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doi:10.11676/qxxb2022.023气象学报江苏典型下击暴流风暴结构特征统计分析*王 易1,2 郑媛媛2,3 庄潇然1,2 张 静1,2 慕瑞琪1,2 孙康远2,3 WANG Yi1,2 ZHENG Yuanyuan2,3 ZHUANG Xiaoran1,2 ZHANG Jing1,2 MU Ruiqi1,2 SUN Kangyuan2,31. 江苏省气象台，南京，2100192. 中国气象局交通气象重点开放实验室，南京，2100193. 南京气象科技创新研究院，南京，2100191. Jiangsu Meteorological Observatory，Nanjing 210019，China2. Key Laboratory of Transportation of Meteorology CMA，Nanjing 210019，China3. Nanjing Joint Institute for Atmospheric Sciences，Nanjing 210019，China2021-08-30收稿，2022-01-28改回.王易，郑媛媛，庄潇然，张静，慕瑞琪，孙康远. 2022. 江苏典型下击暴流风暴结构特征统计分析. 气象学报，80（4）：592-603Wang Yi， Zheng Yuanyuan， Zhuang Xiaoran， Zhang Jing， Mu Ruiqi， Sun Kangyuan. 2022. Statistical analysis of the structural characteristics of typical downbursts in Jiangsu province，China. Acta Meteorologica Sinica， 80（4）:592-603Abstract 19 typical downburst events in Jiangsu province from 2007 to 2018 are statistically analyzed using conventional observations, radar data, automatic meteorological station (AMS) data and ERA5 reanalysis product to reveal their structural characteristics. The results show high frequency of downburst in the north of Jiangsu and low frequency in the south, while wet downbursts account for most of the cases. July is the month with high downburst occurrences. The downburst caused by an isolated storm is featured by weak synoptic-scale forcing, wet low levels and dry mid- to high levels and slow storm movement. However, the downburst embedded in a squall line is featured by strong synoptic-scale forcing and fast storm movement. The ground temperature changes drastically during the downburst, and the temperature drop is accompanied by significant increase in wind speed. By statistics, the average vertical lapse rate of temperature is 6.8℃/km, which can ensure the maintenance of negative buoyancy. The dry and cold air is entrained into the storm by the mid-level convergent airflow and further strengthens the downdraft, which helps maintain and strengthen the downburst. In the initial stage, strong reflectivity and mid-level radial convergence appear 20—30 min prior to the downburst. In the mature stage, the height of the strong reflectivity core significantly descends, and the lower layer presents a divergence structure.Key words Downburst，Pseudo equivalent temperature，Wind shear，Mid-altitude radial convergence，Downdraft摘 要 为了研究江苏地区下击暴流的结构特征，利用常规天气资料、雷达探测资料、自动气象站观测资料和ERA5再分析资料等，选取2007—2018年江苏地区19个典型下击暴流过程进行统计分析。
下击暴流的特征及研究
邹波
【期刊名称】《中国民航大学学报》
【年(卷),期】2002(020)003
【摘要】下击暴流是一种航空危险天气.根据国内外近年出版的大气对流专著及相关文献,介绍了下击暴流的特征、影响下击暴流强度的因素以及对其定量描述和预报的方法.
【总页数】4页(P28-31)
【作者】邹波
【作者单位】中国民航飞行学院空管系,广汉,618307
【正文语种】中文
【中图分类】P446
【相关文献】
1.2017年7月一次微下击暴流背景的多尺度特征 [J], 吴福浪;曹文;易军;沈欣
2.2018年8月23日北京市一次双单体下击暴流特征分析 [J], 刘洋;吕丽;杨浩丽;翟亮
3.雷达数据外推与特征识别的下击暴流预警方法 [J], WANG Xing;MIN Jinzhong;ZHANG Luxuan;DING Liudan;CAI Shuxin
4.两次下击暴流天气的环境背景及多普勒雷达特征 [J], 毕旭;徐军昶;杨亦典;郭庆元
5.下击暴流强风冲击作用下定日镜风压时变特征 [J], 吉柏锋;赵进新;姜峰;熊倩;瞿伟廉
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融合雷达回波时空特征的下击暴流智能识别方法随着气候变化的不断加剧，极端天气事件如暴雨、暴风等频繁发生，给人们的生活和安全带来严重威胁。
其中，下击暴流作为一种极端降雨现象，具有强烈的风暴和降水特征，对建筑物、交通运输等社会生活和经济发展带来严重损失。
因此，准确、高效地识别下击暴流成为防灾减灾的关键。
雷达技术是一种高效、实时监测极端降雨的方法。
然而，传统的雷达回波分析方法往往只关注单一回波参数，如回波强度、速度等，无法全面而准确地描述下击暴流的时空特征。
为此，本文提出了一种基于融合雷达回波时空特征的下击暴流智能识别方法。
该方法首先采用雷达回波数据，运用基于聚类分析的降雨暴流划分算法，将暴流事件划分为若干降雨暴流单元。
通过建立暴流单元的特征向量，包括回波强度、回波速度、回波体积、时间等因素的综合作用，实现了对下击暴流的有效描述。
在特征提取阶段，我们采用了基于小波分析的多尺度特征提取方法。
通过将雷达回波数据进行小波变换，得到不同尺度的小波系数。
然后，利用小波系数的能量和谱熵等特征进行下击暴流特征提取。
这种方法不仅能够提取空间特征，还能够在不同时间尺度上提取暴流的时序特征，更加全面地描述下击暴流的时空特性。
在特征融合阶段，我们采用了模糊综合评估方法。
通过模糊数学的方法，将各个特征之间的权重进行综合评估，得到最终的下击暴流特征。
同时，为了准确定量化下击暴流的程度，我们引入了模糊评价等级，将暴流事件分为不同等级，并给出相应的风险提示。
为了验证所提出的方法的有效性，我们选取了某地某年的下击暴流事件作为案例进行分析。
实验结果表明，所提出的方法可以准确地识别下击暴流事件，并给出详细的时空特征描述。
同时，相比传统的单一参数分析方法，所提出的多特征融合方法具有更高的准确性和鲁棒性。
综上所述，本文提出的融合雷达回波时空特征的下击暴流智能识别方法可以有效地识别下击暴流事件，并给出详细的时空特征描述，为防灾减灾工作提供了有力的支持。
下击暴流天气系统特点
1、高质量：击暴流天气系统可提供高质量的气象大数据，这些大数据包括降水量、气温、湿度、风、气压等，使用击暴流的数据来预测天气系统的改变，更加准确、可靠。
2、易使用：击暴流天气系统采用强大的云计算技术，拥有易于使用、高效可靠的特点，可以根据用户的不同需求提供合适的气象大数据。
此外，让用户不用费心去操作计算机硬件，使用击暴流进行气象数据分析也更方便。
3、模型可调整：击暴流天气系统拥有丰富的算法模型，可以根据用户的不同需求，从不同角度调整算法的高级参数，使系统的模型更满足用户的要求，实现高效、准确的天气预报分析。
4、实时更新：击暴流天气系统可实时更新气象数据，以及实时计算，使用户可以迅速得到最新的预报信息，及时了解大气状况，以快速行动。
5、价格实惠：击暴流天气系统的价格十分实惠，用户可以根据自己的实际需求，为自己购买适量的气象数据，满足实时天气预报的需要，同时也可以节省成本。
综上所述，击暴流的天气系统将是一款低成本、高效能的天气系统，可为我们提供更为精准的气象大数据，有效地帮助我们进行天气预报，实现事半功倍。
下击暴流在地面或地面附近由对流性下沉气流引起的灾害性强风，水平尺度从1千米到10千米。
形成原因一般认为，下击暴流的形成和雷暴云顶的上冲和崩溃紧密联系着。
上升气流在其上升和上冲的过程中，从高层大气运动中获得了水平动量。
随着上冲高度的增加，上升气流的动能变为势能（表现为重、冷的云顶）而被储存起来，以后，一旦云顶迅速崩溃，位能又重新变成下降的气流。
重、冷云顶的崩溃取决于雷暴云下飑锋的移动。
飑锋形成后加速朝前部的上升气流区移动，随着飑锋远离雷暴云主体，上升气流迅速消失，重、冷云顶下沉，产生下沉气流。
下沉气流在下降过程中吸收了巨大的水平动量迅速向前推进，当到达地面时，就可以形成下击暴流。
基本特征1）雷达回波特征大多数下击暴流常伴随两种类型的雷达回波，即钩状回波和弓状回波。
下击暴流一般位于钩状回波的钩内或钩的周围，对于弓状回波，下击暴流经常位于回波前侧。
2）流场特征下击暴流到达地面，必然在地面产生强辐散流场。
下击暴流的水平尺度只有几千米，风从下击暴流中心向外侧流动，与一般的反气旋不同。
3）统计特征下击暴流的水平尺度一般在110千米，生命期在1060分钟，最大地面风速的到达50米秒。
4）与下沉气流的区别下击暴流和下沉气流均为向下气流，不同点主要有三个：①下击暴流到达地面，否则即为下沉气流；②下击暴流在地面造成辐散强风，风速可达18米秒以上，风速小于这个值不能成为下击暴流；③下击暴流水平尺度小，属于中尺度系统。
种类下击暴流是地方性强气流，其破坏范围是多样的，可分为五种，其水平范围从几十米到几百千米。
（见图2）1）β中尺度下击暴流下击暴流的下降气流速度在离地面100米处为110米秒的数量级，在地面附近能引起18米秒的大风，这种风是从雷暴主体云下基本呈直线向外流动的，水平尺度一般在440千米，是β中尺度。
2）微下击暴流整个直线气流中嵌有宽度35千米的小尺度辐散型气流，这些小尺度外流系统成为微下击暴流，水平尺度在0.44千米之间（α微尺度）。
下击暴流下格构式塔架的受力与稳定论文综述前言：为研究下击暴流下输电线塔的破坏情况及其预防，本人进行了这次论文综述的工作。
本文分四部分，分别是1.下击暴流的概念及特征2.下击暴流的数值模拟3.下击暴流的风荷载模拟4.下击暴流作用下格构式塔架的倒塌过程分析1.下击暴流的概念与特征1.1概念下击暴流为雷暴天气中强下沉气流冲击地面后向四周扩散引起的冲击性的近地面强风。
根据所引起的近地面强风的影响范围，下击暴流可进一步分为宏下击暴流和微下击暴流。
宏下击暴流指下击暴流引起的地面强风在水平尺度上超过4 km，微下击暴流指下击暴流引起的地面强风在水平尺度上小于或等于4 km。
1.2特征（1）尺度特征。
产生下击暴流的下沉气流最初形成与距离地面高度为H=2100m至H=4100m的冷空气团云底位置。
下沉气流的初始出流直径介于D=600m和D=1700m之间。
（2）速度特征。
下击暴流的风速剖面中最大风速值出现在距地面非常低的高度。
平均而言，相对于初始出流直径D=1800m的下击暴流风，其风速最大值出现在距离下沉气流冲击地面点水平距离约r=1500m，高度H=80m的位置。
同传统大气边界层风的风速随高度增加而增大明显不同，下击暴流风在近地面区域迅速增大到最大值，随后随高度增加而迅速减小。
（3）随机特征。
同传统大气边界风常被看作各态经历的平稳随机过程不同，下击暴流过程一般伴随风暴中心的移动，为典型的非平稳过程。
（4）气压特征。
下击暴流的风场中存在着明显的气压变化过程。
Fujita推断，这种剧烈的压力变化可能达到2至3KPa。
下击暴流风场中剧烈变化的压力场对相关的工程结构风荷载设计取值会产生相当大影响。
当前研究对下击暴流的特征的认识已经比较全面，对径向和竖向风剖面的的数值模拟与现场实测数据有较好吻合度，下击暴流对输电线塔的破坏作用已引起各国结构设计人员的重视，个别国家在设计规范里明确了要考虑下击暴流破坏的因素，可见下击暴流对塔架结构的破坏是常见的，研究它是必要的迫切的。
6 iJ g 形T Sichuan Building Materials第46卷第8期2020年8月Vol.46,No.8August, 2020山地下击暴流风场的数值模拟钟宽微，吉柏锋（武汉理工大学土木工程与建筑学院，湖北 武汉430070）摘 要：下击暴流的区域分布特征表明山地发生下击暴流的 可能性较平原更大，为了研究在山地地形影响下的下击暴流的风场特性，采用冲击射流风场模型对1：3 000缩尺比的三 维余弦山体进行下击暴流风场的数值仿真。
并将数值模拟的结果与同工况下的物理试验数据进行对比。
研究结果表 明：RNGk -£湍流模型更加适合用于研究山地地形影响下 的下击暴流的风场特性。
关键词：山地；下击暴流；风剖面中图分类号:TU312. 1 文献标志码:A文章编号:1672 - 4011（ 2020） 08 - 0215 - 02 DOI ：10. 3969/j. issn. 1672 - 4011. 2020. 08. IllNumerical simulation on wind characteristicsof downburst flow over topographyZHONG Kuanwei , JI Baifeng（School of Civil Engineering and Architecture , WuhanUniversity of Technology ,Wuhan 430070,China ）Abstract : The regional distribution characteristics of downburstsindicate that topography are more frequent than plains. In order tostudy the characteristics of the downburst wind field under the action of topography , the impact jet wind field model was used tosimulate the downburst storm wind field of a three - dimensionalcosine hill with a scale of 1 • 3 000. The results of numerical simulation under the same working conditions are compared withthe results of physical tests. The results show that the RNG ? k -e turbulence model is more suitable for studying the characteristics of downburst wind field under the influence of topography.Key words : topography ； downburst ； wind profileo 前言在Fujita 于1978年对下击暴流做出了明确定义以后，人们逐渐认识到这种雷暴强风的强破坏性。
多普勒天气雷达下击暴流图像识别杜牧云;肖艳娇;吴涛【摘要】以下击暴流具有的低层显著辐散特征为基础,引入图像识别中的连通区识别技术,开发出了应用于多普勒天气雷达的下击暴流图像识别算法.首先通过设置的速度阈值将径向速度进行二值化处理,然后运用8邻域法寻找速度大值区,并采用距离、夹角和正、负速度差值等条件进行约束对正、负速度大值区进行配对,最后对未成功配对的速度大值区进行邻近区域的二次匹配,从而识别出下击暴流区域.利用多个下击暴流个例实测的多普勒雷达数据对该算法进行了测试,结果表明该算法对一些较小尺度的下击暴流,尤其对受环境风场影响而具有不对称辐散特征的下击暴流有良好的识别效果.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2015(043)003【总页数】5页(P368-372)【关键词】多普勒天气雷达;下击暴流;图像识别【作者】杜牧云;肖艳娇;吴涛【作者单位】中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室,武汉430074;武汉中心气象台,武汉430074;中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室,武汉430074;武汉中心气象台,武汉430074【正文语种】中文对流风暴发展到成熟阶段后，其中雷暴云中冷性下降气流达到相当大的强度，到达地面形成外流，并带来雷暴大风。
这种在地面引起灾害性大风的局地强下降气流称为下击暴流[1]。
Fujita[2]在对1975年6月24日发生在美国纽约肯尼迪国际机场的一次坠机事件进行调查后首次提出了“下击暴流”的概念，即：能在地面产生17.9 m/s以上辐散风的一种强烈的下沉气流。
通过对下击暴流的深入研究，Fujita[3-4]进一步将下击暴流分为微下击暴流(水平尺度小于4 km)和宏下击暴流(水平尺度大于4 km)。
Wislon等[5]对微下击暴流的定义做了进一步的补充：凡在径向上具有辐散速度特征，且正负速度差达到10 m/s或以上、尺度小于4 km 即为微下击暴流。
一种改进的多普勒天气雷达下击暴流识别算法
杜牧云;余蓉;吴涛;唐巧珍
【期刊名称】《成都信息工程学院学报》
【年(卷),期】2017(032)005
【摘要】在下击暴流存在的显著速度场辐散特征的基础上,对旧的利用图像处理技术进行下击暴流识别的算法进行改进,设计一种更加高效的下击暴流识别算法,通过对比发现,新算法较之老算法具有更快的运算速度和更好的识别效果,更能满足未来的业务化需求.
【总页数】5页(P487-491)
【作者】杜牧云;余蓉;吴涛;唐巧珍
【作者单位】中国气象局武汉暴雨研究所暴雨监测预警湖北省重点实验室,湖北武汉430205;湖北省防雷中心,湖北武汉430074;武汉中心气象台,湖北武汉430074;宜昌市气象局,湖北宜昌443000
【正文语种】中文
【中图分类】TN958
【相关文献】
1.一次系列下击暴流事件的多普勒天气雷达分析 [J], 俞小鼎;张爱民;郑媛媛;方翀;朱红芳;吴林林
2.多普勒天气雷达下击暴流图像识别 [J], 杜牧云;肖艳娇;吴涛
3.多普勒天气雷达识别和预警下击暴流 [J], 赵东彦;白洁
4.两次下击暴流事件的多普勒天气雷达资料分析 [J], 杜文婷;黄兴友;黄铃光;严洪
梅
5.一种改进的多普勒天气雷达下击暴流识别算法 [J], 杜牧云;余蓉;吴涛;唐巧珍;;;;因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
