ISSN 1004-4965

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“2021-3-30”江西大冰雹超级单体的回波结构与关键机制分析

张晓芳 马中元 王立志 陈鲍发 邱雯婷

张晓芳, 马中元, 王立志, 陈鲍发, 邱雯婷. “2021-3-30”江西大冰雹超级单体的回波结构与关键机制分析[J]. 热带气象学报, 2023, 39(3): 374-385. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.034
引用本文: 张晓芳, 马中元, 王立志, 陈鲍发, 邱雯婷. “2021-3-30”江西大冰雹超级单体的回波结构与关键机制分析[J]. 热带气象学报, 2023, 39(3): 374-385. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.034
ZHANG Xiaofang, MA Zhongyuan, WANG Lizhi, CHEN Baofa, QIU Wenting. ANALYSIS OF ECHO CHARACTERISTICS OF HAIL RADAR IN'2021-3-30' JIANGXI PROVINCE[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(3): 374-385. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.034
Citation: ZHANG Xiaofang, MA Zhongyuan, WANG Lizhi, CHEN Baofa, QIU Wenting. ANALYSIS OF ECHO CHARACTERISTICS OF HAIL RADAR IN"2021-3-30" JIANGXI PROVINCE[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(3): 374-385. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.034

“2021-3-30”江西大冰雹超级单体的回波结构与关键机制分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.034
基金项目: 

中国科学院战略性先导科技专项 A类-XDA19040202

详细信息
    通讯作者:

    马中元,男,江西省人,高级工程师,从事天气预报和预报技术研究。E-mail: mazhongyuan1@163.com

  • 中图分类号: P445

ANALYSIS OF ECHO CHARACTERISTICS OF HAIL RADAR IN"2021-3-30" JIANGXI PROVINCE

  • 摘要: 为了研究江西大冰雹超级单体的结构特征和关键机制,利用江西WebGIS雷达拼图平台、江西省ADTD二维闪电监测定位系统、江西省自动气象站雨量检索平台和MICAPS系统平台资料,对江西2021年3月30—31日冰雹组合反射率CR回波强度、地面雨量、TBB云图与ADTD雷电信息等特征进行分析。(1)2021年3月30—31日大冰雹天气过程,雷暴大风和降水比江西春季历史上出现的强对流天气过程较少且小,但出现冰雹站数、影响范围、维持时间、冰雹直径和回波强度都超过历史上其它强对流天气个例。(2)最强回波和10 min雨量与冰雹大小成正比,10 min雨量变化提前于冰雹的出现;强回波面积和雷电次数成正相关。(3)超级单体回波系统是造成江西冰雹天气的重要回波系统类型:①回波中心强度≥60 dBZ,中心出现≥65 dBZ的强回波核;②60 dBZ回波面积≥10×10 km2;③30~60 dBZ强回波梯度(最密集区域)≤6 km;④超级单体具有深厚和蔓延的云砧形成的“前伸”回波结构,形成南北走向的“盾”型回波结构。(4)冰雹超级单体在TBB云图上形成MCS云系,有“前伸”云砧结构,最低亮温低(-100 ℃左右),这个罕见的超低温是本次冰雹天气产生的关键因素,西南侧亮温梯度线密集;TBB云图亮温可以显示超级单体MCS的存在,能否出现冰雹、雷暴大风及短时强降水,需要结合雷达拼图回波特征来进一步揭示超级单体结构。这些研究成果对江西冰雹天气的监测预警提供了理论依据。

     

  • 图  1  2021年3月30—31日江西大冰雹实况图

    图  2  2021年3月30日20时—31日23时江西冰雹五要素统计分析图

    图  3  2021年3月30—31日200 hPa天气形势和T-lnP图

    a. 30日20时200 hPa;b. 31日08时200 hPa;c. 30日20时南昌;d. 31日08时南昌。

    图  4  2021年3月30日20时—3月31日01时超级单体回波廓线(a)与五要素曲线图(b)

    a. 图中红色A为整点时间,绿色A为20 min间隔时间,即:20:20、20:40等等。

    图  5  2021年3月30—31日雷达拼图典型冰雹回波特征图

    图  6  2021年3月30—31日TBB云图亮温特征

    a. 30日21时;b. 30日22时;c. 30日23时;d. 31日00时。

    图  7  2021年3月30—31日TBB云图和雷达拼图对比图

    a. 30日21时TBB云图;b. 31日00时TBB云图c. 30日21时雷达拼图;d. 31日00时雷达拼图。

    表  1  回波面积与雨量对照关系统计表

    面积和雨量 面积0~500 km2雨量0~10.0 mm 面积500~1 000 km2雨量10.0~20.0 mm 面积1 000~2 000 km2雨量20.0~30.0 mm 面积大于2 000 km2雨量大于30.0 mm
    回波面积时次数 4 29 17 14
    雨量时次数 22 28 11 3
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    表  2  2021年3月30—31日江西16个冰雹个例回波参数统计表

    序号 日期 时间 地点 回波强度/dBZ 强回波面积/km2 强回波梯度(/dBZ/km) 回波形态(文字描述)
    1 30日 16:40 余干 65 1 350 5 超级单体
    2 30日 17:20 万年 65 1 050 4 超级单体
    3 30日 22:00 铜鼓 75 1 800 2 超级单体
    4 30日 23:40 奉新 70 2 500 2 超级单体
    5 31日 00:20 南昌 75 4 200 1 超级单体
    6 31日 01:00 进贤 75 4 000 2 超级单体
    7 31日 05:50 乐平 65 1 050 3 带上超级单体
    8 31日 08:30 婺源 65 1 050 5 带上超级单体
    9 31日 14:30 鹰潭 65 1 200 5 带上超级单体
    10 31日 18:20 铜鼓 70 750 2 带上超级单体
    11 31日 19:00 新余 70 1 500 3 超级单体
    12 31日 20:20 宜丰 70 875 3 带上超级单体
    13 31日 20:20 高安 70 1500 5 带上超级单体
    14 31日 22:20 宜丰 70 900 3 带上超级单体
    15 31日 23:00 上高 70 900 2 带上超级单体
    16 31日 23:50 高安 65 900 4 带上超级单体
    回波参数最大值 75 4 200 5 超级单体7次
    回波参数平均值 69 1 595 3.2 带上超级单体9次
    回波参数最小值 65 750 1 7/9
    注:①回波强度直接读取,强回波面积根据比例尺测算,强回波梯度是指30~60 dBZ之间的距离,根据比例尺估测;
    ②回波形态描述分为:超级单体、回波带上超级单体,其他形态不包含这16个冰雹个例中。
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    表  3  2021年3月30—31日江西冰雹TBB云图亮温与雷达拼图回波强度的对比

    类型 时次 形态 最低亮温/回波强度 梯度线 “前伸”结构
    TBB云图 30日21时 MCS -109 ℃ 密集
    雷达拼图 超级单体 55 dBZ ≤10 km/30~60 dBZ
    TBB云图 31日00时 MCS -96 ℃ 密集
    雷达拼图 超级单体 70 dBZ ≤10 km/30~60 dBZ
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-20
  • 修回日期:  2023-02-28
  • 网络出版日期:  2023-09-11
  • 刊出日期:  2023-06-20

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