汕头市2008年首场大暴雨过程的雷达资料特征

通过对2008年4月20日汕头市大暴雨过程的环流背景进行分析,着重讨论汕头新一代天气雷达资料在这次暴雨临近预报中的应用。分析表明：低空急流和逆风区是此次暴雨的重要特征。“浣熊”减弱后的低压环流受高空槽的引导向东移动,3股低空急流在粤东沿海辐合,为强降水提供有利的水汽条件和上升运动;雨团的移动受700hPa气流引导;强降水区雷达回波反射率因子为40～55dBz,强降水出现在850hPa暖式切变过境阶段;风向的辐合为维持强降水起到重要作用,汕头强降水出现之前,上游地区在速度场上出现中小尺度逆风区。     

2012年盛夏山东西部一次短时强降水天气的形成机制

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、卫星云图和雷达资料,对2012年7月4日山东省西部一次短时强降水的天气形势、物理量条件、云图和雷达回波特征进行分析。结果表明：在有利降水的大尺度天气系统背景下,低层冷空气和中尺度天气系统造成了本次短时强降水天气;低层925hPa和1 000 hPa的充沛水汽和辐合上升运动有利于强降水天气的发生,正涡度中心对应强降水中心;地面辐合线和低压环流造成本次短时强降水天气;中尺度对流云团和地面中尺度系统相对应,其位置和维持时间与强降水的落区和时间基本一致。雷达组合反射率因子〉45 dBZ的强回波区与强降水落区基本吻合;雷达平均径向速度产品逆风区中辐合流场的出现和维持及回波顶高的上升对应地面中尺度气旋式环流的形成和维持;逆风区中辐散流场的出现和维持及回波顶高的下降,对应地面中尺度气旋式环流的减弱;短时强降水出现的初期,垂直累积液态水含量出现了一个峰值,峰值出现时间提前于较强降水时段。     

“9.16”广东旱区罗定特大暴雨灾害天气成因分析

用常规天气观测资料、ncep再分析资料、卫星云图、天气雷达等资料对2009年9月16日出现在广东最少雨区之一的罗定市的强降水特大暴雨过程进行分析,结果表明:"巨爵"减弱后的低压系统移动缓慢,其与西伸的"方头"副高之间气压梯度增大,偏南急流在粤西加强和维持是形成"9.16"暴雨的最主要天气系统;边界层内持续的水汽输送和强辐合上升运动是特大暴雨产生的最主要原因;地面弱冷空气的渗透也为暴雨的产生提供了有利的条件;罗定特殊的地形对此次暴雨的形成也十分有利。卫星云图上罗定上空云系稳定少动和雷达回波上南北向的对流云带中的列车效应是这次强降水过程的显著特点。     

陕西中部一次区域性暴雨天气过程诊断分析

长治市2006年8月28日出现了暴雨天气过程,对该次暴雨的500hPa天气形势和700hPa切变影响系统进行了分析。并进一步对强降水主要集中时段的T213数值预报产品的相对湿度场、K指数场,FY-2C云区相对湿度廓线以及多普勒雷达降水回波特征进行了综合诊断,给出了该次暴雨的主要着眼点,为今后暴雨预报提供一些思路。     

一次中-β尺度局地大暴雨对流系统的雷达回波特征

利用新一代天气雷达产品对2006年6月18日永定一次中-β尺度大暴雨对流系统的雷达回波特征进行分析,探讨短时大暴雨的回波特征.结果表明:有利的大尺度环流、充足的水汽条件和较强的上升运动是产生强降水有利的天气背景.新一代天气雷达资料分析表明,强降水是由局地发展的对流回波加强合并产生的;中低层冷平流的入侵触发了强对流的产生,对流单体有明显的典型的液态强降水系统特征;逆风区及良好的垂直运动使对流单体发展加强,强降水区域尺度较大,与回波移向一致产生"列车效应",同时系统移动较慢,导致了强降水的持续.     

"2009.6.3"广东强降水过程分析

利用常规观测资料、数值预报、NCF.P1°*1°再分析资料、物理诊断量、卫星云图、雷达回波、地面自动站等资料,分析了2009年6月3日(以下简称"6.3")广东暴雨级强降水过程的特征,并探讨了此次暴雨级强降水的成因及落区.结果表明:此次天气过程是在高空槽、中层切变和地面低压槽共同配合下产生的;西北部暴雨发生在850hPa切变线南侧的风速辐合区,中部及粤东的暴雨与500hPa高空槽的移动有很好的对应关系.分析还发现:以大尺度天气为背景,充分分析数值预报可以大概确定强降水强度及落区,再仔细分析卫星云图、雷达回波、自动站等资料可以基本确定强降水发生、发展及结束时间.     

“17·7”榆林特大暴雨成因及多普勒雷达特征分析

利用MICAPS资料、NCEP1°×1°再分析资料以及榆林多普勒天气雷达产品,对2017年7月25—26日榆林市区域性暴雨、局地大暴雨成因进行分析。结果表明:500hPa短波槽、700hPa低空西南急流和850hPa中尺度切变线是本次过程的主要影响系统;700hPa西南急流为特大暴雨的主要水汽输送系统,同时为强降水的维持提供了不稳定能量。雷达反射率演变特征表明该次过程有两个强降水时段,第一阶段为位于榆林北部的带状回波和南部的孤立雷暴单体造成的局地强降水,第二阶段为回波前部不断生成并发展的多个强回波中心给榆林南部带来的大范围短时暴雨。径向速度图上,在第二阶段对称的正负速度中心表明700hPa存在明显的西南低空急流;过程期间低空急流与强降水的发生具有较高的相关性,持续出现的中心风速为15 m/s以上的西南急流对短时大暴雨的产生有重要作用,低空急流的强度直接影响着强降水强度,急流风速增幅越大,强降水雨强增幅越大。     

山西中部一次致灾暴雨中尺度特征

利用常规资料、自动站资料、卫星产品和雷达资料,对2010年9月19日发生在山西省中部的暴雨天气过程进行了综合分析,结果表明:①500 hPa副高强盛,由块状转为带状以及对应200 hPa图上东西向反气旋的稳定存在是低空横切变线形成和维持的背景因素,而低空低涡横切变线是暴雨的主要影响系统.②降水表现出典型的β中尺度特征,对流云团首先在低涡西侧形成,随着涡前西南气流的加强,迅速发展东移;横切变线上激发出的β中尺度强对流云团是暴雨的直接影响系统.TBB大小与未来1h降水量成反相关关系.700 hPa水汽输送的变化和500 hPa引导气流风向的变化对6h后对流云团的增强或减弱有指示意义.③此次强降水过程,与低空横切变线相对应,雷达强度回波上表现为线状回波带,其上大于45 dBz的区域即是暴雨区.④850 hPa上低涡西北侧冷平流的侵入使得低涡发展,500 hPa正涡度平流的存在是横切变线维持和发展从而导致强降水的动力因子.     

秦岭山区东麓一次短时强降水特征及成因分析

利用陕西省区域自动站常规观测资料、NCEP 0.25°×0.25°再分析资料、华山站地面雨滴谱观测资料、商洛市雷达观测资料,从宏观和微观两方面对2021年7月22—23日秦岭山区东部1次强降水过程特征进行分析。结果表明：该次山区暴雨在实况上具有强降水范围小、持续时间长、短时雨量大、极易引发地质灾害的特点。该次山区暴雨发生在弱天气强迫和强层结不稳定的环境下,由地形抬升和850 hPa冷平流共同触发此次对流。高层辐散抽吸使得上升气流加强,合并商洛市山阳县特殊地形的增幅作用共同造成山阳县法官镇短时雨强的极端性,小尺度地形作用下风的辐合和温度差异使得强降水在局地长时间维持。强降水在微观层面上表现为高浓度的小雨滴和部分大雨滴的共同作用。850 hPa水汽通量在此次暴雨预报中具有一定的指示意义,22日20时山区强降水在发展之前,商洛市东南部水汽通量突增至20～30 g·cm^-1·hPa^-1·s^-1。雷达上表现为商洛市北部和南部30～45 dBz的大片层积混合云回波长时间维持,局地回波云团的合并对应降水增强。     

一次局地对流性秋季暴雨天气过程分析

该文利用常规观测数据、区域自动站监测数据、雷达回波等资料,分析了2010年9月9日14时至10日05时贵阳市一次秋季暴雨的大气环流背景和物理量场的特征。结果表明：此次天气过程主要是由高空槽、中低层低涡切变和地面弱冷空气共同影响的结果。不稳定能量场上K指数大于等于38℃,沙氏指数小于0,湿对流有效位能CAPE值迅速升高,有利于对流系统的生成与发展。垂直速度场为持续存在且不断增强的上升运动;涡度场上中低层呈气旋性旋转,高层反气旋性旋转;散度场上呈近地面层辐合,中低层辐散,高层辐合的垂直分布,对近地面层的对流发展有利。结合雷达回波和地形地貌分析得出：带状强回波的出现正好位于山峰群的迎风坡一线,验证了此次强降水天气过程中地形抬升的积极作用。因此,高低空系统配合,近地面层的风场辐合以及地形的强迫抬升作用是此次秋季暴雨天气的主要特点。     

基于雷达资料的增雨过程分析

应用天津WSR-81S雷达体积扫描资料和地面降水实况资料对2000年8月2日天津市武清区进行的一次雹云高炮人工增雨作业进行了分析。作业后从地面降水实况资料上看,在作业炮点的上游出现了大降水中心,表明人工增雨作业可以改变自然降水的原始分布,增加局部地区的降水。利用降水时段的雷达体积扫描资料分析表明:循环往复的爆炸作业使雷达回波的强度减弱、高度降低、移动速度减慢。由于迎着雹云的移动方向作业,造成上游地区降水较大,大于45 dBz的强回波滞留在作业炮点的上游。     

变分回波跟踪算法及其在对流临近预报中的应用试验

目前业务上0—1 h对流天气临近预报仍旧以客观外推为主,采用不同外推算法,得到雷达回波以及降水的外推临近预报。以业务应用为目标,开展了变分回波跟踪算法在强对流天气临近预报中的应用研究。利用京津冀地区的8部新一代多普勒天气雷达逐6 min雷达组网拼图资料,选取2016—2018年夏季发生在京津冀地区的18个典型对流个例,开展变分回波跟踪算法和交叉相关法的0—1 h临近预报对比试验及检验评估。与传统的交叉相关法相比,变分回波跟踪算法采用变分技术求解雷达回波运动矢量场,在计算中使用两个严格的约束条件,运用迭代法进行求解,其得到的运动矢量场更为准确。结果表明,变分回波跟踪算法优于传统的交叉相关法,得到的30、60 min内雷达回波的形状、位置及强度的外推预报和实况更接近,定量检验评分更高:（1）京津冀地区4次典型对流天气过程临近预报对比试验表明,和交叉相关法相比,变分回波跟踪算法可以更好地预报出未来1 h内雷达回波的位置、形态和强度。（2）通过对18个典型对流个例定量检验,发现当雷达回波强度阈值为35和45 dBz时,无论是30或是60 min外推预报,变分回波跟踪算法的命中率（POD）和临界成功指数（CSI）都明显高于交叉相关法,且虚警率（FAR）更低;分天气类型定量检验发现,绝大多数天气类型,变分回波跟踪算法外推预报效果优于交叉相关法。      

可用于雨区边界的雷达方程和有意义的波束范围

目前使用的天气雷达方程不能用于雨区边界附近。为了研究数字雷达平均回波强度的分布、畸变和探测分辨率等规律的需要,本文发展出了可用于雨区边界的天气雷达方程。新建立的方程和已有的把波束限制在半功率点范围内,並假设半功率点范围内天线增益为常数的同类方程不同,它既考虑了半功率点以外的波束能量,也考虑了波束内天线增益的不均匀分布。本文以713天气雷达为例,从保证波束在降水区内时雷达方程能给出一定精度的回波强度和波束边缘进入降水区时能产生可探测回波这两个方面,利用新得到的方程,计算了有意义的波束范围,得到了一些在分析、使用雷达观测资料时值得注意的结果。     

一次强风暴天气闪电定位资料与雷达资料的综合分析

根据2003年6月19日河南一次强风暴天气的闪电定位资料和714CD雷达资料,利用统计和对比分析的方法,发现了闪电活动与雷达强度回波之间存在如下关系：闪电发生频数、强度和雷达回波强度在时间序列上有较好的一致性;在雷达回波发展的不同阶段,闪电发生的位置与雷达强回波位置有时相同,有时偏离,有时甚至无闪电发生;雷达回波速度场分析表明：在低层存在不利于对流发展的环境风场特征时,雷达降水回波在向测站移动的过程中趋于消散,闪电频数也随着减少;在降水回波速度辐合区,对应闪电活动频繁,这对于雷暴天气闪电短时预警工作有一定的参考价值。     

湖南人工增雨云型的分析判别与多普勒天气雷达指挥系统的研制应用

对湖南主要人工增雨对象——积云和积层混合云作了多普勒天气雷达回波分析与判别,发现对流云在不同发展阶段回波特征有明显差异,而积层混合云持续时间长,回波特征变化小。综合分析回波强度、回波顶高、含水量、云顶温度、回波移速、回波面积等参数,得出湖南的人工增雨指标和评分规则,并依此建立地面人工增雨多普勒天气雷达指挥系统。它可实现实时指挥,发布作业预警信息以及作业方位角、仰角、用弹量等作业参数指令,结合作业点GPS信息及GIS地理信息将指导产品通过网络分发到各作业炮点。试验表明,它能有效提高对作业时机的预判能力、对作业对象的选择能力以及对实时作业的指导能力。     

基于雷达回波强度面积谱识别降水云类型

基于谱分析原理提出了雷达回波强度面积谱的概念及算法,利用宁夏银川多普勒天气雷达回波资料,分析了不同性质降水云的雷达回波强度面积谱,并根据不同性质降水云雷达回波强度面积谱特征,提出了基于雷达回波强度面积谱识别降水云类型的方法,利用强回波面积（回波强度不小于40 dBZ的回波面积）占总回波面积百分比和基本降水回波面积（回波强度不小于20 dBZ的回波面积）占总回波面积百分比作为降水云类型判别的主要因子,提炼出基于雷达回波强度面积谱特征参数的层状云、积层混合云、对流云等不同类型降水云的判别指标,建立了基于雷达回波的降水云类型自动判识模型。利用该模型对2016-2017年6次强降水过程进行了降水云类型判别试验,模型准确判别出6次强降水过程中2次为对流云降水、4次为混合云降水,判别结果较好地反映了降水云类型,验证了判识方法的可行性。     

台风“鮎鱼”极端降水分析

1617号台风"鮎鱼"的降水异常强大,温州、丽水部分县市的过程雨量和日雨量超过历史极值,灾害严重。利用NCEP 0.5°×0.5°再分析资料、FY-2G卫星资料、多普勒雷达探测资料和自动站加密观测等资料,对其成因展开分析。结果表明:"鮎鱼"东面与强大稳定的副高之间构成东南急流;北面与缓慢东移的华北高压之间构成偏东风急流;南面是与西南季风相连接的西南急流;3支低空急流构建的切变辐合区是水汽辐合和不稳定能量的集合区,也是中尺度对流的强烈发展区,温州、丽水部分县市的极端降水由中尺度对流的持续发生发展引发。低空急流的长时间持续,特别充沛的水汽输送和冷空气的影响是"鮎鱼"极端降水的主要影响机制。冷空气影响期间,降雨回波发展旺盛,结构紧密,回波强度和降水效率等明显强于无冷空气影响时台风本体环流降雨回波。云顶相当黑体亮度温度(TBB)与台风降水有较好的对应关系,有一定预报参考价值。     

新一代天气雷达与闪电定位仪资料在一次区域性暴雨过程中的分析应用

根据一次大范围暴雨天气过程的闪电定位资料和多普勒雷达资料,利用统计和对比分析的方法,发现了闪电发生频数、强度和雷达回波强度在时间序列上有较好的一致性;在雷达回波发展的不同阶段,闪电发生的位置与雷达强回波位置有时相同,有时偏离,有时甚至无闪电发生;雷达回波速度场分析表明,在低层存在不利于对流发展的环境风场特征时,降水回波在向测站移动的过程中趋于消散,闪电频数也随着减少;在降水回波速度辐合区,对应闪电活动频繁。     

“2011.7.14”沈阳短时强降水多普勒雷达回波特征

为了更好的预报、预警超级风暴单体引起的短时强降水,利用沈阳棋盘山多普勒雷达、营口多普勒雷达和自动站及地面、高空等气象资料,对2011年7月14日沈阳强降水超级单体风暴进行分析。结果表明：地面辐合线和切变线提前于降水2 h产生,而且地面辐合线和切变线的位置与风暴的生成位置重合。强对流风暴具有超级单体风暴特征,风暴出现弓形回波;速度图上存在“v”型入流缺口,相应速度场上出现中气旋,营口雷达基本反射率最大值达到61 dBz,反射率因子垂直剖面出现弱回波区和回波悬垂。当雷达回波发现中气旋,并预计此中气旋能维持1 h左右或者雷达回波发现弓形回波,沈阳棋盘山雷达基本反射率强度超过45 dBz时,可发布短时暴雨或雷雨大风等强对流气象灾害预警。