雷達氣象學課件：第七章雷達回波識別與分析

1、第七章 多普勒天氣雷達 回波的識別和分析,本章內(nèi)容,一、多普勒徑向速度的識別與分析,實際為西風,實際為西風,各層實際風向的確定方法,由多普勒速度圖估算各層實際風向方法,P276圖10.2,環(huán)境風場,多普勒徑向速度圖,各高度層風向,假設：風速隨高度增加不變化的均勻流場,由多普勒速度圖估算各層實際風向方法,各高度層風向,設：當雷達指向零速度帶上的點2時，其徑向方位是330，則該點的實際風向是 33090，由于鄰近的負速度區(qū)在其左側(cè)，所以真實的風向應為：330- 90= 240。與此類似，帶上點6的徑向方位是150，負區(qū)在其左側(cè)，真實風向應為150+ 90=240。以此類推，點3、5上的真實風向分別

2、為300- 90=210和120+90=210，點1，7上的真實風向為：0- 90=270和180+ 90=270 在地面，雷達站的零速度帶是東西向的，所以地面風為南風，風向為180,多普勒天氣雷達徑向速度場分析技術(shù)與方法,多普勒零徑向速度線特征 是否與向徑平行 平行：在不同高度上的風向相同； 平行且通過原點（即測站）：從地面到高空的風向完全相同 與向徑不平行（曲線）：風向隨高度發(fā)生變化 走向是否有顯著折角 有顯著折角：水平流場中有不同方向氣流存在，可能存在鋒面、輻合線、槽線等流場配合正負中心的分布情況和回波強度可以分析出天氣系統(tǒng)形勢。,走向是否與距離圈平行 平行且正負中心沿徑向排列：零徑向速

3、度線為輻合線或輻散線。 零線為閉合曲線：不同高度上存在風向輻合，即垂直切變。 *朝向雷達分量（負）和遠離雷達分量（正）分布特征。 范圍是否大致相同，且關于原點對稱 是：不同高度上水平流場的基本氣流一致； 否：不同高度上水平流場中存在著不同 的氣流方向，甚至有中小尺度系統(tǒng)存在。,多普勒天氣雷達徑向速度場分析技術(shù)與方法,大片正區(qū)和負區(qū)是否與向徑對稱 可以分析鋒面和切變線的位置，因為鋒面存在時正負中心通常關于向徑對稱 有無緊密相鄰的成對強小尺度正負中心存在 排列較近（2050Km）的強正負中心存在時要注意是否存在強中小尺度系統(tǒng)甚至颮線存在 有無多普勒徑向速度等值線密集帶存在 通常存在鋒面或颮線。等值

4、線的走向 對于確定鋒面、颮線的位置非常重要,多普勒天氣雷達徑向速度場分析技術(shù)與方法,強多普勒徑向速度梯度帶 若成弧狀排列，可能存在強輻合帶或颮線； 若成近似圓形排列，可能存在中尺度氣旋。,多普勒天氣雷達徑向速度場分析技術(shù)與方法,二、幾種典型流場和天氣系統(tǒng)在 PPI上的徑向速度模式分析,1、晴空和大面積降水多普勒速度 圖像分析,2、對流風暴的多普勒速度圖像分析,設：雷達天線作固定的低仰角探測一均勻流場，則Vf可略去不計，水平風速Vh在水平面上均勻，但隨高度增加，風速大小、方向可以有變化。即Vr,Vh,風向均為向徑r的函數(shù)。,（10.1）式,（10.2）式,天線所在方位,(8.81)式,實際風向,

5、1、晴空和大面積降水多普勒速度圖像分析,風向不變、風速隨高度變化的各種多普勒速度圖像分析,風向、風速均不隨高度變化,(10.3)式,由(10.3)式可得：在一定低仰角情況下，當取C值為0,3, 6, 9, 12,即可得到一系列徑向線，見下圖,（10.2）式,圖10.3,圖10.4,風向不變，風速隨高度線性變化,此時有：,（10.4）,圖10.6,風向不變，風速隨高度的增加先增后減,此時有,當 0 r r0,當 r r0,其中C1,C2為大于零的常數(shù),風向不變，風速隨高度先增后減，且地面和最高高度風速均為零,一次實測大面積降水的多普勒天氣雷達速度回波圖 距離圈10km,分析： 1）零速度帶近似平

6、直，且通過雷達中心。 2）排除速度模糊，可分析風向各隨高度不變，為東南偏東風。 3）正負中心牛眼分別 位于20km,300o方位和20km,120o方位處，說明風速先增后減，在20km距離相應高度上的風速達極大值，亦即為先增后減的轉(zhuǎn)折高度。,風速隨高度不變、風向隨高度變化的各種多普勒速度圖像分析,風速隨高度的增加不變的多普勒速度回波特征：各色標均收斂于測站中心。,風速不變，風向隨高度線性地順轉(zhuǎn),N,例：左圖中風向由低層西南風隨高度順轉(zhuǎn)為西風（零值帶呈S形），有暖平流出現(xiàn)。,風向隨高度作順時針轉(zhuǎn)變，多普勒徑向速度的零值帶呈S形。,圖10.8,風速不變，風向隨高度線性地順轉(zhuǎn),風向隨高度作逆時針轉(zhuǎn)變

7、，多普勒徑向速度的零值帶呈反S形。,例：下圖風向由低層東南風隨高度逆轉(zhuǎn)為東風，有冷平流出現(xiàn)。,圖10.9,風速不變，風向隨高度增加線性地先順轉(zhuǎn)后逆轉(zhuǎn),風向風速都隨高度變化的多普勒速度圖像分析,圖10.10,風向隨高度順轉(zhuǎn)，風速隨高度增加而增加， 地面風不為零。,一次實測的大面積降水風向隨高度變化的多普勒天氣雷達速度回波圖（最大可測半徑為64km,距離圈16km仰角3.7o ，最大不模糊范圍27.9m/s）,1）高度16km范圍以內(nèi)，零速度帶由近及遠逆轉(zhuǎn)，說明16km高度以下風向隨高度逆轉(zhuǎn)，為冷平流； 2)高度16km-33km內(nèi)，零值帶自近及遠地順轉(zhuǎn)，說明相應高度間隔內(nèi)風向為隨高度順轉(zhuǎn)的暖平流

8、。 3）高度16km處風向切換轉(zhuǎn)折高度由測高公式計算得約為1km.,一次實測的風向順轉(zhuǎn)，風速先增后減多普勒速度回波圖 仰角5o，最大顯示距離40km，距離圈10km.,分析： 1)零速度帶呈S 2)近距離范圍(15km以內(nèi))的零速度帶平直，呈東北偏北和西南偏南走向，然后分別順轉(zhuǎn)，到40km時已分別順轉(zhuǎn)到接近90o和270o方位。說明低層為較均勻的東南偏東風，然后隨高度的增加，風向逐漸順轉(zhuǎn)為偏南風。 3)牛眼的速度極值中心高度由測高公式可得10km附近。,風向垂直方向不連續(xù)的多普勒速度圖像分析,風向突變90o，上下兩層風速先增后減圖像,圖像分析： 1）地面：靜風 2）上下層風向相差90度 3）低

9、空為東南風急流中心，風速隨高度先增后減； 上層為西南風，風速先增后減； 但這兩個急流的空間分布不均勻，低空東南風急流有輻合。這是因為Toward方向有折疊，而Awary方向沒有；高空西南風急流Toward方向折疊了二層，Awary方向折疊了三層，所以有速度的輻散,風向突變180o，上下兩層風速先增后減圖像,圖像分析： 1）地面：C 2）低空：東風急流，有水平輻合 (T方向30海里/小時,A方向17海里/小時) 3）高空：西風急流，沒有明顯的輻合、輻散。(T方向、A方向最大風速為：44海里/小時),實測多普勒速度圖像。 最大距離50km,仰角3o，距離圈10km,分析： 1.地面風 2.低層風

10、3.高層風 4.是否牛眼？ 5.最大風速的高度 6.風向突變高度：按測高公式，3o仰角和5km斜離間隔的高度約為0.25km,梅雨期多普勒速度回波圖。 最大距離150km，仰角5.1，距離圈20km,1)15km范圍內(nèi)零速度帶呈西北東南走向，爾后急劇逆轉(zhuǎn)，到約18km距離后的零速度帶仍接近西北東南走向。 2)近地面處的低層為東北風，相應18km以外的高度為西南風（排除速度模糊）。 3)風向急劇逆轉(zhuǎn)的距離間隔約為3km，由測高公式算得高度間隔為0.26km，說明在0.26km間隔內(nèi)風向變化了180 4)40km最大速度值達25m/s,非均勻水平風場的多普勒速度圖像分析,圖10.22 a,圖10.

11、22 b,水平風場不連續(xù)的多普勒速度圖像分析,冷鋒的識別(冷鋒切變線): 冷鋒后一般吹偏北風,冷鋒前則吹偏南風.鋒前有暖平流,鋒后則冷平流. 識別冷鋒位置的方法:1)零線是否有明顯折角,且零線附近等 值線是否密集2)冷鋒位于等值線密集帶靠近遠離速 度中心一側(cè),并向零線折角方向延伸3)折角位于測站以北,冷鋒未過境,折角 位于測站以南,冷鋒已過境.,圖10.16-2,鋒面移向測站時速度圖解釋:(鋒面在測站的西北方) 1、零值線呈90度的折角雷達附近零線呈東南-西北走向，所以測站周圍吹西南風，風速先增后減，出現(xiàn)兩個“牛眼”（急流中心）故低空有西南風急流，“牛眼”中心風速為37海里/小時。 2、鋒后，

12、根據(jù)零線的走勢西北方有一個“牛眼”為趨向雷達方向的西北風，風速隨高度先增后減，中心極值為44海里/小時。 3、根據(jù)風速、風向分析判斷它是一條鋒面正接近本站。,圖10.16,鋒面位于雷達站上空多普勒速度圖像分析：（鋒面從西北方向移到雷達站上空） 1）零線呈折角，而折角正在測站，地面風速約為20海里/小時 2）鋒后為西北風，風速隨高度增加 鋒面從西北方移過雷達站 鋒前為西南風、鋒后為西北風 在兩個風區(qū)，風速從地面的20海里/小時增至邊緣高度處的約40海里/小時,圖10.16-1,鋒面移過雷達站的多普勒速度圖像分析： 1）在雷達站的東南方，零線順時針轉(zhuǎn)變（S形），冷鋒前有暖平流，風速隨高度增加； 2

13、）冷鋒后風向隨高度逆時針轉(zhuǎn)（反S），風速隨高度增加，有冷平流； 3）地面：C *預報員可根據(jù)前后兩幅多普勒速度圖大致得到鋒面的移動速度，大致估計鋒面過境的時間和鋒后的風速。,向測站移動的中小尺度鋒面的實測多普勒速度回波圖 距離圈為10km.,分析： 1）近距離圈，零速度帶穿過顯示中心且平直，呈東南西北走向，負距離區(qū)在其左下側(cè)，正速度區(qū)在其右上側(cè)，說明此處為西南風。 2）在零速度帶西北側(cè)約20km距離處突然轉(zhuǎn)向北伸展，且轉(zhuǎn)向零速度帶兩側(cè)速度徑線密集。說明突然轉(zhuǎn)向的零速度線是正負徑向速度的過渡帶，和鋒面的位置相同。 3）鋒面的左側(cè)為負速度區(qū)，且其約15m/s的速度中心約在280o方向，由此可分析到

14、鋒后的風向為西北偏西風，風速15m/s。 4）根據(jù)前后兩幅多普勒速度圖像，預報員可大致得到鋒面的移動速度，從而大致估計鋒面過境的時間和鋒后的風速。,2、對流風暴的多普勒速度圖像分析,對于中小尺度流場系統(tǒng)的多普勒天氣雷達速度圖像分析采用“顯示窗”的方法。 設顯示窗位于雷達正北120km處，顯示窗的尺寸為50km*50km,中尺度氣旋與反氣旋,流場及其相應多普勒徑向速度圖像,藍金模式的氣旋速度分布示意圖,氣旋環(huán)流的速度,氣旋半徑,1)氣旋運動關鍵參數(shù)：核半徑R的大小和該半徑處的最大旋轉(zhuǎn)速度。 2)從旋轉(zhuǎn)速度為零的氣旋中心到R半徑范圍內(nèi)，旋轉(zhuǎn)速度V隨半徑線性增加。 3)在R范圍以外，旋轉(zhuǎn)速度與半徑成

15、反比遞減。 R:中尺度氣旋的核半徑（中氣旋的尺度是用R核半徑的大小來衡量的） c1,c2為常數(shù)。,旋轉(zhuǎn)核區(qū),從雷達（位于中心）四個不同方向探測到的中尺度氣旋多普勒徑向速度 圖像,受環(huán)境南風影響的中氣旋速度圖,大氣旋中兩小氣旋中心連線與雷達視線垂直的圖像,大氣旋中兩小氣旋中心連線與雷達視線成45o角時的圖像,一次強風暴（中尺度氣旋）的多普勒速度回波圖,1）在約58km、20o左右方位區(qū)域中，有一對正負速度中心，基本呈現(xiàn)方位對稱，相距約7km 2）正負中心的速度值不同，左側(cè)負速度值約為24-32m/s，右側(cè)正中心速度值約為48m/s,中心之間為值不大的正速度帶。 3）此中氣旋隨后派生出二個龍卷風

16、4）在圖中47km、約345o方位區(qū)域內(nèi)存在另一中尺度氣旋，相距約3km，正中心速度24m/s,負中心速度-32m/s,其派生出一個龍卷風。,近海臺風中心區(qū)域的多普勒速度回波圖 距離圈50km,分析 1）排除速度模糊干擾后，可見在45km左右，接近60o方位區(qū)域有一對呈現(xiàn)方位對稱的正負速度中心，相距約40km，其間有一條平直的零速度帶。 2）據(jù)藍金模式，正負速度中心間距的中點即為臺風中心位置。,2010年第三號臺風“燦都” 雷達強度回波圖,2009.6.27上午1:00香港雷達回波強度圖，顯示熱 帶低氣壓浪卡正在大亞灣沿岸附近登陸。,中小尺度輻合輻散運動,一次實測下?lián)舯┝鞯亩嗥绽账俣葓D像,分析

17、： 圖中西南方向的正負速度中心基本呈距離圈對稱，其間明顯存在一條零速度帶。,輻散輻合中尺度氣旋結(jié)合的多普勒速度圖像分析,從雷達（位于中心）不同方向探測到的氣旋、反氣旋、輻合、輻散多普勒徑向速度示意圖,中尺度氣旋中的龍卷渦旋特征(TVS)圖像分析,TVS雷達速度回波特征,1、幾乎所有典型龍卷都生成于一個已存在的中尺度氣旋中，且主要發(fā)生在核區(qū)內(nèi)。,2、除最大的和最近的龍卷外，其它龍卷的尺度都小于雷達的波束寬度，因此，龍卷巨大的轉(zhuǎn)動速度在雷達波束內(nèi)被完全平滑掉了。相應的龍卷渦旋特征（TVS)的多普勒速度不能反映出龍卷的范圍和大小，只能反應出存在TVS而不能完全確定有龍卷風產(chǎn)生，但可以肯定存在較嚴重的

18、災害性天氣。,3、TVS的一個不變的特征是正負徑向速度峰值正好相距一個波束寬度。,TVS位于氣旋中心的圖像,TVS位于氣旋中心東北4.5km處,雷達波束穿過氣旋中心，且穿過TVS存在一個速度差。,兩個輻散氣流并存的圖像,低空強水平輻散的下?lián)舯┝?，有時可能成群發(fā)生，當其中兩個下?lián)舯┝飨嗷ソ咏鼤r，這兩個輻散流場便出現(xiàn)了相互作用。,兩個大小和強度相同輻散區(qū)的圖像,與上圖相同，但東北部的輻散中心核區(qū)和速度 都較小,中氣旋和輻合輻散氣流的多普勒速度回波圖和探測距離的關系,繞流圖像分析,繞流現(xiàn)象：在強對流天氣的強回波中心區(qū)，存在移動速度較小，對中層環(huán)境風場起著阻礙作用，有些象氣流中的障礙物，環(huán)境氣流被這種

19、移動較慢的高強度回波中心分成兩股，氣流在其兩側(cè)被加速到極大值，繞過中心區(qū)后向下風方向移動并逐漸減速，直到和環(huán)境風速相同，而正對環(huán)境風向的高強回波中心區(qū)的前部和后部，風速明顯減少，這種現(xiàn)象稱為繞流。,環(huán)境南風繞流,由于處于南風，顯示窗中沒有負速度區(qū)，高強回波中心的兩側(cè)速度模糊階段，為正速度的極值區(qū)。,與上圖相似，但環(huán)境風為與雷達視線成45o夾角，兩個正速度中心互相傾斜。,環(huán)繞雷暴,與上圖相似，但環(huán)境風向和雷達視線垂直。 分析圖像，可看出輻合輻散、氣旋反氣旋特征。,環(huán)繞雷暴,三、雷達回波的識別與分析,雷達回波的類型,1、非氣象回波主要是地物、飛機等非氣象目標物對雷達電磁波的散射或反射而引起的，或者

20、是由于雷達的性能引起的虛假回波。 2、氣象回波氣象目標物對雷達電磁波的散射或反射引起的回波。 降水回波 非降水回波,1、非氣象回波,非氣象回波包括： 地物回波； 超折射回波； 同波長干擾回波； 飛機、船只等回波； 海浪回波； 由天線輻射特性造成的虛假回波。,地物回波及其特征,定義：地表面及其上各種建筑物等對電磁波的反射產(chǎn)生的回波,稱地物回波.,地物回波圖及特征,PPI: 地物回波的形狀與實物相一致,邊緣清晰,位置不隨時間而改變.,RHI:地物回波呈小的柱狀,兩頭尖,高度較低.,距離(斜距）: 雷達站周圍40-50KM,超折射回波,定義：由超折射現(xiàn)象所產(chǎn)生的回波稱為超折射回波。,現(xiàn)象：PPI上平

21、時無地物回波的距離上出 現(xiàn)地物回波；地物回波范圍擴大, 數(shù)量增加,實質(zhì)：地物回波,三層圖:近地面較薄的一層非超折射層,之上一層超折射層,再往上又為非超折射層.,分析：輻射超折射回波(定義見P107)，近地層為地物回波，測站南部和北部為輻射超折射回波。測站周圍無云，地面平均溫度露點差不足5，近地面出現(xiàn)逆溫層。超折射回波在速度圖上為白色。,超折射回波,同波長干擾回波,當近距離內(nèi)有兩部以上波長相同的雷達同時進行工作時，就會產(chǎn)生干擾并顯示出單條或多條線狀且 從中心以相等的 間隔呈螺旋狀向 四周放射,飛機、船只等回波特點,PPI：回波呈點狀或“-”字形、船只低 仰角、移動速度較快,海浪回波特點,海浪回波

22、是海水及其浪花對電磁波的反射引起的（沿海地區(qū)地物回波） PPI：由許多分散的針狀的回波體組成，呈扇形 向外輻散，強度較弱且均勻。,海浪回波的范圍可反映海浪的高低或海上風力的大小。,RHI：浪花高度低（天線仰角只能為0或0以下時才能探測到）,天線輻射特性造成的虛假回波,由天線輻射造成的虛假回波強度很弱，且與真實回波以測站為中心呈對稱分布。 尾瓣造成的假回波常出現(xiàn)在PPI上，旁瓣造成的假回波常出現(xiàn)在RHI上 強降水天氣較常見,天線旁瓣虛假回波(PPI),旁瓣虛假回波,真實回波,從上圖可看出，強中心為46.2dBZ，此處有強降水產(chǎn)生。強中心上面的旁瓣回波頂高為7.9公里，但實際尖頂為虛假的回波，真正

23、的回波頂高是5.7公里。,虛假旁瓣回波,2、氣象回波非降水回波,晴空回波 云的回波 霧的回波,晴空回波,晴天條件下,多普勒天氣雷達可以采用最慢速度旋轉(zhuǎn)(0.5周/分)掃描,這樣可以在有效照射體積內(nèi)收集更多的樣本,以提高從噪音中提取信號的能力.在雷達顯示器上出現(xiàn)強度很弱的回波和平均徑向速度. 由于較早時不知道晴空有回波的原因,所以亦稱為“鬼波、仙波、Angel回波”等近代，隨著雷達功率增大和靈敏度增高，已探明晴空回波主要是由鳥類，昆蟲和大氣中強折射指數(shù)梯度區(qū)對雷達脈沖波產(chǎn)生的后向散射造成的回波常表現(xiàn)為園點狀、窄帶狀、層狀、環(huán)狀 等，且尺度也不等。,圓點狀晴空回波,熱對流泡上的折射指數(shù)梯度可以形成

24、這種點狀回波。在暖季里地表受熱就出現(xiàn)一些熱對流泡，泡內(nèi)的暖濕空氣與泡外的環(huán)境空氣間形成一個界面，界面附近湍流混合很強，折射指數(shù)變化很大，造成了對電磁波的散射，在泡頂部散射最強，形成了點狀回波。這些回波日變化明顯，一般在13-14時具有最大濃度、強度和高度?；夭ǜ叨纫话悴怀^2-3公里，強度只有5dBz-10 dBz。,窄帶晴空回波,晴空窄帶回波 多半出現(xiàn)在夏季的下午到傍晚， 窄帶維持時間常在小時左右， 常呈細長帶狀,也可呈圓弧彎曲狀，其長度為20-30公里至150-160公里，寬度只有1-2公里， 出現(xiàn)在大氣低層。 窄帶的強度也只有5-10dBz，個別強度可達17dBz，所以窄帶一般只能在離雷

25、達較近處探測到。只有強度比較強的晴空回波才能在離測站較遠處探測到，例如:北京地區(qū)曾觀測到離測站160公里遠地方的窄帶回波。,當窄帶經(jīng)過測站時，地面風向突變，有時陣風驟起、溫度驟降、濕度加大，窄帶過后，氣象要素又恢復正常，因此，窄帶反映了大氣中溫、壓、濕的不連續(xù)，密度、風的不連續(xù)，它很大程度是雷雨消散時，強烈的下沉氣流把冷空氣帶到地面向四周輻散與環(huán)境的暖空氣之間形成的密度不連續(xù)面造成折射指數(shù)的突變，導致對電磁波的散射。窄帶的附近空氣有明顯的輻合,晴空翻滾湍流,重力波成因：氣旋暖區(qū)一個殘留雷暴高壓或其它中尺度系統(tǒng)，如海風鋒等流出的密度流邊界的后面，有時會產(chǎn)生強度為10dbz或更弱的平行帶狀回波，這

26、些平行帶狀回波稱為重力波,根據(jù)VAD探測的風廓線在3000英尺處有南北風交替，飛機探測，飛行員報告遇到不尋常的顛簸，強的風切變造成飛機失事,分析： 零線呈東西走向，上半圓為離開雷達徑向速度，所有等值線都匯集在中心，由此推斷，根據(jù)規(guī)則本站近地面至900米低空一致吹南風，風速約為7m/s變化不大。根據(jù)左右兩張圖對比，可以看出，上半圓的回波是發(fā)生在城郊上空的鳥和昆蟲引起的回波。,晴空實例分析,分析： 左邊兩幅相應的多普勒徑向速度回波可以看出，該站低空風向為NNE，風速約13米/秒。 從多普勒速度圖(c)判斷，該地區(qū)為N-NE風，風速增大,由于大批飛鳥回巢和西部晚霞共同造成回波強度加強，多普勒徑向速度

27、增強。從多普勒徑向速度圖（d）展現(xiàn)的風仍為、20-30Kt，但是幾乎同時的探空測風卻是NW風，由此可見，因為大批飛鳥遷移造成的雷達回波,晴空實例分析,分析： 晴空回波的多普勒徑向速度零值線正經(jīng)過測站上空，而且趨向雷達的徑向速度位于測站的西南方，而遠離雷達的多普勒徑向速度位于測站的東北方，說明測站周圍低空（西北側(cè)例外）吹一致的西南風，風速隨高度增大，最大值為26Kt。,晴空實例分析,云的回波,層狀云回波特征 在PPI上一般呈片狀或薄膜狀，回波強度較弱，回波邊緣比較模糊； RHI上常平鋪成一長帶，云頂、云底較平緩，回波帶的垂直厚度大致為云的厚度，依據(jù)回波底的高度可區(qū)分出高、中、低云； 對流云回波特

28、征 在PPI上通常呈小塊狀，零散、孤立、尺度小。 在RHI上呈柱狀,底部不及地,發(fā)展迅速,若條件許可,能在很短時間內(nèi)由云發(fā)展成為陣雨或雷雨；,霧的回波,霧滴和云滴一樣，粒子非常小，只有波長較短、靈敏度較高的雷達才能探測到； PPI:呈均勻彌散狀，像一層薄紗罩在屏幕上 RHI:高度很低，頂高只有1Km左右；,3、氣象回波降水回波,1）、層狀云降水回波分析,2）、積層混合云降水,3）、雪的回波,1）、層狀云降水回波分析,層狀云降水的雷達回波特征,PPI回波特征：成片分布，面積較大，回波邊緣模糊發(fā)毛，在大片弱回波中偶有個別強度較強的回波團（強度一般在2030dBz）； RHI回波特征：結(jié)構(gòu)均勻，頂部

29、雖有起伏，但相對起伏較?。ㄏ鄬τ趯α髟平邓容^平整，垂直厚度不大（一般56Km，因地區(qū)、季節(jié)而不同），水平尺度要比垂直尺度大得多； 零度層亮帶：又稱融化帶，是層狀云降水的一個重要特征，通常出現(xiàn)在零度等溫線以下幾百米的地方。 徑向速度特征：由于降水范圍大，因而徑向速度場范圍分布的范圍也大，等值線分布比較稀疏，切向梯度不大，在零徑向速度線兩側(cè)分布著范圍較大且數(shù)值不大的正負中心，另外還常存在流場輻合或輻散區(qū)。,層狀云降水回波,分析：零速度線平直，表明風向均勻，分別為均勻的西南風和偏西風。風速隨高度增加,分析：連續(xù)大面積的絮片狀，強度較為均勻，一般在20-30dbZ，最強達45dBZ。,垂直剖面回

30、波中，通常占滿對流層中下部，水平尺度要大于垂直尺度，高度一般多在5-6km左右，頂部較為平整。,層狀云零度層亮帶回波,零度層亮帶在PPI上表現(xiàn)為圓環(huán)或圓弧狀，表明 不穩(wěn)定降水已轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定性的層狀云降水。,層狀云零度層亮帶回波,零度層亮帶位于高度層約3km處。,零度層亮帶形成的原因,1、融化作用；2、碰并聚合效應； 3、速度效應；4、粒子形狀的作用。,參見P308,1、雷暴消散階段，常出現(xiàn)零度層亮 帶，說明降水性質(zhì)從對流性逐步轉(zhuǎn) 化為層狀云降水。 2、出現(xiàn)亮帶的一定是層狀云降水，反 之不一定成立； 3、可作為識別雹云指標之一； 4、它可作為飛行活動的一個指標。,研究零度層亮帶的意義,2）、積層混

31、合云降水絮狀回波,混合性降水回波表現(xiàn)為層狀云降水回波和積狀云降水回波的混合，外形似棉絮，稱為絮狀回波； 絮狀回波是出現(xiàn)連陰雨天氣的征兆，通常是由于冷暖空氣交匯，雨帶準靜止存在，降水時間長，可能會出現(xiàn)暴雨； 強度回波特征： PPI回波特征：范圍比較大，回波邊緣支離破碎，沒有明顯的邊界，回波中夾雜有一個個結(jié)實的團塊，強度40dBz或以上，有時強回波帶可形成一條短帶； RHI回波特征：柱狀回波高低起伏，高峰部分可達雷陣雨高度，一般只有連續(xù)性降水所具有的回波高度，有時還共存對流云陣性降水回波特征（柱狀回波）和層狀云連續(xù)降水回波特征（零度層亮帶）,速度回波特征：參見P321,典型混合云降水回波,受低渦影

32、響，黑龍江省境內(nèi)6小時的最大降水量達54毫米。,回波面積大，幾乎充滿整個范圍，邊緣破碎，無明顯邊界。在均勻的層狀云中鑲嵌著密實的對流云團塊，強度最大值達48dBZ。,零速度線明顯的“S”型，從低至到高層有暖平流存在；近測站有“牛眼”，風速隨高度先增后減，而后又隨高度增加；對應強度較強的對流云區(qū)，在正南方，有逆風區(qū)，此處輻合輻散較強烈，對流云發(fā)展旺盛。,30公里的距離圈上有一條強度約40dBZ的亮帶（零度層亮帶）。它的形成是對流性的積云向穩(wěn)定性層狀云轉(zhuǎn)化的標志。,速度圖上可看出雷達左側(cè)的速度場分布均勻，右側(cè)速度場的擾動較劇烈，有明顯的輻合輻散現(xiàn)象。,仍然存在小塊的對流泡,穩(wěn)定性的 層狀云,回波分

33、析： 位于雷達西南方向、距雷達30km處，零度層亮帶呈圓弧狀，而在雷達其它方位明顯可見對流泡存在。,距測站100km處的對流云呈柱狀，回波頂高達11km以上，強度達50dBZ以上，出現(xiàn)云砧，說明此混合云中的對流云發(fā)展成熟；在3km左右的高度上已有零度層亮帶出現(xiàn)的趨勢，整個云體逐漸趨于穩(wěn)定。,在2km左右的高度上有明顯的風向切變，在距離測站100km處的對流云有明顯的風暴頂輻散現(xiàn)象(圓圈處）。,距測站90km范圍內(nèi)3km高度處存在明顯的零度層亮帶，這是對流性降水向穩(wěn)定性降水重要標志。回波頂在10km以上；在135km處的對流云呈柱狀，強中心在45dBZ左右，與穩(wěn)定性降水回波分離。,穩(wěn)定性降水回波

34、的高空風速較大，在9km處已出現(xiàn)速度的模糊，最大速度達29.8m/s,回波頂平整，零度層亮帶（3km處）平直，說明降水已由對流云轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定層狀云降水,回波頂不是很平整，有凹凸起伏的弱回波，這是由柱狀對流云向?qū)訝钤妻D(zhuǎn)化后留下的殘余弱云。,混合云降水特殊回波人字型回波,初生階段“人字型”回波 在測站的SSW有排列成帶狀的對流云帶(A),SSE方向有一排列成短帶狀的對流云(B),強度最大值在55dBZ以上,發(fā)展階段“人字型回波 云體A逐漸發(fā)展并向NE方向移動，而云體B則向偏北方向發(fā)展。,混合云降水特殊回波人字型回波,云體A云體B在測站南部距離50公里處匯合，形成“人字型”回波，在回波的前部清晰可看到

35、出流邊界，距強對流前部約5km左右。,距測站50km處的南部的“人字型”回波的匯合點,風速達17.2m/s,風速最大值與“人字型”回波的匯合點相對應。,3）雷陣雨降水回波,PPI:雷陣雨回波水平尺度常小于20km,各地由于天氣形勢、下墊面特點，指標各異。雷陣雨回波強度小于40dBZ,雷陣雨一般持續(xù)時間小于60min。,RHI：回波高度一般小于7-8km，強回波頂高度通常在5-6km左右，且回波頂呈多峰結(jié)構(gòu)，這可以解釋雷陣雨降水為何陣性大的原因。,雷陣雨強度回波分析：,見P314圖10.46、圖10.47及雷雨、陣雨回波 的區(qū)別,雷陣雨徑向速度場特征：,見P314,4）雪的回波,PPI回波特征

36、雪的回波強度與連續(xù)性降雨回波類似，但通常比連續(xù)性降水回波弱，一般在10-15dBz左右（初春時雪的回波強度可接近于層狀云降水回波強度）； 回波強度分布比較均勻，絲縷狀紋理結(jié)構(gòu)明顯，邊緣模糊不清，沒有明確的邊界； RHI回波特征 回波高度比層狀云連續(xù)性降水回波高度稍低，比較平整 見P323圖10.54,一次槽前暖區(qū)降雪過程，測站6小時降雪2mm.從回波圖可看出，范圍較大，分布比較均勻，絲縷狀紋理結(jié)構(gòu)明顯，強度較弱，為1520dBZ，高度約3km。速度圖上風向呈SW向，風速隨高度增大，低層有順時針旋轉(zhuǎn)，高空有逆時針旋轉(zhuǎn)，即在低層有暖平流，高空有冷平流。此結(jié)構(gòu)有利于降雪云的發(fā)展。,典型降雪回波圖,從

37、圖可看出，回波頂高達約4km，而其它季節(jié)的層狀云連續(xù)性降水回波頂高一般在5-6km，降雪回波的高度較低，回波頂比較平整。,小雪回波圖,哈爾濱站6小時累積降雪量為0.8毫米。A圖回波均勻，強度0-10dBZ，回波頂高4km。B圖流場連續(xù)，徑向梯度規(guī)則，風速隨高度增大。,大雪回波圖,A圖，測站周圍90公里內(nèi)布滿層云回波，強度0-10dBZ,較強的回波達25dBZ，回波頂高4km，B圖，近地面為東北風，高層轉(zhuǎn)為西南風，零速度線呈現(xiàn)反S型，有冷平流，另，低空有“牛眼”表明低空有大風區(qū)。高空風速隨高度增大。,有“牛眼”大雪速度回波圖,風向輻合,大面積輻合,特大暴雪回波圖,冷平流,典型雨夾雪回波圖,A圖，回波結(jié)構(gòu)松散，零星幾處較強的回波，強度為27.3dBZ,有連續(xù)