青藏高原东北部冰雹和雷雨预警的风暴单体识别特征对比分析

利用2006年6月至2011年8月青藏高原东北部CINRAD/CD雷达探测资料,对局地对流发生前的风暴单体特征进行分析和比较,在有利的探空条件下筛选出具有预警意义的较强风暴单体(降雹单体和雷雨单体)。通常雷雨单体强中心高度偏低,且低于0 ℃层高度(H0),降雹单体30～45 dBz回波高度偏高(＞H045 dBz高度(H45)大于18 dBz回波顶高度(H18)的1/2。当降雹单体出现垂直积分液态水含量(VIL)的跃增量≥ 6 kg•m^-2、VIL峰值≥15 kg•m^-2、VIL密度＞2.2 g•m^-3时,即可发布冰雹天气预警。当降雹单体H45-H0≥0.5 km、0 ℃层以上VIL≥3.8 kg•m^-2时,即可发布有降水产生的冰雹天气预警。此风暴单体预警特征指标,经2011年9月的逐日雷达体扫资料验证结果表明,应用该指标能正确识别出风暴单体类型和及时发布强对流天气预警信息。TS技术评分高于60%,对青藏高原东北部的强对流天气预警起到了重要参考作用。     

新疆喀什地区冰雹气候特征及大气环境背景分析

利用新疆喀什地区13个县(市)1962-2012年51 a来冰雹天气时序资料及喀什市探空站资料,采用统计、M-K检验等方法进行冰雹时空分布特征和环境条件分析.结果表明:喀什地区冰雹日数总体呈逐年增加的趋势,年内冰雹天气表现出显著的年代振荡特征;空间分布差异较大,大致为北多南少.局地性冰雹明显多于系统性冰雹.冰雹发生的季节分布呈单峰型,高发期在5-7 月.冰雹发生前垂直风切变、湿对流能量及整层水汽积分必须同时满足一定条件,缺一不可;0 ℃层高度和-20℃层高度之间的厚度越小越有利于产生大雹.主要天气型为中亚低槽(涡)、不稳定短波槽和南北槽叠加3类,中亚低槽(涡)和不稳定短波槽过境是触发系统性冰雹、局地性冰雹的重要影响系统.     

一次层状云降水过程云中液态水含量的演变特征

利用2011年7月3日甘南玛曲一次层云降水过程的地基微波辐射计探测资料,分析了玛曲强降水发生前后云中温度、湿度以及液态水含量在不同高度上随时间的演变特征:在降水开始前2小时左右,空中大气温度及相对湿度均随高度的升高而递减,云液态水含量为1.0g/m3出现急剧的增加累积;降水影响时,0℃层高度逐渐降低,空中大气冷却降温较快,温度随高度的增加出现了10～20℃/2km的递减,相对湿度随高度的升高而虽然也呈现递减规律,但8km高度以下的范围内,相对湿度比降水前有较大幅度的增加,尤其在4km高度处最为明显;而液态水含量的急剧减小过程,预示着降水即将出现消亡。指出了地面产生降水明显滞后于液态水含量的增加累积约40min,空中云液态水含量特别是低层液态水含量的累积厚度、持续时间和累积区顶层与底层有无明显的波动可判识层云地面产生降水的强弱。     

一次强飑线过程的特征分析

利用常规天气观测资料、自动站气象观测资料、卫星云图以及天气雷达观测资料,对2005年5月30日发生在陕西省境内的飑线过程进行分析.结果表明:蒙古冷涡旋转下甩冷空气与西风槽前的暖湿气流汇合,形成中β尺度的对流系统(M β CSs)是飑线形成的前期动力和热力条件; 强的不稳定层结和合适的垂直风切变导致了M β CSs的迅速发展和南压;在天气雷达首次观测到垂直液态水含量值超过65 kg/m 2后2 h内出现了大冰雹;垂直液态水含量(VIL)的突然减小标志着灾害性大风的开始.     

青海东北部一次典型冰雹过程的观测分析

青海东北部是青海省主要的农作物生产区、也是冰雹高发区和灾害影响的高风险区,冰雹预报预警和人工防雹作业是降低冰雹灾害的重要手段,掌握冰雹发生时各监测资料的变化特征是提高冰雹预报能力、尽早开展人工防雹作业的前提。2021年6月29日青海东北部出现了一次大范围的冰雹天气过程,利用多普勒天气雷达、雨滴谱资料,结合高空和地面常规气象资料,对此次冰雹天气过程进行了分析。结果表明：青海东北部地区高空有冷平流输送,地面增温明显,导致层结不稳定,是产生此次冰雹的天气背景。平安地区降雹阶段平均雨滴谱和速度谱均呈多峰分布,人工观测的平安冰雹最大直径和雨滴谱仪观测的相差不大,说明雨滴谱仪能很好的观测到冰雹粒子,并且能确定最大冰雹出现的时间。雹云发展大致经历了发生、跃增、降雹和消亡等阶段,降雹前低层雷达反射率因子出现明显的“V”字型入流缺口;雹云成熟阶段具有明显的有界弱回波区结构,中低层有明显的偏南气流入流,且此时径向速度图上雹云有明显的“0线”,“0线”垂直向上,穿过悬垂回波和有界弱回波区域上部,指向冰雹云顶。此次冰雹个例的分析,对青海东北部冰雹预报具有重要的指导意义,冰雹发生前各要素变化特征是后期科学指导防...     

内蒙古雨雪转换期强降雪多普勒雷达产品特征

对照实况降水及天气背景资料,应用赤峰站、通辽站、呼和浩特站以及海拉尔站的多普勒雷达产品资料,对2012年11月初连续出现在内蒙古的2次明显降水天气过程进行较为详细的分析,一方面,为了提高多普勒天气雷达产品资料对雨雪转换及降雪天气过程预报的分析、运用能力;另一方面,也在探讨新一代雷达产品对雨雪转换的可预报性。结果表明：降雪过程中的雷达回波特征揭示出2次降雪过程均为稳定性降雪过程;降雪回波强度基本小于35 dBz,大都在30 dBz以下,高度在5 km左右;回波强度梯度小,回波顶高较低;强降雪时段“牛眼”型结构明显,存在低空急流;降雪期间风随高度顺转,为暖区降雪;雨或雨夹雪期间有明显的零度层亮带,亮带距测站近,高度低;由雨或雨夹雪转为降雪后,回波强度有所减弱,回波顶高有所降低。     

一次暴雨过程云中液态水微物理属性垂直分布

采用美国宇航局NASA的CloudSat卫星加载的云廓线雷达反演资料2B CWC RVOD和2B CLDCLASS,以2008年4月28日发生在新疆北部沿天山一带的暴雨过程为例,分析云中液态水粒子有效半径、粒子数浓度、液态水含量等微物理属性的垂直分布特征。结果表明：此次暴雨过程中,云层分布在1～12 km高度, 但云中液态水分布在6 km以下。云中液态水粒子半径的高值区出现在云层的中部,而峰值出现在约3 km高度处,云体边缘是低值区,且有效半径小于5 μm 的粒子在所有高度均有分布,占所有粒子的71.19%,在3～4 km高度层分布比例最大。大于20 μm的粒子仅占1.27%,且集中分布于云中液态水中部2～5 km;液态水含量随云层高度的增加而有所降低,液态水含量大于500 mg·m-3仅占0.08%,且分布在2~3 km;云中液态水粒子数浓度在垂直高度上存在明显的分层现象,云层越低,云中液态水粒子数浓度越高,粒子数浓度小于20个·cm-3,占25.26%,且随高度的增加而增加,而浓度大于60个·cm-3的粒子占12.28%,主要分布在2~5 km,且云层中部偏下处分布较多。     

玛曲一次强降水过程的风廓线演变特征

利用2011年8月18日甘南玛曲风廓线仪探测强降水过程的资料,分析了风廓线雷达探测的强信号与降水强度的对应关系:在降水情况下,风廓线雷达探测到约小于4m/s的垂直速度反映了降水的开始和结束,且垂直速度越小降水越强;同时大气折射率结构常数与降水强度有很好的对应关系,-110db的大气折射率结构常数的开始和结束反映了降水的始终,而且风廓线雷达探测到的大气折射率结构常数对降水持续时间和降水强度的敏感程度比垂直速度更高。由于降水时降水粒子的下落速度所造成的负垂直速度与降水强度的对应关系同时也反映了降水粒子的密度。另外,风廓线仪探测到的垂直速度数值大小随高度的波动反映了大气中垂直热交换的强度,因而它有可能成为判断对流发展强弱的一个重要指标。     

河西走廊中部一次强降水过程的多普勒雷达资料分析

利用张掖C INRAD/CC多普勒雷达资料,结合自动站逐时雨量、DEM和常规气象观测资料,对2005年6月30日~7月2日发生在河西走廊的一次地形强降水过程进行分析。结果表明:这次强降水是一次积层混合云降水,具有典型地形影响降水的回波特征;积状云主要由祁连山地形影响产生对流泡发展而成,降水主要集中在祁连山北坡和龙首山脉的西南侧;速度场上反映出低层冷平流、中高层暖平流的流场,致使这次降水持续发展,回波处于稳定;中低层负速度区面积增大,正速度区面积缩小,气流场为大尺度的辐合与暖平流叠加而成,为后期降水的水汽输送和加强提供了动力和热力条件;风廓线产品(VWP)上可以确定垂直风切变、冷暖平流及回波高度,进而推断降水的强度及生消;特殊的口袋状地形是造成局地强降水机理的主要原因。     

一次强冰雹暴雨天气过程闪电特征分析

不稳定大气在地形的抬升下,形成了一次冰雹暴雨天气过程,根据闪电定位网和多普勒雷达观测认为:闪电的密度、频次和极性与对流云团的发展密切相关,闪电密度中心和冰雹、暴雨以及洪水地面灾区有很好的对应关系,尤其与洪水区存在必然联系;较大的闪电频次出现在冰雹、暴雨发展和产生时段,闪电和液态水时空演变说明,该过程出现了多个对流单体;雷达回波分层显示说明,对流单体初始回波在6.19～7.19 km出现后,同时向上和向下发展,闪电密集区出现在回波大于10 dbz移动方向的左侧,并提前于回波中心,中尺度气旋区和逆风区闪电较多.     

天山北坡一次暴雨天气成因初探

利用常规气象资料、探空资料、多普勒雷达资料等对2007年7月16～17日发生在天山北坡的一次大暴雨天气过程进行分析。结果表明:(1)南亚高压双体型造成高低纬度槽脊叠加引导冷空气进入新疆,天山两侧的风切变产生的气旋性辐合加上地形的影响使冷空气堆积,为降水过程提供了有利的大尺度天气背景;(2)地面正负变压区的南北波动使准静止锋移动缓慢,孟加拉湾水汽持续向北输送造成天山地区有大面积水汽辐合区,导致降水持续时间长;(3)k指数的增大、沙氏指数的减小、高低空强烈的风切变以及涡度平流的高低空配置加强了垂直上升运动的发展,使局地大气潜能和不稳定度增加,具备触发暴雨天气发生的条件;(4)冷锋云系范围较大,最大TBB≥58℃。并在移动发展过程中得到了孟加拉湾热带气旋水汽持续补充,并以天山中部为轴呈逆时针旋转,造成大范围的降水;(5)雷达资料表现为混合云降水回波特征,回波呈反气旋方式旋转,在山区一带形成辐合,高低层冷暖平流以及中低层的风切变,为降水的产生及维持提供了有利的动力条件。     

一次强对流暴雨天气的环境条件及中尺度对流云团分析

利用常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料及逐时FY-2E红外卫星云图、自动站和本地WRF等资料,对2010年8月10日夜间宁夏东部强对流暴雨天气过程的大尺度环流背景、影响系统、环境条件、垂直风切变及中尺度特征进行综合分析。结果表明:此次过程是在有利的大尺度环流背景和环境条件下,伴随副高北抬、低空急流发展,在高原槽、低涡切变、地面冷锋和地面辐合线的共同作用下,激发中尺度天气系统在宁夏东部产生的;随着暴雨时段临近,暴雨区上空低空急流和垂直风切变增强,湿层加厚,中低层空气趋于饱和,近地面层持续东风,低层湿层上部维持逆温层,对流不稳定能量急剧释放;强对流暴雨出现在中尺度暴雨云团发展阶段的后期和成熟阶段的早期,在地面气旋式环流右前方、地面辐合线北侧、对流云团发展的前端、冷云中心略偏后的位置上;暴雨站点上空TBB和降水位相变化有一致性,降水峰值对应TBB峰值。     

一次区域性强沙尘暴天气物理量诊断分析

2010年4月24-25日甘肃河西走廊地区出现了自2001年以来强度最强、影响地域最广的一次区域性强沙尘暴天气。为了进一步探讨这次强沙尘暴形成的物理机制,文中采用NCEP/NCAR1°×1°每天4次再分析资料,计算了沙尘暴出现之前和出现时的垂直螺旋度、高空急流、垂直速度、涡度平流、温度平流等物理量。通过分析得出:出现沙尘暴时垂直螺旋度存在着上负下正的分布特征,更加有利于强对流天气的发生;高空强急流带呈南北向的分布,是引导北方强冷空气南下的主要因素;低层垂直速度的不断增大为大气上升运动提供了较好的动力条件;正涡度平流的合理配置,促使冷槽加深发展;低层冷温度平流的增强,使得地面冷高压强度加强。各物理量场的这些特征,为今后沙尘暴天气的预报提供启示和参考。     

边界层对青藏高原东北边坡地区一次冰雹天气影响的数值诊断分析

通过使用WRF V3.4模式,对发生在青藏高原东北边缘地区的一次区域性严重冰雹灾害事件从边界层进行了分析,研究发现这次灾害是由于前期能量积蓄和地形等原因导致分配不均匀,进而引发次级环流,配合天气尺度环流系统,造成了这一历时短、强度强、突发性强、局地性强和多灾种并发的特大灾害性天气事件;强天气过程发生时的对流边界层高度远小于平均状况,但是前期的最大对流边界层高度呈逐步增厚的特征,说明在进行能量积蓄,且边界层对强天气过程有显著影响;潜热和感热通量在发生前远超过平均状况,而其中又以感热通量差异最大,说明热力作用对对流天气过程占有主导地位;在近地面的条件不稳定层结之上存在一个绝对稳定层结,它的厚度逐渐减小,绝对稳定层结之上的条件不稳定层结的假相当位温减温率在13:00峰值达到0.88 K·(100m)-1,而水平位温梯度也基本在这时达到最大;边界层的摩擦速度在天气过程发生前后均呈现出了显著增大,这可能是由于湍流动量和中尺度动量输送异常造成的。     

河西走廊东部高温天气气候特征分析

利用河西走廊东部武威市1971～2005年5～9月日极端最高气温≥35℃高温个例和其它相关气象资料,系统分析了该区高温的时空分布、持续性、强度和异常天气气候特征,同时分析了影响河西走廊东部高温天气形成的主要环流特征.结果表明,河西走廊东部高温天气主要发生在东北部沙漠边缘;高温天气主要出现在盛夏7～8月;河西走廊东部高温天气从20世纪90年代后期至今明显增多;强高温日大多出现在持续高温时段内;随着气候变暖,高温日数明显增多,强度增强;高温日数和强度与当地年度干旱有很好的对应关系,年度干旱指数越大,高温强度越强,出现高温日数相对也较多;高温天气出现在副热带高压控制及影响的区域内.     

三江源一次降水过程雨滴谱垂直演变特征

利用布设在泽库站内的微雨雷达（Micro Rain Radar,MRR）、OTT-PARSIVEL激光雨滴谱仪、雨量计（Rain Gauge,RG）观测资料,针对2021年9月17日一次降水天气过程,对比分析MRR在高原地区的适用性,研究了不同雨强MRR观测参量及雨滴谱的垂直变化特征。结果表明：在此次过程中MRR与雨滴谱仪及RG的累计雨量结果较为一致,MRR 200 m雨强与雨滴谱仪反演值相关性较好。不同雨强下降水参量在垂直分布上有所差异,雨强Ⅰ档,受蒸发作用影响反射率因子、液态水含量、雨强由高层至低层表现出波动变化的趋势;雨强Ⅱ档,蒸发作用减弱,各微物理量峰值高度有所降低;雨强Ⅲ档,粒子碰并作用增强直径增大,各微物理量随高度的降低而增大。此次降水过程以小粒子为主,在各个高度层小粒子对数浓度的贡献均最大。1000～4000 m小粒子对雨强贡献率均大于90%;1000 m以下中等粒子随着高度降低对雨强的贡献逐渐增大;大粒子在高层对雨强的贡献率大于低层。     

河西走廊东部冰雹的气候特征及天气特征

利用线性回归分析、Mann-Kendall检验和小波分析法,统计分析河西走廊东部1961-2010年近50 a来冰雹日数的变化规律。结果表明：河西走廊东部冰雹日数时空分布差异较大,从祁连山区到走廊平川区冰雹日数迅速递减;年冰雹日数变化总体呈下降趋势,其线性倾向率为-0.164 3 次•a-¹;一年中冰雹出现时段集中在6-9月,一日集中在12：00-18：00;冰雹持续时间在1～20 min。采用Mann Kendall检验法进行检验,河西走廊东部年冰雹日数从1985年开始减少,突变点出现在2006年,2006年后冰雹日数显著减少。在全球变暖的气候背景下,河西走廊东部冰雹日数呈减少趋势,但开始减少和显著减少的时间均滞后于年平均气温开始上升和显著上升时间。小波分析结果表明,河西走廊东部冰雹日数存在9 a的准周期变化。根据冰雹天气发生的物理机制和高低空环流配置,将冰雹出现的大尺度高空环流形势归纳为西北气流型、西风气流型、低压槽型3大类。对每种大尺度高空环流形势下700 hPa中尺度环流进一步细化,分析了每种冰雹类型的垂直环流特征及影响程度。     

中哈边境塔城区域迁飞性昆虫雷达观测研究初探

2017年和2018年6月至8月运用KC-08XVSD型昆虫雷达,结合探照灯诱虫器和地面诱虫灯诱捕数据及地面气象数据,分析了中哈边境塔城区域空中昆虫飞行特征及主要类群。结果表明:高空灯共诱捕到昆虫151种,分属12目50科,主要以鳞翅目和鞘翅目为主,地面灯共诱捕到昆虫137种,分属12目54科,主要以鞘翅目、半翅目、双翅目和直翅目为主,其中高空灯下宽胫夜蛾、旋歧夜蛾和甘薯天蛾的种群数量具有突增突减现象。雷达监测结果显示:灯下诱集到大量昆虫时,雷达回波时间主要集中在22:00-02:00,回波高度主要集中在200~600 m,有明显的成层现象和哑铃形回波分布。偏西风天气、风速在1.4~2.9 m/s时高空灯和地面灯诱虫数量较多。研究结果为利用昆虫雷达长期监测中哈边境昆虫迁飞提供基础数据,为深入探讨中哈边境区域害虫迁飞规律和监测预警提供科学依据。     

新疆天山中部一次暴雪天气诊断分析

采用天气学诊断方法,利用NCEP/NCAR 1°×1° 6 h再分析资料,对2010年2月22-23日新疆乌苏至石河子沿线出现罕见暴雪天气的环流及物理量特征进行分析。结果显示：此次暴雪是低涡外围强锋区中的短波与南支槽共同作用下产生的。低层辐合、高层辐散的垂直结构促进了空气上升,加剧了低层暖湿空气的聚合和抬升,为暴雪天气提供了能量的触发条件;上升运动的强度、厚度、相对湿度的高低与暴雪发生的强度及持续时间呈正相关,并且对暴雪发生时间和落区有很好的指示意义。     

全国降水天气现象平行观测对比分析

采用2017-08—2018-08全国2363个气象站降水现象平行观测对比观测数据,分别从数据完整性和准确性方面对雨、雪、毛毛雨、冰雹、雨夹雪5种降水现象自动观测数据进行了对比分析。结果表明:(1)雨、雪、毛毛雨现象的过程捕获率最高,分别为66.9%、69.2%、50.1%,冰雹的小时捕获率最高,为51.8%,雨夹雪的各捕获率指标均较低。(2)毛毛雨的漏报率最高为65.9%,雪的漏报率次之为35.6%,冰雹的漏报率最低为16.2%;毛毛雨、雨的错报率较低,雨夹雪和冰雹的错报率较高,毛毛雨、冰雹错报为雨的比例较高,雨错报成毛毛雨的比例较高,雪错报成毛毛雨和雨的比例较高,而雨夹雪则常常是毛毛雨、雨、雪交替出现;毛毛雨和冰雹的空报站点较多。(3)降水现象仪对降水现象的识别可达到分钟级,但与人工观测降水现象相比,存在漏报、错报和空报情况,需要在气象站数据采集端进行质量控制,不断优化降水现象识别算法,并结合其他天气要素进行降水现象综合判识,以提高仪器对降水天气现象的捕获率,降低漏报率、错报率和空报率。