济南CINRAD/SA雷达杂波抑制方案实施

本文结合济南CINRAD/SA雷达探测应用,探讨了根据雷达站的具体情况和气象条件的变化,进行CINRAD/SA雷达杂波抑制参数的设置,其设置值分正常传播和非正常传播两种情况.     

济南CINRAD/SA雷达发射高压故障诊断

雷达开机正常运行1～2个体扫之后,出现发射机自动切断“高压”和无人工线电压指示现象。在控制面板3A1上进行“故障复位”,又出现发射机“准加高压”状态,但加高压运行几分钟后继续出现上述类似故障现象;检查RDASC监控系统中“RDA performance and maintenance data”的“calibration check”项,发现KD值、杂波抑制数据错误,     

一次超级单体引发的秋季特大冰雹和龙卷雷达探测分析

利用烟台S波段双偏振多普勒雷达和荣成CINRAD/SA新一代天气雷达探测数据,结合探空、地面气象观测、ERA5再分析和冰雹、龙卷实地调查等资料,对2021年10月1日在山东半岛东部烟台、威海发生的特大冰雹和龙卷风暴的天气形势、环境参量和雷达探测特征进行分析。主要结果为：与气候平均场相比,造成本次强对流过程的500hPa东北冷涡异常强盛,850hPa自华南到东北地区西部有持续偏南水汽输送;在此异常环流背景下,山东半岛东部具有上干冷下暖湿、强的0～6km垂直风切变和对流有效位能等有利于强冰雹、龙卷发生的环境条件;近地面的风暴前低压、雷暴高压和冷池特征明显。降雹时的风暴呈现典型超级单体特征,低层具有明显的钩状回波和倒“V”字型前侧入流缺口,垂直剖面显示出明显的有界弱回波区、差分反射率柱（ZDR柱）特征;根据大冰雹落点和降雹开始时间等信息,统计对应雹云的反射率因子、ZDR、相关系数（CC）的中位数分别为48.7dBz、0.89dB和0.90;地面出现龙卷和大冰雹时,风暴顶辐散强度最大达到71.5m·s-1。后侧阵风锋对应的出流边界北端的偏北气流与风暴前侧的偏南气流形成强涡旋上升运动,导致EF1级龙卷产生;龙卷发生在钩状回波的顶端,大冰雹多出现在入流缺口的北侧。地面发现龙卷发生前约5min,雷达探测到龙卷碎片特征,ZDR和CC分别最低至-0.1dB和0.81;龙卷发生前约11min,探测到风暴低层的ZDR弧和风暴右后侧的下沉反射率因子核特征;荣成、烟台雷达分别提前22min、5min识别出中气旋和龙卷涡旋,可为龙卷预警提供重要参考。基于观测分析,给出了本次超级单体风暴的低层流场及龙卷、大冰雹落区的示意图。     

弱垂直风切变环境下强下击暴流双偏振雷达特征

基于S波段双偏振多普勒天气雷达和常规观测资料,分析发生于2022年6月26日、6月30日和7月2日弱垂直风切变环境下强下击暴流的双偏振特征,探讨其物理机制。研究表明:3次强下击暴流的对流不稳定能量较强,但垂直风切变较小。6·30风暴和7·2风暴低层较湿,中(上)层略干,6·26风暴除近地层外整层较干。在垂直风切变较弱且0℃层高度较高的环境下,强下击暴流同时伴有高强度分钟降水量(超过3 mm)是其重要特征之一;强下击暴流产生前,风暴强度较强且风暴顶较高(超过10 km),0℃层及以上高度存在超过3.0°·km^-1的差分相移率高值区,表明液态粒子或融化的小冰相粒子浓度较高,可视为风暴液态粒子质量团的悬垂,类似于强反射率因子核的悬垂及下降,诱发强下击暴流并伴有短时高强度降水;由于夹卷层平均风速较小,该类强下击暴流动量下传机制较弱,如果空气较湿,强下击暴流的主要机制为重力拖曳及冰相粒子的融化作用,如果空气较干,还应考虑干空气的夹卷蒸发作用。     

山东省短时极端强降水研究

利用1999—2011年4—10月全省大监自动站逐时降水观测资料,采用排序法、正态变换法(Z指数法)、平方根变换法等3种计算阈值的方法,计算了山东短时极端强降水的阈值,采用不同方法会得出不同的阈值。传统排序法计算的结果更接近实际,最后采用此法计算结果确定山东省及5个分区短时极端强降水阈值。结果显示:鲁东南、鲁中、鲁西北地区阈值大,鲁西南和半岛地区阈值小,特别是鲁西南地区阈值最小。鲁西北、鲁西南、鲁东南、鲁中和半岛南部易出现短时极端强降水,半岛北部短时极端强降水较少。短时极端强降水出现的偶然性大,极端强降水出现次数与年平均降水量没有明确关系。7、8月是防范短时极端强降水的关键时期。     

山东省S波段与C波段天气雷达回波强度的对比分析

山东省济南市的S波段天气雷达与泰山山顶处的C波段雷达相距67 km。为了定量分析两部雷达扫描观测的回波强度在不同个例中的差异程度,从2007—2010年两部雷达观测中选出10次有明显回波的个例,对3个高度的CAPPI及相同观测区域的格点化回波强度资料进行对比分析。结果表明:10次个例的整体对比中,两部雷达在3个高度(2、3、4 km)的CAPPI回波强度资料的概率密度有较好的相似性;两部雷达回波强度均值随着选取高度增加而增大,每个高度上S波段均值较C波段大2 dBz左右。其中,6次降雨个例3 km的CAPPI资料对比中,一次平均强度小于30 dBz的降水过程,且强回波所占比例较小,C波段雷达衰减小,两部雷达测量回波强度一致性最好;其余5次过程中,S波段雷达测量的平均回波强度值均在30 dBz以上,且强回波所占比例较多,C波段由于衰减等原因,两部雷达的测量存在不同程度的差异。     

4次大暴雨过程雷达径向速度和超低空西南急流特征分析

利用多普勒天气雷达VWP资料,结合探空资料和降水实况,对4次大暴雨降水过程雷达径向速度和超低空西南急流特征进行了分析。4次强降水过程有3次属于低槽冷锋类,1次属于切变线类,K值较大,850 hPa与500 hPa温差较小,较弱的垂直风切变,中低层具有充沛水汽。低层具有相似的流场结构,径向速度上零速度线表现为“S”型,即暖平流结构。上游超低空风速≥10 m〖DK〗·s-1,上下游雷达之间出现≥5 m〖DK〗·s-1的风速差之后,两部雷达之间出现小时雨量30 mm以上的强降水;上游超低空急流达到12 m〖DK〗·s-1以上,并且上下游超低空风速差超过15 m〖DK〗·s-1,降水强度进一步加强并维持。超低空急流的建立与维持,同时上下游雷达之间的超低空强辐合,为降水风暴的发展与维持提供了能量、水汽与动力条件,对强降水的形成与持续具有重要作用。     

一次远距离台风暴雨过程分析

应用常规观测资料、卫星、雷达产品,综合分析2008年山东最强的一次降水过程,研究西风带降水系统影响山东时,远距离台风对降水的增幅作用,并对主要降水时段进行中尺度数值模拟.结果表明:在西风带系统影响山东时,远在我国东南沿海的台风右侧的东南气流产生的风向、风速辐合与西风带辐合区合并,东南风所及范围比湿增大,水汽通量辐合使大气中的垂直液态水含量明显增大.西风带系统在垂直方向上后倾,使得低层影响系统受高空槽前的正涡度平流影响,是降水发生的环流背景.中尺度模拟结果显示:前期鲁西暴雨垂直方向对流基本稳定,但有强的对称不稳定支持上升运动发展,后期半岛地区的连续暴雨则是低层增温、增湿且对流和对称不稳定并存,从而产生强降水.     

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。     

渤海南部沿海冷流暴雪的中尺度特征

利用多普勒天气雷达和NCEP/NCAR全球再分析资料,应用中尺度数值模式RAMS(V4.4)对2005年发生在山东半岛北部沿海的一次冷流暴雪过程进行了中尺度特征分析.结果表明:这次暴雪发生在西北气流、较大海气温差和半岛的丘陵地形特殊条件下;冷流暴雪在多普勒天气雷达径向速度图上表现为长生命史的逆风区.数值模拟结果显示:模式对沿海地区的冷流降雪过程具有较强的预报能力,可以很好地模拟出降雪的落区和大气环流形势的演变,证实了暴雪中尺度垂直环流的存在;强降雪集中出现在上升运动增强和逆风区维持的阶段.