风廓线雷达在暴雨预报中的应用分析

与探空气球测风相比,风廓线雷达具有快速、连续、时空分辨率高、无需施放探空气球等优点。分析局地暴雨过程中的风廓线雷达资料的特点,提取降水信号,使风廓线雷达资料在短时强降水监测和预报中发挥作用具有十分重要的意义。华北区域的一次实例验证表明,风廓线雷达在暴雨预报中有很好的应用效果。     

一次中尺度低压降水机理分析

结合大尺度环流背景、区域自动站实况资料、雷达基本反射率产品和径向速度产品、风廓线雷达产品,对2010年9月下旬上海一次层云降水过程进行中尺度分析。发现在此次层云降水过程中,近地面中尺度低压环流活动与降水强度变化关系密切。使用多普勒天气雷达径向速度产品和风廓线雷达产品,可以捕捉到近地面中尺度低压环流的活动,且与降水情况对应较好。     

西安一次短时强降水过程的风廓线雷达特征分析

2015年8月3日西安地区突发短时强降水,强度之大近年少有,并引发山洪。此次降水过程天气背景具备较好的对流潜势及湿度条件,是冷锋系统触发的强对流天气。应用风廓线雷达资料,并结合ncep分析场,分析发现风廓线雷达能够对冷锋系统的作用进行比较细致的体现,能够探测到冷锋带来的低空冷平流,而低空冷平流产生的逆温为当地集聚不稳定能量;冷锋过境产生的近地面大风也能够在风廓线雷达中得以观测,表现为超低空急流,起到水汽传输与抬升的作用;风廓线雷达探测到的中空弱冷平流,与低空暖平流相叠加,使得不稳定形势得以维持;当中空冷平流与超低空急流消失后,降水迅速结束。     

永州市一次暴雨过程雷达特征分析

利用地面和高空常规观测资料及永州市中小尺度区域自动站逐时观测资料、永州市多普勒天气雷达观测资料,对2010年6月19～20日发生在永州中南部的暴雨过程进行分析。结果表明,这次暴雨天气主要是因南支槽、高低空急流及中低层切变线共同影响造成;雷达基本产品R、V以及导出产品CR、VIL、ET、风廓线等对短时强降水有很好的指示作用。     

一次罕见的局地大暴雨动力条件诊断分析

[目的]分析一次罕见的局地大暴雨动力条件。[方法]利用常规资料、地面加密自动站资料、风廓线雷达资料和多普勒雷达资料,对2010年8月3日临沂地区出现的一次强降水、局地大暴雨天气进行分析,探讨产生此次局地大暴雨的动力条件。[结果]这次降水过程主要是受副热带高压边缘的西南气流、西风槽前从中高层向南渗透的小股冷空气和高层（10 km以上）一直维持的东风波等不同尺度、不同高度系统共同作用的结果;大气层结的不稳定是强降水发生的前提,地面辐合、东风波与中高层西北气流的相互作用触发了不稳定能量的释放,副高边缘的西南气流提供了水汽供应。此次降水过程降水时间短、强度大、雨区移动呈现明显的方向性,具有明显的中尺度强对流系统特征,强降水的落区与加密风场辐合汇点的位置非常吻合,可以根据加密风场辐合位置随时间的移动推断下一时刻强降水的落区。风廓线雷达资料与多普勒雷达风廓线产品结合分析可以更准确地反应大气垂直风场结构。[结论]该研究为暴雨预报提供一定的参考依据。     

鲁南地区接连2次大暴雨过程雷达特征对比

利用常规观测资料和多普勒天气雷达资料对2012年7月8日和10日鲁南地区接连出现的2次大暴雨过程进行对比分析,结果表明:低空急流、低空切变线是接连产生暴雨的重要影响系统,在地面风场上体现为中尺度辐合线附近对应强降水中心;强盛发展的低空急流预示着强降水的出现,通过判断低空急流和承载层风向风速可大致估计强回波移动的路径和速度,为预测短时暴雨的持续时间和落区提供依据。相对较高降水效率的强回波持续生成合并并缓慢经过某地,产生暴雨天气;雷达风廓线产品有助于了解暴雨天气的环境场,为预测短时暴雨的雨强变化提供依据。     

宁夏一次局地暴雨中小尺度分析

应用常规资料、地面区域自动站和多普勒雷达资料,对2015年8月一次局地暴雨天气进行分析。表明:此次降水过程期间短时暴雨具有较明显的中小尺度系统特征,其主要影响系统有西太平洋副热带高压、东北冷涡、低空切变线,西南暖湿气流与扩散冷空气互相影响形成有利于降水出现的环流形势,冷空气扩散影响过程中触发对流性天气的发生发展,低空切变线的存在有利于暴雨的产生;利用SI指数、K指数、抬升指数LI、对流有效位能CAPE、最大上升速度等物理量相结合来判断大气层结的稳定度与不稳定能量的聚集与释放,对暴雨的预报有很好的指示意义;新一代天气雷达多普勒径向速度相对于反射率因子资料更好的反映了降水的变化情况,"逆风区"或速度辐合区存在对短时强降水落区的预报具有较好的指示意义;风廓线的资料对冷暖平流的分布及对垂直切变是否存在的分析有较强的指示意义。     

广西中部一次特大暴雨过程雷达回波特征分析

[目的]分析2010年6月发生于广西中部的一次特大暴雨天气过程雷达回波特征。[方法]利用常规观测资料和自动站、多普勒雷达等资料,对2010年5月31日～6月1日发生在广西中部的一次特大暴雨过程进行了分析,重点分析了天气雷达观测资料的特征,试图揭示强降水过程雷达回波特征。[结果]这次特大暴雨过程经历了多单体风暴向MCS的演变过程,超级单体和"列车效应"的存在是特大暴雨产生的主要原因;多单体回波质心在移动过程中沿其移动逆向依次伸展是这次强降水过程得以维持的关键因素;回波平均强度与降水量有较好的对应关系,强回波长时间呈准静止状态是强降水产生的有利条件;在径向速度图上,中尺度辐合线、逆风区以及中气旋的存在是判断强降水产生并维持的重要依据;雷达风廓线能较好地反映各层风的配置状况,是判断高空槽是否过境的有效工具。[结论]该研究为短时、临近天气预报提供参考。     

短时强降水的物理环境场和雷达临近预报研究

利用micaps、加密自动站、雷达资料和NCEP再分析资料分析了2013年7月1-2日冀中廊坊的一次局地短时强降水天气过程物理环境场特征,并在对多普勒雷达不同产品特征进行详细分析的基础上,初步探讨研究了廊坊短时强降水天气的临近预报指标。结果表明：此次局地短时强降水是在西风槽东移,同时副热带高压北上的大尺度环流背景下,中尺度系统触发而形成的;前期高湿条件,以及地面辐合线的出现为强降水形成创造了良好条件;分析多普勒雷达回波特征后初步得出两点重要结论,其中当VIL值半小时跃增值超过9 kg/m2,且最大值平均达到18 kg/m2时,廊坊发生短时强降水的概率较大。     

2022年8月初一次短时强降水过程分析

本文利用ERA5再分析资料、常规气象观测及多普勒雷达等资料，对2022年8月3日发生在延边地区的一次短时强降水天气的环流背景、环境条件及成因进行了分析。结果表明：过程发生前延边地区长时间受副高控制，低层高温高湿，3日午后500hPa短波槽东移南下，配合低层弱切变与风速辐合在山区地形复杂地区触发了对流；地面温度梯度大值区处辐合线维持并缓慢东移，不断激发新生对流系统；强对流云团先后经过同一地点，存在列车效应；雷达回波反映出此次过程中对流云体发展较高、质心低、降水效率高，属于典型的热带降水型降水回波特征，对预报短时强降水有较好的指示意义。     

两场短时强降水过程的对比分析

采用概念模型预报法,从降水实况、天气形势、物理量特征、雷达回波演变等方面,对2008年6月12和14日厦门的两次短时强降水过程进行对比分析。结果表明,这两场短时强降水过程具有完全不同的天气背景,因而反映大气热力、动力特征的各种物理量表现不同,其雷达回波特征及演变过程也有所不同,说明厦门的两次强降水过程有不同的形成机制和演变过程。因此,预报中要结合多种资料准确把握预报着眼点。     

永嘉县一次局地暴雨过程的雷达特征分析

选用多普勒天气雷达和卫星资料,对2013年6月1日发生在永嘉县一次局地强降水过程的回波特征进行分析。分析其雷达回波特征和雷达二次产品在短时临近预报中的作用,为今后的短时临近预报提供依据。     

甘南高原短时强降水潜势预报研究和雷达回波分析

利用甘南州8个国家气象观测站和146个乡镇区域自动气象站2011—2012年5—9月降水观测资料,风云2E红外云图资料和合作、武都高空站高空观测资料,对甘南高原短时强降水天气的特征进行分析,建立了甘南州短时强降水过程的天气尺度和中尺度概念模型和甘南州分县短时强降水潜势预报方程。同时利用2013—2014年甘南新一代天气雷达资料对甘南高原短时强降水多普勒雷达回波特征进行统计分析。结果表明:5—9月甘南州各县市均可发生短时强降水,8月是短时强降水发生频次最高的月份,5月和7月次之,6月和9月相对较少。按照环流形势甘南高原短时强降水过程可以分为高原低槽切变型、槽后西北气流型和高压内部型3种类型。甘南短时强降水云顶亮温值在8月达到最低。甘南短时强降水大部分个例回波强度大于20 dbz,回波顶高度在3 km以上,垂直液态含水量在5 kg/m2,77%的短时强降水速度场有明显的辐合和中气旋。     

基于风廓线雷达产品的冰雹过程分析

利用贵州省威宁县气象局的风廓线雷达基础数据及其二次开发产品、雨量站和MICAPS的实况数据,对2019年6月11日发生在威宁本站的一次冰雹大风天气过程进行综合分析。结果表明：水平廓线产品可反映出冷暖平流的时空变化及垂直分布,更早探测冷空气入侵、风场切变情况及低空急流强度;大气折射率结构常数和垂直速度可以指示降水的发生、持续时间及降水强度情况;强降水发生前有较强风垂直切变,降水过程中风垂直切变值整体大于0.2 s^-1,风垂直切变的增强会引起垂直速度和地面大风的增大;若以大于15 dBZ和小于10 dBZ为降水的起止标志,风廓线雷达反射率因子较其他产品可以更清晰地指示降水的开始和结束。     

陕南一次区域性短时强降水过程成因分析

利用实况降水资料、MICAPS观测资料、风云卫星红外资料以及新一代多普勒天气雷达产品,从环流形势、影响系统、雷达回波等方面对2015年5月7日晚陕南中东部的一次区域性短时强降水过程成因进行了分析,探讨此次强降水过程的发生机制和预报指标分析。结果表明,此次强降水过程发生在东亚一槽一脊的天气背景下,700和850 h Pa切变线叠加、地面存在冷锋和辐合线、低空西南暖湿气流强盛,为强降水过程提供了充足的水汽;高空急流配合低层中尺度切变线形成高层辐散、低层辐合形势,为短时强降水过程提供了充足的能量和动力。过程中水汽饱和程度迅速增大,在强烈垂直运动作用下强迫抬升凝结产生强降水,其中水汽主要来自落区上空空气中本身。雷达回波显示,过程中强回波区逐渐形成带状回波,所经过区域出现雷暴大风等灾害天气;同时强降水回波带(≥55 d BZ)在向东南平移的过程中,其自身也有从西南向东北方向的传播移动,造成洋县、旬阳、平利等站出现短时强降水。     

6.21青海中东部局地强降水的中尺度特征分析

2020年6月21日，冷涡系统影响下，青海中东部海南南部、黄南南部出现了局地性短时强降水，最大小时雨强22.6mm/h。本文利用常规探空资料，10min加密自动站资料、多普勒雷达数据，对此次局地强降水天气过程的中尺度特征进行了诊断分析。结果表明：此次过程降水时间分布呈单峰型，生命史约1小时，持续时间短；局地强降水是在高空冷涡背景下，高空槽底冷空气南下引发的，地面中尺度辐合线（辐合中心）是直接影响系统；降水过程中具有典型的雷暴云过境的气象要素变化特征；雷达回波中心值达50dBz的对流单体经过贵南、泽库等地，与强降水时段有很好的配合。     

一次鞍型场背景下南通局地特大暴雨过程分析

利用常规气象观测、地面自动站和再分析等资料,分析了江苏南通2020年8月28日夜间到29日早晨特大暴雨降水过程.结果表明:200百帕南通上空附近的辐散为暴雨的出现提供抽吸条件,500百帕鞍型场为此次大暴雨的发生提供了稳定的形势背景场,底层东部沿海切变线维持,南通位于低压倒槽顶部,为降水的发生提供了天气尺度的抬升条件,海洋的水汽输入供应了充足的水汽.强降水发生前,70mm以上大气可降水量中心与强降水落区较一致,且超前于降水峰值约8个小时.强降水阶段,地面中尺度低压北抬发展,降水落区对应低压第一象限;风廓线雷达底层暖湿东南风增强,对临近短时强降水预报有较大参考价值.     

葫芦岛市一次短时暴雨过程的中尺度特征分析

利用欧洲中心再分析资料、朝阳多普勒雷达资料以及葫芦岛市自动气象站观测资料,对2014年9月20日发生在葫芦岛的一次短时暴雨过程的中尺度特征进行分析,发现:本次极端短时暴雨过程,是发生在高空冷涡控制下,700h Pa槽后干冷气团叠加在850h Pa暖湿气团上、在地面倒槽前部偏南气流区内产生的一次强对流天气;通过中尺度对流云团的分析可以发现中尺度云团主要是在冷涡后部西北气流和底部偏南气流下生成发展,其演变过程与葫芦岛的降水有密切关系;通过对各种雷达产品的分析,发现连山站强降水主要是受一条带状回波影响,该回波内有中小尺度辐合,产生强烈上升运动,引发短时强降水。     

一次双对流云团影响的强降水过程综合分析

采用卫星资料、多普勒雷达资料、风廓线雷达资料和自动气象站资料,对2012年6月11日永州市一次双对流云团影响的强降水过程的时空结构进行了分析,通过天气尺度、中小尺度和地形分析,探讨了局部强降水的原因.结果表明,此次暴雨过程发生在槽前的西南暖湿急流下,地面冷空气侵入,触发了不稳定能量释放,中低空切变维持,加强了产生暴雨的动力作用.     

延安市短时强降水天气多普勒雷达特征及临近预警指标

利用2013—2015年延安市7次短时强降水天气多普勒雷达资料和常规观测资料,对短时强降水期间的雷达产品进行了分析。结果表明:短时强降水以带状和块状居多,且40 dBZ以上强回波伸展高度在4 km左右,呈现低质心结构;回波中心强度和回波顶高与短时强降水雨强、持续时间有关,雨强越大、降水越集中,则回波中心强度越大、回波顶高越高;本地VIL值偏小,一般为8～23 kg/m~2,少数可达到43 kg/m~2以上。在此基础上,提出了延安短时强降水天气雷达临近预警指标:当满足天气尺度辐合特征,同时满足组合反射率、40 dBZ强回波伸展高度平均值分别达48.8 dBZ、4 km,则可以考虑该站点及附近地区进入短时强降水临近预警状态。利用2016—2018年延安市发生的短时强降水对其性能进行了检验,其成功概率和临界成功指数均达80%。