新疆天山北坡中部强对流天气预警模型及其应用

利用Doppler雷达资料、结合常规观测资料、T213 FY-2C产品以及地面自动站等多种新型资料对石河子垦区2006年7～10月至2007年4～10月期间发生的34场对流天气过程的形成机理进行了全面的研究和综合分析,并着重分析了石河子垦区发生强对流天气的Doppler雷达回波特征,结果表明：石河子垦区强对流天气发生在有利的大尺度、次天气尺度背景和对流性不稳定层结条件下,中高层干冷、低层暖湿,近低层至地面有中尺度辐合切变线和冷锋配合,并有中β、中γ云团不断生成发展、合并。雷达回波强度、回波顶高度的迅速增加、垂直累积液态水含量的跃增和面积的扩大,速度对（中气旋）、“逆风区”、辐合带以及辐合区的出现等都对天山北坡带中部石河子垦区强对流天气的发生具有预警指示意义。春（秋）季当回波强度≥35dBz、35dBz的回波顶高≥6km、垂直累积液态水含量≥30kg／m^2将有强降水发生;当回波强度≥45dBz、45dBz的回波顶高≥6km、垂直累积液态水含量≥35kg／m^2将有冰雹发生。夏季当回波强度≥40dBz、40dBz的回波顸高≥6km、垂直累积液态水含量≥40kg／m^2将有强降水发生;夏季当回波强度≥55dBz、55dBz的回波顶高≥6km、垂直累积液态水含量≥50kg／秆将有冰雹发生。尤其是低层辐合型速度对出现、对应高层辐散型速度对时或“逆风区”的出现,将预示有强对流天气出现。高反射率因子和垂直累积液态水含量大值区的重合区是对流云强度最强的地方,与强对流天气落区相对应;其高值区的强度和范围与强降水的强度和范围成正比。并总结归纳出短时强对流天气的预警指标,建立了一套定性和定量相结合的石河子垦区强对流天气预警模型。石河子气象台应用该强对流天气预警模型,成功发布了2007年4～8月及2008年4～8月中出现的雷雨大风、冰?     

青海省东北部冰雹云提前识别及预警研究

利用2008—2012年西宁雷达资料和探空资料对冰雹和强降水天气的物理量和雷达参数特征进行了对比分析。结果表明:淤较强的低空垂直风切变有利于降雹天气生成,较低的0 ℃层和-20 ℃层高度也是利于冰雹云形成的重要参数。于所有冰雹云的组合反射率均≥55 d Bz,占75%在60～65 d Bz之间;降雹时回波顶高均在9 km以上,其中回波顶高≥11 km的冰雹云占90%;当冰雹天气出现时,大部分雹云的最大垂直液态含水量≥25 kg/m2,其比例为80%,最高可达40 kg/m2。盂利用45 d Bz回波顶高可较好地识别冰雹云,当强回波高度达到8.0 km时预示有冰雹出现,其临界成功指数达85%。     

抚顺“090621”冰雹多普勒雷达回波特征分析

利用常规气象资料和沈阳多普勒雷达资料,从天气背景、物理量和雷达回波演变特征分析了2009年6月21日抚顺东部地区出现冰雹天气过程的成因。结果表明：此次冰雹天气发生在地面低压带、500hPa冷涡底部东南象限中,500hPa冷涡移动触发低层切变线形成。冰雹发生前大气有不稳定能量和水汽输送条件。850hPa低空冷空气的侵入加剧了大气层结不稳定,促进不稳定能量的释放。产生冰雹天气,高低空急流配合为强对流发展提供了动力条件。多普勒雷达资料表明,强对流天气有多个对流单体组成,发展强盛时有弓形、钩状和V形缺口等特征,强回波区为50～60dBz,最大达67dBz。径向速度有辐合区和逆风区。逆风区出现于冰雹前1h,是冰雹出现的强信号。液态水含量为20～40km／m^2,最大垂直液态水含量为50km／m^2。出现冰雹的对流单体回波顶高9．11km。垂直风廓线。中风向、风速出现较大垂直切变。     

基于CINRAD/CA雷达的2次强天气对比分析

为了研究不同类型强对流天气在多普勒雷达产品中的表现特征,利用山西北部大同地区CINRAD/CA波段多普勒雷达,对2012年7月5日广灵县冰雹和2011年7月21日左云县短时强降水对比分析。结果表明：（1）冰雹天气低层逆温层较厚,短时暴雨逆温层浅薄;（2）冰雹天气强回波区所在高度在-20℃等温线之上,短时暴雨在0℃层等温线以下;（3）冰雹天气65~60 dBz回波所在高度超过短时暴雨4~5 km左右;（4）冰雹天气低层有弱回波区、中高层有悬垂回波;（5）中气旋、中尺度辐合区及风暴顶辐散是冰雹天气的特征,深厚的湿层及急流长时间维持是短时暴雨特征;（6）冰雹天气低层风向顺转中层逆转高层顺转,短时暴雨风向整层顺转;（7）降雹过程有持续高VIL值及对应大的梯度变化值,而短时暴雨VIL跃升量很小。     

驻马店市一次冰雹和短时强降水多普勒雷达对比分析

为发挥多普勒雷达监测和预警冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气的作用,对2013年8月1日河南省驻马店市出现的冰雹和短时强降水天气过程进行对比分析。资料表明,短时强降水比冰雹的回波强度弱,对流高度也明显降低,但一般均≥45 d Bz,回波顶高≥10 km。回波形态特征上,冰雹常为块状对流型,短时强降水为絮状混合型。冰雹云的强回波平均顶高≥12 km,明显高于短时强降水云体。冰雹云的垂直液态含水量明显高于短时强降水云体。这些特征可为两类强对流天气短时临近预报提供参考。     

海东地区一次冰雹天气特征及诊断分析

利用2021年6月10日至11日常规气象观测资料和GFS再分析资料进行强对流天气过程分析,结果表明：2021年6月10日傍晚至夜间海东地区出现强对流天气过程,此次强对流过程以冰雹天气为主,局地伴有短时强降水和雷暴大风,具有持续时间长,影响范围广,局地性强的特点,前期以降雹为主,后期出现短时强降水和大风天气;对流层和地面均有干冷空气入侵,这是触发强对流天气的重要原因之一;近地层的地面辐合线为此次天气过程提供了较好的抬升机制;雷达产品分析表明强对流天气过程中,回波有列车效应,在冰雹发生时段内回波强度强、回波顶高较高、垂直累积液态水含量多且在强回波发展地区存在逆风区,说明维持时间较长且冰雹特征明显。     

塔额盆地一次强对流天气过程分析

利用塔城地区人工影响天气雷达站的探测资料以及Micaps系统提供的欧洲数值预报中心、T213物理量场资料、塔城站高空探测实况资料,对2010年6月10日发生在塔额盆地的一次强对流天气过程进行了分析。结果表明,前期高温天气为强对流天气的发生提供了启动机制;高空有强的冷平流,中低层为暖平流,上冷下暖,且高低空温差达33℃;水汽呈上干下湿型分布,中低层湿度明显好于高层,K指数高达30℃以上,沙氏指数降至负值,具备强对流天气发生发展的3个基本条件。此次强对流天气过程的冰雹云属于多单体雹云,降雹强度为软雹型,且过程持续时间长,期间共有4个对流系统分为4个阶段过境,并以4条路径分别影响塔额盆地。山区是塔额盆地雷暴、冰雹等强对流天气的高发区、频发区,也是人工防雹重点区域。经实际工作验证塔额盆地人工防雹作业的雷达回波指标为云体回波强度达到或超过40 dBz、雹云回波顶高达到或超过6000 m、40 dBz强中心回波突破-6℃层高度。     

基于加密站资料的青藏高原强对流天气预报分析

利用常规气象观测、西宁多普勒雷达、加密自动站、NCAR1°×1°再分析等资料,对2016年8月18日清晨发生在青海省东北部的一次强对流天气进行分析。结果表明,副热带高压外围的西南暖湿气流与东移扩散南下的冷空气在青海省东北部交汇是此次强对流天气发生的主要成因;雷达回波表现为弓形回波,伴有持久的中气旋,最强回波可达65 dBz以上,顶高17 km以上,VIL在30～40 kg/m2,是典型的超级单体特征;气压、温度、相对湿度均出现了不连续线,强降水发生时出现气压上升、相对湿度突升,温度突降特征,气压与湿度呈同位相变化,与温度的变化位相相反,强降水发生在辐合线的附近。     

石家庄市一次强对流暴雨天气分析

通过常规天气资料、物理量和雷达回波,对2010年7月31日石家庄市一次强对流天气进行了总结分析。结果发现,此次强对流暴雨发生前副高长时间控制石家庄市,石家庄市连续多天处在高温、高湿的闷热天气当中,对流层存在高度的不稳定状况,850 hPa切变和地面冷锋是触发不稳定能量释放的主要因素,水汽主要来自低层偏南气流的水汽输送。多普勒雷达观测表明,降水回波强度均在35dBz以上,最大回波强度达到55 dBz,回波顶高度超过15 km。     

2012年9月淮北地区一次强对流天气过程分析

利用多普勒雷达资料,结合云图、自动站等资料,分析了2012年9月19日淮北地区一次强对流天气过程。结果表明,该次过程是在东北冷涡形势背景下产生的,低涡西南有一低槽发展,随着低涡旋转,低槽携带的冷空气向南扩散,加之地面暖低压发展,在不稳定的大气层结中激发产生强对流天气;卫星云图表现为低槽云系上几块对流云团在淮北地区结合并逐渐发展形成MCC云团;徐州新一代多普勒雷达显示,基本反射率因子明显特征为弓形带状回波,雷达回波中反射率因子最大达到60～65dbz,有多个回波核在淮北一带,回波顶高达12～14km,垂直液态水含量达60～70kg／m^2。     

2006年7月阳泉市两次致灾冰雹天气过程分析

2006年7月山西省阳泉市出现两次致灾冰雹天气过程。分析了天气预报业务中常用的实际观测资料、卫星云图资料、太原多普勒雷达资料,尝试对同类天气的短时和临近预报进行总结,得出预报指标和可用的概念。经分析发现:夏季午后致灾冰雹发生时,当日08时是典型的降雹环流形势,500 hPa有低于-12℃的冷中心,存在高层干冷,低层暖湿的大气层结,有正的对流有效位能,本地地面总能量达到高能(≥60℃)。当对流云发展时,卫星云图上云顶亮温低于-40℃,多普勒雷达探测到回波强度在45 dBz以上,强回波(≥45dBz)高度在8 km以上,强回波面积≥15 km×15 km,对流回波发展为典型的冰雹云特征,垂直液态含水量(VIL)≥40 kg/m2,强回波对应径向速度场的逆风区(风辐合)或模糊区(风突变引起)。     

营口一次中尺度对流天气过程分析

对2010年5月29日营口地区一次中尺度对流天气过程分析,得出以下个例特征：冰雹发生在对流层中低层显著湿区与干线（露点锋）之间,靠近显著湿区的地方,一般发生在地面、对流层中低层切变位置上,多有露点锋配合;在雷达产品上有明显的表现,强度产品上,冰雹回波强度大于60 dBz,速度产品上有中气旋或中尺度辐合线,垂直液态水含量超过50 kg/m2。     

冰雹与对流性强降水天气的物理量和雷达参数对比分析

利用2002～2006年济南雷达资料和探空资料对冰雹和强降水天气的物理量和雷达参数特征进行了对比分析。结果表明,SI愈小愈有利于降雹天气生成;K〉35℃时产生强降水天气的概率明显增加,K〈20℃时产生强降水天气的概率明显降低;CAPE值大于1 500 J/kg时,产生冰雹天气的概率明显减小,而产生强降水天气的概率明显增加;风切变小于5 m/s时产生冰雹单体的概率较小,风切变大于20 m/s时产生冰雹天气的概率较大。冰雹单体雷达预报指标为：VIL值达到35 kg/m2（5月）、43 kg/m2（6、7月）,单体高度大于9km,最大反射率因子大于60 dBz,强中心高度达到3.3 km（5月）、4.3 km（6月）、5.5 km（7月）;强降水单体的VIL值一般在25 kg/m2以下。     

一次局地暴雨天气多普勒雷达的资料分析

在大尺度环流背景条件对暴雨天气无明显指示的环境下,夏季的局地暴雨要关注当地气象要素的分布特征,同时要密切关注新一代天气雷达的回波演变。应用海拉尔天气雷达,从反射率因子、组合反射率因子、垂直累积液态含水量产品以及径向速度产品,分析2007年6月30日12:50～14:00发生在陈旗的巴彦库仁镇的一次局地暴雨天气的雷达回波特征,试图总结暴雨天气的雷达回波特点。结果表明,多普勒雷达回波强度出现大于35 dBz的回波,并有45～55 dBz的强回波持续出现在回波区域内,且回波稳定少动有一小时之多,这是产生暴雨的关键原因;径向速度产品出现逆风区,是暴雨天气速度回波的明显特征;垂直累积液态含水量产品和垂直风廓线产品对暴雨天气的分析有很好的辅助作用。     

河套一次低涡强冰雹的新一代天气雷达回波研究

通过对2007年7月24日河套南部庆城县强冰雹过程的大气环流背景和西峰新一代天气雷达回波资料分析,探讨此次低涡强冰雹的新一代雷达回波特征。结果表明,河套低涡在铅直剖面上对应有深厚的正涡度场分布;提出河套低涡影响下大冰雹的新一代天气雷达监测预警指标模型：降雹前强度R≥57 dBz且随高度有＂跃增＂特征,径向速度V回波的中气旋M和≥±20 m/s的速度中心在2~11 km高度上活跃,云顶高度ET＂跃升＂显著,垂直液态水含量VIL≥45 kg/m2大值中心面积迅速扩大,对有效实施人影防雹增雨作业,具有一定的指导意义。     

2017年昆明一次大暴雨过程的中尺度分析

利用常规观测资料与卫星、雷达等非常规观测资料,综合分析了2017年7月20日昆明主城区大暴雨过程的天气成因及中尺度对流系统特征.结果表明,500 hPa两高辐合区是此次暴雨过程的天气尺度影响系统;高能高湿的对流不稳定层结、适宜的垂直风切变是强对流天气形成的有利条件;在Q矢量散度辐合区内β中尺度对流系统(MCS)发生发展,短时强降水主要出现在MCS移动方前沿对流活跃的TBB等值线密集区,雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关;多普勒雷达显示,逆风区是强对流暴雨产生的直接影响系统,回波强度在35~45 dBz,最强达49 dBz,回波顶高超过10 km的区域对应着强烈雷暴,逆风区与短时强降水、雷暴天气有很好的对应关系.     

2015年8月19日铁岭局地飑线天气过程分析

在常规资料的基础上,利用FY－2 E卫星云图、自动站、雷达回波等非常规资料,结合物理量场,对2015年8月19日铁岭局地飑线天气过程进行分析,探讨此次过程发生的可能原因和触发机制。结果表明,副热带高压稳定北抬,在高空冷涡控制下,加之前期持续高温,为此次中尺度飑线系统提供有力的环流背景;中尺度对流系统（MCS）,在雷达强度回波中表象明显,为线性排列的对流单体族构成的窄带回波,回波强度＞55 dBZ。垂直累计液态水含量VIL值≥40 kg／m2注意飑线天气,VIL值越大天气现象越强烈;温度总指数TT （TT≥50℃）、深对流指数DCI（DCI＞26℃）也反映了热力不稳定和对流潜势,对临近和甚短期预报更具有指示意义。     

”2012·9·27”环渤海强对流天气监测及成因分析

利用FY-2E卫星云图、天气雷达拼图、中央台强对流逐小时监测、海岛站及数值模式产品等资料,对2012年9月27日12:00-20:00(CST)出现在环渤海强对流天气过程进行分析。结果表明:位于内蒙东部的低涡系统东移南压,进入河北东部低涡有干冷空气侵入,槽前暖湿气流与地面冷锋叠加,8:00 0~6 km垂直风切变跃20 m/s,K指数为33℃,SI指数为-3.8℃,14:00 CAPE达1 883 J/kg,导致强对流天气的发生。同步监测显示:12:00 MCS生成于北京至河北北部,云图中尺度象元TBB为-65～-25℃,带状对流云团强弱交替变化为3~6 h,渤海西海岸带强对流最强时段在14:00-17:00,出现2条飑线,回波强度大于50 dBz,其中影响秦皇岛的飑线1 h温度下降10℃、气压下降2.7 hPa;19:00 MCS主体入海后断裂,20:00-21:00在莱州湾及大连半岛重新增强。渤海西海岸带以短时大风、冰雹为主,东海岸带为强降水,雷电大于8 h。