下击暴流自动识别算法研究

针对下击暴流反射率因子核心下降和低层强辐散的流场特征,开发了基于多普勒天气雷达资料的下击暴流自动识别算法。首先采用风暴识别和追踪算法对风暴进行分类识别,计算风暴反射率因子核心下降的高度,同时对多普勒雷达最低层径向速度资料进行处理,寻找符合低空辐散特征的一维辐散矢量;其次利用二维识别技术合并成二维辐散特征,并采用一组质量...     

一次系列下击暴流事件的多普勒天气雷达分析

该文首次利用我国新一代天气雷达资料对一次系列下击暴流过程进行了详细分析。2003年6月6日在安徽定远县和肥东县交界处附近发展起来的一个孤立的强烈多单体风暴, 产生了一次伴随强降雹的系列下击暴流事件。此次系列下击暴流事件实际上是由多单体风暴中3个相继发展的对流单体分别产生的3次下击暴流构成的。每轮下击暴流触地前, 都伴随着相应对流单体反射率因子核心的逐渐下降。在首轮下沉气流触地前6 min, 1.5°到4.3°仰角的径向速度图上都出现向着风暴中心的辐合, 其中以2.4°仰角 (地面以上约3~4 km) 的辐合最明显。因此, 反射率因子核心的逐渐降低并伴随云底以上的速度辐合的多普勒雷达回波特征, 可以用来提前数分钟预警下击暴流的发生。     

三次下击暴流雷达回波特征分析

利用济南、徐州和临沂多普勒天气雷达资料,对发生在山东境内的3次下击暴流进行了分析.2009年6月27日和2006年7月25日强风暴不仅产生了尺度大于4 km的宏下击暴流,而且还产生了冰雹和强降水天气,风暴最大反射率因子维持在60 dBz以上,单体VIL在45～70kg·m-2之间.2009年7月8日对流风暴只产生了尺度...     

黔北一次下击暴流事件成因及雷达回波特征分析

利用地面自动站资料、探空资料、多普勒雷达观测资料以及ERA5逐时再分析资料对2021年5月15日发生在黔北的一次下击暴流事件成因及雷达回波特征进行分析。结果表明：（1）本次过程发生在500hPa槽前、西南低涡南侧、中低空急流北侧和地面锋前热低压内的大范围上升区内,地面辐合线是重要的触发机制。（2）大气为上干下湿不稳定状态,中等到强的垂直风切变维持,环境温度垂直递减率较大,低层有冷空气入侵,下沉气流接地时与周围大气形成10℃以上的温差,导致气流强烈辐散最终产生大风。（3）过程由多单体风暴引发,具有弓形回波、三体散射长钉、回波悬垂等结构特征,回波核强度在65dBz以上,大风出现时强回波核迅速降落。（4）大风发生前,风暴前侧有一支由前向后的斜升气流与后侧入流气流形成中层径向辐合（MARC）,大风出现时,低层有小尺度辐散区域,随后辐散尺度扩大,风速切变减小,大风强度减弱。     

2017年6月齐齐哈尔市一次下击暴流天气分析

本文利用CINRADCBROWSER雷达数据,对2017年6月30日齐齐哈尔市龙江县景星镇附近产生的下击暴流事件进行分析。本次下击暴流事件主要是由北部的对流单体不断发展融合产生,对齐齐哈尔地区共造成三次下击暴流,其中前两次下击暴流可观察到明显的弓状回波,第三次可观察到逗点回波;三次下击暴流均可观察到反射率因子核心的强度和高度有明显的下降过程,下击暴流的强度与反射率因子核心下降的高度和速度有关;径向速度图上三次下击暴流均有明显的辐合和辐散下沉过程,有明显正负速度对。     

两次下击暴流天气的环境背景及多普勒雷达特征

利用西安地面自动观测站资料、MICAPS资料和西安多普勒雷达资料对发生在陕西西安地区的两次下击暴流天气过程进行分析,结果表明:(1)2017年7月10日下击暴流发生在伴有冷空气侵入的环境背景场中,中低空垂直风切变弱,0～6 km垂直风切变为10 m/s,有弱的潜在不稳定能量;(2)2017年7月22日的下击暴流发生在副...     

陕西中部一次下击暴流的多普勒雷达回波特征

利用西安多普勒雷达产品资料对2006年6月25日发生在陕西中部的一次下击暴流天气进行初步分析,结果表明：强单体合并加强形成弓状回波并产生了33m·s^-1的大风天气;弓状回波反射率因子核心（60dBz）高度下降明显;垂直液态水含量高达70kg·m^-2;弓状回波中层辐合较强,多普勒风场中层辐合区特征比较明显。     

一次下击暴流天气的多普勒雷达资料分析

利用多普勒雷达基本反射率、径向速度资料以及径向速度计算的风切变结果,对一次典型的下击暴流天气过程进行了分析．结果发现：强对流单体合并加强形成弓状回波,在弓状回波前沿反射率因子梯度大值区产生下击暴流,造成地面强风灾害;下击暴流过程中,中层以上一直存在强度不断增大的径向风辐合,为系统发展提供动力支持;下击暴流发生时,底层会出现相应的径向风辐散,是地面大风的直接反应;高低层垂直切变反映了强对流单体内部风场配置结构为底层有较强的暖湿入流、高层有明显的上层出流、中层以上升气流为主,这样的流场配置正是一般强对流单体中的常见特征．     

一次下击暴流过程的多普勒雷达特征分析

本文主要利用高空及地面常规观测资料、卫星遥感监测资料和C波段多普勒雷达监测资料,对2012年6月20日下午14时30分产生在齐齐哈尔东部的下击暴流过程进行分析。结果发现:这次下击暴流主要是前期低层辐合并且配合了较好的层结不稳定条件使得对流发展起来;后期由于700 hPa干空气的卷入使得降水粒子在下降过程中蒸发,气团加速,最后在地面附近产生辐散性大风。在过程开始之前可以根据雷达探测到的反射率因子核高度的不断下降以及不同高度速度场的辐合辐散特征提前几分钟预警出下击暴流过程。     

江苏典型下击暴流风暴结构特征统计分析

为了研究江苏地区下击暴流的结构特征,利用常规天气资料、雷达探测资料、自动气象站观测资料和ERA5再分析资料等,选取2007—2018年江苏地区19个典型下击暴流过程进行统计分析。结果表明:江苏下击暴流的分布呈北多南少,以湿下击暴流为主,7月是下击暴流的高发月份,孤立风暴型下击暴流具有弱的天气尺度强迫和上干下湿的结构,风暴移速较慢,飑线镶嵌型下击暴流具有很强的天气尺度强迫特征,风暴移速较快。下击暴流影响期间地面温度变化剧烈,温度降低伴随有明显风速增大过程。统计显示,产生下击暴流风暴的环境温度平均垂直递减率为6.8℃/km,能够保证负浮力的维持,干冷空气被中层辐合气流夹卷进入风暴内进一步加强了下沉气流,使得下击暴流得以维持和加强。下击暴流的初生阶段,强反射率因子核心和中层径向辐合出现在下击暴流发生前20—30 min,成熟阶段,强反射率因子核心高度有明显降低,低层呈辐散结构。      

一次超级单体分裂过程的雷达回波特征分析

2016年6月7日下午鄂西发生一次伴有超级单体的强对流过程。利用常规地面和高空观测资料以及区域自动站、多普勒天气雷达等资料,对该过程超级单体形成的环境条件及雷达回波特征进行了详细分析。结果表明：（1）上干下湿不稳定层结、较高的对流有效位能与强烈的低空垂直风切变是有利于超级单体产生的环境条件,地面辐合线和鄂西北山区地形对超级单体的触发和增强起到关键作用;（2）宽大有界弱回波区以及位于其上的强悬垂回波,弱回波区前侧强入流与中层径向辐合（MARC）的存在,都表明超级单体具有降雹潜势;（3）大风核（27 m·s^-1）持续时间超过2 h、中气旋深厚持久、阵风锋、高空强冷平流下传以及风暴内部下沉气流的共同作用,导致了地面大风;（4）前侧入流槽口斜升气流强而持久且风暴顶辐散长时间维持,造成强降水。

     

2006年6月28日河南省强对流天气过程分析

利用濮阳、三门峡新一代天气雷达产品及云图、自动站等资料,分析了2006年6月28日河南省强对流天气过程.结果表明:濮阳新一代天气雷达基本反射率明显特征为弓形带状回波,对应径向速度上为一条明显的辐合线,强降水回波带和此中尺度辐合线位置吻合;三门峡新一代天气雷达显示,洛宁冰雹的组合反射率达65dBz,回波顶高达14～17 km,垂直液态含水量达55～65 kg·m-2,径向速度产品显示有中尺度气旋,以上特征早于降雹30 min左右出现.     

2006年6月28日河南省强对流天气过程分析

利用濮阳、三门峡新一代天气雷达产品及云图、自动站等资料,分析了2006年6月28日河南省强对流天气过程。结果表明:濮阳新一代天气雷达基本反射率明显特征为弓形带状回波,对应径向速度上为一条明显的辐合线,强降水回波带和此中尺度辐合线位置吻合;三门峡新一代天气雷达显示,洛宁冰雹的组合反射率达65dB z,回波顶高达14~17 km,垂直液态含水量达55~65 kg.m-2,径向速度产品显示有中尺度气旋,以上特征早于降雹30 m in左右出现。     

合肥一次低空风切变的观测与分析

本文基于合肥地面观测、机场自动观测系统(AWOS)、多普勒雷达、探空及FNL 0.25°×0.25°等资料,分析了2015年8月6日合肥一次较强风切变天气过程,并对其形成机理进行研究。结果表明:低空风切变发生前,肥西地区不稳定能量及上升气流较为活跃,有利于对流云团的发展。地面自动气象站的观测资料表明,低空风切变发生时,近地层的风向、风速和温度等气象要素均有突变;风暴的质心高度、最强回波高度和风暴顶高迅速下降,空中气流快速下沉,至近地面向四周辐散,因此该风暴属于下击暴流性质;径向速度图中明显的正负速度对也印证了低空剧烈的风向和风速切变。     

一次伴随阵风锋的下击暴流天气分析

利用湖北省区域站资料、Micaps常规观测资料和雷达资料,对2017年盛夏季节一次副高控制下的下击暴流事件进行分析,结果表明:①本次过程是一次典型的由脉冲风暴产生的大风天气,过程中出现明显的阵风锋;②受地形及局地热力条件共同作用,强回波向西南方向移动;③阵风锋形成初期与回波主体距离很近,强回波持续时间长,造成局地的强降水,强下沉气流和强降水导致了大范围的大风天气,此时大风主要分布在强回波移动方向的前沿附近;④后期阵风锋快速移动,远离回波主体,回波迅速减弱,强下沉气流向外流出导致地面出现大风,地面出现两条阵风锋,且两条阵风锋相遇,此时大风主要出现在两条阵风锋交汇处和雷暴冷出流最强处,对临近预报有一定的参考意义。     

柳州盛夏一次下击暴流特征分析

2021年8月3日柳州市出现一次伴有短时强降水和下击暴流的强雷暴大风天气过程。利用观测资料以及柳州自动站分钟级数据、雷达、风廓线等资料,对此次过程中下击暴流的成因进行分析。结果表明：①此次过程是在大陆高压与热带辐合带间中低层为一致东北气流的背景下,弱垂直风切变与强不稳定能量、深厚干空气源、近地面的干绝热递减等有利环境条件下,由地面中尺度辐合线抬升触发的。②下击暴流初始回波具有脉冲风暴特征,之后发展成多单体风暴;下击暴流发生前有反射率核心下降,低层入流及中层径向辐合增强等特征,其垂直结构表现为低层辐散、中层辐合、中高层辐合旋转。③地面大风出现前风廓线雷达风场有明显高空动量下传和低层风速减小,大风出现在低层风速开始增强时刻,早于低层风速最强时。④下击暴流的产生与降水粒子的拖曳作用和负浮力有关;地形作用使得强对流回波沿地形运动,且下坡地形与峡谷效应对极端大风的形成有叠加作用。     

2014年7月14日新乡强对流过程成因分析

利用常规和区域自动站观测资料、卫星和多普勒雷达监测产品及NCEP再分析资料,对2014年7月14日新乡强对流过程进行了综合分析。结果表明：高空东移冷槽与低层暖脊叠加使新乡上空形成明显的不稳定层结,而中低层暖湿空气在午后表现出明显的北抬和向高空扩展的趋势,使大气对流不稳定度进一步加强,有利于雷暴大风和冰雹强对流天气的出现;同时,强对流天气发生前0—6 km垂直风切变达到中等偏强程度,有利于对流系统的形成和维持。地面中尺度辐合线起对流触发作用,辐合线尾部前侧的对流云团发展更强更快。云团合并导致对流云团迅猛加强,对流单体合并有利于对流回波的暴发性发展及回波顶快速抬升。过程中雷暴外流边界也是强对流的重要触发机制,太行山脉东侧的雷暴外流边界受地形抬升作用,触发大范围分散的对流单体,导致了局地短时强降水天气。风灾主要是由多单体风暴中的下击暴流和雷暴外流边界造成的,下击暴流造成的大风比由雷暴外流边界导致的大风更强。此外,强回波中心强度增强、质心高度迅速升高,回波顶高和VIL值跃增等对强对流过程中局地冰雹预报有较好的指示意义。     

一次典型飑线过程多普勒天气雷达资料分析

对2002年8月24日发生在安徽的一次大范围飑线过程进行了分析。该飑线影响范围大、持续时间长,产生于对流层中高层槽后干冷空气向南大范围扩散,低层辐合,大气层结非常不稳定,深层大气垂直风切变中等的背景下,在其影响的广大区域产生大风和部分地区的冰雹和暴雨。雷达回波呈现弓形,伴有明显的雷暴出流边界(阵风锋),与弓形回波相对应的多普勒径向速度明显地预示地面大风的中层径向辐合(MARC)。而中气旋的存在,通过加速干冷空气向雷暴内的夹卷,加强了下沉气流。另外,弓形回波前沿中低层存在弱回波区,中高层存在回波悬垂,强回波区延伸到-20℃等温线之上,表明雷暴内上升气流很强,有利于大冰雹和强降水形成。分析还表明雷暴出流边界与雷暴之间距离的变化在一定程度上可以预示未来雷暴强弱的变化。     

江西一次极端雷暴大风过程的中尺度特征与成因分析

利用常规气象观测资料、区域站观测资料、EC再分析资料、FY-2G卫星资料和雷达资料,对2017年7月29日湖北宜昌一次下击暴流过程进行了中尺度分析。结果表明：(1) 此次下击暴流过程发生在副热带高压(以下简称副高)边缘,宜昌北部对流由冷空气触发产生,中部对流由冷空气绕流产生的偏东气流受宜昌西部山区地形抬升触发产生。(2) 下击暴流过程中伴随着气压陡升、气温骤降、风向突变、风速骤增的现象,气压突增和风向突变比风速骤增提早10 min左右出现。(3) 卫星云图显示大风出现的位置基本上在云团传播方向前沿云顶亮温梯度最大的区域。(4) 本次过程呈典型的脉冲风暴特征,初始雷达回波强度较强,高度位于4~6km,回波形态直立,且在地面大风出现前10min左右有明显的中层径向辐合特征(MARC)。(5) 回波受长江河谷地形阻挡以及副高的阻挡作用,在长江河谷移动缓慢,因此维持时间较长,并且出现两次加强,一次为回波合并加强,一次在三峡坝区附近受局地的热力和动力辐合作用加强。