一次斜压锋生类飑线及飑前强烈降雹大风天气过程分析

通过对区域自动站、风廓线雷达、闪电和福建省新一代天气雷达回波等多源资料及常规观测资料分析,寻找2016年4月26日福建省西部北部雷雨大风及降雹天气的潜势预报和临近预报的着眼点。结果表明,26日,福建处于倒槽南侧暖区内,地面强烈增温增湿;伴随高空槽东移和低层低涡切变东移南压,冷暖空气在福建西部强烈交汇,显著的锋区和地面辐合线的触发及南支槽前强烈辐合抬升形成的动力强迫产生了飑线、冰雹等强对流天气。此次飑线为斜压锋生所致,呈现明显的弓状回波,后部入流急流和前部辐合特征;直径达3cm的冰雹发生在锋前暖区内,在飑线前80km热低压辐合区内发生发展的超级单体,沿环境平均风场偏右约25°方向移动,属右移型雹暴,具有钩状回波特征且回波强度强,65d Bz以上强回波区面积大、维持时间长达1个小时,并出现移动路径"右旋"、中高层强回波悬垂、低层弱回波区、VIL"跃增"及"中气旋"等特征。850h Pa比湿大于12g/kg和24小时正变温;850h Pa与500h Pa温差达25℃,层结上干下湿,Cape达2364J/kg和较大的DCAPE值,适宜的0℃和-20℃高度,925和500h Pa垂直风切变达20m/s等有利的物理条件形成此次斜压锋生类强对流天气过程。     

闪电资料在福建省人工防雹中的应用

利用福建省近7年的冰雹观测资料和地闪资料,采用2σ法分析18次产生冰雹的强对流单体发生发展过程中的地闪特征。结果表明,强对流单体降雹前均出现了闪电跳跃预警信号,且预警信号出现时间相较于降雹时间平均提前27min,DFRDT值跳跃信号对冰雹发生具有较好的警示作用。另外,结合地闪频次和VIL值对个例分析,发现冰雹发生前,强对流单体的地闪频次和VIL值均出现突增,降雹后减少。     

基于龙岩市新一代天气雷达资料的冰雹识别与预警

利用福建省龙岩市2001~2013年41次冰雹过程的新一代天气雷达资料,对冰雹和雷雨大风、短时强降水,以及冰雹自身过程发展阶段和成熟阶段的雷达数据进行了对比分析,结果表明,三体散射、V型缺口、钩状回波等是冰雹特有的雷达反射率回波的形态特征;回波强度、强回波核高度、回波顶高和VIL可用于判断冰雹,其阈值分别为60d Bz、5.3km、8km和30kg/m~2。冰雹的雷达强回波核(≥60d Bz)高度都在零度层以上,冰雹的45d Bz雷达回波伸展高度绝大多数在-20℃层以上。根据以上特征判据和阈值,对龙岩2014—2015年35次强对流天气(其中有8次出现冰雹)进行预报试验,预报10次冰雹,其中8次预报正确,2次空报,没有漏报。该文还分析了冰雹直径与雷达回波形态特征和数据的关系,发现如果出现三体散射、V型缺口、钩状回波特征,冰雹直径普遍≥2cm,VIL密度大于2.9,冰雹直径≥2cm,冰雹直径与风暴顶辐散、弱回波区伸展高度等没有明显相关关系。     

福州市冰雹的时空分布及雷达参数统计分析

利用福州市1987-2016年冰雹灾害资料,统计分析得到福州地区冰雹的时空分布特征。同时对相对应的新一代天气雷达资料物理量进行统计分析,初步得到福州地区冰雹单体雷达预报指标为:回波强度达到60d Bz以上(3-7月),VIL值跃增至41 kg/m~2(3月)、44kg/m~2(4月)、57 kg/m~2(5月和7月),强回波核高度达到4.8km(3月)、5.4km(4月)、5.8km(5月)、5.2km(7月),单体高度达到8km以上。     

毫米波测云雷达在晴雨观测中的初步应用

利用平和县气象观测站2018年8～11月地面观测资料,结合毫米波测云雷达的观测结果,初步分析了回波强度、云含水量和云场分布在晴雨观测中的应用。结果表明,晴天回波强度在-39.3～-5.3dBz,云含水量0.1g/m~3,以层云和层积云为主。多云和阴天回波强度增大,回波中心达-5.3～17.3dBz,云含水量1.0～2.0g/m~3,以层云、雨层云和层积云为主。雨天回波强度17.3～27.8dBz,呈片状分布,云含水量1.5～2.5g/m~3,积雨云深厚且覆盖全天空,回波强度和云含水量中心出现时间与地面降水时段相吻合。     

龙岩人工防雹作业效果分析

人工防雹作业已成为减少和减轻冰雹灾害的最有效措施和手段。但是,防雹效果检验仍是人工影响天气工作者不断研究和探索的重要课题。更系统、更科学地评估龙岩市防雹效果,该文收集2004年以来的人工防雹作业雷达资料,选取典型个例对对流单体的雷达参数进行横向对比和纵向对比,并对人工防雹效果进行统计检验,结果表明,大部分作业后对流单体的回波强度、回波顶高度等均显著减小,并且增加作业弹量能有效增强防雹作业效果。该文进一步利用龙岩地区近15年雷暴日数、降雹日数、种烟面积和雹灾面积,分析气候变化背景下的人工防雹效果,对人工防雹效果进行历史回归定量估计,从而得出龙岩的总体人工防雹效果,为以后更好地开展人工防雹作业提供依据。     

一次闽北连续强对流天气的诊断分析

该文利用常规探空观测资料、物理量分析和NCEP再分析资料,分析了2014年3月26~29日福建北部持续性强对流天气过程的形成机制。结果表明:副高稳定少动,南支槽不断东移,二者之间的空间不断缩小,增强了水汽输送;26~29日,闽北上空急流强度大并伴有高空辐散;28日后期到29日,中高层急流轴在闽北滞留,且200h Pa出现辐散,同时500h Pa急流强度强,为产生强对流天气提供了有利条件;26日冷空气南下,引起各层冷暖气流在福建北部交汇,利于强降水的发生;强对流天气连续发生期间,闽北较高的K指数、垂直风切变及cape值为强对流发展提供了必要的热动力条件。由此,重点分析EC预报的天气形势变化是做好强对流天气预报预警的有效方法。     

2019年福建首场持续性强降水过程分析

利用环流形势、物理量场及雷达产品等资料,对2019年福建首场强降水过程进行分析,结果表明:5月15日受低涡切变东移影响,三明出现强降水;16—17日受切变南侧暖湿气流和地面倒槽共同影响,全省范围出现强降水;18—19日、20日分别受暖切北抬和冷切南压影响出现降水。15日夜间,在不稳定的大气层结、良好的水汽输送和强上升运动等共同作用下,三明地区回波在偏西气流引导下,形成"列车效应"。16日下午,双偏振雷达产品上漳州一带有着较强的滤波后反射率因子、较高的差分相移率、较大的差分反射率因子,是强降水、雷雨大风等强对流天气出现的重要特征。     

厦门地区一次午后热对流的中尺度特征分析

利用双偏振雷达、雨滴谱仪等新型探测资料以及双雷达风场反演资料与地面加密自动观测站资料,分析了2019年7月20日厦门同安地区一次局地热对流过程。结果表明,本次局地热对流发生在副高边缘的不稳定区域;低层是一致的西南风,无明显系统影响,湿度条件好。厦门探空为上干下湿的结构,抬升凝结高度和自由对流高度都很低,湿层深厚,层结不稳定条件好。沿着回波传播方向,上层和下层风向几乎完全相反,构成次级环流,强回波向出流方向缓慢移动。本次过程属于冷云降水,强回波发展高度超过0℃层,ZDR和KDP的分布表明成熟阶段存在复杂冰相过程。     

2016年5月9日闽北暖区暴雨特征分析

利用常规气象观测资料,分析2016年5月9日闽北地区暖区暴雨天气过程的形成机理,并对其物理量场进行诊断分析。结果表明,此次暴雨过程发生在高空槽的西南急流中。锋前暖区中边界层内浅薄冷空气侵入、地面中尺度辐合线是暖区暴雨触发的关键因素。东西向的中尺度雨带对雨区分布和强度起到了决定性作用。物理量场诊断分析表明,强降水期间,闽北上空湿层深厚,不稳定能量堆积,高层辐散,低层辐合,有利于强降水的发生。     

台风“卢碧”引发的福州极端降水成因初探

采用福州市地面自动站资料、ERA5再分析资料(0.25°×0.25°)以及X波段双偏振相控阵天气雷达等新型观测资料，分析了台风“卢碧”(2109)造成福州极端降水的成因，并介绍了X波段双偏振相控阵天气雷达资料在台风降水预报中的应用。研究结果表明，强降水云带的持续影响、源源不断的水汽供应、强的高低层抽吸作用以及舒适的海温等有利因素是台风“卢碧”引发福州沿海局地极端降水的主要原因，而福州独特的地形对本次极端降水也有增幅作用。此外，研究表明，X波段双偏振相控阵天气雷达在台风等灾害性天气过程中对极端降水估测有较好的反应。     

闽南一次超级单体风暴双偏振特征分析

利用厦门S波段双偏振雷达和常规观测资料,对2019年5月16日闽南地区一次超级单体风暴进行了分析。研究表明,此次过程发生在高空冷槽入侵副高外围,地面暖倒槽内东南、西南两支气流交汇的形势下。成熟阶段超级单体伴有钩状回波、左前侧入流与右前侧出流V型缺口,弱中气旋,以及明显的有界弱回波区和回波悬垂。偏振观测表明,冰雹的水平反射率因子大、差分反射率因子与差分传播相移在零值附近,相关系数低(0. 85～0. 9)。风暴前侧下沉气流东边界(水平反射率因子梯度高值区)存在一条浅薄的差分反射率因子弧,主要由大雨滴构成,对超级单体的形成具有一定预示性,而前侧入流缺口存在差分反射率因子柱,可用于指示强上升气流的位置。三体散射回波的双偏特征表现为相关系数的低值区,及靠近强回波一侧差分反射率因子大值区与远离强回波一侧差分反射率因子低值区。     

新一代天气雷达发射功率降低的分析与处理

发射机是CINRAD/SA天气雷达的重要组成部分,结构复杂且长期处于连续高压的工作状态,是天气雷达故障率较高的分机系统。针对福州新一代天气雷达发生的一次发射机功率降低、回波强度明显降低等现象,结合信号流程与电路原理,深入分析故障原因。最终发现,开关组件中检测反馈控制D4芯片损坏,导致输出异常,从而引起发射功率下降。该文详细阐述了故障的检测、分析、定位及处理过程,总结了相关的雷达维护经验,以期为雷达技术保障人员提供参考和借鉴。     

风廓线雷达资料在福建省气象局的业务应用现状与展望

简要总结了近年来风廓线雷达探测资料在福建省气象局的业务应用情况。风廓线雷达数据质量控制技术的研究提升了风场数据的可靠性和准确性,拓展了风场数据的应用范围,但仍有改进的空间。风廓线雷达为实时监测、分析天气系统尤其是中小尺度天气系统的发生、发展提供了可能,为提高日常的强对流和台风预报预警准确率提供了技术支撑,同时也对福建省新型风场资料在预报上的应用起引领和示范作用。在今后的研究中应结合其他观测资料进行综合分析,开展不同类型天气的关键机制应用。其资料直接或二次开发后应用到天气监测、个例分析中,有利于加强预报员对中小尺度天气系统物理机制的进一步认识和理解,提高短时临近预报水平。风廓线雷达组网资料用于数值模式资料同化中,亦能有效改进模式效果,目前在福建省已开始业务运行,将在今后的批量观测系统试验中不断完善。     

2014年一次连续强对流天气过程分析

2014年3月26-29日,福建省出现连续强对流天气过程,分析表明,大尺度环流背景给此次强对流天气连续发生发展提供了有利的条件。物理量诊断分析,同时参考历史统计的各参数的阈值,对判断强对流天气发生发展、分类和落区有帮助:福建上空大气层结不稳定,中低空存在中等到强的垂直风切变;前期比湿9~10g/m~3左右,后期增大,全省大部在12g/m~3左右,前期为干对流型,后期为混合对流。强对流天气临近预报,要注重卫星云图上游地区云系的发生发展状况以及与已经发生的天气实况的对应关系,加强多源资料的监测应用,从而提高强对流天气临近预报的提前量。     

光流法以及结合机器学习在临近预报中的应用

通过采用Gunnar Farneback的稠密光流跟踪法对雷达反射率进行2h外推,并结合半拉格朗日外推方法,保持天气系统回波的旋转效应,可有效提高回波短临预测的精准度。结合该方法外推的回波结果及历史降水观测,采取机器学习中Conv LSTM(空间深度学习)的模型结合Z-R关系进行1h降水预测,结果表明其降水预测的空漏报率低于SWAN业务系统QPF预测结果。     

“鲇鱼”台风闽东阶段性暴雨物理量特征与地形模拟试验

采用NCEP全球再分析资料、区域自动站资料、雷达回波等,对2016年第17号台风"鲇鱼"登陆福建时造成闽东地区历史罕见洪涝灾害的大暴雨成因进行初步分析,研究不同阶段的暴雨物理量特征,并利用WRF数值模式对闽东地形和台湾岛地形进行敏感性试验,分析不同阶段地形对暴雨增幅作用的敏感性程度。结果发现,此次台风暴雨过程存在两个明显的阶段性特征,第一阶段台风系统深厚,为整层正涡度,较强的低层辐合和高层辐散的垂直配置使上升运动发展和维持,动力条件好;第二阶段深厚的台风系统开始减弱,高层辐散和低层辐合强度明显减弱;涡度场上为低层正涡度、高层负涡度,且结构倾斜,表明有冷空气入侵。高低空急流的耦合作用有利于上升运动;偏东风和偏南风低空急流是主要的水汽通道和能量通道,第一阶段宁德地区受台风北侧宽广的偏东风-东南风急流辐合影响,各层高能区达到强盛期,暴雨区域广、强度强;第二阶段偏东风急流和偏南风急流在宁德北部汇合,假相当位温的中心值有所减弱,高能区分散,使得宁德北部地区暴雨表现为较明显的局地性特征;闽东地形对降水的增幅作用显著。     

多源探测资料在一次中尺度暴雨分析中的应用

利用常规观测资料、地面加密自动站资料、多普勒雷达和风廓线雷达等多源探测资料,对2018年4月24日漳州中南部一次中尺度暴雨的形成机制、环境条件和雷达资料特征等进行了分析。结果表明,此次过程是发生在500hPa短波槽过境,地面弱冷空气南下的大尺度环流背景下,地面中尺度辐合线是此次过程的重要触发和维持机制,多普勒雷达的逆风区可作为中尺度暴雨发展成熟的标志之一;风廓线的水平风资料可以反映出水平风场的演变,从而对降水强度、持续时间做出预报,垂直速度对降水的开始、加强和减弱时间段有很好的指示作用,同时也是对流发展强度的重要判据。     

漳州南部一次强雷暴天气过程分析

2013年8月20日,漳州南部遭受一次强雷暴天气的袭击,给人民生命财产带来一定的损失。该文通过对雷暴发生前后的环流背景、物理量场、雷达回波演变进行分析,结果表明,高空200hPa冷涡东移及强东南风辐散、低层925hPa东北风辐合的耦合配置,强烈的大气垂直运动及大气中的不稳定层结为此次雷暴天气提供了必要的条件,1312号台风"潭美"外围强烈的辐合运动触动了不稳定能量,是此次雷暴的诱发因素。     

一次副高控制下的南平市暴雨天气过程分析

利用自动站观测资料、多普勒雷达和风廓线雷达等资料,对2018年9月23日南平市暴雨天气过程进行分析。结果表明,此次暴雨过程是在副热带高压控制下,东亚大槽伸入副热带高压内部,低层为弱切变的情况下发生的。环境场表现为高能、高湿。风廓线雷达上可看到中小尺度的高空波动与低层切变系统位置叠置,影响时间集中,且有干冷空气的侵入,使得大气中的能量在短时间内大量释放,激发出强的短时降水。