下载文档原格式
贵州“5.15”极端风雹天气过程的环境场和雷达回波特征贵州“5.15”极端风雹天气过程的环境场和雷达回波特征近年来，气候变化对地球带来了更多的极端天气事件，极端风雹天气是其中之一。
而在贵州地区，今年的5月15日，一场极端风雹天气事件再次出现。
这场事件给当地的农作物、建筑、交通等方面都带来了严重的损失。
本文将介绍贵州“5.15”极端风雹天气过程的环境场和雷达回波特征，以加深对这类天气事件的理解。
为了深入研究贵州“5.15”极端风雹天气事件，我们首先需要了解当地的环境场特征。
贵州地区属于亚热带湿润季风气候，夏季多雨多雷雨天气。
这样的环境特征为极端风雹天气的形成提供了条件。
此外，在这场天气事件中，大气条件变化较快，形成了强对流天气。
同时，雷达回波特征也是分析极端风雹天气事件的重要指标。
雷达回波是雷达所接收到的回波信号，通常用来描述降水特征。
在贵州“5.15”极端风雹天气中，雷达回波强度较高，同时具有分散性和集聚性两种特征。
若从地面雷达图上观察，可以看到一些强回波形成的弯曲带状特征，这是由于大气中的底层湿度和温度不稳定引起的。
这些弯曲带状特征对应着强对流暴雨云团，进一步加剧了降水强度。
在雷达图上，这些弯曲带状特征往往和极强回波相伴行动。
此外，贵州“5.15”极端风雹天气事件中还出现了一些特殊的回波特征，如强回波和大颗粒径的相互作用。
这种相互作用意味着降水体系中的云团内部存在较大的降雹核，增加了极端风雹事件的风险。
此外，贵州地区的地形复杂，对流云团容易在地形上升腾，进一步加大了降雹的可能性。
除了雷达回波特征，本次极端风雹天气事件中还出现了大风、冰雹和大雨等多种极端天气现象。
这些现象的共同出现增加了天气事件的复杂度和危险性。
总的来说，贵州“5.15”极端风雹天气过程的环境场和雷达回波特征与当地的气候和地形密切相关。
通过深入了解和研究这些特征，我们可以更好地预测和防范类似的极端风雹天气事件，减少其对当地的损失和影响。
2020年8月第8期总第164期海峡科学Straits ScienceAugust2020No.8,Total164th 龙岩一次冰雹的雷达回波特征分析苏㊀蕾㊀沈华平㊀杨晓凤(民航厦门空管站,福建㊀厦门㊀361006)[摘要]利用模式探空资料和龙岩多普勒天气雷达产品,对2020年4月21日发生在龙岩的冰雹天气过程进行分析㊂结果表明,此次雹云回波形态先后呈现出椭圆形㊁ S 形和弓状,具有回波强度强㊁强回波区面积大㊁维持时间长的特点,并出现有 V 形缺口㊁低层弱回波区和其上的强回波悬垂等超级单体特征;速度场出现逆风区㊁中气旋㊁低空急流等;风廓线产品中,中层干冷空气的入侵有利于雹云的剧烈发展㊂[关键词]冰雹㊀多普勒天气雷达㊀ V 形缺口㊀中气旋㊀低空急流[中图分类号]P426.64;TN959.4[文献标识码]A[文章编号]1673-8683(2020)08-0012-05㊀㊀冰雹是我国分布最广的一种对流性灾害天气㊂据统计,近十年来,龙岩市每年均有冰雹出现,最多14次,最少1次,平均每年约有4次冰雹;冰雹主要出现在3~5月,尤其以4月最多(占全年的39.5%)[1]㊂2020年4月21日上午,龙岩雷达上出现了极强的对流回波,自西向东影响龙岩㊁漳平㊁泉州㊂根据实况反馈,龙岩新罗区10点15分出现冰雹,漳平城区10点30分左右出现冰雹,泉州安溪县于11点多也监测到冰雹,直径约1~2cm,对当地的农作物㊁交通等都造成了一定影响㊂本文利用模式探空资料和多普勒天气雷达产品,对本次强对流过程进行分析,寻找监测预警和临近预报的雷达回波产品特征,为提高多普勒天气雷达的技术应用水平和监测冰雹天气的能力提供参考㊂1㊀天气背景从2020年4月20日20点到21日08点(北京时),500hPa上5880m等高线位于华南沿海(图略),福建省位于副热带高压北侧偏西急流中;850hPa上华南一带有条暖式横切发展东伸至福建,在福建中西部有较弱的低涡切变存在㊂21日08点,上述低涡切变位于龙岩西部,随后缓慢南压;地面位于倒槽暖区中㊂整层大气在形势场上未发现明显的冷空气南侵,只是在中高层干燥的空气叠加在低层的暖湿空气上㊂2㊀对流潜势分析俞小鼎等指出,预报当天强冰雹潜势的主要思路是从较大的对流有效位能㊁较强的深层垂直风切变和不太大的0ħ层到地面高度这三个方面来考虑[2]㊂由于龙岩站没有探空资料,图1为数值预报21日08时由周边探空站插值获得的模式探空,具有一定的参考价值㊂由图1可以看到,700hPa高度以下的t-t d均小于1ħ,低层大气处于高湿状态,高层为干区,表现为上干下湿㊂08时CAPE值为206J/kg,由于前一天夜里在龙岩及附近已经有对流发展,消耗了一定的对流有效位能,因此对流有效位能不是很大㊂t850hPa-t500hPa>22ħ,大气处于不稳定状态㊂自由对流高度(LFC)很低,表明气层抬升达到饱和以及强迫气块上升到自由对流高度所需的外力抬升要求小㊂0ħ和-20ħ层高度分别为4.5km和8km(约400hPa),冰雹融化层高度的高低是决定冰雹大小甚至降雹与否的主要因子之一[3],当日合适的0ħ和-20ħ层高度有利于冰雹的发生㊂从垂直位温(V-3θ)分析来看,21日08时龙岩站在1000 ~500hPa之间,θsed和θ∗出现不同程度的折拐,说明此时气层处于不稳定状态㊂而3条θ曲线在400~ 150hPa之间没有明显左倾,即在V-3θ图中未体现对流层顶有 超低温 现象,可能是与模式对较高层次的要素模拟误差较大有关㊂从垂直风场配置上表现为地㊃21㊃2020年第8期海峡科学HAI XIA KE XUE面偏南风,低层西南风,高层偏西风的顺滚流配置,存在强的垂直风切变,0~6km 之间的风矢量差超过20m /s,属于中到强的垂直风切变,高层强偏西风的抽吸作用有利于对流运动的发展㊂图1㊀2020年4月21日08时龙岩站的t -logp 图(左)及V -3θ图(右)3㊀多普勒天气雷达资料分析3.1㊀冰雹演变过程2020年4月21日凌晨04:00左右在长汀南部到永春开始有分散的弱对流(图略),06:00缓慢南移至连城东南部,07ʒ00连城以西至赣县区也开始有分散的对流单体发展,07ʒ30连成东西向带状,08ʒ00多块单体回波加强,整个带状云系位置少动㊂08ʒ30,在带状对流的东西两侧可分辨出两个相互分离的强单体(图2),在其北面伴有大片的降水回波,随引导气流向偏东方向移动;从径向速度图可见,在大片负速度区中包围了一小块正速度区,逆风区的出现说明在该高度区间存在风向剧烈变化,产生强烈垂直风切变和强的辐合气流,反射率最大值的区域与逆风区相配合,云体将进一步发展加强㊂09ʒ00,回波加强,西部的强回波移速较快,逐渐靠近东部的强回波,并在龙岩雷达的西南侧触发了一块小的对流单体;在径向速度图上与强回波区对应有一个直径10km 的涡旋在发展(图中橘色圆圈),旋转速度约为11m /s,维持多个体扫,表明一个弱中气旋已经生成㊂09ʒ30,上述两块强单体合并,向东南方向的雷达站靠近,移动路径出现了 右旋 ,同时移速增快;从径向速度图可见,强回波移动方向前沿有一条辐合线,推断是由沿着回波前沿的上升气流与回波主体降水以及中层干空气夹卷进入降水区蒸发冷却形成的下沉气流之间的辐合形成的㊂10ʒ00,强回波移到龙岩上空,组织密实,系统强烈发展,形态由最初的东西向带状演变为南北向的长轴 椭圆 形,强中心面积扩大,中心强度达到71dBz;在径向速度图上有旋转性气旋存在,半径大于10km㊂10ʒ30,回波的北部前侧(漳平)出现相对较弱的入流回波区,南部在移动前沿演变成圆弧状,后侧也出现相对弱回波区,表明后侧下沉气流正在加强,形态演变为 S 形㊂11ʒ00,演变为南北向弓状,云体北部逐渐衰减,南部中心仍然较强,随后强中心面积逐渐减小;径向速度图上辐合特征已不明显,出现了较强的正速度,表明雹暴单体逐渐为下沉气流所控制,强度逐渐减弱㊂整个强回波自西向东先后影响多个县级市,暴雹生命史超过1h㊂㊃31㊃HAI XIA KE XUE 海峡科学2020年第8期(a)08ʒ30(b)09ʒ00(c)09ʒ30(d)10ʒ00(e)10ʒ30(f)11ʒ00图2㊀2020年4月21日强对流天气龙岩雷达组合反射率(第1㊁3行,单位:dBz )和2.4ʎ仰角径向速度(第2㊁4行,单位:m /s )演变图3.2㊀对流单体垂直结构图3为10ʒ02龙岩雷达0.5ʎ㊁3.4ʎ㊁6.0ʎ不同仰角的反射率因子和径向速度图,用来进一步确定暴雹的垂直结构和强弱㊂从图3可以看出,各仰角在对流云回波的后方出现了顶点指向雷达的 V 形缺口,事实上在09ʒ51就首次出现有不太明显的 V 形缺口,与开㊃41㊃2020年第8期海峡科学HAI XIA KE XUE始降雹的时间差为24min㊂低仰角在雷暴入流一侧有强的反射率因子梯度,在6.0ʎ仰角上,回波强度达到最强,且受高空偏西气流的影响下,在雷暴顶上空伸展出约60km 的云砧,这是由强烈上升气流到达对流层顶后水平伸展形成的,表明云中对流旺盛,为形成冰雹提供了重要条件㊂另外,根据各仰角回波对比分析,发现低层在回波移向的前侧有入流缺口(箭头位置,注意到双箭头指示同样的地理位置),而在6.0ʎ仰角上,箭头前面是超过60dBz 的强回波中心,高反射率因子区从低仰角到高仰角向入流一侧(东侧)倾斜,有一个强回波悬垂结构㊂所有这些特征一致表明该强单体是一个雹暴,它具有一个雹暴的雷达回波特征㊂(a)0.5ʎ仰角(b)3.4ʎ仰角(c)6.0ʎ仰角图3㊀2020年4月21日10:02龙岩雷达不同仰角基本反射率因子(单位:dBz )和径向速度图(单位:m /s )㊀㊀从径向速度图可见,距离龙岩雷达站西北方向约8km㊁高度约1.8km 处出现24m /s 的负速度大风区,低空急流的存在使上升气流得以加强和维持,对冰雹云的发展有利㊂在同高度上,正速度中心大小仅有12m /s,负速度值远大于正速度值;同时在30km 的等距离圆中,负速度区的面积也远大于正速度区,表明此地的辐合上升极强㊂3.3㊀强回波核高度特征和垂直液态积分水含量分析刘君等[1]指出,当回波强度超过60dBz㊁强回波核高度超过5.8km㊁回波顶高超过8km 和垂直积分液态含水量超过25kg /㎡时,龙岩出现冰雹的可能性就非常大㊂这些数据可以作为判断冰雹是否出现的阈值㊂通过分析发现,09ʒ30(降雹前45min)对流回波的以上几项阈值均已达到:回波强度最大65dBz㊁最强回波核高度超过5.9km㊁回波顶高11km㊁垂直积分液态含水量28kg /㎡(图略),说明发生冰雹的概率很大,作为预判的指标,对冰雹的预报具有一定指示意义㊂3.4㊀垂直风廓线(VWP )产品分析由图4可以看出,在1.8km 以上的垂直高度层里,风向随高度顺转,风速逐渐增大,在约4.5km 高度有明显的小波动,09ʒ23在此高度层出现了较强的西北风,伴有 ND ,即干区㊂这种中低层暖平流及垂直风的切变有利于对流的发展,加上中层干冷空气的入侵,造成对流不稳定的层结,是激发强对流天气产生的重要环境场条件之一[4]㊂㊃51㊃HAI XIA KE XUE海峡科学2020年第8期图4㊀2020年4月21日垂直风廓线变化情况4㊀结论①本次有利于冰雹生成的环境条件是层结不稳定㊁较强的垂直风切变和不太高的0ħ层高度㊂②强回波的形态先后呈现出椭圆形㊁ S 形,最后演变为弓形回波,具有回波强度强㊁强回波区面积大㊁维持时间长等特点㊂③在多普勒径向速度场中,冰雹发生前约1.5h可识别出逆风区和中气旋,可提前预警强对流天气发生;低空急流的存在使上升气流得以加强和维持㊂④基本反射率因子呈现有明显的 V 形缺口,且首次出现 V 形缺口与降雹的时间有25min提前量;并出现低层强的反射率因子梯度㊁入流缺口和其上的强回波悬垂等回波特征㊂⑤回波顶高㊁垂直积分液态水含量和强回波高度等指标对此次降雹也有较好的指示意义㊂⑥在垂直风廓线产品中,中层西北风入侵和 ND 的出现是雹云得以剧烈发展的重要原因之一㊂参考文献:[1]刘君,肖秀珠,张维.福建西部近10年冰雹雷达资料统计分析[J].气象科技,2013,41(2):339-342.[2]俞小鼎,姚秀萍,熊延南,等.多普勒天气雷达原理与业务应用[M].北京:气象出版社,2006.[3]冯晋勤,张深寿,吴陈锋,等.双偏振雷达产品在福建强对流天气过程中的应用分析[J].气象,2018,44(12):1565 -1574.[4]张磊,张继韫.一次局地强冰雹的多普勒雷达回波特征分析[J].沙漠与绿洲气象,2013,7(4):26-30.㊃61㊃。
一次冰雹过程的多源资料观测特征分析宋薇;邱晓滨;王兆宇;陈超【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2024(43)3【摘要】为认识降雹不同阶段对流系统的回波、微物理参量和热动力演变特征,利用多普勒天气雷达、激光雨滴谱仪、微波辐射计、自动气象观测站等观测资料,对2017年7月9日天津地区一次冰雹天气的回波特征、雨滴谱差异、温湿度及水汽变化进行研究。
结果表明:(1)850 hPa切变线东侧的暖湿气流与500 hPa冷空气叠加,有利于不稳定能量积累及对流天气触发。
降雹临近时,环境大气不稳定性显著增强。
(2)冰雹云发展演变阶段观测到两次地面降雹,均发生在对流单体合并加强过程中。
(3)降雹时段,粒子最大直径、质量加权平均直径和中值体积直径达到峰值,中大滴对降水雨强的贡献率达94.56%,该时段平均谱谱宽最大;降雹后,直径小于1.0mm的小滴对雨强贡献率增大,在不超过1.0 mm的粒子区间平均谱呈双峰特征,第一峰和第二峰分别出现在0.3 mm、0.6 mm附近。
(4)降雹前水汽出现缓慢持续积累,积分水汽、液态水含量在降雹前1 h出现明显跃增,低层逆温的存在使高层干冷、低层暖湿的现象更为明显;降雹结束后整层大气水汽有所回落。
【总页数】10页(P322-331)【作者】宋薇;邱晓滨;王兆宇;陈超【作者单位】天津市人工影响天气办公室;甘肃省气候资源开发及防灾减灾重点实验室;中国气象局沈阳大气环境研究所东北冷涡研究重点开放实验室;天津市海洋气象重点实验室;天津市气象科学研究所【正文语种】中文【中图分类】P458.11【相关文献】1.一次冰雹天气过程的多源资料观测分析2.一次西北气流型冰雹过程分析中加密观测资料的综合应用3.基于雷达和卫星资料对一次冰雹天气过程的中尺度特征分析4.星地闪电资料对山东一次冰雹过程的闪电特征分析因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一次冰雹过程的雷达回波特征分析摘要：应用常规资料和贵州省毕节地区的多普勒雷达产品，对云南省威信县2010年8月4日出现雷、暴大风和冰雹的强对流性天气过程进行分析：受高空低槽和低空急流的共同影响，形成的两个中尺度系统受锋面附近前冲冷流的触发，造成这次强对流性天气。
雷达反射率图上：回波强度越大、强中心高度越高，造成的天气越强；径向速度图上的“逆风区”，说明该地为风速的大值区、风向也发生了突变；当对流回波处于强盛阶段时，垂直方向上液态水的累计总含量值先猛增、后相对稳定，当达到峰值时即出现冰雹。
关键词：冰雹云层；冰雹；雷达基本数据产品VCS，CAPPI，PP引言天气雷达是探测冰雹十分重要的工具，目前天气雷达在冰雹监测和预报得到广泛应用，使得有关冰雹和冰雹云的研究获得长足的进展。
1 天气实况2010年8月4日15时41分，我县扎西、高田等乡镇出现雷雨天气过程，扎西镇墨黑村、干河村及高田乡凤阳村遭受风雹灾害，造成部分村组玉米等受灾。
据县气象局提供的数据显示，县城所在地短暂降雨，降雨量达22.5毫米。
经核灾统计，2个乡8个村77个村民小组3490户13817人受灾，直接经济损失452.6万元（其中农业经济损失291.1万元）。
2雷达回波特征分析2010年8月4日15时41分威信境内中部及东北部出现强回波云层，通过雷达基本数据产品VOL（3）（因威信特殊地理特征，海拔高度1177.2米，所使用雷达数据受地形影响，对VOL数据只有天线仰角达3.4度才有使用价值）观测分析，此次回波云层为块状冰雹云（图1）。
威信县城附近强回波中心大于45dBz，可见回波发展非常旺盛；从强中心位置的叠加可分析出，回波强度随时间逐渐增强并缓慢移动。
4 垂直方向上液态水的累计总含量特征冰雹过程前后垂直方向上液态水的累计总含量的连续变化表明：当对流回波处于发展阶段时，垂直方向上液态水的累计总含量值稳定增大；当处于强盛阶段时，垂直方向上液态水的累计总含量值先猛增、后相对稳定；当达到峰值时即出现冰雹。
1991—2005年各类重大气象灾害1991年1991年出现历史上罕见的旱灾，全年总降雨量均在1275.3毫米以下，比常年偏少25%以上，其中连城、上杭、漳平、永定年降水量为历史最少。
据6月8日旱情高峰期统计，全市受旱面积达82.14万亩，占总耕地面积40.7%；水力发电量较上年减少2亿千瓦时；林业生产深受其害，造林成活率比1990年降低30%，全市有73.4公顷树苗被晒死，容器苗死亡1476万袋。
森林火灾频发，1991年发生火灾137起，过火面积1178.03公顷，比上年增加51%，尤其是6月起森林火灾直线上升，下半年过火面积较上年同期增加211%。
为抗御干旱，于6月8-30日，7月31日至8月20日在6个县（市）21个点用高炮进行人工增雨作业，共发射炮弹1737发，受益面积达1万多平方公里，人工增雨总量达10330.27万吨。
1991年7月19日，受9101号台风影响，造成局部洪涝灾害。
全市7个县（市）26个乡（镇）220个村41433户受灾，倒房122间，损坏民房6807间，伤3人，农作物12890公顷，粮食减产1.71995万吨，直接经济损失1647.5万元。
1991年12月26日，受强寒潮侵袭，出现全市性大雪，是1975年后最大的一次降雪，北部的松毛岭积雪达50多厘米，持续数天后溶化；连城12月29日极端最低气温达-7.2℃，为建站以来的最低值。
该次降雪前气温异常偏高，突然急剧降温，冷暖悬殊，热带鱼类、蔬菜、烤烟等冻害严重。
1991年11月永定高陂乡发生重大森林火灾，受害面积1500亩。
地区行署领导、县五套班子和各个部门领导、机关厂矿干部职工，还有部队指战员2100人次上山救火。
1992年1992年，全市共出现50场暴雨，造成较大暴雨洪涝灾害的有4次，分别出现在3月下旬、4月21日、5月16日和6月17日。
3月下旬全市出现连续性大雨至暴雨过程，3月26日发生历史上初春少遇的洪涝，全市105个乡（镇）受灾，死亡15人，伤4人，房屋倒塌3810间，牲畜漂失和死亡3980头，稻田受害13754.5公顷，其中成灾7073.1公顷。
