2023年第51卷第3期文章目次
2023, 51(3):309-318.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220418
摘要:
氣溶膠激光雷達由于系統設計、觀測場地氣候條件、反演過程中參數選取等因素不同，每次測量反演得到的氣溶膠光學參數質量不一致，可信度難以評估，進而極大地影響了其在氣象、環保等領域業務化應用。為了解決該難題，本文分析了影響激光雷達氣溶膠光學參數質量的因素，開發了一套氣溶膠光學參數質量可信度評估算法。采用科學、合理的評分和權重分配方案對激光雷達每次測量反演得到的氣溶膠光學參數質量可信度進行評估。本文主要討論對偏振、米散射激光雷達氣溶膠光學參數的質量評估，以中國氣象局氣象探測中心的波長為532 nm的偏振、米散射激光雷達為例，對所提出的質量可信度評估算法進行驗證和分析。結果表明：該算法能夠有效地區分出不同激光雷達在不同觀測場景下每次測量反演得到的氣溶膠光學參數質量可信度，具備為氣溶膠激光雷達業務化應用提供可靠性評估的能力。
氣溶膠激光雷達由于系統設計、觀測場地氣候條件、反演過程中參數選取等因素不同，每次測量反演得到的氣溶膠光學參數質量不一致，可信度難以評估，進而極大地影響了其在氣象、環保等領域業務化應用。為了解決該難題，本文分析了影響激光雷達氣溶膠光學參數質量的因素，開發了一套氣溶膠光學參數質量可信度評估算法。采用科學、合理的評分和權重分配方案對激光雷達每次測量反演得到的氣溶膠光學參數質量可信度進行評估。本文主要討論對偏振、米散射激光雷達氣溶膠光學參數的質量評估，以中國氣象局氣象探測中心的波長為532 nm的偏振、米散射激光雷達為例，對所提出的質量可信度評估算法進行驗證和分析。結果表明：該算法能夠有效地區分出不同激光雷達在不同觀測場景下每次測量反演得到的氣溶膠光學參數質量可信度，具備為氣溶膠激光雷達業務化應用提供可靠性評估的能力。
2023, 51(3):319-330.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220370
摘要:
高分辨率的天氣雷達數據能揭示探測天氣目標的精細結構，對災害性天氣分析和預報預警至關重要。提高天氣雷達反射率數據分辨率可以提升現有業務天氣雷達對中小尺度強對流災害性天氣的監測和預警能力。本文在不改變雷達硬件的情況下，提出了基于注意力反向投影網絡（Attention Back-Projection Network , ABPN）的天氣雷達回波超分辨率重建算法用于提高雷達反射率數據分辨率。ABPN通過在深度反向投影網絡（Deep Back-Projection Network , DBPN）中加入長短跳躍連接和通道注意力機制，對關鍵區域精細化重建結構特征。通過對實際天氣過程超分辨率重建測試，結果表明，ABPN算法在雷達回波重建質量和主觀視覺評估上有明顯的優勢，特別是在回波細節和天氣雷達的邊緣結構特征方面。
高分辨率的天氣雷達數據能揭示探測天氣目標的精細結構，對災害性天氣分析和預報預警至關重要。提高天氣雷達反射率數據分辨率可以提升現有業務天氣雷達對中小尺度強對流災害性天氣的監測和預警能力。本文在不改變雷達硬件的情況下，提出了基于注意力反向投影網絡（Attention Back-Projection Network , ABPN）的天氣雷達回波超分辨率重建算法用于提高雷達反射率數據分辨率。ABPN通過在深度反向投影網絡（Deep Back-Projection Network , DBPN）中加入長短跳躍連接和通道注意力機制，對關鍵區域精細化重建結構特征。通過對實際天氣過程超分辨率重建測試，結果表明，ABPN算法在雷達回波重建質量和主觀視覺評估上有明顯的優勢，特別是在回波細節和天氣雷達的邊緣結構特征方面。
2023, 51(3):331-337.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220325
摘要:
為生成復雜環境下的優質雷達回波圖像，減少目標信息缺失現象與相對成像誤差，提出基于中小尺度強對流天氣的雷達回波圖像生成方法。采用可最大限度保留雷達回波特性的傅里葉插值法，形成空間分辨率均勻的雷達回波三維規則網格數據；基于改進變分貝葉斯理論，實現中小尺度對流天氣雷達回波圖像超分辨重現，生成雷達回波圖像。試驗結果表明，該方法處理后的中小尺度強對流天氣雷達回波范圍與原圖相似度高，可最大程度留存雷達回波信息，該方法能夠生成清晰的雷達回波圖像，且不存在目標信息缺失現象，相對成像誤差極小。
為生成復雜環境下的優質雷達回波圖像，減少目標信息缺失現象與相對成像誤差，提出基于中小尺度強對流天氣的雷達回波圖像生成方法。采用可最大限度保留雷達回波特性的傅里葉插值法，形成空間分辨率均勻的雷達回波三維規則網格數據；基于改進變分貝葉斯理論，實現中小尺度對流天氣雷達回波圖像超分辨重現，生成雷達回波圖像。試驗結果表明，該方法處理后的中小尺度強對流天氣雷達回波范圍與原圖相似度高，可最大程度留存雷達回波信息，該方法能夠生成清晰的雷達回波圖像，且不存在目標信息缺失現象，相對成像誤差極小。
2023, 51(3):338-345.
摘要:
針對傳統方法采用天氣雷達進行強降水的定量估測存在較大偏差問題，論文以1 h累計雨量為估測對象，基于雷達組網拼圖資料，采用XGBoost（eXtreme Gradient Boosting）算法，建立新的雷達估測降水模型。該模型設計以前1 h的雷達組合反射率因子作為輸入，進一步采用若干個剔除異常樣本的策略有效清除建模樣本中的部分噪聲，更好地構建了雷達組合反射率與估測對象之間的非線性映射關系。在32萬個獨立檢驗樣本的估測結果中，其均方根誤差（RMSE）為6.04 mm、平均絕對誤差(MAE)為3.50 mm、預報偏差（BIAS）為1.05；與目前業務系統上使用的Z-R(300,1.4)關系方法相比，前者的RMSE和MAE分別下降了20.6％ 和 10.3％，而BIAS指標則顯示后者對降水量級的估測明顯低估。進一步對小時雨強大于10 mm樣本的統計結果表明，新方案的RMSE、MAE以及TS評分均大幅優于ZR(300,1.4)關系方法，可進行實際業務應用。
針對傳統方法采用天氣雷達進行強降水的定量估測存在較大偏差問題，論文以1 h累計雨量為估測對象，基于雷達組網拼圖資料，采用XGBoost（eXtreme Gradient Boosting）算法，建立新的雷達估測降水模型。該模型設計以前1 h的雷達組合反射率因子作為輸入，進一步采用若干個剔除異常樣本的策略有效清除建模樣本中的部分噪聲，更好地構建了雷達組合反射率與估測對象之間的非線性映射關系。在32萬個獨立檢驗樣本的估測結果中，其均方根誤差（RMSE）為6.04 mm、平均絕對誤差(MAE)為3.50 mm、預報偏差（BIAS）為1.05；與目前業務系統上使用的Z-R(300,1.4)關系方法相比，前者的RMSE和MAE分別下降了20.6％ 和 10.3％，而BIAS指標則顯示后者對降水量級的估測明顯低估。進一步對小時雨強大于10 mm樣本的統計結果表明，新方案的RMSE、MAE以及TS評分均大幅優于ZR(300,1.4)關系方法，可進行實際業務應用。
2023, 51(3):346-355.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220470
摘要:
針對四川省復雜地形和雷達型號多樣的特征，設計了一種以長時間序列統計單/雙偏振天氣雷達數據質量的評估方法，算法定性評估了天氣雷達數據是否存在空回波、電磁干擾和地物干擾的問題，定量評估了雷達Zh （水平極化反射率因子）、Zdr（差分反射率）、CC（相關系數）、φdp（差分相移）和GC(地物回波系數)的數據質量。通過評估2022年5—9月四川省12部新一代天氣雷達基數據的數據質量，得到了如下結果：①同頻電磁干擾嚴重影響四川省天氣雷達數據質量，超過74%的宜賓和廣元站數據存在電磁干擾回波；宜賓和樂山雷達站出現了較多空回波數據；超過77.91%的廣元雷達站數據存在風電場地物回波干擾。②雷達性能正常時，地物回波系數GC的均值變化不大，GC系數的標準差可以有效反應出雷達數據問題，特別對空回波數據問題比較敏感。③四川省12部天氣雷達Zh標準差總體較小，綿陽和宜賓站較優，樂山站較差。④四川省3部雙偏振天氣雷達的Zdr和CC數據質量較好，φdp的數據波動較大。
針對四川省復雜地形和雷達型號多樣的特征，設計了一種以長時間序列統計單/雙偏振天氣雷達數據質量的評估方法，算法定性評估了天氣雷達數據是否存在空回波、電磁干擾和地物干擾的問題，定量評估了雷達Zh （水平極化反射率因子）、Zdr（差分反射率）、CC（相關系數）、φdp（差分相移）和GC(地物回波系數)的數據質量。通過評估2022年5—9月四川省12部新一代天氣雷達基數據的數據質量，得到了如下結果：①同頻電磁干擾嚴重影響四川省天氣雷達數據質量，超過74%的宜賓和廣元站數據存在電磁干擾回波；宜賓和樂山雷達站出現了較多空回波數據；超過77.91%的廣元雷達站數據存在風電場地物回波干擾。②雷達性能正常時，地物回波系數GC的均值變化不大，GC系數的標準差可以有效反應出雷達數據問題，特別對空回波數據問題比較敏感。③四川省12部天氣雷達Zh標準差總體較小，綿陽和宜賓站較優，樂山站較差。④四川省3部雙偏振天氣雷達的Zdr和CC數據質量較好，φdp的數據波動較大。
2023, 51(3):356-365.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220381
摘要:
相控陣天氣雷達較新一代天氣雷達在時空分辨率上有明顯的優勢。隨著探測能力的提高，相控陣雷達數據量急劇增長，數據傳輸和存儲問題凸顯?，F有天氣雷達數據壓縮算法可以減少傳輸和存儲的數據量，但現有算法并未充分考慮相控陣雷達特點，數據壓縮率有較大提升空間。本文提出時空預測的相控陣雷達數據壓縮算法（PARDC），使用徑向預測壓縮數據相關冗余。使用CHATOR雷達數據對PARDC的算法性能進行評估，試驗結果表明PARDC較通用的壓縮算法壓縮率性能大約提升了24%。
相控陣天氣雷達較新一代天氣雷達在時空分辨率上有明顯的優勢。隨著探測能力的提高，相控陣雷達數據量急劇增長，數據傳輸和存儲問題凸顯?，F有天氣雷達數據壓縮算法可以減少傳輸和存儲的數據量，但現有算法并未充分考慮相控陣雷達特點，數據壓縮率有較大提升空間。本文提出時空預測的相控陣雷達數據壓縮算法（PARDC），使用徑向預測壓縮數據相關冗余。使用CHATOR雷達數據對PARDC的算法性能進行評估，試驗結果表明PARDC較通用的壓縮算法壓縮率性能大約提升了24%。
2023, 51(3):366-373.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220427
摘要:
新一代天氣雷達的故障識別和判定一直是雷達運維面臨的技術挑戰，部分嚴重故障的滯后響應會導致雷達相應部件的損壞加劇。本文在結合人工智能技術和雷達數據特點的基礎上，提出了基于自適應閾值的SA雷達發射機系統故障預警和判定方法，建立了基于重構模型的發射機故障在線監測的算法框架。該算法框架能夠在雷達發射機故障發生早期識別異常并給出預警。采用實際運行記錄進行計算分析，并驗證了該方法在實際運行中有效可用。
新一代天氣雷達的故障識別和判定一直是雷達運維面臨的技術挑戰，部分嚴重故障的滯后響應會導致雷達相應部件的損壞加劇。本文在結合人工智能技術和雷達數據特點的基礎上，提出了基于自適應閾值的SA雷達發射機系統故障預警和判定方法，建立了基于重構模型的發射機故障在線監測的算法框架。該算法框架能夠在雷達發射機故障發生早期識別異常并給出預警。采用實際運行記錄進行計算分析，并驗證了該方法在實際運行中有效可用。
2023, 51(3):374-380.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220369
摘要:
采用USB3.0集線器與合成儀器、高度集成射頻收發硬件，并與開放式可擴展軟件相結合，實現對S波段、C波段、X波段天氣雷達自動測試。系統軟件采用分層模式構架，將測試流程與業務模型相融合，實現了標準化、自動化的測試。通過對發射機輸出脈沖包絡和極限改善因子測量的對比，集成平臺測試精度更高，不需人工記錄和計算，對雷達性能的判斷更為精準，解決了單一雷達系統測試平臺和保障平臺的局限性，提高了對全國多波段天氣雷達系統的測試效率和敏捷性。
采用USB3.0集線器與合成儀器、高度集成射頻收發硬件，并與開放式可擴展軟件相結合，實現對S波段、C波段、X波段天氣雷達自動測試。系統軟件采用分層模式構架，將測試流程與業務模型相融合，實現了標準化、自動化的測試。通過對發射機輸出脈沖包絡和極限改善因子測量的對比，集成平臺測試精度更高，不需人工記錄和計算，對雷達性能的判斷更為精準，解決了單一雷達系統測試平臺和保障平臺的局限性，提高了對全國多波段天氣雷達系統的測試效率和敏捷性。
2023, 51(3):381-387.
摘要:
新一代天氣雷達故障直接影響數據質量，異常產品的產生對短時臨近預報預警帶來了重大的影響，實現雷達異常產品實時監測具有一定現實意義。本系統采用WinForm 3層架構+ORM模型架構，通過統計紋理分析、灰度圖像特征值分析等圖像處理技術實現自動識別雷達異常產品。新一代天氣雷達產品故障監測預警系統可以實時、高效、準確檢測出異常雷達產品，滿足強對流天氣預警監測、天氣雷達故障預警服務預判、天氣雷達產品可用性服務等功能要求，從單部雷達產品數據中識別出異?；夭?，避免進一步影響多雷達組網拼圖,對天氣雷達組網產品的質量控制具有重要的意義。
新一代天氣雷達故障直接影響數據質量，異常產品的產生對短時臨近預報預警帶來了重大的影響，實現雷達異常產品實時監測具有一定現實意義。本系統采用WinForm 3層架構+ORM模型架構，通過統計紋理分析、灰度圖像特征值分析等圖像處理技術實現自動識別雷達異常產品。新一代天氣雷達產品故障監測預警系統可以實時、高效、準確檢測出異常雷達產品，滿足強對流天氣預警監測、天氣雷達故障預警服務預判、天氣雷達產品可用性服務等功能要求，從單部雷達產品數據中識別出異?；夭?，避免進一步影響多雷達組網拼圖,對天氣雷達組網產品的質量控制具有重要的意義。
2023, 51(3):388-396.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220399
摘要:
基于2013—2017年華北地區的雷達組合反射率因子數據和雷暴大風觀測數據，總共識別了27次強颮線過程，對27次強颮線過程的時空分布及發展移動特征進行了統計分析。結果表明，華北地區強颮線最集中的時間為7月下旬至8月上旬，強颮線最強的時次集中于16:00—22:00；強颮線形成前40 dBz回波起始位置最集中的區域為山西、內蒙古和河北3省交界處附近，強颮線形成位置多在京津冀境內；山西東部到河北西部沿山一帶是最長長度達到400 km以上且維持時長超過7 h的強颮線形成位置集中區域；40 dBz回波起始時間為02:00—07:59的強颮線平均形成時長最長，14:00—19:59的強颮線平均形成時長最短；強颮線的最長長度與發展時長及維持時長有較好的對應關系；回波起始時間為14:00—19:59的強颮線形成期移動距離較短但發展期移動距離較長，而回波起始時間為02:00—07:59的強颮線則相反；大多數強颮線發展期的移動速度要快于形成期移動速度。
基于2013—2017年華北地區的雷達組合反射率因子數據和雷暴大風觀測數據，總共識別了27次強颮線過程，對27次強颮線過程的時空分布及發展移動特征進行了統計分析。結果表明，華北地區強颮線最集中的時間為7月下旬至8月上旬，強颮線最強的時次集中于16:00—22:00；強颮線形成前40 dBz回波起始位置最集中的區域為山西、內蒙古和河北3省交界處附近，強颮線形成位置多在京津冀境內；山西東部到河北西部沿山一帶是最長長度達到400 km以上且維持時長超過7 h的強颮線形成位置集中區域；40 dBz回波起始時間為02:00—07:59的強颮線平均形成時長最長，14:00—19:59的強颮線平均形成時長最短；強颮線的最長長度與發展時長及維持時長有較好的對應關系；回波起始時間為14:00—19:59的強颮線形成期移動距離較短但發展期移動距離較長，而回波起始時間為02:00—07:59的強颮線則相反；大多數強颮線發展期的移動速度要快于形成期移動速度。
2023, 51(3):397-408.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220415
摘要:
利用濟南CINRAD/SAD雙偏振天氣雷達的探測數據，結合龍卷實地調查資料，對2021年7月11日發生在山東聊城高唐的一次EF3級龍卷風暴的雷達回波演變過程、龍卷風暴單體的結構及龍卷風暴的中氣旋（M）、龍卷渦旋特征（TVS）和龍卷碎片特征（TDS）進行分析。結果表明：①龍卷發生在高空冷渦及地面氣旋共同〖JP2〗作用天氣形勢下，龍卷位于地面氣旋中心東偏北方向約200 km處；螺旋狀對流云帶中2個較強對流單體合并發展，演變成超級單體風暴，其后部下沉氣流較強，與強的入流共同作用，誘發了強龍卷。②風暴中中氣旋的頂高大多在5～7 km之間；龍卷發生前中氣旋最大切變平均值為19×10-3 s-1，龍卷維持期間，中氣旋最大切變平均值達到51×10-3 s-1。③高唐龍卷渦旋底層雙偏振參量主要特征是大的水平極化反射率因子，小的甚至負的差分反射率ZDR，小的相關系數CC；TDS時間及空間特征是，底層CC都小于0.7，CC低值區的面積在龍卷生成后隨時間明顯增大，CC值底層最小，隨高度逐漸增大；CC低值區的面積低層和頂層較大，中間層較小；龍卷生成后TDS最大高度隨時間逐漸增高，龍卷最強時TDS最高達到4.8 km，之后逐漸降低；龍卷消散后，1.5°以上TDS的特征很快消失，0.5°仰角TDS特征繼續維持了大約11 min。
利用濟南CINRAD/SAD雙偏振天氣雷達的探測數據，結合龍卷實地調查資料，對2021年7月11日發生在山東聊城高唐的一次EF3級龍卷風暴的雷達回波演變過程、龍卷風暴單體的結構及龍卷風暴的中氣旋（M）、龍卷渦旋特征（TVS）和龍卷碎片特征（TDS）進行分析。結果表明：①龍卷發生在高空冷渦及地面氣旋共同〖JP2〗作用天氣形勢下，龍卷位于地面氣旋中心東偏北方向約200 km處；螺旋狀對流云帶中2個較強對流單體合并發展，演變成超級單體風暴，其后部下沉氣流較強，與強的入流共同作用，誘發了強龍卷。②風暴中中氣旋的頂高大多在5～7 km之間；龍卷發生前中氣旋最大切變平均值為19×10-3 s-1，龍卷維持期間，中氣旋最大切變平均值達到51×10-3 s-1。③高唐龍卷渦旋底層雙偏振參量主要特征是大的水平極化反射率因子，小的甚至負的差分反射率ZDR，小的相關系數CC；TDS時間及空間特征是，底層CC都小于0.7，CC低值區的面積在龍卷生成后隨時間明顯增大，CC值底層最小，隨高度逐漸增大；CC低值區的面積低層和頂層較大，中間層較小；龍卷生成后TDS最大高度隨時間逐漸增高，龍卷最強時TDS最高達到4.8 km，之后逐漸降低；龍卷消散后，1.5°以上TDS的特征很快消失，0.5°仰角TDS特征繼續維持了大約11 min。
2023, 51(3):409-418.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220395
摘要:
利用常規氣象資料、ERA5 再分析資料以及雷達資料，對2022年6月10日發生在冀西北地區的一次大冰雹天氣過程進行分析。結果表明：①此次冰雹天氣發生在冷渦的東南象限、低空切變線前側暖區，對流由局地的熱力作用觸發并在輻合線附近發展加強。②降雹過程可分為3個階段，前2個階段為2個不同的超級單體分別影響而形成，粒子相態識別結果主要為干冰雹粒子，雷達回波具有高反射率因子、低差分反射率因子、高相關系數和低差分相移率的特點；第3個階段為2個超級單體合并后形成，除冰雹外還出現了局地的短時強降水，直徑較大且數密度較多的大雨滴造成了短時強降水。③利用雷達反演的風場可以分析對流單體的動力結構，通過分析不同階段單體的動力結構得到單體未來的移動方向與發展趨勢，特別是垂直剖面中上升氣流的強度對單體的發展趨勢有重要指示意義。
利用常規氣象資料、ERA5 再分析資料以及雷達資料，對2022年6月10日發生在冀西北地區的一次大冰雹天氣過程進行分析。結果表明：①此次冰雹天氣發生在冷渦的東南象限、低空切變線前側暖區，對流由局地的熱力作用觸發并在輻合線附近發展加強。②降雹過程可分為3個階段，前2個階段為2個不同的超級單體分別影響而形成，粒子相態識別結果主要為干冰雹粒子，雷達回波具有高反射率因子、低差分反射率因子、高相關系數和低差分相移率的特點；第3個階段為2個超級單體合并后形成，除冰雹外還出現了局地的短時強降水，直徑較大且數密度較多的大雨滴造成了短時強降水。③利用雷達反演的風場可以分析對流單體的動力結構，通過分析不同階段單體的動力結構得到單體未來的移動方向與發展趨勢，特別是垂直剖面中上升氣流的強度對單體的發展趨勢有重要指示意義。
2023, 51(3):419-430.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220396
摘要:
利用廣州S波段雙偏振雷達和X波段相控陣雷達資料，對2022年3月26日一次降雹超級單體風暴成熟階段的雷達觀測特征開展分析，結果表明：超級單體呈現出鉤狀回波、回波懸垂、中氣旋、三體散射等經典結構特征。徑向速度上觀測到中低層輻合、高層輻散以及中氣旋和反氣旋共存的雙渦旋結構,有助于超級單體的維持發展。偏振特征分析發現，超級單體低層出現了反射率因子（ZDR）弧，低層強回波區對應偏小的差分反射率(ZDR)、低的相關系數(CC)和大的差分相移率(KDP)，符合融化的冰雹特征。中層觀測到ZDR環、CC環和三體散射(TBSS)的偏振特征。高層強回波區對應低的ZDR、較高的CC和低的KDP，對應空中干的大冰雹。垂直方向上觀測到ZDR柱和KDP柱，ZDR柱最大發展高度達到8 km。X波段相控陣雷達更快的掃描速度還精細監測到超級單體鉤狀回波和中氣旋的形成演變過程，低層也觀測到與S波段雙偏振雷達類似的ZDR弧特征和融化中的冰雹特征，但是使用中要留意衰減造成的影響。
利用廣州S波段雙偏振雷達和X波段相控陣雷達資料，對2022年3月26日一次降雹超級單體風暴成熟階段的雷達觀測特征開展分析，結果表明：超級單體呈現出鉤狀回波、回波懸垂、中氣旋、三體散射等經典結構特征。徑向速度上觀測到中低層輻合、高層輻散以及中氣旋和反氣旋共存的雙渦旋結構,有助于超級單體的維持發展。偏振特征分析發現，超級單體低層出現了反射率因子（ZDR）弧，低層強回波區對應偏小的差分反射率(ZDR)、低的相關系數(CC)和大的差分相移率(KDP)，符合融化的冰雹特征。中層觀測到ZDR環、CC環和三體散射(TBSS)的偏振特征。高層強回波區對應低的ZDR、較高的CC和低的KDP，對應空中干的大冰雹。垂直方向上觀測到ZDR柱和KDP柱，ZDR柱最大發展高度達到8 km。X波段相控陣雷達更快的掃描速度還精細監測到超級單體鉤狀回波和中氣旋的形成演變過程，低層也觀測到與S波段雙偏振雷達類似的ZDR弧特征和融化中的冰雹特征，但是使用中要留意衰減造成的影響。
2023, 51(3):431-440.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220259
摘要:
利用衛星、雷達、閃電和NCEP再分析資料等，以湖北省2022年3月16日一次大范圍強對流過程為研究個例，對西南渦移動過程中兩個不同位置對流系統的觀測特征進行了分析。結果表明：槽前西南渦東移是本次強對流的主要影響系統，東部的風雹天氣主要出現在低渦及暖式切變線頂部，南部對流則是由低渦南部冷式切變線誘發。本個例中對流發展初期云頂亮溫TBB逐漸下降到220 K以下，未來1 h TBB變率局部最大可達-30 ℃，大部分閃電緊貼著TBB≤220 K積云右側和TBB變率大值區中心及邊緣，對流系統右側的閃電對于對流系統的發展移動有較好的指示意義；成熟期TBB≤210 K的積云面積達到最大，未來1 h TBB變率減小，密集閃電分布在積云云團中部且隨著TBB低值區移動。雷達觀測反射率因子垂直剖面呈右傾結構，對流發展階段的右傾特征更為明顯，閃電位于對流系統右前側，和≥45 dBz的強回波基本吻合；≥45 dBz、≥50 dBz組合反射率面積，≥10 km、≥12 km回波頂高面積與對流發展演變呈正相關，正、負地閃峰值出現較風雹有0～18 min的時間提前量，負地閃的首次峰值對風雹的提前量可達18 min。
利用衛星、雷達、閃電和NCEP再分析資料等，以湖北省2022年3月16日一次大范圍強對流過程為研究個例，對西南渦移動過程中兩個不同位置對流系統的觀測特征進行了分析。結果表明：槽前西南渦東移是本次強對流的主要影響系統，東部的風雹天氣主要出現在低渦及暖式切變線頂部，南部對流則是由低渦南部冷式切變線誘發。本個例中對流發展初期云頂亮溫TBB逐漸下降到220 K以下，未來1 h TBB變率局部最大可達-30 ℃，大部分閃電緊貼著TBB≤220 K積云右側和TBB變率大值區中心及邊緣，對流系統右側的閃電對于對流系統的發展移動有較好的指示意義；成熟期TBB≤210 K的積云面積達到最大，未來1 h TBB變率減小，密集閃電分布在積云云團中部且隨著TBB低值區移動。雷達觀測反射率因子垂直剖面呈右傾結構，對流發展階段的右傾特征更為明顯，閃電位于對流系統右前側，和≥45 dBz的強回波基本吻合；≥45 dBz、≥50 dBz組合反射率面積，≥10 km、≥12 km回波頂高面積與對流發展演變呈正相關，正、負地閃峰值出現較風雹有0～18 min的時間提前量，負地閃的首次峰值對風雹的提前量可達18 min。
2023, 51(3):441-453.
DOI: 10.19517/j.1671-6345.20220410
摘要:
利用常規資料、自動站加密資料、探空資料、ERA5再分析數據及多普勒天氣雷達資料，對2021年4月30日影響浙北沿海的一次強對流天氣過程進行分析。結果表明：①此次過程發生在高空冷渦及其槽后強勁的西北急流背景下，低空切變線和地面輻合線共同提供了抬升觸發條件。②適當的對流抑制能量CIN、相對較低的自由對流高度LFC和較高的對流有效位能CAPE有利于形成上冷下暖的不穩定層結，深厚的垂直風切變配合中層干空氣夾卷，使得強對流天氣進一步發生、維持和發展。③此次陣風鋒發展經歷了3個階段，產生陣風鋒的雷暴主體發展強烈并引起地面大風時，存在強回波中心高度快速下降、后側中層強入流、徑向速度輻散場及速度模糊等特征。④強冷空氣堆下沉形成氣壓梯度密集區和風溫濕切變易造成雷暴大風天氣，負變溫中心及正變壓中心對強對流有一定指示性。⑤陣風鋒過境時常出現氣壓陡升、風速加大、風向突變、溫度驟降，由于雷達觀測距離限制，預報員需前期分析潛勢，結合自動站要素與雷達信息共同研判。
利用常規資料、自動站加密資料、探空資料、ERA5再分析數據及多普勒天氣雷達資料，對2021年4月30日影響浙北沿海的一次強對流天氣過程進行分析。結果表明：①此次過程發生在高空冷渦及其槽后強勁的西北急流背景下，低空切變線和地面輻合線共同提供了抬升觸發條件。②適當的對流抑制能量CIN、相對較低的自由對流高度LFC和較高的對流有效位能CAPE有利于形成上冷下暖的不穩定層結，深厚的垂直風切變配合中層干空氣夾卷，使得強對流天氣進一步發生、維持和發展。③此次陣風鋒發展經歷了3個階段，產生陣風鋒的雷暴主體發展強烈并引起地面大風時，存在強回波中心高度快速下降、后側中層強入流、徑向速度輻散場及速度模糊等特征。④強冷空氣堆下沉形成氣壓梯度密集區和風溫濕切變易造成雷暴大風天氣，負變溫中心及正變壓中心對強對流有一定指示性。⑤陣風鋒過境時常出現氣壓陡升、風速加大、風向突變、溫度驟降，由于雷達觀測距離限制，預報員需前期分析潛勢，結合自動站要素與雷達信息共同研判。
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