双偏振多普勒天气雷达在冰雹识别中的应用

选取2011年7月26日北京强冰雹天气个例,结合北京Micaps实时资料,分析降雹过程的天气背景、层结稳定性。利用常规多普勒雷达对该过程的回波演变、基本雷达产品进行分析,重点研究北京C波段双偏振多普勒天气雷达产品的独立参量,根据这些参量对云中粒子的特征变化,探讨双偏振参量在识别冰雹中的应用。实例分析表明,相比常规多普勒雷达,双偏振多普勒天气雷达的差分反射率因子、传播常数、自相关系数可以直接有效在降雹前对云中的雹区进行判断,这对冰雹的预报具有重要的指示意义。     

X波段双偏振雷达在冰雹和强降水天气识别中的初步应用

文章利用X波段双偏振雷达,通过分析差分反射率因子、差分传播相移和零滞后相关系数等双偏振参量特征,识别了呼和浩特地区两次强对流天气过程,并与对应时刻的地面雨滴谱观测资料进行对比,检验了识别效果。从个例分析结果来看,此X波段双偏振雷达具有较好的识别效果,当雷达回波强度大、差分传播相移小且差分反射率因子和零滞后相关系数也较小时,产生冰雹的可能性较大;当差分反射率因子值较大,差分传播相移高且零滞后相关系数接近1时,由大粒子组成的强降水天气的可能性大。同时,雨滴谱仪的天气现象识别、粒子谱连续监测和高频率数据采集等特征,在双偏振雷达的冰雹和强降水天气识别检验中提供了重要的数据支撑。     

双偏振雷达在江苏“7.6”降雹过程中的应用分析

针对2019年7月6日发生在江苏徐州、宿迁、淮安、南京以及常州一线的一次大范围冰雹天气过程,利用再分析资料分析天气背景、不稳定机制和抬升条件。通过徐州和南京S波段双偏振雷达偏振参量及宿迁和淮安的双多普勒天气雷达风场反演技术对冰雹云的热动力结构和微物理特征开展了详细的分析。结果表明:此次大范围冰雹天气发生在高空冷涡南落、横槽南摆,低层暖湿气流北抬,上下层强烈不稳定的环流背景下,地面低压缓慢东移南压,提供了辐合抬升条件。此次降雹天气过程中,雷达回波图上显示有典型的冰雹云特征——三体散射长钉、回波穹隆结构、强度超过50 dBZ,中层径向辐合,风暴顶辐散等特征。双偏振雷达各偏振参量也表现出冰雹云的特点,出现冰雹的地区展现水平反射率因子ZH大、差分反射率因子ZDR小、相关系数CC小的特征,ZDR值为-1.0～0.5 dB,CC值小于0.85;超级单体在近地层还出现表征入流区的CC谷、ZDR柱、差分相移率KDP柱等特征。ZDR柱、KDP柱和CC谷等双偏振参量特征在强对流短时临近预报和冰雹识别方面具有很强的应用潜力。双雷达风场反演表明此次过程降雹集中时段,冰雹云的穹隆空间结构,降雹时刻存在的明显下沉气流。     

双线偏振多普勒天气雷达识别冰雹区方法研究

利用美国KOUN雷达的一次强对流天气过程的观测资料，讨论分析了利用双线偏振雷达观测资料识别冰雹区的方法，在此基础上建立了利用模糊逻辑法识别冰雹的识别模式，并对其得到的结果进行分析和讨论，为国内未来的双线偏振雷达业务运行提供参考和帮助。分析结果表明；基于模糊逻辑法利用双线偏振雷达观测资料建立的识别模式，不仅可以反映出实际的冰雹区位置，而且还可以对其分类。其识别的结果比较符合实际的天气过程。     

一次人工防雹作业的双偏振雷达特征分析

利用红河C波段双偏振雷达资料，分析了2020年3月17日红河州冰雹天气过程中双偏振雷达产品特征及在人工防雹中的应用。分析结果表明：本次冰雹天气过程主要影响天气系统是冷锋切变，蒙自探空站T-lnP图及V-3θ图上表现出明显的对流潜势特征；雷达常规产品表现出典型的冰雹结构特征；双偏振特征量中，差分反射率低值区对应反射率因子的高值区，且为大冰雹中心，对应的ZDR在-0.39～0.10 dB之间，中高层出现了明显的ZDR 异常大值区，幅相相关系数较低在0.87～0.93之间，KDP在-0.10～-0.01 o/㎞之间，表明冰雹表面较干；防雹作业后对比分析，作业区各项雷达产品指标均下降且未出现冰雹，而非作业区冰雹特征依然明显且出现冰雹。     

基于多源探测资料的“4.12”非典型冰雹特征分析

针对2020年4月12日发生在江苏苏州的一次大范围雷暴大风、局部伴有冰雹的强对流天气过程,基于常州S波段双线偏振多普勒天气雷达、湖州和青浦的单偏振雷达以及再分析资料,详细分析了此次过程的天气背景,不稳定机制、抬升条件和雷达回波及双偏振雷达参量演变特征,并结合双雷达风场反演技术分析超级单体的动力结构及云物理机制。结果表明此次过程发生在高空冷涡南掉、横槽南摆,上下层强烈不稳定的环流背景下,地面有辐合线提供了触发条件。苏南地面附近至600 hPa为θ_se随高度减小的对流不稳定层和0~6 km强烈的垂直风向切变分别为此次过程提供强热力和动力不稳定条件。此次降雹天气过程,雷达回波强度超过50 dBZ,有明显的三体散射、气旋式辐合、高层回波悬垂和强风暴顶辐散等特征;但是VIL和ET都很小,呈现非典型冰雹特征。双线偏振雷达各偏振参量(差分反射率Z_DR、差分相移率K_DP和相关系数CC)也都反映出冰雹云的典型特征:在Z_H大、Z_DR小、CC小的区域出现冰雹,Z_DR值通常为-1.0~0.2 dB,CC值普遍小于0.85。上述双偏振参量特征在强对流短时临近预报和冰雹识别方面具有很强的应用潜力。利用双雷达风场反演技术对降雹时段研究,发现1~5 km各层高度的风垂直切变、辐合的存在,有利于超级单体的发展和加强。双雷达能较好地反演雷暴大风的三维风场精细结构,有助于加深对冰雹云结构的认识进而提高冰雹等强对流天气的预报预警能力。      

山东北部一次夏末雹暴地面降水粒子谱特征

为了更好地认识雹暴等强对流降水的微物理特征,利用降水现象仪观测资料和CINRAD/SA-D双偏振天气雷达的粒子相态识别和反射率因子等产品,分析2019年8月16日出现在山东北部的一次雹暴降水的雨、冰粒子谱(包括直径2～5 mm的霰粒子和直径大于5 mm的冰雹)的识别以及雨滴谱的演变特征,结果显示:济南双偏振天气雷达0....     

双线偏振多普勒雷达及其探测技术的应用

介绍了双线偏振多普勒天气雷达的基本原理和双偏振参量。阐述了几种较常使用的估测降水强度的算法,并分析了不同算法之间的差异。讨论了利用双线偏振雷达观测资料识别冰雹区的方法,其中,基于模糊逻辑技术的冰雹识别模式,不仅可以反映出实际的冰雹区位置,而且还可以对其分类。     

贵州中部一次多单体冰雹天气的雷达回波特征

该文利用新一代多普勒天气雷达、双偏振天气雷达和探空资料,对2017年4月5日造成贵州中部冰雹天气过程的多单体冰雹云做了分析,结果表明:(1)此次过程是南支槽和中低空切变共同影响的有利天气背景条件下,省西部陆续生成的多个超级单体沿着两条主要的路线近乎平行东移,造成下游沿途多地的冰雹的天气过程;(2)此次冰雹的两条路径具有典型性;(3)单体回波特征:在发展和降雹阶段的剖面图上均有回波悬垂,在强雷暴单体的PPI图上还有"V"型缺口和钩状回波特征,速度场上在4.2 km左右的高度存在切变;(4)双偏振雷达的观测在单体经过贵阳城区时的观测效果好。     

基于X波段双偏振相控阵雷达的超级单体风暴观测分析

为了研究X波段双偏振相控阵雷达对超级单体风暴的探测能力,利用X波段双偏振相控阵雷达和S波段双偏振天气雷达资料,分析了一次发生在华南地区的超级单体风暴在成熟阶段的精细结构观测特征,结果表明：X波段双偏振相控阵雷达较高的时空分辨率有利于精细监测超级单体快速演变过程,但同时受衰减影响明显,超级单体核心区后侧出现明显的“V”型缺口;超级单体的低层观测到CC谷和ZDR弧,中层观测到ZDR环和CC环,高层高ZH区对应较小的ZDR和CC,这些都是超级单体发展旺盛的重要特征;垂直方向上观测到ZDR柱,ZDR柱与上升气流密切相关。降雹前ZDR柱迅速增加,冰雹降落后ZDR柱高度迅速降低。冰雹降落到地面后会部分融化,导致含水量显著增加,因此在近地层出现KDP大值区,冰雹与降水的混合相态则使得CC降低,这对冰雹的临近预警和识别冰雹在地面的降落位置具有很好的指示意义。研究结果可为X波段双偏振相控阵雷达在强对流天气监测预警中的应用提供参考。     

广东一次冰雹过程中X波段双偏振雷达的特征分析

对2016年3月19日广东的一次对流单体冰雹过程进行了天气形势分析与双偏振多普勒天气雷达的特征分析。结果表明:该次冰雹天气发生在200 h Pa西风急流、850 h Pa西南急流、500h Pa冷平流和地面中尺度辐合相配合的天气背景下,大气层结具有强不稳定度,0℃层高度以及-20℃层高度均十分有利于冰雹在雷暴单体中的维持和增长;S波段雷达和X波段雷达的基本反射率以及径向速度均表现出十分典型的超级单体雷暴回波特征,但两部雷达的回波特征有所差别;X波段双偏振雷达的差分反射率因子ZDR、自相关系数ρhv、差分传播相移率KDP等参量能提供更多的冰雹识别特征,ZDR为负值、ρhv较小、KDP接近0(°)/km能判定有冰雹生成。     

不同波段雷达在咸阳冰雹过程中的应用分析

利用常规气象观测资料、探空资料、NCEP/NCAR 1°×1°网格点逐6 h再分析资料、西安C波段新一代天气雷达和旬邑X波段双偏振天气雷达资料,对2018年6月13日发生在咸阳北部的一次冰雹天气进行雷达回波特征和成因分析.结果表明,该次冰雹发生在高层冷空气下滑、中低层存在辐合上升运动的环境背景下,降雹出现在冷涡底后部,...     

2018年3月4日强对流过程多源资料分析

本文针对2018年3月4日苏州地区冬末春初的一次强对流天气过程,运用S波段多普勒雷达、C波段双偏振雷达、闪电定位仪和雨滴谱仪等资料对强对流天气中尺度特征进行分析,发现综合分析各种新型探测资料对于分类强对流监测预警有一定作用。分析表明:(1)冬末春初强对流发生的各种阈值与汛期强对流形成的阈值明显不同,虽然不稳定能量没有春夏高,但在动力条件下触发低层冷空气强烈抬升暖湿气流,继而引发局地冰雹、下击暴流和短时强降水的发生。(2)双偏振雷达可以有效识别强冰雹;下击暴流发生时反射率因子质心和VIL快速下降,低层风场为辐散及中层有径向辐合特征存在。(3)昆山短时强降水发生时雨滴数密度有突然增大特征。     

偏振雷达观测强对流雹暴云

根据偏振雷达原理,用C波段双线偏振天气雷达观测得到4例强对流雹暴演变过程的水平反射率ZH(dBZ)和差分反射率ZDR(dB)垂直剖面RHI定量回波资料,分析了这些雹云不同演变阶段的回波参量和偏振特性的关系,说明ZH、ZDR双参量对判别降雹有着明显优势,用雨滴谱的ZH-ZDR分布边界关系对这些雹云回波进行判别降雹分析,给出我国用偏振雷达观测和识别冰雹的研究结果。     

多源观测资料在冰雹监测预警中的应用

利用常规探空观测资料、气象卫星资料、双偏振雷达资料、风廓线雷达资料、地基GPS水汽等多源观测资料对2020年6月25日河北中部一次由超级单体引起的强对流天气过程进行分析,探讨多源观测资料在冰雹天气预警中的综合应用。结果表明,在华北冷涡的影响下,上冷下暖的不稳定层结为强对流的发生提供了有利的环流背景。在强有力的热力不稳定与对流不稳定的条件下,受到地面辐合线的触发作用,强对流迅速生成并发展。造成本次大面积降雹的系统为超长生命史的超级单体,冰雹粒子与其他相态的粒子的双偏振特征具有明显的区别。定量化的观测资料能对冰雹天气的预警提供更加精确的数据信息。     

双偏振雷达在毕节一次强风暴中的特征分析

利用习水C波段双偏振雷达和常规气象观测资料对2021年5月9日发生在毕节的一次冰雹和雷暴大风强对流天气特征进行分析,结果表明：上干冷下暖湿层结使得毕节大气层结极不稳定,午后地面辐合线叠加露点锋抬升触发对流形成有组织性的多单体强风暴。反射率因子表现出典型强风暴型雷暴单体特征,有利于大冰雹的生成和发展。双偏振雷达参量Z_DR和CC能有效识别降水粒子类型,其中已识别冰雹区中相关系数ρ_HV异常低值区能较好地反映出大冰雹或超大冰雹特征。阵风锋的出现以及风暴单体底层的冷池出流是百里杜鹃—黔西一线大风出现的主要原因,配合径向速度图上低层强气旋式辐合使得地面大风加强,造成黔西县出现极端破坏性大风天气。     

一次强对流天气的雷达资料分析

针对2019年4月9日发生在宁波机场的强对流天气过程,利用常规气象观测资料、天气图资料和多普勒雷达资料等,探讨了此次强对流天气的成因,重点分析了这次过程的雷达回波特征及其偏振特性。主要结论有:1)强冷空气南下配合高空槽东移过境,形成了本次强对流天气过程;2)垂直风切变对强对流的发生、发展和维持有很好的指示意义;3)双偏振参量在雷达定量测量降水、降水粒子的相态识别、杂波抑制等方面应用更具优势,粒子相态识别产品有助于快速定位和预警区域灾害性天气。     

双线偏振雷达在广州“3.19”降雹过程中的应用分析

针对2016年3月19日发生在广州北部的从化和花都地区的一次冰雹过程,基于广州S波段双线偏振多普勒天气雷达和花都风廓线雷达以及NCEP再分析资料,详细分析此次过程的天气背景和雷达回波及雷达参量演变特征。结果表明,在此次冰雹过程中,回波强度普遍大于50 dBz,回波顶高在10 km以上,有明显的三体散射、气旋式辐合、高层回波悬垂和强风暴顶辐散等特征。双线偏振雷达各偏振参量（反射率因子Z_DR、单位差分传播相移K_DP和相关系数ρ_HV）反映出冰雹云的典型特征:在基本反射率大、Z_DR小、ρ_HV小的区域出现冰雹,Z_DR值通常为-1.0~0.2,ρ_HV值普遍为0.7~0.9;ρ_HV和Z_DR在低仰角的表现比高仰角更有效;K_DP有一定指示意义,但判别效果不明显。采用的双线偏振雷达算法产品识别粒子相态结果容易出现空报现象。      

广东两次相似强对流过程的对比分析

为探求2016年4月10和13日广东出现两次相似的强对流天气过程的异同点,利用常规观测资料、双偏振雷达资料和NCEP再分析等资料,对两次过程的形成条件和双偏振雷达回波特征进行对比分析,结果表明:"4·13"低层暖平流和西南急流更强、范围更广;"4·13"边界层有弱偏东到东南风,中层西风显著增强,垂直风切变明显强于"4·10",更有利于超级单体的发生发展;"4·10"水汽主要聚集在粤北和广西,"4·13"则主要聚集在广西和珠江口,与实况瞬时风速大值区相吻合;在双偏振雷达特征方面,对比强度、差分反射率(ZDR)和相关系数(CC)都存在明显的差异,双偏振参量分析表明"4·10"具有明显的冰雹特征;而"4·13"无明显冰雹特征,但有短时降水强度和大风强度显著增强的特征。     

玉林市2023年3月25日冰雹过程双偏振雷达特征分析

利用常规气象观测资料和双偏振雷达资料,采用天气诊断分析方法,分析玉林市2023年3月25日冰雹过程的成因和双偏振雷达特征。结果表明：（1）此次冰雹天气是受高空槽、低层切变线和地面冷空气共同影响产生。（2）反射率因子强度均>60 dBZ,低层有入流缺口、有界弱回波区、三体散射和旁瓣回波等特征,中气旋厚度较厚,维持时间长。（3）上升气流中存在一定数量的液态雨滴和冰晶粒子;0℃层以下有一定数量的液态粒子和湿冰粒子,而0℃层以上有较大尺寸的冰晶粒子。