利用多源气象资料对重庆冰雹的综合研究

摘要

为提高重庆冰雹天气的分析预报能力，加强多源气象资料在重庆冰雹天气过程中的应用，本文利用重庆34个区县较长序列的县誌资料、34个气象站灾情资料、MICAPS常规天气资料，研究了重庆近50年的冰雹气候特征，摸清了其时空分布规律；首次对重庆冰雹天气过程进行了划分，总结了有利于重庆冰雹天气发生的环流分型和主要环境形势特征，同时给出了冰雹移动主要路径。利用2008-2009年的多普勒雷达资料和FY-2C卫星及反演产品等遥感资料，初步研究了2008-2009年的典型冰雹个例，探讨多普勒雷达和卫星反演产品在重庆冰雹天气预测分析方面的应用，得到一些识别冰雹云的指标，便于人影防雹业务中的应用；同时，利用多源气象资料深入细致的分析了2008年6月5日一次典型冰雹天气过程的热力、动力天气背景、雷达回波特征及冰雹云系的宏微观结构特征、发展演变规律以及产生的物理机制。主要研究内容和结论如下：
　　 重庆冰雹天气的气候统计特征分析表明：重庆冰雹在空间上存在东多西少的特征，东北部山区是冰雹频发地；近50年冰雹具有“少-多-少-多”的非均匀周期变化趋势，80年代后明显增多；年变化呈“双峰型”分布，高峰期为4-5月和7-8月，6月相对较少。重庆冰雹天气以局地对流为主，系统性对流次之，产生系统性对流天气的环流背景分为三类，即低涡型、西北气流型和高空低槽型，其中西北气流型是主要影响系统，约占62％。研究得出重庆冰雹移动路径共9条，绘制了冰雹路径图并提出了人工防雹的对策建议，以提高人影作业的科学性和有效性。
　　 利用MICAPS常规天气资料、卫星云图及反演产品、多普勒雷达资料等对2008年6月5日发生在重庆的一次超级单体风暴进行了综合分析。结果表明，该超级单体是在典型的“上层干冷、下层暖湿”的大气垂直结构下产生的，产生风雹的区域正好位于低空急流出口区及中低层风速辐合区。在多普勒雷达产品中表现为典型钩状回波、低层有界弱回波区和“穹隆”、中气旋、阵风锋等超级单体特征。分析还发现，垂直累积液态水(VIL)的突然跃增一般比冰雹降落时间提前2-3个体扫，该产品对冰雹预报具有一定的指示意义。另外，本文利用FY2C卫星反演参数产品对此次风雹过程进行了分析，初步认为，云粒子有效半径能比较细致的反映中小尺度的云微物理结构，其大值区与冰雹落区较为一致，对冰雹落区的分析具有一定的意义；云中大于36μm的粒子越多、所占比重越大，降雹的可能性就越大。
　　 利用雷达回波识别冰雹云应综合分析，从回波强度、回波顶高、VIL值及特征、冰雹指数、速度场特征等全方位考虑。其监测预警主要指标为：①回波强度大于50dbz；②回波顶高大于11km；③VIL值大于44 kg/m2以上；④VIL存在≥15kg/m2的明显跃增且跃增后VIL≥50kg/m2；⑤冰雹指数出现连续几个实心三角标志；⑥具有强的风速辐合或者中气旋。其中，VIL值的跃增特征及高值能提前2-3个体扫对冰雹天气进行预测，对冰雹的短时临近预报及人工防雹时机的选择具有较高的应用价值。
　　 探讨了卫星反演产品在重庆冰雹方面的应用，初步给出了卫星反演产品识别冰雹云的特征参数，其监测预警主要指标为：①云顶高度＞9km，云项温度＜-30℃；②有效粒子半径＞36μm；③云光学厚度＞30；④液水含量＞700g/m2。特别是有效粒子半径产品，出现有效粒子半径很大且大粒子所占比重很高时，降雹可能性大。
　　 本文相关分析研究有助于加深对重庆冰雹天气特征的全面认识、提高冰雹预测能力和人工防雹作业条件的识别能力。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1前言

1.2国内外研究进展

1.2.1冰雹气候规律的研究

1.2.2雷达探测研究冰雹云进展

1.2.3卫星资料及反演的应用研究

1.3重庆冰雹天气的若干研究进展

1.4 本文研究的主要目的和内容

第二章 观测资料与研究方法

2.1县誌资料

2.2 MICAPS常规观测资料

2.3多普勒雷达资料

2.3.1反射率因子

2.3.2径向速度

2.3.3 谱宽(SW)

2.3.4剖面产品(RCS、VCS和SCS)

2.3.5 垂直累积液态水(VIL)

2.3.6 中气旋(M)

2.3.7冰雹指数产品(HI)

2.3.8回波顶(ET)

2.4 卫星反演云参数产品

2.4.1 反演方法介绍

2.4.2卫星反演云参数产品种类、物理意义和指导说明

2.4.3卫星反演产品的覆盖范围、精度及产品格式

2.5 冰雹个例资料

第三章 重庆冰雹天气气候统计特征研究

3.1 重庆冰雹的气候特征

3.1.1重庆冰雹的地理分布特征

3.1.2重庆冰雹的年变化

3.1.3 重庆冰雹的年际变化

3.2 重庆冰雹天气的气候特点

3.3 重庆系统性冰雹天气环流背景分型

3.4 重庆冰雹入侵路径及防御措施

3.4.1冰雹入侵路径

3.4.2人工防御冰雹措施

3.5小结

第四章 雷达、卫星及其他常规资料在重庆典型冰雹天气分析中的应用

4.1 天气实况及灾情介绍

4.2环流形势

4.3物理量诊断分析

4.3.1水汽条件分析

4.3.2大气不稳定层结条件分析

4.3.3 动力条件(抬升力)条件分析

4.4雷达回波特征

4.4.1超级单体风暴的演变

4.4.2超级单体结构的分析

4.4.3垂直累积液态积分水产品(VIL)特征

4.4.4 冰雹指数(HI)产品分析

4.4.5 回波顶高度产品(ET)

4.5 FY2卫星及反演产品特征分析

4.5.1 相关云参数产品的物理意义

4.5.2云顶高度、云顶温度、过冷层厚度的变化

4.5.3 有效粒子半径、光学厚度、液水路径等云微观产品分析

4.6小结

第五章重庆典型冰雹个例的雷达和卫星特征统计分析

5.1 选择的冰雹个例概况

5.2 多普勒雷达识别冰雹云指标研究

5.3卫星反演产品识别冰雹云指标研究

5.4 小结

第六章总结和展望

6.1主要结论

6.2 本文特色和创新点

6.3 存在问题与展望

参考文献

在学期间研究成果

1.1发表或参加交流的论文

1.2科研成果

致谢