引言:
在地区较短的时间内,如果冰雹的直径超过20毫米,可以判断该气象为强冰雹,如果一小时内在单位面积内,降雨量超过30毫米,可以判断该气象为短时强降雨。上述气象对人们的生活和工作造成严重的影响,及时掌握上述气象发生的因素以及过程,可以做好预警工作,使人们提前做好应对工作。在分析强冰雹和短时强降雨降水天气时,通过分析资料、天气过程环境参数以及雷达特征对比,可以做出准确的临近预警。
1. 资料和天气过程环境参数
1.1 资料
以某地区两年内出现的强冰雹和短时强降水天气为例,该地区两年内强冰雹天气出现次数为7次,短时强降水天气出现次数为8次。上述天气出现过程中,使用多普勒雷达获取相关资料,同时配合采用常规的方法获取相关资料。在第一次出现强冰雹天气时,冰雹最大直径为22.5毫米,冰雹天气持续时间为30分钟,回波移动路径为由西北部移入;在第二次出现强冰雹天气时,冰雹最大直径为25.0毫米,冰雹天气持续时间为45分钟,回波移动路径为由西北部移入;在第三次出现强冰雹天气时,冰雹最大直径为30毫米,冰雹天气持续时间为104分钟,回波移动路径为由西北部移入,上述三次冰雹直径不断增加,并且回波移动路径均由西北部进入,证明该地区冰雹形成的路径,多数来自北部地区。在第一次出现短时强降水天气时,降雨量为57.2毫米,持续时间三小时,回波移动路径由西南向东北移动;在第二次出现短时强降水天气时,降雨量为33.9毫米,持续时间二小时,回波移动路径由西南向东北移动;在第三次出现短时强降水天气时,降雨量为33.3毫米,持续时间一小时,回波移动路径有西南向东北移动。上述三次 短时强降水中,持续时间较长,并且降雨量超过30毫米,多数是由西南部进入到该地区。通过回波移动路径对比,短时强降雨主要从该地区的西南部进入,冰雹主要从该地区西北部进入。
1.2 天气过程环境参数
在分析天气过程环境参数时,设定在不同高度获取天气过程环境参数,不同的高度产生的压强不同,不同高度的压强分别为500hPa、700hPa以及850hPa。在上述高度中,获取850hPa地面露点温度和700hPa地面露点温度,在两个温度范围内获取十个地面高度环境参数。
在不同的高度,使用T代表环境温度参数,使用H代表环境高度参数,设定在0℃-20℃范围内,选取6个温度,六个温度代表不同的高度,通过对不同高度分析强冰雹和短时强降雨雷达特征,可以发现由底层转移至高层过程中,风矢量产生的差异不断扩大。
2. 雷达特征对比分析
获取该地区强冰雹环境参数特征,第一次回波形态为带状回波波动,钩状回波波动以及V形槽口,回波中心强度在60-68dBz范围内,回波梯度为20dBz/km,ET-H0为10.3km,H45dBz为11km,VIL在40-52m/kg范围内,DVIL在3.7-5.1m³/g范围内;第二次回波形态为带状回波波动,V形槽口,回波中心强度在55-65dBz范围内,回波梯度为15dBz/km,ET-H0为9.4km,H45dBz为10km,VIL在43-55m/kg范围内,DVIL在3.4-4.2m³/g范围内;第三次回波形态为带状回波波动,钩状回波波动以及V形槽口,回波中心强度在69-73dBz范围内,回波梯度为25dBz/km,ET-H0为9.1km,H45dBz为9km,VIL在24-42m/kg范围内,DVIL在3.5-5.1m³/g范围内。
获取该地区短时强降水参数变化特征,第一次反射率率因子平显特征为宽带状、零度量带,回波中心强度在38-48dBz范围内,ET在8-11km范围内,强回波高度为9dBz/km,VIL在8-18m/kg范围内,DVIL在1.0-1.6m³/g范围内;第二次反射率率因子平显特征为宽带状,回波中心强度在33-48dBz范围内,ET在8-9km范围内,强回波高度为6dBz/km,VIL在8-13m/kg范围内,DVIL在1.0-1.4m³/g范围内;第三次反射率率因子平显特征为涡带状,回波中心强度在33-51dBz范围内,ET在8-9km范围内,强回波高度为7dBz/km,VIL在6-13m/kg范围内,DVIL在0.8-1.4m³/g范围内。
2.1 反射率因子对比分析
在该地区产生强冰雹天气时,对反射率因子进行对比分析,发现回波中产生的带状回波、钩状回波等,成为强冰雹出现的主要原因,并且在出现强冰雹天气时,均会出现V形槽口,在出现V形槽口过程中,通过V形槽口会有较强的气流上升至高空,在高空强回波梯度不断增大,其中回波出现倾斜时,产生的冰雹直径超过30毫米,反射率上升至70dBz,并比正常反射率高出25dBz。在反射率因子发生变化时,2公里范围内内反射率会不断发生变化,发射率变化的时间,与冰雹持续的时间没有相互关系,并且冰雹产生的范围也无法确定。但是回波强度过程中,冰雹的产生速度不断降低,冰雹量逐渐减少。
在该地区产生强降水天气时,对反射率因子进行对比分析,回波强度变化较为平稳,会出现回波墙,在回波为45dBz时,回波距离均在9公里附近,此时强降水持续时间较长,在回波逐渐降低过程中,回波距离均在7公里附近,此时强降水持续时间较短。
2.2 VIL和VIL密度对比分析
VIL和VIL密度对比分析时,强冰雹预警指标性能检验效果如下,第一次在最强冰雹直径为22.5毫米时,持续时间为73分钟,ET-H0为7.0公里,回波中心强度为67dBz,回波梯度为24dBz/km,H45dBz为10.2公里,DVIL在3.3-5.2m³/g范围内,VWP切变风在2.4-3.7s范围内,获得有效的预警效果;第二次在最强冰雹直径为22.5毫米时,持续时间为80分钟,ET-H0为7.8公里,回波中心强度为70dBz,回波梯度为26dBz/km,H45dBz为9.5公里,DVIL在3.3-4.9m³/g范围内,VWP切变风在2.4-3.7s范围内,获得有效的预警效果;第三次在最强冰雹直径为32.5毫米时,持续时间为173分钟,ET-H0为8.3公里,回波中心强度为70dBz,回波梯度为24.5dBz/km,H45dBz为9.7公里,DVIL在3.7-5.0m³/g范围内,VWP切变风在2.3-4.2s范围内,获得有效的预警效果
强降水预警指标性能检验效果如下,第一次降雨量为每小时33.2毫米,CR为43.7dBz,DVIL为1.1m³/g,H40dBz为7.3公里,VWP切变风为3.2m/s;第二次降雨量为每小时41.6毫米,CR为43.8dBz,DVIL为1.2m³/g,H40dBz为10.2公里,VWP切变风为3.5m/s;第三次降雨量为每小时56.6毫米,CR为48.7dBz,DVIL为1.1m³/g,H40dBz为9.4公里,VWP切变风为3.3m/s。
3. 临近预警
3.1 强冰雹临近预警指标
强冰雹临近预警指标如下:一,回波厚度需要超过7公里;二,回波中心强度应超过55dBz;三,强回波梯度超过15dBz/km,基础回波梯度在40-45dBz范围内;四,在回波强度为45dBz时,回波伸展高度应超过7.5公里;五,VIL密度应超过每立方米3.2克;六,在VWP为1.8-6.1公里范围内时,要求风垂直切变值超过2.3×10-3/米。
3.2 短时强降雨临近预警指标
短时强降水具有不确定性特点,在获取临近预警指标时,需要综合考虑多种指标,分别为反射率因子、VIL密度、回波伸展高度以及雷达风廓线。基于上述指标,才能获取更加接近的预警指标,有助于该地区提前播报预警信息。
结语:
综上所述,在强冰雹和短时强降水天气雷达特征及邻近预警急用分析过程中,获取回波厚度、CR强中心回波强度以及梯度后,上述指标均应超过常规数值后,才能确定在今后一段时间内,某地区会出现强冰雹和短时强降水天气,将预测的信息及时发布,可以做好相应的预防工作。
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