一次中尺度对流系统的发生发展特征分析

通过分析2008年6月23日形成于冷涡成熟阶段的中尺度对流系统(MCS)的发生发展特征,得到:(1)MCS发生发展过程中,高空强垂直风切变维持,低层垂直风切变迅速增大。(2)湿Q矢量的低层辐合、高层辐散,加强了上升运动和次级环流,前者的增大对MCS的发展起了更大的作用。(3)雷达图上弱回波区、回波悬垂结构、三体散射现象、大的垂直累积液态水及低层速度图上的气旋式辐合的出现是冰雹发生前的有利信号。(4)湿斜压性及风垂直切变增大可能会促发MCS发生。地面风场辐合和水汽辐合加强了MCS的发展。对流层中高层干冷空气的侵入,使不稳定能量释放,导致了强对流天气的发生。     

广西强对流天气的天气形势分析与雷达临近预警

分析2004-2008年广西强对流天气灾害与各层天气资料得出强对流的大尺度背景场特征,进行了广西大风、冰雹等强对流天气的天气分型.然后利用桂林CINRAD-SB天气雷达产品给出3种对流性天气雷达回波特征,并找出临近预警指标.同时利用TREC交叉相关方法预报强对流回波未来的移动方向.     

江西灾害性强雷电天气的雷达回波特征

使用常规地面报表A0资料、多普勒天气雷达资料,以及雷电数据和卫星云图等资料,进行了雷电和雷暴日的分布特征统计分析,重点对灾害性强雷电天气的雷达回波特征进行个例分析,以了解雷电和雷暴天气的活动规律和强雷电的雷达回波特征,提高预警预报的能力.结果表明:(1)雷电和雷暴天气具有明显的季节变化与日变化特征,每年2-5月集中在8-20时,6-9月集中在11-20时;(2)强雷电天气在雷达回波上表现为南北走向的回波带结构,当回波强度≥50dBZ、回波出现不断合并现象、强回波水平尺度较大、具有"指状"或"弓状"回波结构,以及出现陡直"零值线"和VIL超过50 kg/m2时,最易发生强雷电天气;(3)有时局部强单体凭着自身的发展,当强度≥50dBZ和VIL超过50 kg/m2时,也有可能出现局地强雷电天气.     

短时大暴雨的多普勒雷达探测及暴雨预警信号发布

本文通过对环流背景和广州CINRAD-SA多普勒天气雷达资料的详细分析,探讨了发生在广州市的一次短时大暴雨的成因.结果表明：广州市夏季短时大暴雨在低空急流、低层辐合以及高空辐散和抽吸作用的有利环流背景下,多个单体接连穿越同一地区所造成,单体排列方向与单体移动方向一致.弱中气旋特征、逆风区和能量锋对对流的维持和加强起到了十分重要的作用.另外本文还对暴雨预警信号的发布技巧进行了探讨.     

珠江三角洲大暴雨的多普勒特征及形成机制

利用广州CINRAD-SA新一代多普勒天气雷达资料,结合天气形势分析,研究了华南地区夏季短时大暴雨的发生、发展过程,特别是中小尺度系统引发短时大暴雨不同发展阶段的多普勒特征以及辐合强度与短时大暴雨的关系,并对短时大暴雨的发展机制进行了初步探讨.通过分析发现,短时大暴雨产生于低空强盛西南气流等有利条件下,近地层雨区附近的气旋式扰动有利于激发对流,抽吸作用、局地锋生对对流的维持和加强起到了十分重要的作用.在短时大暴雨发生初期及发展旺盛期,大多数都伴有逆风区、辐合带等多普勒特征,中气旋更是与高强度降水、地面强风等剧烈天气密切相关.     

一次春季雹灾的多普勒雷达产品特征分析

利用常规高空、地面观测资料以及三门峡多普勒雷达资料,对2016年4月27日山西运城市的雹灾天气进行分析。结果显示:高空冷温槽是雹灾发生的大环流背景。雹灾发生前大气特征具有上下干、中间湿的"蜂腰状"结构,高低空差动温度平流造成强烈的位势不稳定,强的垂直风切变及低层大的切变曲率,有利于超级单体和多单体风暴发展;地面中尺度辐合线有利于强对流风暴发展,超级单体发生前1 h地面有中尺度辐合线生成,中低层具有钩状回波特征,并伴有弱的中气旋;多单体风暴与地面中尺度辐合线相伴而生,在发展过程中有中气旋生成,并出现风暴顶辐散;春季-20℃层高度低于6 km,与0℃层厚度差小于3.5 km,利于形成密集的大小不均冰雹,对农作物损伤严重。     

“070812”云南元江特大山洪泥石流气象成因分析

利用MICAPS常规资料、加密自动站雨量、FY-2C卫星TBB资料和多普勒雷达探测等资料,分析了云南元江2007年8月12日特大山洪泥石流灾害的气象成因。结果表明:低层冷锋切变在南移过程中受帕布台风低压外围较强东北气流的阻挡和引导,使切变转向后在哀牢山附近形成与山脉平行的西北东南向风向切变是造成本次降雨过程的主要天气系统,切变线附近形成的中尺度系统和多普勒径向速度的逆风区产生的短时大暴雨,是引发元江8.12特大山洪泥石流灾害的直接天气原因。     

一次低涡切变型连续性冰雹过程天气分析

对2004年7月13-20日西北地区东部出现的一次低涡切变型区域性冰雹天气过程,从其产生的大气环流背景和前期气候背景进行了讨论,并利用MICAPS提供的方法,对物理量场进行了初步分析,总结了其发生发展的客观规律。结果表明:形成这次连续性降雹的影响系统是500 hPa位于青藏高原东北侧到华北的低涡切变;深厚的不稳定层结和随高度增强的不稳定能量,是此次强对流发生的热力条件;有利的低层辐合与高层辐散的散度场是此次强对流发生的动力因子;随高度增强的上升运动为冰雹的形成提供了水汽条件。     

“3·23”云南省景谷傣族彝族自治县冰雹灾害天气原因分析

从防灾减灾的角度,以"3·23"景谷县冰雹灾害天气为例,运用国家级站降水实况资料、卫星资料、闪电定位仪资料、Micaps常规资料、区域自动站资料和新一代天气雷达体扫资料等,分别对这次灾害天气过程进行预警指标分析,并采用美国NEXRAD的新一代冰雹探测算法,对该灾害天气过程进行了检验。分析表明:该灾害主要由冰雹天气过程造成;从雷达资料和闪电定位仪资料能够清晰准确反映冰雹天气过程的发生发展过程,具有较好的防灾价值,雷达观测的几个要素指标能较好的预示受灾的区域和强度,闪电频次、回波强度、强回波顶高、中气旋等指标能为这类灾害性天气提供短临预警依据;同时,冰雹灾害性天气通常伴随雷电、大风等灾害天气,也会造成重大灾害。另外,也应注意到冰雹天气通常是局地中小尺度的,但分析发现局地中小尺度的灾害天气也常有大尺度的天气背景作用,可从探空资料加以分析。     

“威马逊”台前飑线天气背景成因和雷达预警方法

用常规气象观测资料和多普勒天气雷达观测资料对“威马逊”台前飑线的天气背景和雷达回波特征做了分析。结果表明:华南区域大气层结不稳定,广西东南部有中层干区和较强垂直风切变是该区域台前飑线发生和雷暴大风多发的主要天气背景成因。“威马逊”台前飑线由三段短弓形回波组成,东部弓形回波具有较典型的雷暴大风回波特征。以空间适用性和时间提前量作为衡量标准进行对比,发现反射率核心下降的实用性和预警效果最好,其次为中层径向辐合和地面辐散。     

基于Level Set方法的风暴追踪

利用现代计算机技术和信息处理技术,建立灾害性天气预警系统,是对灾害性天气进行识别和预报的最有效手段之一.研究探索风暴运动过程中多普勒雷达图像的数据处理和算法优化,是预警系统工作中的关键技术.基于计算机技术,应用TITAN算法及改进的Level set方法可以较好地实现对雷达图像中风暴体的追踪,提高灾害性天气预警效率.     

毛乌素沙漠东部边缘中β尺度暴雨和冰雹综合分析

利用多普勒雷达资料、Micaps系统提供的常规观测资料和物理量场,对2006年9月20日发生在毛乌素沙漠东部边缘的一次强对流天气过程进行了分析。结果表明:冰雹和暴雨是由两块呈块状的中β尺度强对流单体造成的;地面能量比中α尺度"Ω"系统的生成,为能量的积聚和集中释放提供了有利条件;地面能量比中β尺度能量比低值舌的生成,为强对流天气的发生提供了抬升触发机制;冰雹和暴雨发生前,涡度场和散度场的耦合、影响雹暴区次级环流的形成,为雹暴的发生维持提供了动力机制;850 hPa等压面上湿正压场和湿斜压场的配合、以及湿位涡的三维空间结构,对雹暴的发生及落区有指示意义;在多普勒雷达径向速度场上,雹暴运动的前方对流层低层有中气旋生成,雹暴运动的后方对流层低层有中反气旋生成,而对流层中高层有辐散生成,且超级单体特征明显。     

基于多普勒天气雷达体扫资料的下击暴流预警方法研究

本文利用新一代多普勒天气雷达体扫数据、自动气象探空站和地面大风测站资料,对2009-2013年湖北省大风天气过程的风暴特征量进行相关统计分析,通过云模型和支持向量机(SVM)等方法确定了包含环境、反射率和径向速度特征的9个下击暴流雷达预警指标。基于已确定的预警指标,分别利用Bayes和BP神经网络两种方法建立了下击暴流预报模型,通过识别结果检验表明,两种算法均能有效区分大风与非大风。Bayes方法大风击中率(POD)可以达到81.8%,大风和非大风预报准确率为86.7%,虚警率(FAR)和失误率(FOM)分别为5.2%和18.1%,TS评分0.77; BP神经网络非线性预报方法对大风的识别准确率为84%。进一步证明了提出的下击暴流雷达指标的可预报性和实用性。     

哈尔滨市短临天气预报研究

从短临预报的定义和内容出发，就短临预报业务系统流程、地面要素加密信息收集显示、多普勒雷达预警信息和预报指标、重大灾害性短临预报的气象要素信息／预警信息／预报指标及物理量、不稳定指数预警信息／预报指标及合并显示、卫星云图降水／冰雹估计、3h降水／温度预报方法、预报编辑系统设计等方面，阐述了哈尔滨市短临预报业务的建设过程及其开展的方式、方法。     

冰雹天气的短时监测预报及消雹作业评估

本文研制的冰雹短时监测预报方法综合利用了T-lnP、天气图和雷达回波等资料,它把本地的降雹机制转化成对流的发生、发展、触发三指数,作为一级预报;通过计算T-lnP图上有关冰雹的层结指数,判断出冰雹强度,作为二级预报;利用雷达回波指标作为三级预报,以实现冰雹灾害天气的定时、定点、定量预报.同时对1996～2002年本地开展的人工消雹情况进行了效益评估.     

盛夏昆明两次致灾大暴雨对比分析

应用常规观测资料、FY-2D、2E卫星观测资料及新一代多普勒雷达回波资料,对“2013.07.19”和“2017.07.20”昆明两次大暴雨对比分析,结果表明:两次过程均出现在全省强降水过程大背景下,强降水时段均出现在盛夏7月的夜间,集中在北部和东部。2013年过程降水量较大,持续时间较长,洪峰水位较高,而2017年过程小时雨强和雷暴次数为最强,城市内涝范围和灾情影响程度较大;两次环流系统均是两高辐合、低涡切变配合暖湿气流共同作用,但2017年有明显的系统前倾,辐合更强;不稳定特征显示,高冷低暖,对流特征指数均体现为对流性不稳定,但2017年CAPE较大、高层冷平流较强,高低空强垂直切变明显,对流层高层干冷空气下侵增强了对流不稳定;滇中昆明均处在MPV 1?0、MPV 2?0的大气对称不稳定条件下强的对称不稳定区,2017年过程由于积聚了大量的较强不稳定能量,强对流天气剧烈但持续时间较短;整层水汽通量散度辐合区分布基本一致,与降水区基本对应;中β尺度对流云团是两次大暴雨的直接影响中尺度系统,但2017年云团强度更强,对流性特征更明显;多普勒雷达回波特征表现, 2013年过程为带状混合型降水回波,持续少动,中尺度系统有暖平流、中尺度辐合区持续影响,回波顶高8～10 km,且最大回波强度46dBZ,而2017年过程为团状、涡旋状对流性降水回波,回波强度强于2013年,小时雨强较大。     

福建省冰雹时空分布与天气气候特征分析

利用1960-2008年高空常规探测资料和福建省内各台站冰雹的观测资料,分析了福建省冰雹的时空分布和春季、夏季降雹的天气气候特征.结果表明:福建省20世纪80年代中期到90年代初期为冰雹多发期,90年代中期至今呈明显减少趋势.冰雹发生的季节分布呈双峰型,高发期在3-5月,次高发期在7-9月.空间分布表现为中北部多,南部少;山区多,平原少;内陆多,沿海少.冷空气与强暖湿气流相遇是春季降雹的主要原因,主要天气型(850hPa)为低涡冷切适中、冷切适中、冷切偏南、冷切偏西、低涡冷切偏西等,冷式切变和低空西南急流是触发大范围冰雹过程最重要的天气条件.下垫面被迅速加热,快速升温,午后局地上空形成强辐合区是夏季降雹的主要原因,主要天气型(500hPa)为副热带小高压和副热带高压边缘.     

台风“威马逊”造成云南强降水灾害天气分析

利用云南7部新一代天气雷达观测数据和Micaps常规资料,对台风"威马逊"登陆后减弱生成的热带低压引发强降水进行分析,揭示了台风"威马逊"造成的强降水成因及对云南的影响情况。结果表明:"威马逊"的外围云系于2014年7月19日下午开始影响云南,19日17时滇东南地区出现降雨,其中20-22日,云南省连续3d出现暴雨天气过程,滇中以西以南大部地区出现大暴雨、暴雨天气(其中屏边站和宁洱站日降水突破了历史极值),23日降雨过程结束。这次台风低压天气过程是近5年来影响云南造成降水最强的一次,热带低压西移与西南气流汇合,低压倒槽造成的强降水对云南西部造成持续影响。热带低压带来了强降水,造成了37人死亡、9人失踪的重大灾害。以文山新一代天气雷达观测资料分析,发现使用雷达对远距离低层云系的探测,能较好地判断"威马逊"台风外围云系的结构及演变情况,对改进强降水的短时临近预警有较好的价值;在现行体扫模式下增加超低仰角探测,应有助于更好预测风暴影响的强度和发展趋势,进一步改进预警能力,从而对短时临近预报有一定的帮助。就台风"威马逊"而言,发现较好的应用雷达资料,在一定的条件下对改进短时临近预警业务有一些帮助,因此提出重视雷达探测可能对提高强天气监测预警水平和防灾减灾应具有一定的价值。     

龙门山脉东麓一次强风暴灾害气象特征分析

利用常规加密地面观测资料、L波段探空资料及多普勒天气雷达资料,对2016年5月5日傍晚发生在德阳什邡市的一次强降水超级单体风暴进行了综合气象分析。风暴发生前的垂直探空资料显示出整层大气非均匀结构、中层蜂腰结构、风场整体顺滚流、对流层顶超低温等特征;多普勒雷达观测显示,风暴右前侧出现V型缺口,风暴中层出现有界弱回波区,中气旋从中层向高层及低层发展等强降水超级单体特征;垂直累积液态含水量与垂直累积液态含水量密度的演变特征对于冰雹云的形成与衰减、强降水的产生及地面大风有较好的指示作用。     

低空急流暴雨天气概念模型及其雷达回波特征分析

对2002-2010年广西12个急流暴雨个例进行的分析研究表明,广西急流暴雨是在大尺度背景下,由天气系统和中小尺度系统共同影响的结果,当有低空急流存在的情况下,降水量有明显的增幅作用;对天气背景的分析表明,低空急流暴雨天气概念模型主要有低涡急流型和深槽切变急流型以及副高加强急流型。雷达回波主要有块状、带状和絮状三种类型;再通过分析低空急流暴雨过程的雷达回波强度、回波演变、其他产品特征、回波的源地移动、暴雨落区等主要内容,形成低空急流暴雨的短时预报模型。