闽北一次罕见冰雹过程雷达回波特征分析

一次由“弓形回波”所引发的冰雹天气过程雷达特征分析方标;张逸;茅海祥;安承德;严小冬【期刊名称】《高原山地气象研究》【年(卷),期】2016(36)2【摘要】利用黔东南州新一代C波段多普勒天气雷达资料,对2015年5月8日凌晨发生在贵州东北部区域的强冰雹"弓形回波"雷达产品进行了详细分析。

结果表明,反射率因子维持强度较大值及较长的持续时间是此次冰雹过程较为明显的特征,回波前沿飑线回波带的回波强度梯度较大,弓形结构保持时间较长;径向速度图上,零速度线两侧正负速度对差值的变化、零速度线的旋转、以及逆风区的出现都是强对流天气过程最常见的特性;RCS上,出现了典型的有界弱回波区和强回波悬垂,强回波伸展高度超过了当天-20℃高度层;VCS上,倾斜上升气流与中层下沉气流在风暴低层形成径向辐合区;垂直液态水含量的跳变与降雹有着很好的对应关系,降雹时,其VIL 值维持较大数值。

【总页数】5页(P64-68)【关键词】冰雹;弓形回波;“V”字型缺口;有界弱回波区;中气旋【作者】方标;张逸;茅海祥;安承德;严小冬【作者单位】贵州省江口县气象局;贵州省石阡县气象局;贵州省气候中心【正文语种】中文【中图分类】P458【相关文献】1.祁连地区一次强冰雹天气过程雷达回波特征分析 [J], 严玉霞;周少龙;唐仲涛;李刚;陈生婷;2.青藏高原一次冰雹强对流天气过程的诊断及\r雷达回波特征分析 [J], 刘欣;王咏青;胡志群;周玉淑3.一次多单体冰雹天气过程的雷达回波与闪电特征分析 [J], 曾勇;万雪丽;李丽丽;邹书平;罗喜平杨哲4.湘西北一次强冰雹天气雷达回波特征分析 [J], 易文军;石兴琼;何炳文;梁可5.一次早春冰雹天气过程的双偏振相控阵雷达回波特征分析 [J], 刘艳;张涛因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

一次冰雹天气过程雷达回波特征及数值模拟研究马志敏;余珂【摘要】针对昆明地区一次冰雹天气过程,在分析其多普勒雷达回波特征的基础上,利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式进行数值模拟实验,结果表明:本次降雹过程雷达回波具有“V”型槽口、钩状回波、中气旋特征,是一次典型的超级单体风暴降雹;模式成功再现了降雹过程的天气背景,即上干冷、下暖湿的大气层结;模拟表明,风暴发展演变过程中,大气具有较好的水汽条件、不稳定层结条件以及对流触发条件;模拟的风暴中心具有强烈的上升运动,促使冰雹粒子快速增大,这是形成大冰雹的重要条件.【期刊名称】《云南地理环境研究》【年(卷),期】2014(026)004【总页数】7页(P15-21)【关键词】超级单体风暴;WRF模式;多普勒雷达回波;雹云【作者】马志敏;余珂【作者单位】云南省气象台,云南昆明650034;云南省气象信息中心,云南昆明650034【正文语种】中文【中图分类】R458.121.20 引言云南地处低纬高原，天气气候条件复杂，冰雹等强对流天气频发，常给人民生命财产造成巨大损失，据统计平均每年全省约有60个县市遭受冰雹灾害袭击，其中昆明地区属雹灾高发区，南部年降雹日数达50天以上[1]，经济损失巨大。

冰雹是在有利的大尺度环流背景下，由中小尺度系统产生的一种强对流天气[1]。

冰雹天气具有局地性强、季节性明显、突发性和阵性等特征，对冰雹天气的预报预警一直是预报员面临的巨大挑战。

国内外许多科学家也不断从冰雹形成的物理机制、环境条件、降雹机理等方面，利用数值模拟、资料分析等多种方法对降雹天气过程进行研究[2-6]。

云南的学者也研究了云南冰雹的气候特征以及预警机制等，其中陶云等[1]研究指出云南冰雹多集中在2～4月，且从西北到东南呈多-少-多-少的地域特征；张腾飞等[7]分析了一次雹云的雷达回波特征，发现具有典型的V型槽口、弱回波区、阵风锋回波等特征；李磊等[8]发现产生冰雹的对流风暴在成熟期正地闪百分比会明显增加，对应地面强天气发生；尹丽云[9]等研究表明，降雹前VIL、回波顶高都出现跃增现象，降雹后则下降；张秀年等[10]指出云南冰雹和暴雨发生的天气背景极为相似。

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倪煜淮;何宏让;陈涛【摘要】利用多普勒天气雷达资料以及FY2D逐小时亮温(TBB)资料对2015年4月28日发生在苏皖地区的一次冰雹天气过程进行分析研究,结果表明:(1)利用多普勒天气雷达资料分析可知,此次冰雹天气是由超级单体风暴造成的,这次风暴不但发展非常强烈并且持续时间较长,13:00左右对流风暴产生,16:45左右对流风暴发展成为超级单体,从22:02开始,超级单体逐渐减弱并向东南沿海方向移去.另外,0℃层高度为3.7 km左右,-20℃层高度为7.0 km左右,反射率因子强度达到50 dBZ的区域伸展到了-20℃高度以上,表明有产生大冰雹的可能性.(2)利用FY2D逐小时亮温(TBB)资料分析可得,此次中尺度对流风暴云团产生于13:00,并于24:00减弱入海,而后消失.冷云中心TBB最小值达到-60℃,与实际降雹区域进行比较可得,降雹发生在亮温梯度较大的区域.【期刊名称】《海洋技术学报》【年(卷),期】2019(038)003【总页数】5页(P59-63)【关键词】冰雹;中尺度特征;多普勒天气雷达;卫星资料【作者】倪煜淮;何宏让;陈涛【作者单位】[1]海军参谋部军事海洋环境建设办公室,北京100081;[2]国防科学技术大学气象海洋学院,江苏南京210000;[1]海军参谋部军事海洋环境建设办公室,北京100081;【正文语种】中文【中图分类】TP79冰雹是一种非常严重的对流性天气灾害，发生突然，尺度较小，持续时间一般较短，产生的天气非常剧烈[1]。

冰雹的形成与天气学过程、动力和热力条件有密切联系，另外还受到地形等其他因素的影响[2]。

目前人类对这类强对流天气还难以准确预报[3]，2015年4月28日下午至前半夜期间，江苏自西北向东南依次出现强对流天气，江苏大部分地区有雷暴天气，并且还伴随有冰雹、强降水等天气。

此次强对流天气过程造成5人死亡，60余万人受灾，房屋损坏7万余间，倒塌100多间，直接经济损失达数亿元。

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。