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1.
新一代天气雷达与强对流天气预警   总被引:29,自引:29,他引:36  
简要介绍了对流风暴的分类、对流风暴的强弱和强对流天气的多普勒天气雷达识别和预警技术,以及新一代天气雷达对强对流风暴预警水平的改进。  相似文献
2.
北京地区干湿雷暴形成机制的对比分析   总被引:11,自引:0,他引:11       下载免费PDF全文
王婷婷  王迎春  陈明轩  张文龙 《气象》2011,37(2):142-155
利用多普勒雷达变分分析系统,结合局地非常规观测资料,对北京两次雷暴过程,即2008年8月14日湿雷暴(伴有强降水,简称"814")和8月24日干雷暴(弱降水,简称"824")形成的环境物理条件进行了较深入的对比分析,结果表明:(1)影响"814"的天气系统,主要是高层500 hPa稳定的东北冷涡槽和与之配合的850 hPa切变线,850 hPa以下整层空气湿润,北京位于比湿值大于12 g·kg-1和地面相对湿度大于90%湿舌区,中低层具有由湿度差动平流引起的对流不稳定;"824"高层盛行平直的偏西风,低层有反气旋,地面有冷锋快速过境,850 hPa以下整层空气十燥,北京处于比湿小于6 g·kg-1和相对湿度小于30%区,中低层有明显的温度差动平流.(2)"814"北京上空存在较强的整层垂直风切变,500~1500 m风向随高度有明显顺转,增强低层暖湿人流,有利于雷暴迅速组织发展,整层合成风小,雷暴移速慢;"824"则相反,垂直风切变弱,没有明显的低层暖湿人流,不利于雷暴组织加强,整层合成风大,促使对流系统快速东移.(3)"814"是一次多单体雷暴相互影响,并相继碰撞合并的湿雷暴群事件,上游雷暴降水产生强的冷池出流与前方低层偏东风暖湿气流形成辐合线,迫使暖湿气流抬升,加上强热力不稳定和垂直风切变,有利于新对流单体产生,而多个雷暴冷池出流形成的阵风锋之间的相互碰撞,进一步加剧了这种不稳定,导致冷池之间雷暴新生或加强;"824"是一次伴随冷锋的线状对流系统快速东移过程,上游雷暴冷池出流阵风锋前沿没有明显的偏东风暖湿气流配合,缺少中尺度抬升机制和暖湿人流,新生雷暴难以生成和发展.  相似文献
3.
对流天气临近预报技术的发展与研究进展   总被引:9,自引:9,他引:30  
目前,临近预报技术主要包括雷暴识别追踪和外推预报技术、数值预报技术以及以分析观测资料为主的概念模型预报技术等。其中,识别追踪和外推预报技术主要以雷达资料为基础,在这方面,交叉相关外推和回波特征追踪识别外推是比较成熟的技术,已经用于许多的临近预报业务系统中,其缺陷是预报时效较短,准确率也不是很高。随着精细数值天气预报技术和计算机技术的发展,利用多普勒天气雷达资料和其它中小尺度观测资料进行数值模式初始化,来预报雷暴的发生、发展和消亡已经成为一个研究的热点,该技术发展很快但还不成熟。概念模型预报技术主要是通过综合分析多种中小尺度观测资料,包括雷达和气象卫星资料等,在此基础上建立雷暴发生、发展和消亡的概念模型,特别是边界层辐合线和强对流的密切关系等,再结合数值模式分析预报和其它外推技术的结果,然后建立雷暴临近预报的专家系统,其不但可以获取雷暴和对流降水移动、发展的信息,还可以预报它们的生成和消亡。检验和定性评估也表明,将多种资料和技术集于一体的概念模型专家系统,其临近预报的准确率最高,时效也最长,是临近预报技术未来发展的主要趋势之一。NCAR的Auto-Nowcaster系统是雷暴临近预报概念模型专家系统的一个典型代表。  相似文献
4.
多单体雷暴的形变与列车效应传播机制   总被引:9,自引:3,他引:6       下载免费PDF全文
孙继松  何娜  郭锐  陈明轩 《大气科学》2013,37(1):137-148
本文利用变分多普勒雷达分析系统(VariationalDopplerRadarAnalysisSystem,简称VDRAS)基础上构建的四维变分(4DimensionalVariationalassimilation,简称4DVar)低层热、动力反演系统,针对发生在北京地区的几次多单体雷暴系统演变过程,研究了线性多单体对流系统传播过程中发生的形变过程、强弱变化和"列车效应"等现象的物理机制。结果表明:(1)对于雷暴单体的传播方向与雨带的移动方向基本一致的多单体雷暴系统(如飑线系统),单体的传播速度不同最终造成多单体雷暴在形态上发生变化(如由直线形回波演变为"弓"形回波等),以及雷暴单体传播过程中的强弱变化等,是雷暴单体传播过程与低层环境大气相互作用的结果:如果雷暴前端的入流本身是暖湿的,并存在较强的水汽辐合现象时,雷暴单体发展更旺盛,传播速度更快,反之则趋于减弱,传播速度减慢。因此,对飑线系统的临近预报而言,需要特别关注多单体雷暴系统传播方向与近地面层中尺度水汽通量辐合带的交叉区域,该区域的雷暴单体"移动"速度更快、发展更为强烈。(2)对于"列车效应"多单体雷暴而言,其传播环境、传播机制与上述多单体雷暴系统几乎完全不同:"列车效应"一般发生在低空暖湿气流或低空急流附近,环境大气表现为条件性静力不稳定。雷暴单体的传播机制可能是惯性重力波的激发、传播的结果,由于西南暖湿气流或急流是一支暖湿气流输送带,惯性重力波由假相当位温θse的高值区向低值区传播,重力波将从背景场中不断获得能量而发展。因此,雷暴传播过程中不断增强的现象造成波动排列的多单体雷暴形成的最大降水中心往往出现在波列的前端。  相似文献
5.
陈明轩  王迎春  肖现  高峰 《大气科学》2012,36(5):929-944
利用三维云尺度数值模式和雷达资料快速更新循环四维变分同化(4DVar)技术,对京津冀地区一次强降水超级单体风暴发展演变的热动力机制进行了数值模拟和结果分析,并结合雷达、加密探空和自动站资料,揭示了快速变化的近风暴大气环境及风暴自身的热动力三维特征对超级单体形成、发展和演变的影响.雷达回波观测分析表明,这是一次由多单体合并加强为“右移”超级单体而后又分裂为多单体的风暴过程.在超级单体形成到发展成熟阶段,风暴前方中低层环境垂直风切变逐渐加强,为超级单体中稳定旋转上升气流和中气旋的形成创造了重要条件.模拟的风矢端图也指示出,风暴前方的低层环境风随高度存在显著的顺时针切变,有利于超级单体风暴的持续发展和右移.与风暴相伴随的冷池以及冷池出流(阵风锋)与低层环境风场的辐合均不断增强,风暴前沿的气流上升明显,低层暖湿空气在强的风切变作用下旋转上升进入风暴内,使得超级单体得以维持和加强.在超级单体消散分裂为多单体阶段,模拟的热动力特征均不利于其进一步发展.此时,中低层切变明显减弱,风矢端图具有明显的有利于多单体风暴发展的“直线型”特征.低层扰动温度显示冷池进一步增强并明显扩展,其扩展速度快于风暴的发展移动速度,冷池前沿伸展到风暴前面.低层风场指示冷池出流(阵风锋)更加强烈且存在明显的“前冲”特征,并开始“脱离”风暴前沿.风暴前方的辐合上升也明显减弱.基于模拟结果计算了与超级单体发展密切相关的风暴相对环境螺旋度(SREH)、风暴整体理查森数(SBRN)和风暴强度(SS).结果显示,在超级单体形成和发展成熟阶段,SREH> 150 m2/s2,SBRN< 45,SS>0.4,而在超级单体形成之前和接近消散阶段,SREH< 150 m2/s2,SBRN>45,SS<0.4.上述结果与前人研究结论基本一致,反映出模拟的SREH、SBRN和SS对该超级单体风暴过程具有明显指示意义.  相似文献
6.
利用三维数值云模式和雷达资料四维变分同化技术,通过对6部新一代多普勒天气雷达观测资料进行快速更新循环同化和云尺度数值模拟,初步分析了2009年7月23日发生在华北地区的一次飑线过程的低层动力和热动力影响机制。结果表明,这次飑线过程处在低层中等强度切变的环境条件下,低层环境垂直风切变和冷池相互作用是本次飑线过程维持发展和传播的关键机制。在飑线发展的初期,低层垂直风切变较强,但冷池偏弱,冷池传播速度(C)和垂直于飑线的低层切变分量(ΔU)的比值C/ΔU<1,飑线回波前倾。而此时环境热力条件(对流有效位能较高和自由对流高度较低)对飑线的发展加强起到了积极作用,克服了这种低层切变和冷池不平衡所形成的不利条件。在飑线的加强和成熟阶段,由于对流降水使冷空气不断下沉,从而导致冷池快速加强,使低层切变和冷池强度逐渐达到近似平衡状态(C/ΔU≈1),低层大气处于最强的垂直抬升状态,飑线发展最为强盛,飑线回波直立。随着时间的推移,降水累积效应导致冷池强度明显大于低层切变强度(C/ΔU>1),不利的形势导致飑线逐渐趋于消散,飑线回波明显变宽、后倾,回波顶高显著下降。对模拟结果的定性分析和定量计算均表明,影响这次飑线过程发展维持的低层垂直风切变和冷池相互作用机制与Rotunno和Weisman等用来解释飑线发展演变的RKW理论一致。另外,模拟结果显示,低层0—3km风切变对飑线的发展维持最为重要,但是0—6km的中层风切变也有正面作用,特别是在飑线发展旺盛阶段,应该考虑其影响。  相似文献
7.
局地强对流暴雨的多普勒天气雷达个例分析   总被引:6,自引:6,他引:3  
丁青兰  秦勇  陈明轩  谭晓光 《气象科技》2006,34(3):286-290,i0001
从天气背景的分析出发,利用多普勒天气雷达的强度、速度资料以及由速度资料反演的垂直风廓线和二维风场对一次北京局地暴雨从开始到强降水结束时段做了详细的分析。分析发现,这次局地强对流暴雨是大尺度系统和中尺度系统共同作用的结果,大尺度环流为暴雨提供了充沛的水汽;本站层结有很大的不稳定度,为强对流风暴的产生提供了必要条件;低层中尺度辐合线起到了触发对流和加强对流的作用。  相似文献
8.
肖现  王迎春  陈明轩  高峰 《气象学报》2013,71(5):797-816
利用三维数值云模式和雷达资料四维变分(4DVar)同化技术,通过对4部新一代多普勒天气雷达探测资料进行快速更新同化和云尺度模拟,初步分析了2009年8月1日发生在北京地区的一次短生命史、突发性增强风暴的低层动力和热力影响机制。此次风暴过程处于弱天气尺度背景和弱层结背景下,冷池和低层环境风场相互作用是造成山上对流风暴增强传播下山的关键机制,而风暴的短生命史和平原地区上空弱风垂直切变环境有关:在对流风暴产生的初期,由于平原地区局地热力、动力场分布的差异,在平原地区西部近地面形成冷池结构,而冷池的“障碍物”作用进而阻碍环境风场的传播。在此机制下,导致在冷池东南边缘附近形成辐合中心、较强的低层水平风垂直切变和全螺旋度大值中心,有助于风暴传播下山。在风暴临近山边阶段,平原地区原有冷池的“绕流”等机制仍然有助于形成有利于主体风暴传播下山增强的近地面辐合中心、强低层水平风垂直切变和全螺旋度大值中心等环境。此外,随着山上风暴降水产生若干冷池,由于风暴形成的阵风锋抬升作用以及新生冷池与老冷池的逐渐发展并相互靠近,使冷池之间暖空气不断抬升,在冷池之间低层形成较强的辐合中心、全螺旋度大值中心。并且,由于冷池边缘的热力场分布不均匀,同样在冷池边缘形成较大扰动气压和扰动温度,增大了垂直加速度,在冷池之间中高层形成上升气流区,这些机制使北部风暴重新增强和新生风暴产生的同时,最终也导致这些风暴互相靠近,合并组织成带状回波。风暴在平原传播阶段,带状回波产生的冷池进一步增强,并明显扩展。低层风场指示冷池出流(阵风锋)更加强烈且存在明显的“前冲”特征,显现出部分飑线系统特征。但是,由于此时平原地区处于弱风垂直切变环境,此时冷池强于低层风垂直切变,即冷池产生的负涡度大于低层风垂直切变产生的正涡度,因此,冷池前沿的上升气流向后倾斜并导致阵风锋逐渐离开主体风暴,不利于沿着出流边界形成新的对流单体,从而不利于维持对流风暴系统的发展传播。随后,阵风锋和前方东南气流交汇,形成新的孤立单体。并且,基于模拟结果计算了与对流系统发展密切相关的全螺旋度、风垂直切变。结果显示,风垂直切变(尤其是0—3 km)和全螺旋度与风暴发生和传播位置及强度相关性较高,反映出模拟量对带状回波风暴过程具有较好的指示意义。  相似文献
9.
樊利强  王迎春  陈明轩 《气象》2009,35(11):9-16
利用多普勒雷达变分分析系统(VDRAS),对2006年8月1日傍晚北京城区出现的一次强对流天气过程(伴有冰雹、大风及强降水)的三维风场、温度场进行了初步分析.结果表明:(1)初始对流生成于北京西北部山区的河北省境内,系统过山移进北京城区时,受局地的动力及热力条件作用,迅速组织并强烈发展,形成带状的MCS即飑线;(2)在飑线生成之前,北京城区及东南部边界层低层存在较强的东风气流,并迅速扩展向西北方向延伸,与过山的西北偏北气流形成强的边界层辐合线.该近地面辐合线是飑线生成的主要触发机制,而边界层低层东风的加强和减弱以及北进和南退对辐合线的维持、飑线的生成、发展和减弱都起着重要的作用;(3)在边界层辐合线的作用下,不断有新生对流系统发展;(4)对流系统在整个发展过程中呈明显的带状分布特征,是一次典型的飑线过程,并伴有明显的阵风锋.  相似文献
10.
在变分多普勒雷达分析系统(VDRAS)中,通过对雷达资料的质量控制和预处理、云尺度模式的暖雨参数化方案、中尺度初猜场的插值分析方法、循环同化的冷启动和热启动中尺度背景场的计算方案等进行改进,实现了VDRAS对低层动力和热力场的分析反演及其在北京奥运期间的实时应用.改进后的VDRAS利用四维变分(4DVar)同化技术和一个包含简化暖雨参数化方案的云尺度模式,对北京和天津2部S波段天气雷达资料进行12 min间隔的快速更新循环同化分析,反演与对流风暴生消发展密切相关的低层热动力三维结构,包括水平风场、垂直速度、辐合辐散、扰动温度、扰动温度梯度等,以及它们的时间增量.通过对北京奥运期间2个风暴个例的实时反演结果的分析表明,VDRAS反演的动力场能够反映低层的水平辐合、垂直抬升、风暴出流及它们的变化特征,而热力场则能够反映与风暴相伴随的冷池结构及其变化、阵风锋的相对位置及强弱.VDRAS的反演结果符合风暴发展传播与冷池、阵风锋、辐合抬升之间关系的概念模型.利用边界层风廓线雷达、地面自动站及地基微波辐射仪的观测资料,对VDRAS实时反演结果的初步统计检验表明,反演的风场和温度场与观测比较接近,风场能够反映出与风暴密切相关的低层风的垂直切变特征,温度场则能够反映出由于风暴过程所导致的地面温度的剧烈变化.与风廓线观测相比,反演的低层风速偏弱,偏差和均方根误差分别在-1.5 m/s和2.5 m/s以内,而风向的偏差和均方根误差分别在20°和45°以内.与地基微波辐射仪观测相比,反演的低层温度偏低,偏差和均方根误差分别在-1.9℃和2.8℃以内.  相似文献
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