基于多源探测资料的一次广州局地强对流垂直结构分析

曾琳; 张羽; 李怀宇; 李浩文; 高美谭; 梁之彦

doi:10.16032/j.issn.1004-4965.2023.032

基于多源探测资料的一次广州局地强对流垂直结构分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.032

广州市气象台, 广东广州 511430

基金项目:

广东省自然科学基金 2022A1515011346

广州市科技计划项目 2023B04J0631

广州市科技计划项目 202103000030

广州市基础与应用研究项目 202201011093

详细信息

通讯作者:
张羽，男，四川省人，高级工程师，从事天气雷达探测技术及应用研究。E-mail: 312404880@qq.com

中图分类号: P458.2
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出版历程
- 收稿日期: 2021-10-27
- 修回日期: 2023-04-08
- 网络出版日期: 2023-09-11
- 刊出日期: 2023-06-20

AN ANALYSIS OF THE VERTICAL STRUCTURE OF LOCAL STRONG CONVECTION IN GUANGZHOU BASED ON MULTI-SOURCE DETECTION DATA

Guangzhou Meteorological Observatory, Guangzhou 511430, China

摘要

摘要: 基于X波段相控阵雷达、S波段双偏振雷达、微波辐射计、风廓线雷达、毫米波云雷达等多源高时空分辨率新型遥感探测资料，对广州后汛期一次局地强对流过程的大气热力、动力及云物理结构变化特征进行了综合分析。结果表明：(1) 强对流前8小时前，局地LI、CAPE、SI等对流参数就达到并远远超过了短时强降水的阈值；临近降水大气层结仍向不稳定发展，水汽条件向有利的方向发展; (2) 午后局地风形成辐合，上升气流加强，近地层出现弱垂直风切变和低空急流脉动，对强对流的发生发展有一定的指示意义; (3) CINRAD/SA-D雷达CR、DBZM HT、TOPS、VIL等变化与强降水和地面大风的发展有很好的对应关系，同时低层风场观测到阵风锋特征；XPAR-D雷达更高时空分辨率的探测可清晰显示对流发展旺盛阶段的Z_DR弧、K_DP柱、Z_DR柱、V型缺口等特征，为判断雷暴云团的发展程度和预警提供重要信息。
- 相控阵雷达 /
- 双偏振雷达 /
- 垂直结构 /
- 局地强对流 /
- 广州
Abstract: Based on multi-source high temporal and spatial resolution new remote sensing detection data such as X-band phased array radar, S-band dual-polarization radar, microwave radiometer, wind profiler radar, millimeter-wave cloud radar, etc. Atmospheric thermal, dynamic and cloud physical structure change characteristics are comprehensively analyzed. The results are shown as follows: (1) Eight hours before strong convection, local LI, CAPE, SI and other convective parameters reached or exceeded the short-term heavy precipitation threshold. Before the precipitation approached, the atmosphere tended to be unstable, and the water vapor condition developed in a favorable direction. (2) Local winds converged in the afternoon, updraft strengthened, a weak vertical wind shear and low-level jet pulsation appeared in the nearsurface layer, which were somewhat indicative for the occurrence and development of strong convection.(3) The changes of CR, DBZM HT, TOPS, and VIL of the CINRAD/SA-D had a good corresponding relationship with the development of heavy precipitation and ground wind, while, the characteristics of gust fronts were observed in the low-level wind field. The detection of XPAR-D with higher spatial and temporal resolution clearly showed the characteristics of Z_DR arc, K_DP column, Z_DR column, and V-shaped notch in the stage of vigorous convection development provide important information for judging how well thunderstorm cloud clusters developed and their early warning.
- phased array radar /
- dual polarization radar /
- vertical structure /
- strong local convection /
- Guangzhou

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图 1 10日08时天气图（500 hPa形势场、850 hPa风场（单位：℃）、925 hPa风场和露点温度差（单位：℃））

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图 2 10日14时30分—17时30分降水(a)和极大风(b)实况

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图 3 10日08—20时微波辐射计观测的对流层温度（a）和边界层温度（b）

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图 4 10日08—20时微波辐射计观测数据反演指数：抬升指数LI、对流有效位能CAPE、沙氏指数SI、总指数TTI、LWP液态水含量、IWV综合水汽含量

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图 5 黄埔（a）、番禺（b）风廓线雷达：垂直速度（a₁、b₁），垂直风切变（a₂、b₂）

填色分别表示风速（单位：m/s）和风切变值（单位：s^-1）

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图 6 黄埔、番禺、从化、花都、南沙低空急流指数与对应站点5 min降雨量（单位：mm）

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图 7 15:36—17:30 CINRAD/SA-D雷达CR、DBZM HT、VIL、TOPS (a)及主要站点5分钟雨量时序图(b)

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图 8 16：24—16：36 CINRAD/SA-D逐6分钟1.5 °仰角(a)和XPAR-D逐1分钟2.7 °仰角(b)回波反射率因子（单位：dBZ）

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图 9 16:42—17:18 CINRAD/SA-D 0.5 °仰角反射率因子图

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图 10 对流发展旺盛阶段（16:35、16:39）高(13.5 °)、中(9.9 °)、低(2.7 °)仰角的V(a~c)、Z_H(d~f)、K_DP(g~i)、Z_DR(j~l)

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图 11 16:35 X波段相控阵雷达Z_H(a)、K_DP(b)、Z_DR(c)垂直剖面

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表 1 强天气参数阈值和无天气参数常值

参数	短时强降水	非短时强降水常值
LI/℃	-1.15	0.15
CAPE/(J/kg)	299.10	13.60
SI/℃	-1.58	-0.55
TTI/℃	46.43	42.35
LWP/(g/m²)	137.80	-88.37
IWV/(kg/m²)	63.32	35.93

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