ISSN 1004-4965

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江苏雷暴大风双偏振雷达特征统计分析

温静 王啸华 姚丽娜 喜度 李泽宇 吴晶璐

温静, 王啸华, 姚丽娜, 喜度, 李泽宇, 吴晶璐. 江苏雷暴大风双偏振雷达特征统计分析[J]. 热带气象学报, 2024, 40(4): 669-680. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.059
引用本文: 温静, 王啸华, 姚丽娜, 喜度, 李泽宇, 吴晶璐. 江苏雷暴大风双偏振雷达特征统计分析[J]. 热带气象学报, 2024, 40(4): 669-680. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.059
WEN Jing, WANG Xiaohua, YAO Lina, XI Du, LI Zeyu, WU Jinglu. Analysis of Dual-Polarization Radar Characteristics of Thunderstorm Gales in Jiangsu Province[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(4): 669-680. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.059
Citation: WEN Jing, WANG Xiaohua, YAO Lina, XI Du, LI Zeyu, WU Jinglu. Analysis of Dual-Polarization Radar Characteristics of Thunderstorm Gales in Jiangsu Province[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(4): 669-680. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.059

江苏雷暴大风双偏振雷达特征统计分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.059
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2021YFC300900

中国气象局创新发展专项 CXFZ2024J012

江苏省气象局科研基金项目 KZ202201

江苏省气象局科研基金项目 KM202208

江苏省气象局科研基金项目 KQ202319

江苏省气象局科研基金项目 KM202414

详细信息
    作者简介:

    王啸华, 男, 江苏省人, 研究员级高级工程师, 主要从事雷达气象学与强对流天气预警研究。E-mail: njbocai@163.com

  • 中图分类号: P446

Analysis of Dual-Polarization Radar Characteristics of Thunderstorm Gales in Jiangsu Province

  • 摘要: 利用双偏振雷达、地面自动站、闪电定位仪、探空等资料对江苏2012—2022年262次雷暴大风过程的环境参数和2020—2022年41个导致雷暴大风的对流风暴演变特征进行分析。结果表明:(1)雷暴大风发生在大气层结不稳定背景下,850 hPa和500 hPa温差中位数超过25 ℃,对流层中层存在干层;春季动力条件较好,0~6 km垂直风切变中位数达到18.4 m·s-1,是夏季的2倍;夏季能量条件较好,CAPE平均值可达2 491.0 J·kg-1,而春季仅为977.5 J·kg-1。(2)凝练和定量验证了基于双偏振特征量的雷暴大风风暴演变的概念模型:对流风暴的生命史分为3个阶段,初生阶段存在较强的ZDR柱,ZKDP较弱且未及地;发展阶段KDP柱显著增强,ZDR柱稍有减弱;雷暴大风发生阶段ZZDRKDP核心高度均明显降低。因此,较强的ZDR柱,并伴随显著增强的KDP柱是雷暴大风发生的前兆信号。(3)统计获得双偏振特征量预警指标:初生阶段和发展阶段多数分别发生在雷暴大风发生前60 min和前20 min;在0~2 km的高度上,3~4 dB的ZDR大值区提前10~15 min到达雷暴大风站点。

     

  • 图  1  2018—2022年江苏省春季和夏季雷暴大风K指数(单位: ℃,a)、850 hPa与500 hPa温度差(单位: ℃,b)和对流有效位能CAPE(单位:J·kg-1,c)的箱线图

    箱形上部最高的黑色短横线为统计的最大值,箱形的上部框线为75百分位值,箱内红色直线为中位数线,箱形的下部框线为25百分位值,最低的黑色短横线为统计最小值,红色“+”号为异常值。下同。

    图  2  2018—2022年江苏省春季和夏季雷暴大风的0~3 km(a)和0~6 km(b)垂直风切变(单位: m·s-1)箱线图

    图  3  2018—2022年江苏省春季和夏季不同水汽垂直分布条件下雷暴大风的频率分布

    图  4  2022年6月6日15:29(a, b, c)、16:20(d, e, f)和16:42(g, h, i)0.5 °仰角反射率因子Z(单位:dBZ)、差分反射率因子ZDR(单位:dB)和比差分相移KDP (单位:°·km-1)

    图中白色直线是图 7中进行剖面的位置,黑色矩形为雷暴大风发生点。

    图  5  2022年6月6日15:29(a, b, c)、16:20(d, e, f)和16:42(g, h, i)反射率因子Z(单位:dBZ)、差分反射率因子ZDR (单位:dB)和比差分相移KDP (单位:°·km-1)在图 6对应时刻白色直线位置的剖面图

    图  6  雷暴大风发生的初生阶段(a)、发展阶段(b)和雷暴大风发生阶段(c)的双偏振特征量理想化概念模型

    黑色三角形为雷暴大风发生的站点,每一个阶段的方框中第一个为Z,第二个为ZDR,第三个为KDP

    图  7  Z最大值与ZDR最大值(a)、ZDR核心高度与ZDR最大值(b)、Z最大值与KDP最大值(c)、Z核心高度与KDP核心高度(d)的散点分布

    蓝色“+”代表初生阶段,绿色三角形代表发展阶段,红色圆圈代表雷暴大风发生阶段,对应颜色的加粗“+”代表各个阶段的平均值。

    图  8  初生阶段(a)和发展阶段(b)相较于雷暴大风发生时的提前时间频率分布

    图  9  在0.5 °仰角ZDR大值区(>3 dB)提前到达雷暴大风发生站点的时间分布(折线图,a),对应提前到达雷暴大风发生站点的时间频率分布(柱状图,b);此时对应的ZDR最大值(折线图,c),对应ZDR最大值的时间频率分布(柱状图,d);此时对应的ZDR最大值所在的垂直高度(折线图,e),对应ZDR最大值所在高度的频率分布(柱状图,f)

    表  1  江苏2020—2022典型雷暴大风个例情况

    ID 站点 出现大风时间 风速/(m·sl) ID 站点 出现大风时间 风速/(m·s1)
    1 社渚河心(常州) 20200613 19:16 17.6(8) 22 铩愉(连云港) 20220624 19:56 31.5(11)
    2 新竹(芜湖) 20200613 18:18 18.0(8) 23 东海(连云港) 20220626 14:43 28.8(11)
    3 1C荡湖(常州) 20200613 19:39 18.8(8) 24 三台山(宿迁) 20220626 13:15 25.0(10)
    4 社渚东升(常州) 20200613 19:13 25.2(10) 25 土山镇(徐州) 20220626 12:38 18.6(8)
    5 鹿楼镇(徐州) 20210630 18:22 20.5(8) 26 王官集镇(宿迁市) 20220626 13:31 21.7(9)
    6 社诸镇(常州) 20210709 15:27 17.6(8) 27 浦南镇(连云港) 20220626 15:01 17.2(8)
    7 新丰镇(盐城) 20210709 19:14 19.0(8) 28 六套中心社区(盐城) 20220525 15:52 19.5(8)
    8 临城街道(泰州) 20210709 19:29 20.0(8) 29 睢宁(徐州) 20220630 13:52 25.9(10)
    9 海通镇(盐城) 20210709 18:02 20.2(8) 30 瓦窑镇(徐州) 20220630 13:47 26.6(10)
    10 庆安镇(徐州) 20210714 13:37 19.2(8) 31 燕子埠镇(徐州) 20220630 14:30 20.8(9)
    11 洪庄镇(连云港) 20210714 15:14 18.0(8) 32 临海镇(盐城) 20220630 16:49 19.4(8)
    12 南辰开发区(连云港) 20210714 15:46 18.2(8) 33 沟墩镇(盐城) 20220630 19:08 19.0(8)
    13 响水(盐城) 20210714 17:20 19.4(8) 34 媿诗镇(淮安) 20220705 18:47 20.1(8)
    14 柴湾镇(南通) 20220606 16:42 23.7(9) 35 朱桥镇(淮安) 20220710 14:13 23.2(9)
    15 沈伦镇(泰州) 20200606 16:22 18.4(8) 36 淮海农场(盐城) 20220710 15:34 17.4(8)
    16 大桥镇(扬州) 20200606 17:03 17.4(8) 37 高新区(盐城) 20220710 14:47 19.2(8)
    17 竹镇光华村(南京) 20220606 16:33 18.5(8) 38 三圩盐场(盐城) 20220710 15:16 21.4(9)
    18 马鞍街道(南京) 20220606 16:45 19.0(8) 39 朱林镇唐王村(常州) 20220726 13:43 31.5(11)
    19 羊赛镇大西村(盐城) 20220616 16:13 21.3(9) 40 丁沟镇(扬州) 20220726 13:56 25.3(10)
    20 东胡集镇(淮安) 20220616 17:00 22.8(9) 41 汉河街道(扬州) 20220726 13:11 33.5(12)
    21 柘汗镇(连云港) 20220624 18:27 26.8(10)
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-04-01
  • 修回日期:  2024-08-08
  • 网络出版日期:  2024-10-15
  • 刊出日期:  2024-08-20

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