引言
卫星遥感具有覆盖范围广、观测连续性强、不受自然条件和地域限制的优势，是监测和预防气象灾害及其他自然灾害的有效手段[3]。静止卫星能提供高时空分辨率云图，且能较雷达更早发现快速增长的对流，因而被广泛应用于暴雨天气短临预警业务中[4⇓-6]。不同通道卫星图像显示的物理信息不同：红外云图通常用来分析暴雨期间对流云的演变规律[7⇓⇓-10]，也有研究分析红外亮温与强降水的相关关系，发现红外亮温可以衡量对流云云顶最高高度，红外亮温的下降能够提前预判降水发生[11-12]，且强降水云团红外亮温具有比较明显的表现特征，红外亮温越低、亮温梯度越大，强水强度越大[13⇓-15]；水汽图像可反映对流层中上层的大气动力特征[16-17]，水汽亮温可作为衡量水汽层顶高度的特征量，且降水发生前红外和水汽亮温同步快速降低可作为提前预判对流云团产生强降水的参考指标[2,18]。此外，全球降雨测量任务（global precipitation measurement，GPM）、云探测卫星（Cloudsat）、热带降水测量任务（tropical rainfall measuting mission，TRMM）等搭载了雷达的极轨卫星可以提供降水云的空间结构特征，有大量研究利用其分析暴雨过程中云的宏微观垂直结构特征[19⇓⇓⇓⇓⇓⇓-26]。云的空间结构特征影响降水效率及类型[27-28]，对其理解有助于加深对强降水形成机制的认识。静止卫星与极轨卫星的互补使用，为地基观测覆盖度较低地区的云特征研究提供了重要的观测手段。
FY-4A卫星于2016年12月发射，卫星上同时装载了辐射成像仪、干涉式大气垂直仪、闪电成像仪等多台荷载，在同类卫星中荷载最多，与FY2卫星相比，其核心载荷的成像性能在光谱通道、时空分辨率等方面有显著提升[29]，为我国及周边地区开展天气预报和灾害预警提供了更先进的观测手段。2021年6月FY-4B卫星发射，与FY-4A卫星组成我国新一代静止轨道气象卫星观测系统，实现双星组网共同对大气和云进行高频次监测。2017年11月15日FY-3D卫星发射，是中国低轨道下午观测的主业务卫星，装载微波温度计、微波湿度计、红外高光谱大气探测仪等10台遥感仪器，与FY-3C卫星形成我国新一代极轨气象卫星上、下午星组网观测的业务布局，进一步提高了大气探测精度和气象遥感探测能力。
甘肃东部的庆阳地处黄土高原丘陵沟壑区，属于半湿润半干旱气候区，常年降水量为300~600 mm，并由南向北递减[39]。因地质松软，保水性能差，水土流失严重，加之西北部植被覆盖率低，土壤涵养水源能力差，干旱成为庆阳主要的自然灾害之一[40]。又因庆阳降水时空分布不均匀，海拔高度落差较大，强降水易引发洪涝、山洪、城市内涝等次生灾害，影响人民群众的生命财产安全及社会稳定[41]。2022年7月15日庆阳地区出现特大暴雨，本文利用FY-4系列静止卫星和FY-3D极轨卫星分析此次暴雨事件中云宏微观特征、云系演变特征和云系发展的大气环境条件，以期为天气预报业务人员更好地利用高分辨率卫星数据开展暴雨预报预警服务提供参考。
1 资料
所用资料为：2022年7月14—15日欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts， ECMWF）第五代大气再分析资料ERA5，包括垂直方向上1000~1 hPa共37层等压面气象要素和单层要素，空间分辨率为0.25°×0.25°，时间分辨率为1 h，用于天气尺度背景分析；陇东及其周边地区自动气象观测站小时降水数据，由天擎气象大数据云平台提供；FY-4A及FY-4B卫星的多通道扫描成像辐射计（advanced geostationary radiation imager， AGRI）产品数据、以及FY-3D卫星微波湿度计（micro-wave humidity sounder， MWHS）和微波温度计（micro-wave temperature sounder， MWTS）融合产品（表1），由风云卫星遥感数据服务网（http://satellite.nsmc.org.cn）提供。
表1 卫星数据简介
Tab.1
| 卫星 | 观测要素 | 空间分辨率 /km | 时间分辨率 |
|---|---|---|---|
| FY-4A | 云顶相当黑体亮温、云顶类型、云顶高度和大气水汽含量 | 4 | 15 min~1 h |
| FY-4B | 夜间微物理图像、白天微物理图像和强风暴图像 | 4 | 15 min~1 h |
| FY-3D | 大气温湿度廓线、K指数、抬升指数（lifting index，LI） | 33 | 轨道周期：101.5 min 回归周期：5.5 d |
FY-4A卫星根据云的微物理结构和热力学性质，利用不同类型和相态的云在不同通道的有效吸收光学厚度比不同，反演形成云顶类型，包括暖（液态）水云（water）、过冷水云（supercooled）、混合云（mixed）、不透明冰云（ice）、卷云（cirrus，即半透明冰云）和多层云（overlap，即上层为半透明、下部为不透明）；利用AGRI的2个红外窗区和1个CO2吸收通道，结合数值预报资料，通过最优估计的迭代计算，生成云顶高度实时产品[35]。
表2 FY-4B卫星多通道RGB组合
Tab.2
| 卫星图像 | R | G | B |
|---|---|---|---|
| 夜间微物理图像 | IR 12.0 μm，10.8 μm | IR 10.8 μm，3.72 μm | IR 10.8 μm |
| 白天微物理图像 | WV 6.25 μm，7.1μm | IR 3.72 μm，10.8 μm | NIR 1.61 μm，VIS 0.66 μm |
| 强风暴图像 | VIS 0.83 μm | IR 3.72 μm | IR 10.8 μm |
FY-3D卫星于2022年7月15日01：43（北京时，下同）过境，MWHS/MWTS融合产品提供了大气温湿廓线、稳定度指数等参数，温湿廓线在垂直方向上自0.10~1013.25 hPa共43层。
文中附图涉及的地图基于国家测绘地理信息局标准地图服务网站下载的审图号为 GS（2019）1697号的中国地图制作，底图无修改。
2 暴雨过程及环流形势分析
2.1 暴雨过程概况
2022年7月14日20：00至15日20：00，甘肃省庆阳市出现暴雨天气过程（图1），其中庆城县、华池县共有5站出现特大暴雨，庆城县翟家河站24 h累计降水量373.2 mm，突破建站以来日降水量历史极值。另外，庆阳市共计出现115站次短时强降水（雨强≥20 mm·h-1），最大小时降水量出现在15日04：00—05：00庆城马岭站，达84.9 mm。选取翟家河、马岭、桐川、太阳、固城5个地理位置、降水量级、降水时间不同的区域站作为代表性站点，上述站点14日20：00至15日20：00 24 h累计降水量分别为373.2、200.3、153.8、115.0、53.0 mm，分别为特大暴雨（翟家河）、大暴雨（马岭、桐川、太阳）、暴雨（固城）量级。
图1
图1
2022年7月14日20：00至15日20：00陇东及其周边地区24 h累计降水量空间分布（单位：mm）
（黑色五角星为5个区域站地理位置。下同）
Fig.1
The spatial distribution of 24 h cumulative precipitation from 20：00 BST on 14 to 20：00 BST on 15 July 2022 in Eastern Gansu and its surrounding areas （Unit： mm）
（The black pentagram for 5 regional stations geography location. the same as below ）
2.2 环流形势
图2
图2
2022年7月15日02：00（a、c）、14：00（b、d）500 hPa位势高度场（黑色等值线，单位：gpm）及温度场（红色等值线，单位：℃）（a、b），700 hPa风场（风矢量，单位：m·s-1）及温度场（红色等值线，单位：℃）（c、d）
Fig.2
The geopotential height field （black isolines， Unit： gpm） and temperature field （red isolines， Unit： ℃） at 500 hPa（a， b），wind field （wind vectors， Unit： m·s-1） and temperature field （red isolines， Unit： ℃） at 700 hPa （c， d） at 02：00 BST （a， c） and 14：00 BST （b， d） on 15 July 2022
图3
图3
2022年7月15日02：00（a）、14：00（b）海平面气压场（单位：hPa）
Fig.3
Sea-level pressure field （Unit： hPa） at 02：00 BST （a） and 14：00 BST （b） on 15 July 2022
以上分析表明，此次特大暴雨发生在副热带高压持续西伸北抬的天气背景下，主要分为2个性质不同的降水阶段。15日00：00—12：00，降水过程中无高原槽和西风槽配合，强降水发生在5880 gpm线西北侧西南气流中、700 hPa低涡东南象限暖湿输送带、地面冷锋前暖区内，距冷锋250 km左右，天气尺度斜压强迫弱，属于典型的暖区暴雨；15日14：00—20：00，受冷空气影响，地面冷锋东移影响庆阳，锋前剧烈的抬升作用，配合副热带高压外围高能高湿的环境条件，触发对流，为锋面降水阶段。
3 暴雨云系宏微观特征
3.1 宏观特征
云的宏观特征与云降水条件、降水机制、降水效率等关系密切，且云宏观结构的变化先于降水变化[43]。图4为7月15日不同降水阶段云顶类型分布，暖区降水阶段，15日00：00，庆阳北部γ中尺度对流云团新生时为过冷水云，下一时次迅速向上发展为不透明冰云，并逐渐发展扩大，边缘为过冷水云、混合云及多层云，中间为不透明冰云；暖区降水阶段结束时（15日13：00），不透明冰云消散，表现为大片混合云与多层云，随时间逐渐由大片混合云与多层云演变为不连续的过冷水云。锋面降水阶段（15日17：00），对流云团发展为中尺度对流系统（mesoscale convective system，MCS），云团主体为大范围的不透明冰云，边缘为多层云，上风方向逐渐向混合云及过冷水云过渡，下风方向则逐渐由多层云转为卷云。
图4
图4
2022年7月15日00：00—17：00 FY-4A卫星云顶类型分布
Fig.4
The distribution of cloud types from FY-4A satellite from 00：00 BST to 17：00 BST on 15 July 2022
图5
图5
2022年7月15日05：00（a）、17：00（b）FY-4A卫星云顶高度分布（单位：km）
Fig.5
The distribution of cloud top height from FY-4A satellite at 05：00 BST （a） and 17：00 BST （b） on 15 July 2022 （Unit： km）
3.2 微物理特征
图6
图6
2022年7月15日01：00（a）、05：00（b）FY-4B卫星夜间微物理图像及沿翟家河站（107.62°E，36.08°N）的纬度-时间（c，沿CD线段）和经度-时间（d，沿AB线段）剖面
（白色五角星为5个区域站地理位置）
Fig.6
The microphysical image at nighttime from FY-4B satellite at 01：00 BST （a） and 05：00 BST （b） on 15 July 2022， and the latitude-time （c， along CD line segment） and longitude-time （d， along AB line segment） cross section along Zhaijiahe station （107.62°E， 36.08°N）
（The white pentagram for 5 regional stations geography location）
日出之后利用FY-4B卫星强风暴图像产品及白天微物理图像产品分析云团特性，7月15日08：00强风暴图像[图7（a）]显示，由冷厚冰云构成的暴雨云团为强烈上升积雨云，伴随强烈上升气流和剧烈天气。白天微物理图像产品（图8）给出了云的粒径估计，从剖面[图8（c）、图8（d）]来看，暴雨云团边缘为大粒径冰云，主体由小粒径冰云构成。结合图7与图8可以看出，深对流层云对应着大粒径冰云，强烈上升积雨云与小粒径冰云对应，3种不同微物理图像产品在暖区降水时段对同一暴雨云团的特征显示说明，15日00：00—11：00，主要由小粒径冰云组成、云体深厚且伴有强烈上升气流的积雨云在庆阳中东部发展维持，导致该区域持续强降水的发生，之后积雨云面积减小，以深对流层云为主，即云团处于衰减阶段。锋面降水阶段，云团微物理特征与暖区降水阶段类似，暴雨云团主要由小粒径冰云组成[图7（b）、图8（b）]，周围分布深对流层云，但影响范围更广，云系自西北向东南移动，庆阳先受深对流层云影响，后转为积雨云，积雨云位置较暖区降水阶段偏南。
图7
图7
2022年7月15日08：00（a）、16：00（b）FY-4B卫星白天强风暴图像及沿翟家河站（107.62°E，36.08°N）的纬度-时间（c，沿CD线段）和经度-时间（d，沿AB线段）剖面
Fig.7
The storm image on daytime from FY-4B satellite at 08：00 BST （a） and 16：00 BST （b） on 15 July 2022，and the latitude-time （c， along CD line segment） and longitude-time （d， along AB line segment） cross section along Zhaijiahe station （107.62°E，36.08°N）
图8
图8
2022年7月15日14：00（a）、16：00（b）FY-4B卫星白天微物理图像及沿翟家河站（107.62°E，36.08°N）的纬度-时间（c，沿CD线段）和经度-时间（d，沿AB线段）剖面
Fig.8
The microphysical image in the daytime from FY-4B satellite at 14：00 BST （a） and 16：00 BST （b） on 15 July 2022，and the latitude-time （c， along CD line segment） and longitude-time （d， along AB line segment） cross section along Zhaijiahe station （107.62°E，36.08°N）
4 暴雨云系演变特征
云顶相当黑体亮温（black body temperature， TBB）是反映云团发展强弱的重要特征量之一[32]，图9为2022年7月15日01：00—19：00 FY-4A卫星TBB分布及小时雨强。可以看出，15日01：00庆阳市中部有2个孤立的γ中尺度对流云团生成（a1、a2），a1云团的TBB低值中心接近210 K，a2约为220 K，云顶向上发展旺盛，在其西南侧已有短时强降水发生，之后云团不断发展；02：00 a1、a2云团合并为β中尺度对流云团a3，TBB低值中心约为200 K，云团此时处于垂直发展阶段，并随环境风场缓慢向东北方向移动。移动过程中，a3云团后部（庆阳市中部）有新的对流云团生成和发展，传播和移动方向相反，形成后向传播特征，对流云团不断经过庆阳中部，云团垂直和水平尺度持续扩大。03：00之后，对流云团a3不断发展并影响整个庆阳东部，强降水始终出现在对流云团的后部，且TBB梯度较大处。对流云团的持续影响导致庆阳中部多个时次出现短时强降水，特别是50 mm·h-1以上的强降水，进而导致了特大暴雨的发生。11：00之后云团逐渐减弱，结构趋于松散，暖区降水阶段结束。
图9
图9
2022年7月15日01：00—19：00 FY-4A卫星TBB分布（彩色填色区，单位：K）及小时雨强（彩色圆点，单位：mm·h-1）
Fig.9
The TBB distribution （color shaded areas， Unit： K） and hourly precipitation intensity （color dots， Unit： mm·h-1）from 01：00 BST to 19：00 BST on 15 July 2022
15日13：00，受冷空气影响，六盘山附近及天水北部分别有对流云团a4、a5生成发展，14：00 a5明显发展增大与a4合并，在16：00发展为中尺度对流系统（MCS）a6，且表现出一定带状特征，TBB低值中心近190 K，云团垂直发展十分旺盛，TBB低于220 K区域明显加大，自庆阳南部延申至陇南北部，强降水始终出现在云团移动方向前侧，并且也呈带状分布。此云团为锋面带状云系中的对流云团，随着冷空气向东南方向缓慢推进，云团不断发展，至19：00云团出现4个TBB≤190 K的低值中心，云团北部TBB低于210 K范围明显增大，覆盖庆阳南部。在云团东南侧由于锋前剧烈的抬升作用，配合副热带高压外围高能高湿的环境条件，造成大范围短时强降水的出现，该云团主要影响庆阳南部，对庆阳中部极端特大暴雨的发生贡献较小。
综上所述，暖区对流降水阶段，降水云团近似椭圆形，尺度较小，仅影响庆阳地区，强降水位于对流云团移动方向的后部；锋面降水阶段，降水云团为多个云团合并而成的MCS，表现出带状特征，强降水位于MCS移动方向的前侧。
从5个代表性站点降水及TBB时间演变来看（图10），强降水主要出现在15日凌晨，翟家河及马岭站在降水初期即出现80 mm·h-1以上的强降水，强降水发生前TBB迅速下降（自280 K下降至210 K左右），强上升运动使云旺盛发展，较低的TBB维持5 h以上，且翟家河站TBB表现出持续下降趋势，最低达到190 K。在低TBB维持或TBB持续下降期间，翟家河及马岭站连续多个时次出现50 mm·h-1以上强降水，云内上升运动强盛，深对流云并未因为强降水的发生而迅速消亡，特大暴雨主要由强对流导致的连续多个时次短时强降水贡献而成。TBB升高后，降水减弱，15日下午再次下降，但TBB高于前一阶段，降水以10 mm·h-1以下强度为主。桐川、太阳2站的主要降水也主要出现在15日凌晨，伴有TBB的迅速下降，但在出现短时强降水后TBB升高，没有出现低TBB维持或TBB持续下降，之后TBB波动缓慢下降，降水转为稳定性降水。固城站降水出现在15日下午，1 h降水量大于70 mm，强降水前TBB自280 K下降至200 K左右。降水与TBB及其变化的关系密切，强降水发生前TBB迅速下降，表明了深对流云的旺盛发展；低TBB对应强降水，若TBB持续较低，表明强对流活动维持，强降水持续时间长。
图10
图10
2022年7月14日22：00至15日20：00庆阳不同站点TBB及降水量逐时变化
Fig.10
The hourly variation of TBB and precipitation at different stations in Qingyang from 22：00 BST 14 to 20：00 BST 15 July 2022
5 云系发展的大气环境条件
水汽是降水云团发生、发展及维持不可缺少的环境要素，从15日04：00 FY-4A卫星水汽产品（图略）可以看出，庆阳北部的水汽分布较甘肃其他地方明显，边界层水汽在2 g·kg-1左右，中层略高于边界层，在2~3 g·kg-1，高层与边界层水汽含量接近，大气整层水汽含量为7~8 g·kg-1，表明此次暴雨过程中水汽主要分布在中层，而边界层水汽含量相对较小，这可能与700 hPa低空急流输送水汽有关。
图11
图11
2022年7月15日01：43 FY-3D卫星获取的K指数（a）、LI（b）
Fig.11
The K index （a） and LI （b） from FY-3D satellite at 01：43 BST on 15 July 2022
热力及水汽条件的垂直分布是决定大气稳定度的主要因素，影响对流云团的发展及降水性质[45⇓-47]。为进一步分析强降水发生前局地热力、水汽及不稳定条件的差异，选取降水量级、降水时段差异明显的翟家河、太阳及固城3站，基于FY-3D卫星资料分析大气温度、比湿垂直分布[图12（a）、图12（b）]，可以看出，3站在800 hPa以上温度廓线相似，边界层内太阳站存在逆温，由于14日午后到夜间陕北—庆阳东北部低层有弱冷空气侵入，地面切变线触发对流性降水导致边界层温度下降从而出现逆温；而庆阳中部及南部始终为暖区控制，对流层中上层无明显冷平流，3个站点800~500 hPa温度垂直递减率大致在6 ℃·km-1以下[图12（a）]，与湿绝热递减率接近，温度层结特征不利于热力不稳定发展。
图12
图12
2022年7月15日01：43 FY-3D卫星反演温度（a）、比湿（b）及假相当位温（c）垂直廓线
Fig.12
The vertical profile of temperature （a） and specific humidity （b） retrieved by FY-3D satellite and pseudo potential temperature vertical profile （c） at 01：43 BST on 15 July 2022
为进一步判别是否存在对流不稳定，根据FY-3D卫星反演的温度、比湿及气压资料计算假相当位温（
综上所述，FY-3D卫星提供的大气环境条件垂直观测数据，能够明确区分不同地区大气环境条件的差异，对降水中心的界定具有一定指示意义。
6 结论与讨论
利用FY-4A、FY-4B卫星多通道扫描成像辐射计（AGRI）产品数据，以及FY-3D微波湿度计（MWHS）和微波温度计（MWTS）融合产品，结合区域站小时降水资料，分析了2022年7月15日陇东特大暴雨事件的云宏微观特征、云系演变特征及云系发展的大气环境条件。结论如下：
（1）此次特大暴雨事件主要分为2个性质不同的降水阶段：15日00：00—12：00为暖区降水阶段，15日14：00—20：00为锋面降水阶段。不同降水阶段暴雨云系宏微观特征相似：暴雨云系的云顶类型为过冷水云、混合云、不透明冰云和多层云等，发生强降水的云顶类型以不透明冰云为主，云顶高度达14 km以上；暴雨云系云体深厚，主要由小粒径冰云组成且伴有强烈上升气流。
（2）暖区降水阶段，对流云团近似为椭圆形，尺度较小，仅影响庆阳地区，强降水出现在云团后部云团新生处，对流云团的持续影响是导致特大暴雨发生的主要原因。锋面降水阶段，降水云团为多个云团合并而成的MCS，表现出带状特征，强降水出现在云团移动方向前侧，也为带状分布。降水与TBB的关系密切，强降水发生前TBB迅速下降，TBB低值区降水量级较大、降水强度较强。
（3）强降水前表现出浅层对流不稳定的特征，中低层强烈增湿是对流不稳定发展的主要原因，庆阳中部与南部低层绝对湿度的差异造成了不稳定条件及降水量级的差异。
FY-4系列卫星产品能够在一定程度上反映此次极端暴雨天气过程云团演变规律及宏微观特征，与降水特征对应较好。但FY-4系列卫星产品的效果还需进一步验证，从大气环境条件来看FY-4A水汽产品明显偏小，在暴雨云团中心区域偏小程度更明显，可能是由于降水云团较为深厚而导致的偏差。此外，FY-4系列卫星云微物理产品较少，未来可利用该资料进一步反演云光学厚度、云有效粒子半径等云微物理参数。
FY-3D极轨卫星也可以获得降水系统的温湿垂直分布特征，能够明确区分不同地区大气环境条件的差异，对降水中心的界定具有指示意义。但极轨卫星时间分辨率低，无法得到连续的探测结果，暴雨过程的强降水时段仅有1颗FY-3系列极轨卫星过境。毋庸置疑的是，不同系列静止卫星与极轨卫星观测的互补使用，可以为地基观测覆盖度较低地区暴雨事件的高时空分辨率监测预警提供技术途径，也是本研究下一步需要继续深入开展的工作。
参考文献
Mesoscale convective complexes
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Forecasting convective initiation by monitoring the evolution of moving cumulus in daytime GOES imagery
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黄河气旋暴雨过程发展演变成因分析
[J].
2016年7月19 -21日华北地区出现了一次影响范围广、 累积雨量大、 持续时间长、 局地雨强大的极端强降水过程， 强度仅次于1963年8月8 -9日极端降水事件， 河北多地及北京的降水总量和持续时间超过2012年“7·21”特大暴雨。本文利用地面自动气象站、 气象卫星以及NCEP再分析等资料对导致此次特大暴雨的环流配置尤其是黄河气旋的发生发展等特征进行分析。结果发现， 深厚的华北低涡、 与低涡相联系的西风槽、 副热带高压以及低涡诱发的黄河气旋是此次暴雨的直接影响系统。副高的阻挡使得气旋移动缓慢， 且移动过程中两次呈现逆时针旋转路径。地面气旋中心总是沿中低层暖平流和其下游高低层正涡度平流之差较大的区域移动。同时， 由于降水产生的凝结潜热释放和上升运动产生的正反馈作用， 引导气旋向上升运动强的地方移动。强降水造成的潜热反馈对低层位涡增长起了重要的作用， 有利于地面黄河气旋系统生成。同时， 高空高位涡沿等熵面下传与低空系统耦合， 并与地面气旋上空的暖平流成正反馈作用， 进而导致地面黄河气旋迅速发展。卫星水汽图像水汽暗区的干带具有高位涡特征， 将其与高层位涡场结合分析， 有助于在水汽图像上对高空动力特征的发展演变进行判断， 为温带气旋的监测提供参考。
GPM卫星资料在分析“杜苏芮”台风降水结构中的应用
[J].利用GPM卫星探测的数据产品2A-DPR和1C-GMI以及三亚市30个自动气象站降雨数据对2017年第19号台风“杜苏芮”的降水率、雨顶高度、降水类型、降水微波信号、云水路径、冰水路径、降水三维结构等特征进行了分析。结果表明：“杜苏芮”加强阶段，近地面降水率主要集中在20.0 mm·h-1以下，部分区域为40.0～100.0 mm·h-1，最大值高达299.8 mm·h-1；雨顶高度集中在6～10 km，最大为12 km；降水率和雨顶高度的大值区均处在台风外围的螺旋雨带中；台风降水中层云降水占68.5%，对流降水占27.1%，对流云降水的平均降水率是层云降水的3.2倍；低频（18.9 GHz）、中频（89.0 GHz）和高频（183.31±8 GHz）的微波亮温表明台风云系中存在大量的水粒子和冰粒子，且高频对冰粒子的探测更为敏感；台风螺旋云带中对流发展旺盛，且存在大量的降水柱，近地面降水率较大的区域所对应的降水柱也较为密实，降水柱的高度也比较高。
基于TRMM资料的西南涡强降水结构分析
[J].利用热带测雨卫星TRMM资料和NCEP再分析资料，研究了2007年7月17日发生在四川东部和重庆西部地区的一次西南涡强降水系统的水平和垂直结构特征。结果表明，此次强降水系统由一个主降水云团（云带）和多个零散降水云团组成，属于对流性降水，强降水雨强大、 范围广。降水系统中对流云降水的样本数量比层云降水少，但对流云降水的平均降水率大，对总降水量的贡献比层云大。对流云降水的雨强谱主要集中在1~50 mm·h<sup>-1</sup>范围内，而90%层云降水的雨强都在10 mm·h<sup>-1</sup>以下。从降水系统的垂直结构来看，强降水系统的雨顶高度可伸展到16 km，最大降水率位于地面上空2~6 km的大气层，降水强度的垂直和水平分布不均匀，对流层低层云滴的碰并增长过程对降水起主要作用。西南涡引发的强降水中不管是层云降水还是对流云降水，6 km高度以下降水量的贡献最大，不同高度降水量对总降水量贡献的大小随着高度的升高而减小。
The kinematic and microphysical characteristics and associated precipitation efficiency of subtropical convection during SoWMEX/TiMREX
[J].
The vertical profile of radar reflectivity of convective cells: a strong indicator of storm intensity and lightning probability?
[J].
Application of Fengyun-4 satellite to flood disaster monitoring through a rapid multi-temporal synthesis approach
[J].
FY-3D卫星MWHS-2辐射率资料直接同化对台风“米娜”预报的影响
[J].文章基于天气研究和预报(weather research and forecasting, WRF)模式中的FY-3D卫星微波湿度计Ⅱ(micro-wave humidity sounder 2, MWHS-2)辐射率资料的直接同化模块, 采用三维变分(three dimensional variation, 3DVar)方法在晴空条件下同化MWHS-2辐射率资料, 考察MWHS-2辐射率资料同化对台风“米娜”(2019)预报的影响。文中设计了4组试验, 第一组试验不同化任何资料, 第二组试验同化了单独的全球通信系统(global telecommunications system, GTS)常规资料, 第三组试验联合同化了GTS常规资料和MWHS-2辐射率资料, 第四组试验将MWHS-2辐射率资料换成先进技术微波探测计(advanced technology microwave sounder, ATMS)辐射率资料同化。研究结果表明: 偏差订正后各通道观测和背景场差值的均值趋于0, 同化后分析场相对观测的标准差与均方根误差较背景场显著减小, 同化过程是有效的。与仅同化GTS常规资料和同化ATMS资料的试验相比, 同化晴空MWHS-2辐射率资料后的增量场在台风中心附近有负的高度增量和正的温度增量, 从动力与热力上有助于台风的维持。在确定性预报最后的12h, 同化晴空MWHS-2辐射率资料的试验能够改进500hPa环流形势的模拟, 加强西南方向引导气流的强度, 从而最终减小台风路径预报的误差。
Evaluation of cloud top height retrievals from China's next-generation geostationary meteorological satellite FY-4A
[J].
Comparisons of AGRI/FY-4A cloud fraction and cloud top pressure with MODIS/Terra measurements over East Asia
[J].
FY-4A卫星云顶参数精度检验及台风应用研究
[J].基于2018年中国东南沿海台风观测实例, 以美国EOS/MODIS极轨气象卫星和日本第二代静止气象卫星Himawari?8为参照, 对我国FY?4A静止气象卫星的云顶高度（Cloud Top Height, CTH）、 云顶温度（Cloud Top Temperature, CTT）和云顶气压（Cloud Top Pressure, CTP）三个产品的精度进行了对比, 并分析了其在台风应用中的表现。结果表明: FY?4A卫星云顶参数产品与MODIS和Himawari?8同类产品均具有很好的线性相关关系, 其中FY?4A与MODIS的相关系数最大（r≥0.98）, 平均值偏差最小, 特别是在具有深厚密蔽云的台风中心和内雨带区, 各卫星反演参数的精度更加接近, 如在台风中心, FY?4A与Himawari?8的CTT、 CTH和CTP分别相差0.78 ℃、 30 m和0.2 hPa。FY?4A云顶参数产品质量可靠, 与MODIS和Himawari?8等国际同类卫星精度相当, 适合深厚的台风云系分析。偏差产生主要受透明薄卷云和小尺度云存在的影响, 这与仪器的空间分辨率、 不同仪器对云的探测能力以及云检测算法相关。
A review for forecasters on the application of hodographs to forecasting severe thunderstorms
[J].
中国短时强对流天气的若干环境参数特征分析
[J].利用中国2005-2009年2 000多个国家级气象观测站雨量资料和2002-2011年部分探空站探空资料， 研究了中国短时强降水、 强冰雹、 雷暴大风以及混合型强对流天气的环境参数特征， 通过环境参数特征的对比分析， 将上述四种强对流天气加以区分， 并对所选取的探空数据和环境参数进行了分类和对比分析， 结果表明： （1）通过T-logp图温湿曲线形态、 500~700 hPa和850~500 hPa温差、 0 ℃、 -20 ℃层和平衡层高度、 地面和1.5 km高度的露点温度、 1.5 km高度温度露点差、 对流有效位能和0~6 km垂直风切变等区分上述四种类型强对流天气的环境背景； （2）纯粹短时强降水天气（包括I、 II型）与强冰雹天气、 雷暴大风天气环境参数的区别比较显著， 前者与后两者相比主要表现在较小的700~500 hPa和850~500 hPa温差， 弱的垂直风切变， 较高的0 ℃层、 -20 ℃层和平衡层高度， 较大的地面和地面以上1.5 km处的露点温度， 其中短时强降水I型（占了纯粹短时强降水的大多数）以其整层较高的相对湿度与其他类型强对流的环境背景差异最为明显； （3）混合型强天气与强冰雹天气、 雷暴大风天气在T-logp图温湿曲线形态、 对流有效位能及0~6 km垂直风切变诸方面特征相似， 表现为对流层中层存在明显干层、 较大的对流有效位能和0~6 km垂直风切变， 但在相对较高的平衡层高度、 较高地面和地面以上1.5 km处露点温度及较小的850~500 hPa温差等方面与纯粹短时强降水更为接近。
