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。     

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     

白城市2012年两次强对流天气对比分析

通过分析2012年6月12日和7月1日发生在白城市境内的强对流天气的环境背景和多普勒雷达资料、探空资料表明：两次强对流发生前,强对流发生地附近低层垂直风切变较大,抬升凝结高度较低,空气湿度较大,对流有效位能（CAPE）较大。雷达资料显示：两次强对流天气中,产生强对流天气的雷达回波强度均超过45dBz,且存在明显的“钩”状,强天气产生在“钩状”回波附近,回波具有“WER”或“BWER”结构。冰雹和短时强降水回波均具有较大的VIL值,速度场上存在“逆风区”或“中气旋”。不同之处是产生冰雹的强回波高度超过一20℃等温线高度,一般强回波高度超过8km,产生短时强降水的强回波高度较低,一般在6km左右处,,产生龙卷的强回波VIL没有冰雹和短时强降水大,两次龙卷过程的母体虽然回波形态、强度和高度各异,但均具有“钩状”回波结构,且速度场都存在中气旋。另外,雷达导出产品中的中气旋识别产品对强对流天气的监测有重要的应用价值,尤其是TVS识别对龙卷发生有一定指示意义,雷达超前于龙卷发生约半小时识别出中气旋,这对龙卷的预警非常有意义。     

一次龙卷过程的多普勒天气雷达和闪电定位资料分析

利用WSR-98D多普勒天气雷达和闪电定位资料分析了2003年7月8日发生在安徽省无为县境内的一次龙卷过程。此次龙卷产生于低空急流左侧，动力、热力条件均为较有利的大尺度环境，多普勒雷达回波分析发现，龙卷起源于中高层向低层发展的中-γ尺度气旋中。闪电定位资料分析表明，龙卷发生前10min闪电活动开始频繁。龙卷出现后负地闪明显加大，且龙卷闪电存在于雷暴的发展后期、成熟和消亡阶段。此次龙卷的一些基本特征与通常结论有所不同，(1)雷达反射率因子小于通常结论；(2)龙卷风暴发展高度不是很高，回波顶高仅6～9km，类似于普通雷暴；(3)闪电活动中以负地闪为主，正地闪较少，并未出现正地闪一度占主导地位的现象。     

基于单多普勒天气雷达产品的强对流天气预报预警方法

本文对发生在常德新一代天气雷达探测区内的强对流天气(雷雨大风、冰雹、龙卷)在雷达回波强度场及速度场上的表现特征进行了归类分析,既用实例证实了美国强对流天气在多普勒天气雷达产品上的表现特征同样适用于中国,又对其表现特征进行了完善。在此基础上建立了适用于当地的基于单多普勒天气雷达产品的强对流天气预报方法,并根据雷达实时体扫资料对强对流天气进行语音、文字自动报警以及对风暴移向、移速进行预报作了实用性的探讨。在多普勒天气雷达产品应用还处在探索、起步阶段的我国,该方法为制作强对流天气预报提供了较系统的预报思路。     

2003～2004年强对流灾害性天气多普勒天气雷达产品特征分析

利用银川新一代天气雷达2003～2004年汛期监测到的12次强对流天气过程产品,主要包括：强度、速度、组合反射率、冰雹指数、风廓线、风暴追踪信息、垂直积分液态水含量、中尺度气旋等,特别是径向速度回波产品,根据产品图象特征,将其分为3类,分别从中尺度天气学原理等进行深入的综合分析,得出多普勒天气雷达的几种重要产品对强对流天气特别是冰雹天气的临近预报具有重要使用价值,同时与常规数字化天气雷达进行了对比分析。     

用CINRAD-SA雷达产品识别冰雹、大风和强降水

利用位于河北新乐的CINRAD-SA多普勒天气雷达（回波强度、回波顶高、速度回波、垂直积分液态含水量、组合反射率、冰雹指数、中气旋、风廓线等）产品,对发生在河北省中南部地区的冰雹、强风、大型降水天气过程进行了统计分析。从中得到了不同天气类型的多普勒雷达指标,为今后利用多普勒雷达识别各类天气提供参考依据。     

广东两次台风龙卷的环境背景和雷达回波对比

利用常规气象观测、广州多普勒天气雷达及NCEP/NCAR再分析等资料对比广东省佛山市2015年10月4日EF3级和2006年8月4日EF2级台风外围强龙卷过程。结果表明:两次强龙卷都发生在登陆台风的东北象限,低层辐合、高层辐散及中低空强劲东南急流在珠江三角洲叠加是其产生的相似环境背景。环境参数均表现为较小的对流有效位能、低的对流抑制与抬升凝结高度、强的垂直风切变和大的风暴相对螺旋度。两个龙卷母体均为微型超级单体,前者雷达回波强度更强,钩状回波特征更明显;都存在强中气旋和龙卷涡旋特征（TVS）,中气旋都在中低层形成后,向更低层发展最终导致龙卷。TVS比龙卷触地提前1个体扫出现,或与龙卷触地同时发生,中气旋和TVS的底高和顶高均很低。但两次龙卷触地前后,前者中气旋和TVS的底高和顶高出现突降现象,而后者中气旋和TVS的底高和顶高一直维持较低高度。龙卷触地前后,两者风暴单体的最强切变均出现剧增现象,但前者TVS的最强切变更强,比后者大1倍以上。     

江西局地强对流天气的多普勒天气雷达产品特征

利用江西省2002--2007年局地强对流天气过程的多普勒天气雷达产品资料,通过统计分析多普勒天气雷达最大反射率因子、垂直积分液态含水量及其密度、三体散射和中气旋等产品特征,对江西省突发性局地强对流天气的临近预报预警进行研究。结果认为,江西突发性局地强对流天气主要出现在春季和夏季,夏季突发性局地强对流风暴的伸展高度普遍比春季高。最大反射率因子≥55dBz可以作为局地强对流天气预警的临界指标,≥60dBz可以作为局地冰雹预警的临界指标;VIL密度≥2．8g/m^3可以作为局地强对流天气预警的临界指标,≥3．2g/m^3可以作为局地冰雹预警的临界指标,≥4．0g/m^3可以作为较大冰雹预警的临界指标。三体散射是大冰雹的有效判据。风暴内出现中气旋特征,应立即发布强对流天气预警。很多突发性局地强风暴不一定会出现中气旋特征报警,在这种情况下应通过分析径向速度产品来判断中气旋特征。     

两次强龙卷过程的环境背景场和多普勒雷达资料的对比分析

通过分析发生在安徽省灵璧县（2005年7月30日）和无为县（2003年7月8日）的两次强龙卷过程的环境背景场和雷达资料发现：（1）在环境背景场方面,两次过程都发生在高空有低槽和切变线、地面较为暖湿的环境中,且龙卷发生地附近都有低层边界（冷锋或雷暴外流边界等）,低层垂直风切变较大。不同之处是灵璧县龙卷0～1 km的平均垂直风切变较大,0～6 km的平均垂直风切变较小,而无为县龙卷的高、低层的平均垂直风切变都很大。进一步分析得出,在对流有效位能达到一定值后,密度加权垂直风切变对对流的组织和维持起到非常重要的作用。（2）在雷达特征方面,两次龙卷过程的母体雷达反射率因子回波不同于经典超级单体。虽然回波形态、强度和高度各异,但都存在强的中气旋,且其强核都出现在雷达可探测的最低高度。中气旋内部的垂直涡度都很大,达到2～6个中气旋单位（一个中气旋单位=10^-2 s^-1）。另外,雷达导出产品中的中气旋识别产品对强对流天气的监测有重要的应用价值,雷达超前于龙卷发生约半小时识别出中气旋,这对龙卷的预警非常有意义。     

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。     

河南长葛南席一次龙卷成因分析及雷达预警初探

利用常规气象资料、四要素自动气象站和多普勒天气雷达资料,对发生在2010 年7 月19 日05 时30 分左右长葛东部南席镇一次罕见龙卷天气成因进行分析,初步探讨如何应用多普勒天气雷达对类似强对流天气进行有效预警。结果表明：此次龙卷天气发生在中空急流与中低层辐合、高层辐散相互配置的有利环境背景下,中低空露点锋和强湿度梯度带为龙卷产生提供触发机制,龙卷产生于干、湿空气交界并靠近湿区一侧;龙卷发生前中气旋表现出较低的底高、逐渐变小的最强切变高度、降低的顶高、较小的方位角方向直径和较强的垂直风切变等特征,初步总结出识别龙卷的雷达探测中气旋预警指标。     

利用随机相位编码法恢复多普勒天气雷达二次回波

多普勒速度对分析和预报强对流天气,特别是中尺度气旋、龙卷等过程至关重要,但受多普勒基本原理的限制,天气雷达在提高最大不模糊速度的同时,必然导致速度探测范围减小,进而带来二次甚至多次回波的干扰。为缓解多普勒两难问题,本文基于CINRAD/SA天气雷达体扫模式利用随机相位编码方法恢复二次回波,拓展速度有效探测范围。实例证明随机相位编码方法能够恢复最强的两次回波,滤除其他次弱回波,大大提高了低仰角速度场有效数据的获取率,缓解固定相位下二次回波解模糊算法的局限性造成的距离模糊紫区问题。     

对流风暴内中气旋特征与强烈天气

利用江苏盐城CINRAD-SA新一代天气雷达2005-2008年的资料分析盐城及周边地区对流风暴内中气旋和各种强对流天气的关系。对SA雷达中气旋探测算法识别的中气旋特征进行统计分析,发现带有中气旋的高顶高底的对流风暴易产生大冰雹;低底和带有较小直径的中气旋的对流风暴有利于龙卷的产生;后侧人流急流进入风暴有时会导致中气旋切变剧增、中气旋的底和顶降低而产生雷雨大风;低底和含有较低旋转速度的前侧中气旋容易导致短时暴雨。含有中气旋的对流风暴通常产生在对流有效位能较高和垂直风切变较大的环境条件下。     

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。     

华南暴雨试验IOP-6期间6月9日长乐地区强降水风场结构的初步分析

华南暴雨第六次加强观测期间 (IOP-6), 1998年6月9日在福建长乐地区出现了一次局地性的强降水过程.该文应用单多普勒天气雷达资料及其风场反演结果对此次过程进行了初步分析, 从多普勒雷达反演的风场结构看, 这次过程与出现在3~5 km高度上的风切变有关, 在低层雷达回波图像上出现中尺度气旋波的结构, 强降水是气旋波活动的结果.     

070703天长超级单体龙卷的多普勒雷达典型特征

主要使用南京多普勒天气雷达资料,分析了2007年7月3日发生在安徽天长和江苏高邮的龙卷风天气,着重分析了中气旋和龙卷涡旋特征(TVS)等产品的典型特征.龙卷发生在飑线回波带的北端强烈发展的超级风暴单体中,回波带前沿存在强烈的水平风切变,使得回波带上不断有中气旋生成.对产生龙卷的超级风暴单体,龙卷发生30min前,雷达给出了中气旋(M)产品,该中气旋持续了7个体扫的时间(42min),在中气旋出现后第5个体扫,雷达给出龙卷涡旋特征(TVS)产品,龙卷涡旋特征持续了3个体扫,综合切变产品也给出了显著的提醒.实地调查结果,龙卷风和第2个TVS同时发生,龙卷风位置与TVS位置对应,但位于TVS的南侧,位于中气旋最大风速圈的南缘.虽然CINRAD/SA雷达的TVS产品有虚警的情况,但结合反射率因子、平均径向速度、中气旋、综合切变等产品的分析,对于龙卷监测和预警会很有帮助的.     

超级单体引发的龙卷天气过程分析

利用营口市多普勒天气雷达资料,对2005年8月10日16时10-20分左右营口市东南部六个乡出现的龙卷天气过程进行了简要分析,该龙卷发生前的主要天气形势是:一个东移的东北低涡引导高空槽,沿高空等高线冷干气流与低空的暖湿气流产生对流不稳定层结,超低空南支急流与低空西南风急流以及高空西北风产生的较大垂直风切变,有利于龙卷天气的产生.产生该龙卷的对流系统是由渤海湾生成的片状层状云和积状云混合降水回波.自东向偏北方向移动,15:50以后低层反射率因子的强降水回波移入大连北部与营口南部临近区域,在层状云降水中含有一些零散的和有组织的对流降水回波,主体为一个近似团状的对流系统,而龙卷产生自该系统南端的一个超级单体.最初的中气旋形成于8月10日15:56,相应对流单体的反射率因子还没有呈现出超级单体的特征,随后中气旋迅速发展加强,在16:02-16:08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,入流缺口位于超级单体移动方向(偏东南方向)的右侧,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56 dRz.在龙卷产生前几分钟和龙卷进行过程中,中气旋保持较强,而后迅速减弱,低层入流缺口渐渐消失.在龙卷进行过程中,相应45 dBz超级单体的反射率因子区局限在6 km以下,此系统为低质心的对流系统,产生的天气是龙卷,伴随有大风短时强降水,与冰雹的高质心对流系统有明显区别.同时也初步探讨了引发此次龙卷的生成机制.     

中小尺度天气系统的多普勒统计特征

利用广州新一代天气雷达资料，将多普勒速度和反射率因子及其导出产品特征进行分型，详细描述了各种类型多普勒速度特征的特点和分类方法。按不同类型中小尺度天气系统，对多普勒速度和反射率因子形状的各项特征以及反射率因子大小、回波移速及垂直累积液态含水量分别进行归纳统计，重点分析了多普勒速度的统计特征。结果表明：80％左右的雷雨大风包括下击暴流在多普勒速度图上表现为大风区型和近地层辐散型，产生强降水的速度场50％以上为辐合流场，24％为逆风区型。中气旋特征和弓形、钩状等特殊形状回波出现的几率虽然不高，但却是短时暴雨或大暴雨、冰雹、灾害性大风等强烈天气的重要标志。综合运用多普勒特征和环流背景，有可能改善强对流识别的准确率。     

我国地基天气雷达技术系统发展介绍

回顾了我国天气雷达从常规雷达发展到单极化多普勒,再到双极化多普勒,雷达获取目标的参数信息更加丰富的过程。分析了常规、单极化多普勒、双极化多普勒雷达工作原理及其产品信息。对于我国新一代S、C和X波段的天气雷达性能进行了研究对比。阐述了毫米波段多普勒测云雷达工作原理及其产品。对新一代天气雷达网进行了分析及展望,双极化将是我国天气雷达网升级改造趋势,为弥补新一代天气雷达探测盲区,小型移动电扫描雷达也是一种辅助主雷达网可移动灵活布网的趋势。