亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于衛(wèi)星和雷達(dá)資料的FAST冰雹云特征分析及識(shí)別指標(biāo)初探

        2021-11-15 06:26:56羅喜平李枚曼
        中低緯山地氣象 2021年5期
        關(guān)鍵詞:降雹個(gè)例云團(tuán)

        羅 雄,羅喜平,李枚曼,曾 勇,李 皓

        (貴州省人工影響天氣辦公室,貴州 貴陽 550081)

        0 引言

        500 m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,以下簡稱FAST)于2016年9月25日在平塘縣克度鎮(zhèn)落成啟用,是世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡,但由于FAST射電望遠(yuǎn)鏡反射面板僅1 mm的鋁合金[1],極易受到冰雹沖擊損傷。FAST啟用以來,頻繁遭受冰雹災(zāi)害威脅,尤其是2019年3月4日和2020年3月2日夜間,F(xiàn)AST臺(tái)址降了5mm的軟雹,反射面板遭受冰雹襲擊,對(duì)其安全運(yùn)行造成了一定影響。隨著多普勒天氣雷達(dá)布網(wǎng)的不斷加密,雷達(dá)資料在強(qiáng)對(duì)流天氣的監(jiān)測分析和短臨預(yù)警方面起到關(guān)鍵作用[2-4]。Winston等[5]研究表明,垂直積分液態(tài)水含量對(duì)冰雹的存在有較好的指示作用。俞小鼎等[6]分析了多普勒天氣雷達(dá)與強(qiáng)對(duì)流天氣預(yù)警之間的關(guān)系,指出產(chǎn)生大冰雹的強(qiáng)對(duì)流風(fēng)暴最顯著特征是在垂直剖面圖上高懸的反射率因子高值區(qū)、-20 ℃等溫線高度之上的超過40 dBz的反射率因子核、風(fēng)暴頂輻射和雷達(dá)回波的三體散射;貴州大量個(gè)例分析表明[7-12],冰雹云回波當(dāng)強(qiáng)度>45 dBz、高度>7 km且45 dBz回波高度超過0 ℃層高度并發(fā)展到對(duì)流云中上部時(shí),將可能發(fā)生冰雹。靜止氣象衛(wèi)星資料在一定程度上能夠彌補(bǔ)雷達(dá)觀測資料在探測冰雹方面的不足,但目前國內(nèi)在應(yīng)用靜止衛(wèi)星觀測資料進(jìn)行冰雹對(duì)流云系的識(shí)別研究工作比較少,尤其在云體特征的定量化統(tǒng)計(jì)分析研究方面相對(duì)較少。Maddox[13]指出發(fā)生中尺度對(duì)流系統(tǒng)的TBB臨界值為-32 ℃,當(dāng)TBB<-32 ℃時(shí),伴隨著對(duì)流天氣現(xiàn)象。Adler等[14]研究表明,云頂亮溫梯度大小與云內(nèi)上升氣流是否強(qiáng)盛關(guān)系密切,TBB梯度可間接反映云團(tuán)內(nèi)部對(duì)流的活躍程度。許新田等[15]研究表明TBB演變可以清晰地看到中尺度系統(tǒng)對(duì)流發(fā)展的旺盛程度,冰雹產(chǎn)生的時(shí)段基本都在云團(tuán)的初期到成熟期,而降雹區(qū)域往往出現(xiàn)在TBB梯度密集處,移速快、膨脹迅速的云團(tuán)易產(chǎn)生冰雹和強(qiáng)風(fēng)。藍(lán)渝等[16]研究表明冰雹云在同時(shí)具備低云頂亮溫和大亮溫梯度的條件下,更有利于10 mm以上大冰雹的出現(xiàn)。

        近年來,雖然貴州在冰雹天氣的預(yù)報(bào)和監(jiān)測預(yù)警技術(shù)研究及應(yīng)用方面都取得了較好的進(jìn)展,但由于受冰雹監(jiān)測預(yù)警能力有限、局地冰雹生消快、冰雹路徑多變等諸多因素的限制,因此在人工防雹作業(yè)中留給指揮人員及作業(yè)人員的預(yù)判指揮作業(yè)準(zhǔn)備的時(shí)間很短,把握最佳的防雹作業(yè)時(shí)間難度較大。目前冰雹云的預(yù)警指標(biāo)研究多是針對(duì)大范圍區(qū)域,針對(duì)FAST固定目標(biāo)點(diǎn)的冰雹預(yù)警識(shí)別指標(biāo)尚未開展過研究,因此本文選取近10a(2011—2020年)影響FAST區(qū)域的冰雹個(gè)例,開展降雹持續(xù)時(shí)間、冰雹直徑、移動(dòng)速度等降雹特征的研究,揭示其源地和移動(dòng)路徑,并初步建立基于多普勒天氣雷達(dá)和衛(wèi)星資料FAST的冰雹云識(shí)別指標(biāo),以期提高FAST冰雹天氣的防雹指導(dǎo)能力,盡最大努力保護(hù)國家重大工程。

        1 資料

        降雹觀測數(shù)據(jù):對(duì)2011—2020年影響FAST的降雹信息進(jìn)行了收集和整理,降雹觀測資料采用距離FAST最近(10 km范圍內(nèi))的3個(gè)人工影響天氣作業(yè)站點(diǎn)(塘泥、光明、航龍,站點(diǎn)位置如圖1所示)、FAST臺(tái)址降雹信息以及貴州省區(qū)域氣象觀測站平塘縣站中FAST所在地克度鎮(zhèn)的冰雹觀測記錄。貴陽站多普勒天氣雷達(dá)數(shù)據(jù):來源于國家氣象科學(xué)數(shù)據(jù)中心的風(fēng)云2號(hào)靜止衛(wèi)星反演的9210格式的1 h平均的相當(dāng)黑體亮度溫度產(chǎn)品TBB,其空間分辨率為0.1°×0.1°。國家氣象站貴陽站探空資料。

        圖1 距FAST 10 km左右人工影響天氣作業(yè)點(diǎn)分布

        2 影響FAST的降雹特征

        在FAST聯(lián)防作業(yè)中,掌握影響FAST冰雹云的降雹時(shí)間、冰雹直徑、生成源地、移動(dòng)路徑方向以及移動(dòng)速度等基本特征,不僅能夠預(yù)測冰雹云移至FAST臺(tái)址所需時(shí)間,提前發(fā)出預(yù)警,還能預(yù)判冰雹云未來影響的區(qū)域,提前調(diào)度移動(dòng)路徑上的作業(yè)點(diǎn)。本節(jié)主要對(duì)2010—2020年7次影響FAST的降雹個(gè)例降雹特征進(jìn)行分析。

        2.1 降雹的持續(xù)時(shí)間、冰雹直徑和移動(dòng)速度

        降雹的持續(xù)時(shí)間對(duì)FAST具有重要影響,降雹持續(xù)時(shí)間長,一是單位面積上雹塊的數(shù)量明顯增加致使雹災(zāi)加重,二是長時(shí)間的雹塊反復(fù)砸擊,會(huì)使承災(zāi)體受損逐漸加重,表1給出了7次降雹過程的降雹時(shí)間、冰雹尺寸、降雹點(diǎn)以及雹云平均移動(dòng)速度等基本信息,由表可知,7次降雹均發(fā)生在春季,其中6次降雹時(shí)段均在19—23時(shí),僅1次降雹時(shí)段在02—03時(shí),說明影響FAST冰雹主要發(fā)生在春季的傍晚到夜間,影響FAST的降雹持續(xù)時(shí)間大多為2 min左右,2020年3月2日降雹持續(xù)時(shí)間最長,達(dá)到29 min,并且FAST臺(tái)址和周邊3個(gè)炮站均出現(xiàn)降雹,對(duì)FAST的威脅仍然較大。此外,結(jié)合冰雹云初生時(shí)刻和降雹開始時(shí)刻可知,影響FAST的冰雹云從生成到降雹最長維持時(shí)間為145 min(H3),最快僅需要32 min(H7)。雹粒的尺寸對(duì)于FAST同樣具有重要影響,根據(jù)冰雹等級(jí)的國家標(biāo)準(zhǔn)[17]可知,影響FAST的7次個(gè)例有4次為冰雹直徑在5~10 mm的中冰雹,3次為冰雹直徑<5 mm的小冰雹,可見影響FAST的冰雹主要為小—中冰雹。冰雹云從初生時(shí)刻至降雹的移動(dòng)速度在34.2~57.9 km/h,7次過程的平均移動(dòng)速度為45.5 km/h。

        表1 FAST冰雹個(gè)例信息表

        2.2 冰雹云源地和路徑

        圖2為7次冰雹云移動(dòng)矢量路徑圖,由圖可知,影響FAST的冰雹云主要源地在安順市紫云縣西部和北部(3次個(gè)例,H2、H4、H6),其次是安順市鎮(zhèn)寧縣西北部(H3)、黔南州長順縣南部(H1)、黔南州羅甸縣北部(H7)和黔西南州興仁縣東部(H5);其主要路徑為西北路徑(H1、H2、H3、H4、H6),其次是偏西路徑(H5)和西南路徑(H7),西北路徑主要經(jīng)鎮(zhèn)寧縣、紫云縣、長順縣、惠水縣至平塘縣,偏西路徑主要經(jīng)鎮(zhèn)寧縣、紫云縣、羅甸縣至平塘縣,而西南路徑由羅甸縣至平塘縣。

        圖2 影響FAST的冰雹云路徑圖

        綜上所述,影響FAST冰雹主要發(fā)生在春季的傍晚到夜間,冰雹云從初生到降雹平均時(shí)間為112 min,平均移動(dòng)速度為45.5 km/h,降雹持續(xù)時(shí)間主要為2 min左右,冰雹直徑以小于等于10 mm的小冰雹和中冰雹為主;冰雹云源地主要在安順市,其次是黔西南州北部,其移動(dòng)路徑以西北路徑(鎮(zhèn)寧—紫云—長順—惠水—平塘)為主,其次是偏西路徑(鎮(zhèn)寧—紫云—羅甸—平塘)和西南路徑(羅甸—平塘)。

        3 衛(wèi)星TBB識(shí)別指標(biāo)分析

        氣象衛(wèi)星反演的云頂黑體亮溫(TBB)不僅能夠反映出云的發(fā)展高度、上升氣流的強(qiáng)弱以及云的過冷層厚度,還可以直接展示中小尺度對(duì)流發(fā)展的旺盛程度和推斷云團(tuán)所處階段,TBB溫度越低,對(duì)應(yīng)云頂越高,對(duì)流越旺盛,當(dāng)TBB 溫度達(dá)到-32 ℃,對(duì)流云高度有8 km左右,TBB溫度達(dá)到-54 ℃,對(duì)流云高度有11 km左右,為雷暴云系[18-19]。本節(jié)主要利用風(fēng)云2號(hào)衛(wèi)星的TBB資料,分析影響FAST的冰雹云在降雹前后的TBB分布特征。需要說明的是,由于衛(wèi)星資料時(shí)間分辨率為1 h,所以在選取降雹時(shí)刻TBB的時(shí)候,利用最接近降雹時(shí)間的時(shí)次。

        圖3給出了7次個(gè)例在降雹前1 h、降雹時(shí)刻、降雹后1 h TBB的空間分布,由圖可知,在降雹前1 h,云系基本上均呈西南—東北走向的帶狀分布,其中H2、H6和H7個(gè)例的FAST位于云系的TBB等值線密集處,H3和H5個(gè)例FAST位于云團(tuán)的冷中心,而非幾何中心;在降雹時(shí)刻,云團(tuán)面積迅速膨脹,TBB冷中心也進(jìn)一步降低,并且FAST和降雹點(diǎn)基本位于云團(tuán)的TBB梯度的大值區(qū)(H1、H2、H3、H5、H7)和TBB冷中心的前部邊緣(H4、H6)。降雹后冰雹云云團(tuán)主要繼續(xù)東移發(fā)展增強(qiáng),說明降雹主要發(fā)生在對(duì)流云團(tuán)的發(fā)展旺盛階段。表2給出了這7次冰雹個(gè)例在降雹前后時(shí)刻對(duì)流云團(tuán)中心TBB的最小值。分析降雹前1 h的TBB值可知,除H1之外,其余6次個(gè)例TBB值均小于-32 ℃,說明在此時(shí)云團(tuán)已發(fā)展為對(duì)流云;在降雹時(shí)刻,云團(tuán)中心TBB最強(qiáng)可達(dá)-62.15 ℃(H1),然而云團(tuán)中心TBB在-41.15 ℃(H5)也會(huì)產(chǎn)生降雹,并且TBB值相對(duì)于降雹前都明顯降低;此外,進(jìn)一步分析降雹時(shí)刻和降雹前1 h對(duì)流云團(tuán)中心TBB的差值可發(fā)現(xiàn)87%(H2~H7)的冰雹個(gè)例都在1~5 ℃范圍內(nèi),說明二者前后強(qiáng)度相差不大,因此可將降雹前1 h對(duì)流云團(tuán)中心TBB值可作為識(shí)別FAST冰雹云的強(qiáng)度指標(biāo),從表2可知,降雹前1 hH1~H7對(duì)流云團(tuán)中心TBB的平均值約為-46 ℃。

        表2 降雹前后時(shí)刻對(duì)流云團(tuán)中心TBB最小值(單位:℃)

        綜上所述,冰雹云的形態(tài)分布基本上都為西南—東北走向,冰雹產(chǎn)生的時(shí)段在云團(tuán)的成熟期,并且降雹點(diǎn)主要位于TBB梯度大值區(qū),其次是在云團(tuán)的冷中心附近,與陳英英[20]等指出的對(duì)流云團(tuán)的生長中心位于TBB低值區(qū)和陡變的溫度梯度區(qū)相對(duì)應(yīng)。此外,在降雹前1 h和降雹時(shí)刻,云團(tuán)中心TBB值基本維持一致,因此,可將降雹前1 h的云團(tuán)中心TBB值作為識(shí)別FAST冰雹云的強(qiáng)度指標(biāo);結(jié)合TBB的空間分布及強(qiáng)中心特征,得出FAST區(qū)域降雹的衛(wèi)星監(jiān)測識(shí)別判據(jù),即在降雹前1 h,當(dāng)FAST區(qū)域出現(xiàn)呈西南—東北走向分布,并且云團(tuán)中心TBB到達(dá)-46 ℃以下的對(duì)流云時(shí),在其TBB梯度密集的對(duì)流區(qū)會(huì)產(chǎn)生降雹。

        4 降雹前30 min雷達(dá)識(shí)別指標(biāo)分析

        本節(jié)基于貴陽站多普勒天氣雷達(dá)(CD)數(shù)據(jù),利用云精細(xì)化分析系統(tǒng)(CPAS)提取冰雹云從降雹前30 min最大回波強(qiáng)度(Zmax)、45 dBz回波頂高(H45dBz)、最大垂直累積液態(tài)含水量(VILmax)雷達(dá)特征參數(shù)和降雹過程臨近的0℃層高度(H0℃)和-20℃層高度(H-20 ℃),利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析方法對(duì)其進(jìn)行綜合分析,獲取對(duì)冰雹云識(shí)別具有指示意義的雷達(dá)特征參量指標(biāo)。

        4.1 最大回波強(qiáng)度

        圖4給出了影響FAST的7次冰雹過程降雹前30 min最大回波強(qiáng)度的變化曲線與不同最大回波的強(qiáng)度所占頻次。由圖可知,在降雹前30 min,7次冰雹過程的最大回波強(qiáng)度在40~70 dBz之間,其中有6次(占85.7%)過程降雹前最大回波達(dá)到55 dBz以上,有3次過程最大回波為65 dBz,只有1次過程(H7)最大回波強(qiáng)度為40 dBz;因此可將降雹前30 min最大回波強(qiáng)度>40 dBz作為FAST可能降雹的初始條件,最大回波強(qiáng)度≥55 dBz作為FAST降雹的識(shí)別指標(biāo)之一。

        圖4 冰雹云序列降雹前30 min最大回波強(qiáng)度變化(a)與不同回波強(qiáng)度占比(b)分布

        4.2 垂直累積液態(tài)含水量

        VIL表示云體重單位面積垂直液態(tài)水的總量,其對(duì)冰雹預(yù)警具有指導(dǎo)意義[21]。本節(jié)主要對(duì)降雹前30 min冰雹云最大液態(tài)含水量VILmax進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖5所示。由圖可知,在降雹前30 min VILmax值主要集中在30~50 kg/m2之間(占85.7%);最小值為個(gè)例H7的15 kg/m2,是由于個(gè)例H7從冰雹云初生到降雹僅6個(gè)體掃,生消時(shí)間快,降雹前30 min處于其初生階段,所以VILmax值明顯小于其他個(gè)例;綜合考慮,可將降雹前30 min VILmax≥30 kg/m2作為FAST降雹的識(shí)別指標(biāo)之一。

        圖5 冰雹云序列降雹前30 min VIL最大值變化(a)與不同VIL值占比分布(b)

        4.3 45 dBz回波頂高度

        當(dāng)云體中觀測到45 dBz以上的回波強(qiáng)度僅能說明云體內(nèi)出現(xiàn)體積直徑為0.4 cm以上水汽凝結(jié),必須結(jié)合其高度信息才能判斷是否發(fā)展為冰雹。因此,本節(jié)對(duì)45 dBz回波頂高與0 ℃層高度(H0℃)和-20 ℃層高度(H-20℃)進(jìn)行綜合分析。對(duì)7次過程降雹前30 min最大回波強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),個(gè)例H7最大回波強(qiáng)度為40 dBz,因此本節(jié)選取最大回波強(qiáng)度>45 dBz的6次過程降雹過程作為樣本,繪制了45 dBz回波頂高與對(duì)應(yīng)的H0 ℃和H-20 ℃分布,見圖6。由圖可知,45 dBz回波頂高在8~13 km范圍內(nèi),其中4次過程主要在8~10 km,均超過零度層高度;因此,可將45 dBz回波頂高≥8 km作為FAST降雹的識(shí)別指標(biāo)之一。

        圖6 影響FAST的7次冰雹過程45 dBz回波頂高與H0 ℃和H-20 ℃之間關(guān)系

        4.4 典型高度差分析

        45 dBz強(qiáng)回波頂高度與0 ℃層和-20 ℃層高度差能夠反映強(qiáng)回波區(qū)粒子的組成和地面降雹程度,當(dāng)45 dBz回波出現(xiàn)在0 ℃層高度層以上時(shí),在該回波區(qū)域內(nèi)粒子是由混合形態(tài)粒子構(gòu)成(水粒子、冰相粒子等),且H45 dBz越高,上升氣流越強(qiáng),越有利于冰雹的形成。本節(jié)將降雹前30 min最大回波強(qiáng)度達(dá)到45 dBz以上的6次過程的45 dBz回波頂高分別與對(duì)應(yīng)的H0 ℃和H-20 ℃相減,繪制高度差分布圖,見圖7。從圖中可以看出,6次冰雹過程45 dBz回波頂高均在H0 ℃和H-20 ℃高度層以上,并且H45 dBz- H0℃>4 km,H45dBz- H-20 ℃>1 km,說明冰雹云發(fā)展旺盛。因此,可將H45dBz- H0℃>4 km,H45dBz- H-20 ℃>1 km作為FAST降雹預(yù)警指標(biāo)之一。

        圖7 45 dBz回波頂高與H0 ℃和H-20 ℃高度差關(guān)系

        5 結(jié)論

        本文通過對(duì)近10a影響FAST的7次冰雹云的降雹特征、衛(wèi)星TBB特征和Zmax、VILmax、H45dBz等雷達(dá)特征參數(shù)進(jìn)行分析,得到以下主要結(jié)論:

        ①影響FAST的冰雹主要發(fā)生在春季傍晚到夜間,冰雹云從初生到降雹平均時(shí)間為112 min,平均移動(dòng)速度為45.5 km/h,降雹持續(xù)時(shí)間主要為2 min左右,冰雹直徑以小于等于10 mm的小冰雹和中冰雹為主;冰雹云主要源地在安順市,移動(dòng)路徑以西北和偏西路徑為主。

        ②結(jié)合衛(wèi)星TBB和雷達(dá)特征參數(shù)演變規(guī)律,初步建立基于雷達(dá)和衛(wèi)星的FAST冰雹云識(shí)別的指標(biāo):降雹前1 h,F(xiàn)AST區(qū)域TBB呈西南—東北走向分布,云團(tuán)中心TBB<-46 ℃,TBB梯度密集的對(duì)流區(qū)會(huì)產(chǎn)生降雹,降雹前30 min識(shí)別指標(biāo)為Zmax≥55 dBz,VILmax≥30 kg/m2,H45dBz≥8 km,H45dBz- H0℃>4 km,H45dBz- H-20℃>1 km。

        猜你喜歡
        降雹個(gè)例云團(tuán)
        黑龍江省冰雹的時(shí)空分布特征
        黑龍江氣象(2022年2期)2022-08-07 11:04:32
        青海省東部農(nóng)業(yè)區(qū)近60 a降雹特征及其致災(zāi)危險(xiǎn)性
        干旱氣象(2022年3期)2022-07-01 16:46:38
        巴蜀少年齊上一堂云團(tuán)課
        一例膀胱鏡下留置尿管困難拔除個(gè)例分析
        威寧冰雹落點(diǎn)時(shí)空分布特征
        四川省春季一次飛機(jī)增雨作業(yè)個(gè)例分析
        面陣探測下的污染云團(tuán)紅外光譜仿真?
        四川盆地南部一次冬季飛機(jī)增雨作業(yè)個(gè)例分析
        一次森林滅火人工增雪個(gè)例分析
        西藏科技(2016年8期)2016-09-26 09:00:53
        葡萄牙現(xiàn)明亮橘色云團(tuán)似握著火球的拳頭
        潤·文摘(2016年4期)2016-07-13 04:13:03
        国产成人精品综合在线观看| 亚洲熟少妇一区二区三区| 亚洲国产中文字幕在线视频综合| 蜜桃一区二区三区| 亚洲黄色电影| 亚洲欧美日韩中文综合在线不卡| 97中文乱码字幕在线| 午夜福利一区在线观看中文字幕| 一本色道久久综合无码人妻| 色妺妺视频网| 久久99国产亚洲高清观看首页| 国产激情一区二区三区成人| 五月丁香六月综合缴清无码| 亚洲国产人在线播放首页| 国产精品久久久亚洲第一牛牛 | 亚洲情综合五月天| 越南女子杂交内射bbwxz| 国产成人精品日本亚洲专区6| 视频一区二区免费在线观看| 国产人妻高清国产拍精品| 亚洲欧洲偷自拍图片区| 亚洲一区二区三区久久不卡| 午夜视频在线观看日本| 大地资源高清在线视频播放| 成人一区二区免费视频| 国产丝袜精品丝袜一区二区| 女女同女同一区二区三区| 少妇被粗大猛进进出出| 天堂丝袜美腿在线观看| 亚洲精品久久久www小说| 亚洲人免费| 人妻av不卡一区二区三区| 亚洲av日韩av激情亚洲| 欧美日韩亚洲国产精品| 国产一区二区三区国产精品| 国产黄色一区二区在线看| 日本精品无码一区二区三区久久久| 国产特级全黄一级毛片不卡| 午夜一区二区三区在线观看| 日韩大片高清播放器大全| 国产三级在线观看免费|