新一代天气雷达VIL产品修正方法初探

基于对VIL物理量产品的生成原理和特点的分析后认为:由于产品生成过程中只使用固定的Z-M关系,而实际的Z-M关系因季节和地域的不同变化很大,故VIL物理量产品数据很难与实际情况很好地符合,不宜在人工增雨作业指挥中作为定量数据指标来直接应用。据此,从理论上对如何修正天气雷达提供的VIL产品数据进行了探讨:通过引入“VIL修正函数”,可从理论上解决在考虑了某个具体的Z-M关系的条件下对VIL产品数据进行修正的问题;提出了对VIL物理量产品数据进行修正的修正表格法与修正曲线法,并以沈阳为例,对修正表格和修正曲线的制作及使用方法作了必要的解释。     

垂直积分液态水含量在地面大风预报中的应用

利用天津塘沽的CINRAD-SA型新一代多普勒雷达体扫描垂直积分液态水含量(VIL)产品资料,结合地面大风灾情报告和实况资料,对地面灾害性大风出现前VIL值的演变、发展情况进行了统计分析。结果表明:VIL值达到30kg/m2是地面灾害性大风出现的阈值,VIL值达到或超过40kg/m2则可以看作是大风的一个预警指标;VIL值达到最大后的快速减小意味着将出现地面灾害性大风,VIL值快速减小后的突然跃增则是地面灾害性大风开始的标志。应用评分系统命中率、误警率、临界成功指数检验了上述预警指标,结果表明VIL产品预警地面灾害性大风是可用的,而且随时间调整阈值大小,可以大大提高地面灾害性大风预警的命中率和临界成功指数;地面灾害大风出现前预报员有12～18min的时间用于发布短时、临界大风天气预报和大风预警。     

一次冰雹天气多普勒雷达回波特征分析

利用常规气象资料和多普勒天气雷达资料,对2007年7月28日发生在新疆伊犁地区一次系统降水过后的强对流风暴过程进行分析。结果发现,此次对流风暴并无有利的大尺度系统配合,有发生突然、维持时间短、强度大的特点。利于出现局地对流风暴的主要因素为地表附近高温、高湿,空气中能量释放不完全等。本次降雹过程存在对流风暴,成熟时回波强度大于50dBz,相对应的速度图上有逆风区、辐合气旋式速度对以及下层辐合、上层辐散等特征。研究还发现,强回波区扩展到-20℃等温线以上,风暴顶辐散正负速度差较大,VIL持续大于50kg·m^-2,以及VIL突增等都是冰雹强度预报简单有效的参量。     

一次冰雹风暴的CINRAD/SA产品分析

分析了2002年9月27日发生在山东东阿附近一次冰雹风暴发生、发展各阶段新一代天气雷达CINRAD/SA反射率、平均径向速度等产品的演变过程。在风暴中, 观测到了低层前侧入流缺口、有界弱回波区 (BWER)、中气旋 (M) 等超级单体风暴的特征。中气旋在风暴中维持了约90 min, 通过连续时次各仰角高度风暴相对速度产品的分析, 揭示了中气旋发生、发展和消亡的过程。分析表明风暴跟踪信息 (STI)、冰雹指数 (HI)、垂直积分液态含水量 (VIL)、中气旋 (M) 等产品对冰雹有较好的识别和预报能力。     

使用VIL选择人工增雨作业区域

本文利用长春多普勒雷达资料,分析了层状云降水整体VIL及0℃层上、下VIL的分布特点,指出VIL较雷达强度回波更适用于人工增雨作业区域的选择,0℃层上部VIL对北方人工增雨作业区域的选择更具指导意义。     

VIL产品在丽江强对流天气中的应用

通过对2006 - 2010年丽江市气象台站观测的冰雹观测记录、短时强降水及民政部门提供的冰雹灾情资料,并结合丽江CINRAD/CC雷达观测资料中的垂直液态含水量VIL进行统计分析.结果表明：当VIL在18 kg/m^2上下时预示着发生冰雹的可能性极大,如果后续VIL值有跃增性增长,并短时（1-5个体扫）达到30 kg/m^2以上,此时可以肯定将发生冰雹天;非汛期期间,VIL值远远小于汛期期间;短时强降水中,当VIL≧1 kg/m2持续维持4个体扫以上时,则有可能出现持续性降水或强降水,历史概括率为40/49=81.6％;当VIL≧5kg/m2时有可能出现短时性强降水,历史概括率为25/49=51.0％.但由于距离等的原因,出现强降水时VIL值仍可能为零,即VIL值对强降水没有明显指示作用的仍占了18％ （5/18）的比例,因而是业务应用中值得关注的一个问题.     

河南省一次致灾强对流天气的中尺度分析

利用常规观测资料、中尺度分析产品和雷达资料对2013年8月1日凌晨发生在河南省西部、北部的一次致灾强对流天气过程进行分析.结果表明:这次强对流是在上干冷下暖湿的不稳定大气层结条件下产生的,较大的垂直风切变出现在强对流发生后,可能与强对流天气产生时间较晚有关;地面辐合线是这次强对流产生的触发机制,强对流发生在地面等温线和等露点线的密集区内.云图亮温的低值中心对应地面的强雨区.1日凌晨,对流回波东移加强,先后形成的两条弓形回波,均存在明显的低层弱回波区和中高层的悬垂回波结构,大风发生在弓形带状回波后侧;对流回波带低层有很强的西南风急流,使得强对流回波形成弓形带状回波;强回波带的前沿速度场上,有中尺度辐合线、辐合区、逆风区存在,它们的出现和维持是产生局地强降水的一个有用指标,中尺度系统的存在是强对流风暴产生、维持、发展的必要条件;较大垂直液态含水量的维持为产生强降水提供了有利条件,垂直液态含水量的增减,预示着地面强对流天气的开始和减弱.     

VIL产品在高山雷达中的应用研究

利用2006—2009年丽江市气象台的冰雹观测记录、短时强降水、民政部门提供的冰雹灾情资料和丽江CINRAD/CC雷达观测资料,对垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid Water Con-tent,VIL)进行了统计分析。结果表明,当VIL值>5kg·m-2时将会出现强对流天气,当VIL≥21kg·m-2时预示着发生冰雹的可能性极大,是人工防雹作业启动的关键值,冰雹云中的VIL值远远大于带来短时强降水的普通对流云;在降雹前VIL值都有明显的跃增;距离雷达站较近或较远区域的VIL值会被低估,在37kg·m-2以下也会降雹,通常降雹的VIL值大都在37kg·m-2以上。     

天山北侧成灾雹云移动路径及预警指标的研究

利用2005-2014年5～8月天山北侧气象台站观测记录、人工防雹作业点记录、灾害调查等资料,克拉玛依探空站08：00探空资料和克拉玛依、奎屯、石河子、五家渠四部雷达探测资料及其基数据反演产品,对冰雹的年分布、月分布及日变化特征进行了分析,归纳出成灾雹云的雷达回波特征及移动路径,依据百分位数方法确定了成灾雹云的预报及雷达特征预警指标,并利用2015-2016年降雹及相应的雷达探测资料对预报预警指标进行了检验分析。     

VIL在识别冰雹云中的应用及估测误差分析

介绍了兰州CINRAD/CC(3830)多普勒雷达体扫描资料中垂直累计液态含水量VIL产品资料的生成技术及其估测误差分析,并结合甘肃中部地区降雨和降雹实测资料,提出了VIL(3km×3km)识别冰雹云的判别指标,有益于CINRAD/CC(3830)多普勒雷达在甘肃人工防雹增雨作业中有效应用。