京津冀地区暖季对流风暴的雷达气候特征

为获得定量和客观的对流风暴演变规律，并加深对强对流天气生消发展和移动机理的科学认识，需要开展对流风暴回波和风暴结构属性的雷达气候特征研究。本工作通过对京津冀地区4至6部新一代天气雷达5年暖季（5月至9月）的格点资料以及基于三维识别和追踪方法获得的对流风暴属性特征进行雷达气候统计分析，得出该地区不同阈值雷达回波在典型天气形势控制下的时空分布、高低频振荡、移动传播等变化规律，以及对流风暴三维结构、风暴新生位置和时间等的统计特征及与地形分布的关系，从对流风暴雷达气候特征的角度揭示局地热力、西北部山区动力抬升和京津冀地区大城市环境对对流风暴发展演变和局地新生的影响，以及典型天气系统和环流形势与中尺度对流系统发展演变的关系，并将产生第一份基于多部新一代天气雷达观测的京津冀地区对流风暴结构属性的雷达气候特征资料集，为该地区强对流天气发展演变的机理分析和临近预报的客观化、定量化提供科学依据。

本项目通过利用京津冀地区6部新一代天气雷达4年（2008-2011）暖季5-9月份的组网观测资料，以及局地探空观测和NCEP/NCAR再分析资料，开展了京津冀地区暖季对流风暴的雷达气候特征研究。项目重点分析了这一地区暖季对流风暴时空演变的日变化及其相关机制。项目的主要科学发现包括：. （1）风暴暖季平均日变化及逐月差异。由于太阳加热的原因，对流风暴主要在午后起源于西北部山区，然后向当东南平原地区传播和发展。风暴频率最高在6月份，最低在8月份。在傍晚左右，山脚和平原地区风暴频率显著偏高，指示了地形强迫对风暴向东南的传播和加强起到了关键作用。在夜间，由于有利的平原地区夜对流机制影响，风暴主要在平原地区活动，频率最高在7月份，最低在6月份。区域平均的风暴频率日变化呈现显著的双峰特征，两个峰值分别在傍晚和夜间。暖季不同月份的风暴出现频率日变化也存在明显差异。. （2）不同盛行风向条件下风暴日变化差异。在925hPa南西南盛行风向下，风暴频率最高，其次是在925hPa南东南风向下，表明山脚和东南平原地区的低层暖湿气流在地形强迫抬升下有利于风暴新生和加强。在500hPa西西南盛行风向下，风暴频率最高，大部分风暴在山脚和平原地区发生发展。在这一盛行风向条件下，有利的低层切变和不稳定环境条件使得风暴具有向东东南缓慢传播的、长生命史、有组织对流系统的特征。在500hPa西西北盛行风向条件下，风暴频率次之，风暴主要首先在西北部山区生成，然后向东南平原地区快速发展和移动。这些风暴主要表现出短生命史风暴的特征，并且在从山区向山脚和平原地区移动的过程中明显加强。. 项目从雷达气候特征的角度初步揭示了局地热力、西北部山区动力抬升和京津冀地区大城市环境对对流风暴发展演变和局地新生的影响，以及典型天气系统和环流形势与中尺度对流系统发展演变的关系。项目形成了第一份基于多部新一代天气雷达观测的京津冀地区对流风暴结构属性的雷达气候特征资料集。研究成果为该地区强对流天气发展演变的机理分析和临近预报的客观化、定量化提供了科学依据，也为评估和改进这一地区精细数值预报模式提供了参考基准。