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一次冰雹天气的雷达物理量分析

更新时间:2009-03-28

1 引言

冰雹天气虽然出现的范围较小、时间较短,但来势猛、强度大,往往给局部地区和人民的生命财产造成严重损失。因此,冰雹天气的分析研究一直是国内外气象工作者关注的焦点。

在冰雹云早期识别方面肖辉等[1],樊鹏等[2]提出了45 dBz雷达强回波高度识别冰雹云指标,在国内,随着我国数字化天气雷达的发展,对VIL的应用研究也得到了发展。付双喜等[3]和晋立军等[4]利用VIL资料进行了冰雹预测;张崇莉等[5]分析了冰雹云的VIL演变特征;这些研究揭示了雷达回波在冰雹天气中的特点,提高了对冰雹天气监测和预报的能力。

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本文利用常规观测资料和多普勒雷达资料产品,对2018年7月9日发生在黑龙江省黑河五大连池的一次冰雹天气进行分析,通过质心最优化匹配法分析冰雹云的五个物理量,包含回波顶高、回波体积、最大反射率、降水通量和垂直累积液态水(VIL)的变化来进行研究。

2 天气背景

从中国气象业务内网的强天气监测一体化平台可以监测到2018年7月9日17时54分有冰雹产生,冰雹直径10-20 mm,这是一次较大的冰雹。本次冰雹天气过程发生在夏季的黑龙江西北部地区,黑河市五大连池地区。从500 hPa形势场(图1)可以看出,冰雹发生区位于贝湖低压和东西伯利亚高压之间,处于低压前端切变线上,不断有冷空气的侵入,低层850 hPa(图2)该地区为暖脊,形成了上冷下暖的不稳定层结;从动力场来看,该地区处于急流出口区,存在风切变,提供了较好的垂直运动条件;从2018年7月9日08时相近的嫩江站(50557)探空来看 (图略),该地区存在上干下湿的不稳定层结,CAPE值为970, 沙氏指数 SI为-3.68,K指数为 39,综合上述条件,说明该地区易发生冰雹。

云体识别:将一个反射率因子大于给定阈值的连续回波区域定义为一个云体单元。其中连续回波区域有两个约束条件:反射率阈值(Tz)和体积阈值(Tv)。当两个量同时满足条件时,将该三维区域识别为一个云体单元。

  

图1 2018年7月9日08时500 hPa高空图

  

图2 2018年7月9日08时850 hPa高空图

3 雷达资料分析

3.1 资料选取以及处理的依据

3.2.2 雷达资料物理量分析

《唐两京城坊考》记载,安南崇仁坊集市繁盛,“一街辐辏,遂倾两市,昼夜喧呼,灯火不绝”,属于中国人的“夜市时代”就此到来。

在本刊2012年第二、三期前插第二页登载的沈阳科迪通达工程技术有限公司广告中,其中的干扰床分选机实用新型专利号:ZL200620168758.7为无效专利,这是由于该公司人员及本刊广告审查员未认真审查而导致的错误,在此向广大读者致歉。

17时20分开始回波迅速发展,强中心>45 dBz,强中心出现倾斜;17时32-48分回波一直存在强中心倾斜,大于45 dBz区域呈下窄上宽形状分布,回波发展迅速,强中心强度超过60 dBz;17时54分冰雹产生后,强中心倾斜几乎消失,同时回波强中心顶部出现V型缺口。以上RHI分析可以看出该云有较为明显的冰雹云特征。

3.2 雷达资料分析

(5)加强缺陷处理后的养护,防止出现二次缺陷,已处理混凝土表面快要出凝时在表面涂刷一层养护剂,保证涂刷均匀,不漏刷。

究其原因:常态化的环保检查,加上自8月初以来的大厂频发装置故障,导致国内尿素整体开工率持续低位,需求面则在此时受到复合肥企业原料采购带动以及大农资公司的适量追涨或将进一步放量。如此一来,仅供需利好便有望令本轮涨价看齐1950~2000元/吨。

质心最优化匹配法,判别原则为:(1)近距离优先,一个雷达体扫内云体单元的移动距离有限;(2)特征相似性,具有相似形状、大小等特征的云体单元被认为是由一个云体单元演变而来的;(3)距离上限限制,给定云体单元在一个体扫内可能移动的最大距离,距离之外的认为是两个云体单元。

3.2.1 冰雹云 RHI分析

选取冰雹发生时间17时54分的前半小时和冰雹发生后的一个半小时的雷达资料,对目标冰雹云先进行云体识别,然后进行云体追踪,本文云体追踪技术使用的是质心最优化匹配法。

通过云体识别技术,反射率阈值Tz>45 dBz和体积阈值Tv>30 km3,为一个云体单元。通过质心最优化匹配法,追踪云体的变化,通过分析雷达图的变化,确定冰雹云的物理量变化,如下:

垂直累积液态水波动幅度较大,存在较大的变化;回波顶高的变化与垂直累积液态水的变化趋势基本一致,但变化率较小;降水通量和回波体积存在两个波峰,与垂直累积液态水和回波顶高的前两个波峰对应较好,之后呈现明显的下降趋势,不再出现波动;而最大反射率波动变化较小。

冰雹发生后,垂直累积液态水、回波顶高和回波体积均有明显的降低,而降水通量在冰雹发生前存在明显的降低,之后处于稳定状态,最大反射率也有减小的趋势,但变化范围较小。

4 小结

(1)本次冰雹云发展迅速,从发展到降雹仅仅经历了半个小时左右,从雷达RHI图可见在降雹前期发展阶段有明显的强中心倾斜,降雹后有V型缺口;

(2)从雷达资料的物理量分析来看,垂直累积液态水与回波顶高的发展较为一致,降水通量和回波体积的发展较为一致;

(3)冰雹发生后,垂直累积液态水、回波顶高和回波体积均有明显的降低,降水通量在冰雹发生前存在明显的降低,降雹后就处于稳定状态,最大反射率也有减小的趋势,但变化范围较小。

参考文献

[1]肖辉,吴玉霞,胡朝霞,等.旬邑地区冰雹云的早期识别及数值模拟[J].高原气象,2002,21(2):159-166.

[2]樊鹏,肖辉.雷达识别渭北地区冰雹云技术研究[J].气象,2005,31(7:)16-19.

[3]付双喜,王致君,陈乾,等.甘肃中部一次强对流天气的多普勒雷达特征分析[J].高原气象,2006,25(5):932-941.

[4]晋立军,李培仁,李军霞,等.一次强降雹过程中垂直累积液态含水量的特征分析[J].高原气象,2010,29(5):1297-1031.

[5]张崇莉,钱宝敏,和卫东,等.VIL产品在高山雷达中的应用研究[J].高原气象,2012,31(2):562-567.

 
李鹏,李冬楠,高倩楠
《黑龙江气象》 2018年第04期
《黑龙江气象》2018年第04期文献

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