of the non-uniformity in wind shear areas, the difference of retrieved results between surrounding analysis volumes can be used as a measurement to show how strong the wind shear is. According to the analysis of a severe convective weather process that occurred in Guangzhou, it can be found that the areas of wind shear appeared with the strength significantly larger than in other regions and the magnitude generally larger than4.5 m/(s·km). Besides, by comparing the variation of wind shear strength during the convection, it can be found that new cells will be more likely to generate when the strength is above 3.0 m/(s·km). Therefore, the analysis of strong wind shear's movement and development is helpful to forecasting severe convections.     

RETRIEVAL OF HORIZONTAL WIND PERTURBATION FIELDS FROM SIMULATED SINGLE DOPPLER RADAR OBSERVATIONS

The application of the single Doppler radar dataset analysis is usually confined to the assumption that the actualwind is linearly distributed or uniform locally.Following some dynamic features of convective weather,a conceptualmodel of moderate complexity is constructed,wherewith a horizontal wind perturbation field is retrieved directly fromthe single Doppler radar measurements.The numerical experiments are based on a 3-D cloud model-generatedconvective cell,whose radial velocity component is taken as the radar observations that are put into the closed equationsbased on the conceptual model to retrieve the horizontal wind perturbation field.After the initial field is properlytreated,the retrieval equation is solved in terms of the 2-D FFT technique and the sensitivity to noise is examined.Finally,contrast analysis is done of the retrieved and the cloud model output wind fields,indicating the usefulness of theapproach proposed in this paper.     

714CD多普勒天气雷达和711测雨雷达探测雹云的对比分析

利用７１４ＣＤ多普勒天气雷达和７１１天气雷达对１９９５年８月２６日一次较强单体雹云的对比观测资料,分析了南疆北部渭干河灌区单体雹云的结构及发展演变特点,比较并分析了两部雷达观测结果的异同及其产生原因。结果表明：７１４ＣＤ多普勒天气雷达与７１１雷达相比具有探测能力强、探测精度高的优势,而且在探测雹云的结构方面,与７１１雷达的探测结果基本一致,可以引用７１１雷达长期以来对雹云的研究结果。