DB63-T 1932-2021 高原夏季致灾性强天气监测预警指标及防御指南

ICS07.060CCSA47DB63青海省市场监督管理局发布IDB63/T1932—2021 12规范性引用文件 1 1DB63/T1932—2021本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起本文件由青海省气象局提出并归口。本文件起草单位：青海省气象台。本文件主要起草人：朱平、马元仓、贾红莉、赵占秀、张婷华、王振海、夏雨虹、王希娟。本文件由青海省气象局监督实施。DB63/T1932—2021青海高原夏季致灾性强天气频发，具有局地性和突发性强、强度大、历时短的特点。致灾性强天气给人民生命和财产带来严重威胁和损失，做好防灾减灾工作显得尤为重要。目前，将高时空分辨率的静止气象卫星和天气雷达进行联合探测是做好夏季强天气监测预警的最有效手段。为统一其监测预警技术标准，更好地开展气象服务工作等，本文件在已有研究成果和经验基础上进行总结，凝练出适合青海高原夏季致灾性强天气监测预警的技术指标和防御指南。DB63/T1932—20211高原夏季致灾性强天气监测预警指标及防御指南本文件规定了使用静止气象卫星和天气雷达进行高原夏季不同类型致灾性强天气监测预警的指标，及致灾性强天气防御指南。本文件适用于各级气象部门对即将引发气象灾害的强天气进行监测、预报、预警、人工影响天气作业等，也可供农业农村、应急管理、自然资源、水利、民航等相关部门作为强天气监测预警或防御的参考。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。QX/T416-2018强对流天气等级3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1雷暴大气强对流造成的积雨云云中、云间或云地之间产生的放电现象。[来源：QX/T416-2018,2.2]3.2冰雹坚硬的球状、锥状或形状不规则的固态降水。[来源：QX/T416-2018,2.3]3.3短时强降水在同一个或多个中小尺度天气系统相继或连续影响下，在很短时间内（通常不超过1小时）局地出现的雨强较大的对流性降水。[来源：QX/T416-2018,2.1]3.4DB63/T1932—20212对流性大风由于大气强对流造成的地面阵性大风。若伴随雷暴、雷雨出现，亦称雷暴大风或雷雨大风。[来源：QX/T416-2018,2.4]3.5致灾性强天气可能造成气象灾害或次生气象灾害的雷暴、冰雹、短时强降水、对流性大风等强对流天气。3.6强对流云团能够产生雷暴、冰雹、短时强降水、对流性大风等强对流天气的中尺度云团。3.7强对流回波被强对流云团或云团下方降水返回到雷达的电磁波信号。3.8云顶亮温（TBB）云顶的黑体辐射温度。3.9云顶反照率（VIR）云顶反射太阳辐射通量与射向云顶的太阳辐射通量之比。3.10红外1、2通道亮温差（DTB12）静止气象卫星长波红外通道和红外分裂窗通道探测的云顶亮温之差。3.11红外1、3通道亮温差（DTB13）静止气象卫星长波红外通道和水汽通道探测的云顶亮温之差。3.12云顶亮温梯度（GTB）单位距离内云顶亮温的变化程度。3.13深对流指数（DCI）3衡量深厚对流云伸展高度的指数。3.14基本反射率因子物体在雷达天线某仰角上的回波强度。3.15组合反射率因子（CR）物体在雷达天线所有仰角上的最大回波强度。3.16径向速度物体运动速度在观察者视线方向的速度分量。3.17速度谱宽（SW）抽样体积中所有粒子运动速度的标准差。3.18旋转速度（VR）物体在以一个点或一个轴为中心的轨迹上运动的速度。3.19垂直累积液态水含量（VIL）与垂直地表指向天空方向上的各高度层基本反射率因子等价的液态水含量。3.20相邻时次垂直累积液态水含量变化量(△VIL）两个相邻时次垂直累积液态水含量差的绝对值。3.21降水回波顶高（ET）雷达探测云中降水粒子所能达到的最大海拔高度。3.22降水回波底高雷达探测云中降水粒子所能达到的最低海拔高度。3.23DB63/T1932—20214对流回波顶高（HCON）雷达探测对流云中降水粒子所能达到的最大海拔高度。3.24强回波顶高（HCR）组合反射率因子所在海拔高度。3.25降水回波底到对流回波顶之间的厚度。3.26最大预期冰雹尺寸（MEHS）预测的最大冰雹直径。3.27龙卷涡旋特征（TVS）反映与龙卷相联系的小尺度涡旋特征的雷达产品。4致灾性强天气监测预警指标4.1强天气初判指标使用静止气象卫星资料（见附录A.1）监测强对流云团（判断和计算方法按附录B.1的规定执行）建立强天气初判指标。详见表1。表1强天气初判指标VIR4.2雷暴天气监测预警指标雷暴天气监测预警指标，包括使用静止气象卫星资料（见附录A.1）监测强对流云团（判断和计算方法按附录B.1的规定执行）建立雷暴天气的强对流云团监测预警指标，和使用天气雷达资料（见附录A.2）监测强对流回波（判断和计算方法按附录B.2的规定执行）建立雷暴天气的强对流回波监测预警指标。详见表2。DB63/T1932—20215表2雷暴天气监测预警指标H4.3短时强降水天气监测预警指标使用天气雷达资料（见附录A.2）监测强对流回波（判断和计算方法按附录B.2的规定执行）建立短时强降水天气监测预警指标。详见表3。表3短时强降水天气监测预警指标H<7kg·m4.4冰雹天气监测预警指标使用天气雷达资料（见附录A.2）监测强对流回波（判断和计算方法按附录B.2的规定执行）建立冰雹天气监测预警指标。详见表4。表4冰雹天气监测预警指标VRHMEHS4.5对流性大风天气监测预警指标使用天气雷达资料（见附录A.2）监测强对流回波（判断和计算方法按附录B.2的规定执行）建立对流性大风天气监测预警指标。详见表5。DB63/T1932—20216表5对流性大风天气监测预警指标像元径向速度①正负速度在径向上方向相背且相邻像元最大速度差≥25m.s；②负速度与≥20m.s的正速度相邻；③正速度与≤-20m.s的负速度相邻；④速度满足其一即可。其中的分项指标①②③④仍为满足其一即可。5致灾性强天气防御指南5.1雷暴天气防御指南雷暴天气即将出现或已经出现时，相关部门按照职责做好防雷应急或抢险工作：——密切关注天气，人员宜留在室内，并关好门窗；——暂停露天集体活动和高空等户外作业；——户外人员应躲入有防雷设施的建筑物或者汽车内；——切断危险电源，远离金属门窗，不要在树下、电杆下、塔吊下或山顶躲避；——在空旷场地不要打伞，不要把农具、羽毛球拍、高尔夫球杆等金属物品扛在肩上；——切勿接触天线、水管、铁丝网、金属门窗、建筑物外墙、金属管道，远离电线等带电设备和其他类似金属装置；——应关闭手机，不宜使用无防雷装置或者防雷装置不完备的电视、电话等电器。5.2短时强降水天气防御指南短时强降水天气即将出现或已经出现时，相关部门按照职责做好防应急或抢险工作：——在强降雨路段采取交通管制措施，在积水路段实行交通引导；——处于危险地带的单位应停业、学校应停课；——驾驶人员注意低洼地道路积水，确保行车安全；——出行人员不宜在高楼或大型广告牌下躲雨或停留，及时转移地质灾害危险地带的人员和危房居民，应停留或转移到安全场所暂避；——切断有危险的室外电源，暂停户外作业；——收盖露天晾晒贵重物品，转移低洼易浸地贵重物资；——学校、幼儿园应采取应急措施，上学和放学的小学和幼儿园学生应由成人带领，保证学生安全；——检查城市、农田、堤坝排水系统，采取必要的排涝措施，确保排水系统通畅。5.3冰雹天气防御指南冰雹天气即将出现或已经出现时，相关部门按照职责做好防冰雹应急或抢险工作：——驱赶家禽、牲畜进入有顶棚的场所，妥善保护易受冰雹袭击的汽车等室外重要物资或设备；——户外行人立即到安全的地方暂避，并关闭手机等无线通信工具；——人工防雹作业单位注意做好防雹消雹作业；——注意防御冰雹天气伴随的雷电灾害。DB63/T1932—202175.4对流性大风天气防御指南对流性大风即将出现或已经出现时，相关部门按照职责做好防大风应急或抢险工作：——关好门窗，加固围板、棚架、广告牌等易被风吹动的搭建物,妥善安置易受大风影响的室外重要物资和物品，遮盖建筑物资；——不在广告牌、易碎挡风玻璃、临时搭建物、大树等下面逗留，不在施工工地及附近停留，人员宜停留在防风安全的地方；——暂停露天集体活动，暂停户外作业，切断户外危险电源和广告招牌电源，户外注意防火；——机场、高速公路积极采取措施，保障交通安全；——房屋抗风能力较弱的学校和单位宜停课、停业。DB63/T1932—20218监测资料A.1静止气象卫星资料静止气象卫星资料，使用FY-4A和葵花-8静止气象卫星的一级数据和云图产品。其中，卫星通道选择和云图产品如下：a)长波红外通道（IR1，用于计算云顶亮温及相关计算量）：）；2)葵花-8静止气象卫星第13通道（10.3b)红外分裂窗通道（IR2，用于计算云顶亮温及相关计算量）：）；2)葵花-8静止气象卫星第15通道（12.2c)水汽通道（IR3，用于计算云顶亮温及相关计算量）：）；2)葵花-8静止气象卫星第9通道（6.89μm～7.01μm）。d)可见光通道（VIS，用于计算云顶反照率）：）；2)葵花-8静止气象卫星第3通道（0.63μm～0.66μe)长波红外通道探测数据对应的红外云图；f)水汽通道探测数据对应的水汽云图；g)可见光通道探测数据对应的可见光云图。A.2天气雷达资料天气雷达资料，使用多普勒天气雷达体扫基数据和雷达产品。其中，雷达产品如下：a)基本反射率因子产品（用于判断强对流回波形态特征）；b)径向速度产品（用于判断对流性大风监测预警指标等）；c)速度谱宽产品（用于判断强对流回波的指标SW）；d)组合反射率因子产品（用于判断强对流回波的指标CR）；e)垂直累积液态水含量产品（用于判断强对流回波的指标VIL或△VIL）；f)18dBZ回波顶高产品（用于判断强对流回波的指标ET）；g)中气旋产品（用于冰雹回波典型特征判断）；h)龙卷涡旋特征产品（用于判断对流性大风回波典型特征）；i)冰雹指数产品（用于判断强对流回波的指标MEHS）；j)基本反射率因子二维剖面产品（用于判断强对流回波的垂直结构特征，指标HCON和HCR以及回波底高等）。DB63/T1932—20219（规范性附录）监测预警指标判断与计算方法B.1强对流云团监测预警指标判断与计算方法B.1.1强对流云团特征判断方法参考静止气象卫星（通道选择和云图产品见附录A）云图上的云团特征进行判断，须满足红外和水汽云图上具有单个积雨云团、发展旺盛的2～3个云团合并或连接、近似椭圆形的积雨云团、或近似平行排列的带状云等；在日间（北京时09:00-17:00）可见光云图上最大反照率（VIR）较高，并且呈冒泡状云团或在云团的背太阳光一侧呈现暗影等。B.1.2强对流云团监测预警指标计算方法B.1.2.1云顶亮温计算云顶亮温（TBB）计算方式，读取静止气象卫星红外通道（见附录A）辐射值并查找亮温定标表对应值，单位K。B.1.2.2云顶反照率计算云顶反照率（VIR）计算方式，读取静止气象卫星可见光通道（见附录A）的辐射值，无量纲。B.1.2.3质心位置计算云团的云顶亮温质心位置计算见式（B.1）：式中：XCG——质心X方向位置坐标；YCG——质心Y方向位置坐标；Ti——像元的云顶亮温，单位K；NP——对流云团内所有像元个数；B.1.2.4红外通道差值计算DB63/T1932—2021红外通道（见附录A）差值计算见式（B.2）：式中：DTB12——IR1和IR2通道亮温差，单位K；DTB13——IR1和IR3通道亮温差，单位K；TCG1——IR1通道云团质心位置云顶亮温，单位K；TCG2——IR2通道云团质心位置云顶亮温，单位K；TCG3——IR3通道云团质心位置云顶亮温，单位K。B.1.2.5云顶亮温梯度计算云顶亮温梯度计算见式（B.3）：式中：i——像元在直角坐标系的x方向坐标；j——像元在直角坐标系的y方向坐标；T——像元的云顶亮温，单位K。GTB——云顶亮温梯度，单位K。B.1.2.6深对流指数计算深对流指数计算见式（B.4）：一式中：TCG——质心位置云顶亮温，单位K；DCI——深对流指数，单位K。B.2强对流回波监测预警指标判断与计算方法B.2.1强对流回波特征判断方法强对流回波特征判断，推荐首先参考天气雷达3.4°及以下仰角的基本反射率因子产品（见附录A强对流回波多具有最大回波强度大于35dBZ的块状或絮状等特征。冰雹、短时强降水、对流性大风天气的典型回波特征按以下方法进行判断。a)短时强降水天气的典型回波特征判断条件（满足下列条件之一即可）：1)相邻时次雷达垂直累积液态水含量（产品见附录A）跃变量小于7kg.m一2；2)在天气雷达基本反射率因子二维剖面（产品见附录A）上，回波强中心高度偏下，且组合反射率因子（产品见附录A）大于等于45dBZ持续4个及以上时次。3)天气雷达2.4°及以下仰角的基本反射率因子呈钩状、弓状、线状，或者降水回波连续经过同一位置；DB63/T1932—20214)在相同位置持续4个及以上时次的块状或絮状回波，组合反射率因子（产品见附录A）持续大于等于45dBZ。b)冰雹天气的典型回波特征判断条件（满足下列条件之一即可）：1)天气雷达2.4°及以下仰角的基本反射率因子呈V型缺口，指状或长钉状，或者与强回波区（最大强度大于60dBZ）方位相邻且形态相似的弱回波区（最大强度小于30dBZ）；2)天气雷达2.4°及以下仰角的基本反射率因子呈弓形回波，且相邻时次雷达垂直累积液态水含量（产品见附录A）在弓形回波区域的跃变量大于7kg.m—2或者组合反射率因子（产品见附录A）最大回波强度大于等于70dBZ；3)在天气雷达基本反射率因子二维剖面（产品见附录A）上，回波强中心高度偏上，大于50dBZ的回波呈悬垂状且其低层有弱回波；4)组合反射率因子（产品见附录A）最大值大于60dBZ的块状或絮状回波，持续两个及以上时次具有中气旋（产品见附录A）或者在雷达径向速度（产品见附录A）上具有强涡旋特征，即：持续两个及以上时次的回波块，在10km范围内的旋转速度大于等于12m.s—1且正负速度最大差值大于等于20m.s—1，其厚度须达到相邻两个及以上仰角。c)对流性大风天气的典型回波特征判断条件（满足下列条件之一即可）：1)天气雷达2.4°及以下仰角的基本反射率因子呈钩状回波（对流性大风天气将产生在钩状回波的“钩”内或“钩”的周围）；2)天气雷达2.4°及以下仰角的基本反射率因子呈弓状或线状回波（对流性大风天气将产生在弓状或线状回波前进方向）；3)天气雷达强回波顶高（产品见附录A）急剧下降；4)天气雷达仰角的径向速度（产品见附录A），中层仰角径向上相邻像元的正负速度方向相遇且最大正负速度差大于等于25m.s—1，低层仰角上有速度绝对值大于等于20m.s—1的速度与不同符号的速度相邻，正负速度差大于等于25m.s—1且径向方向相背，或速度同向且绝对值大于等于25m.s—1，或具有龙卷涡旋特征（产品见附录A）且其底部达到雷达天线扫描低仰角。B.2.2强对流回波监测预警指标计算方法B.2.2.1基本反射率因子计算基本反射率因子计算方法有两种，一种参考天气雷达基本反射率因子产品（见附录A），另一种读取天气雷达基数据的基本反射率因子数据，单位dBZ。B.2.2.2组合反射率因子计算组合反射率因子（CR）计算方法有两种，一种参考天气雷达组合反射率因子产品（见附录A），另一种读取天气雷达基数据的基本反射率因子，在某方位和径向距离处，从低仰角到高仰角搜索基本反射率因子最大值，即是该极坐标位置的组合反射率因子，单位dBZ。B.2.2.3降水回波顶高计算降水回波顶高（ET）计算方法有两种，一种参考天气雷达回波顶高产品（见附录A），另一种查找阈值设定为18dBZ，读取天气雷达基数据，对某个方位和径向距离，从最低仰角开始到最高仰角查找阈值所在的最大仰角，并转换为回波顶的海拔高度,即为目标位置的降水回波顶高，见计算式（B.5）:2/DB63/T1932—2021式中：h0——雷达天线架设海拔高度，单位km；r——目标距离雷达的径向距离，单位km；φ——目标所在仰角；Rm＇——等效地球半径，单位km；h——降水回波顶高,单位km。B.2.2.4强回波顶高计算强回波顶高（HCR）计算方法有两种，一种参考天气雷达基本反射率因子垂直剖面产品（见附录A主观判断强回波顶高；另一种读取天气雷达基数据，对某个方位和径向距离，从最低仰角开始到最高仰角查找最大基本反射率因子及所在仰角，将此目标空间位置转换为强回波所在海拔高度,计算式同（B.5）。B.2.2.5对流回波顶高计算对流回波顶高（HCON）计算方法有两种，一种查找阈值设定为30dBZ，其余同理降水回波顶高的计算；另一种，参考天气雷达基本反射率因子垂直剖面产品（见附录A），主观判断30dBZ所在高度。B.2.2.6对流厚度计算对流厚度计算方法有两种，一种参考天气雷达基本反射率因子垂直剖面产品（见附录A），主观判断对流厚度；另一种见计算式（B.6）：式中：HCON——对流回波顶高，单位km；Hbt——回波底高，计算同理降水回波顶高，从高仰角向低仰角搜索18dBZ所在海拔高度，单位km；△CH——对流厚度，单位km。B.2.2.7基本反射率因子单位转换计算从雷达基数据读取的基本反射率因子单位为dBZ，在计算液态水含量时需要进行单位转换，见计算式（B.7）：（B.7）式中：B.2.2.8垂直累积液态水含量计算垂直累积液态水含量（VIL）计算方法有两种，一种参考天气雷达垂直累积液态水含量产品（见附录A），另一种见式（B.8）:DB63/T1932—2021式中：VILj——第j个1km×1km底面积垂直柱体中的累积液态水含量，单位为kg.m—2；△hij——第j个1km×1km底面积垂直柱体中第i层和第i+1层的高度差，单位为km；Zij——将从天气雷达基数据读取的基本反射率因子Zij单位为dBZ，若Zij55dBZ，则Zij'=55dBZ）用计算式（B.7）进行单位转换，转换后的单位为mm6.m—3。B.2.2.9相邻时次垂直累积液态水含量变化的计算相邻时次垂直累积液态水含量变化(△VIL）计算方法有两种，一种参考天气雷达垂直累积液态水含量产品（见附录A），主观判断△VIL；另一种计算相邻两个完整雷达基数据时次所对应的VIL之差的绝对值，VIL的计算同（B.8），单位kg.m—2。B.2.2.10径向速度计算径向速度（V）的计算方法有两种，一种参考天气雷达径向速度产品（见附录A），另一种读取天气雷达基数据从而获得径向速度数据，单位m.s—1。B.2.2.11速度谱宽计算速度谱宽（SW）的计算方法有两种，一种参考天气雷达速度谱宽产品（见附录A），另一种读取天气雷达基数据获得极坐标下的谱宽数据，其余同理径向速度计算，单位m.s—1。B.2.2.12旋转速度计算旋转速度计算方法有两种，一种参考天气雷达径向速度产品（见附录A使用式（B.9）主观估算；另一种读取天气雷达基数据的径向速度再计算，见用式（B.9）：式中：Vmax+——径向速度最大正值，单位m.s—1；Vmax-——径向速度最小负值，单位m.s—1；VR——旋转速度推荐在每块强对流回波内计算，且应满足至少相邻两个仰角的旋转速度均大于B.2.2.13最大预期冰雹尺寸计算最大预期冰雹尺寸的计算值，参考天气雷达冰雹指数产品（见附录A）所显示的最大预期冰雹尺寸（MEHS），单位cm。B.2.2.14雷达监测重叠覆盖区域指标计算方法雷达监测重叠区域相同像元位置的监测预警指标，分别推荐使用最大值。DB63/T1932—2021参考文献[1]GB/T27957—2011冰雹等级[2]GB/T28591—2012风力