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一次强降水超级单体的双偏振雷达观测分析 总被引：2，自引：0，他引：2
为分析强降水超级单体风暴的偏振特征及其动力和云物理结构,利用厦门海沧双偏振雷达数据及常规观测资料,采用多普勒雷达风场反演和粒子相态识别等技术,对2018年5月7日发生在闽南地区的一次导致特大暴雨的强降水超级单体风暴进行了分析,研究表明:（1）相关系数小值区出现在有界弱回波区和钩状回波之前,可指示低层上升气流的位置。（2）在前侧下沉气流南侧的反射率因子梯度大值区附近,存在一个浅薄的差分反射率因子大值区（差分反射率因子弧）,其形态与超级单体的发展程度有关。在本次过程中差分反射率因子弧先于钩状回波和中气旋出现,对超级单体的发展具有较好的指示性。（3）在中层的融化层上,差分反射率因子大值区和相关系数小值区呈环形围绕在上升气流周围。差分反射率因子环和相关系数环对确定中层上升气流的位置具有指示意义。（4）差分反射率因子柱位于有界弱回波区的上方,并位于主上升气流附近,在仅有单部雷达进行观测时,差分反射率因子柱可用于识别主上升气流的位置。（5）差分相位常数柱主要由大量混合相态水凝物造成,其位置与地面雨强中心存在较好的对应关系。 相似文献
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2019年8月16日诸城超级单体风暴双偏振参量结构特征分析 总被引：5，自引：2，他引：3
利用青岛S波段双偏振多普勒天气雷达探测资料和常规气象观测资料以及区域自动气象站观测资料,对2019年8月16日发生在山东省诸城市的一次长寿命超级单体风暴双偏振结构特征进行了分析。结果表明:超级单体风暴发生在东北冷涡和地面中尺度辐合线共同作用背景之下,对流有效位能偏低,但风垂直切变非常强,这种配置有利于超级单体风暴的形成与维持。诸城超级单体风暴持续3 h左右并伴有深厚持久的中气旋,旺盛阶段最强反射率因子、基于单体的垂直累积液态含水量、强中心高度和单体顶部高度平均分别为74.1 dBz、67.9 kg/m2、6.3 km和11.3 km。对偏振特征分析表明,风暴低层60 dBz以上回波区对应偏小的差分反射率（Zdr）、小的相关系数（CC）和大的差分相移率（Kdp）,湿（或干）冰雹和液态雨滴共存。此外,低层入流缺口附近有明显Zdr弧存在。风暴中层强上升气流区内有明显的有界弱回波区,其顶部达到7 km左右。有界弱回波区内相关系数较小,其周围有明显的Zdr环和CC环,Zdr环顶部达到?10℃层高度。0℃层高度之上存在深厚的Zdr柱和Kdp柱,顶部都达到?20℃层高度,Zdr柱位于有界弱回波区东侧,Kdp柱位于西侧。?10—?20℃层,Zdr柱对应强的水平极化反射率因子（35—60 dBz）和小的差分相移率,表明含有少数偏大的液态或湿冰粒子,而Kdp柱对应更强的水平极化反射率因子（55—72 dBz）和小的差分反射率,表明含有一定数量的小的液态或（和）湿冰粒子及大的冰雹粒子。风暴低层强反射率核后侧径向上如果出现显著差分反射率负值区,可作为特大冰雹（直径≥50 mm）的识别依据;如果对应异常大的差分相移率,表明含有浓度较高的雨滴和包有水膜的冰雹粒子。 相似文献
3.
利用S波段双偏振天气雷达资料、探空和地面常规气象观测资料及灾情调查, 对2020年6月25日河北省蠡县和2021年7月9日山东省章丘的两次特大冰雹超级单体风暴双偏振特征进行对比。结果表明:两次超级单体风暴均发生在西北气流形势下, 章丘风暴具有较强的对流有效位能、较大的湿度和较高的湿球0℃层高度。蠡县风暴强度明显大于章丘风暴, 但差分反射率柱和比差分相移柱高度明显低于章丘风暴。蠡县风暴弱回波区上方存在深厚的强度超过65 dBZ强回波悬垂, 即悬垂的冰粒子循环增长产生较大的冰雹粒子, 大的冰雹粒子进入下降通道后, 再次产生明显增长且更加不规则, 导致更强的水平极化反射率因子和更小的相关系数。湿度的垂直分布是风暴发展强度的关键环境因素之一。蠡县超级单体风暴的产生环境非常干, 章丘超级单体风暴的产生环境相对较湿。 相似文献
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利用S波段双偏振雷达资料和多种观测资料,对2021年5月10日湖南长沙的大冰雹超级单体风暴过程进行分析,结果表明：(1)此次过程发生在低层暖平流主导下,高能量、有利的对流不稳定条件以及湿球0℃(WBZ)高度明显低于0℃层高度为大冰雹超级单体风暴的形成和维持提供了有利条件。(2)强中心(水平反射率因子Zh≥60 dBz)面积和最大水平反射率因子明显增大、垂直累积液态水含量跃增和质心高度发展到冰雹有效增长层,可作为大冰雹形成发展的依据。(3)差分反射率因子(Zdr)柱、相关系数(CC)、差分相移率(Kdp)演变可为冰雹的云物理特征变化提供重要参考。Zdr柱(≥1 dB)的出现对应上升气流区,扩展至WBZ以上,Zdr柱的发展和维持表明其携带的过冷雨滴为冰雹发展和维持提供了雹胚;Zdr洞(<0 dB)对应下沉气流区扩展至近地面,结合小CC和Kdp“空洞”对应干的大冰雹。(4)构建的超级单体风暴降雹阶段不同仰角的双偏振监测识别模型显示,强雹暴回波离开雷达一侧存... 相似文献
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《气象与环境科学》2020,(2)
受高空冷空气和低空切变线共同影响,2015年4月28日,一次长生命史冰雹强风暴袭击了上海西南部地区,位于南汇的WSR-88D双偏振雷达在可视范围内进行了全程监测。利用天气图资料和双偏振雷达资料,分析了这次风暴形态的时间演变和双偏振特征。分析结果表明,强风暴中心水平反射率因子普遍超过60 dBZ,发展高度超过了15 km,中下层出现了有界弱回波区和钩状回波,径向速度图上还出现了中气旋;风暴发展旺盛时段出现了明显的"非均匀波束充塞"现象,风暴中心附近中底层出现了低差分反射率的冰雹信号(差分反射率洞)、高差分反射率弧(超过4.0 dB)、高比差分相位脚(超过4°·km~(-1))和低相关系数区(低至0.8),强烈的上升气流区将低层液态水和各种降水粒子带到高层,导致高层出现了差分反射率柱和比差分相位柱,高度伸展到了-20℃层以上,并与较低的相关系数(0.9左右)相对应,以上各种特征证明了冰雹的存在。最后,在强风暴传统概念模型的基础上,根据双偏振特征,归纳出了这次风暴的概念模型,给出了各种典型特征的水平和垂直位置关系,并根据传统的动力模型,分析了其形成的物理基础。与他人研究结果有所不同的是,本个例的低层高差分反射率弧的范围从风暴中心的前部扩展到相邻的弱回波区。 相似文献
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2019年3月21日一次长生命史超级单体导致浙江省中部多个县(市)降雹,为了研究超级单体得以长时间维持的环境背景及其云物理特征,利用常规资料以及宁波S波段双偏振雷达数据,结合粒子相态识别算法,对此次过程的演变进行了分析。结果表明:高空槽前、850 hPa切变线附近和地面冷锋为超级单体提供了合适的环流背景;风暴传播区域对流有效位能的增加、风暴承载层的平均风向与风暴移动方向相近、风速大、对流风暴沿地面假相当位温梯度大值区向东传播及沿海强垂直风切变,导致中气旋旋转速度和旋转厚度的增加,这些都是对流风暴长时间维持的原因。通过此次降雹单体风暴结构分析发现:整个生命史对流发展非常旺盛,最大反射率维持在60 dBz以上,风暴顶维持在8 km以上,风暴质心高度出现的三次明显波动,对应三次降雹过程。垂直累积液态含水量(VIL)跃增量虽不及传统指标,但结合垂直累积液态含水量密度(VILD)、VIL最大值及最大反射率因子大值区,对冰雹业务预报有指示作用。通过降雹单体双偏振特征分析发现:冰雹下落过程中的翻滚现象,导致差分反射率(Zdr)值接近0 dB,水平和垂直偏振波差异导致三体散射特征(TBSS)根部Zdr大值区的出现;冰雹降落融化产生的外包水膜现象,使其Zdr值增大,相关系数(CC)值减小;通过偏振参数Zdr和CC特征,有助于识别高空大冰雹;超级单体的有界弱回波区(BWER)附近的Zdr柱不仅可指示上升运动,同时对降雹单体不同的成长阶段具有指示作用。 相似文献
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基于Rayleigh-Gans散射原理构造一个S波段双线偏振雷达模拟器。模拟器考虑了云冰、雪、雨和雹4种水凝物,以水凝物的混合比和数浓度以及水凝物粒子的轴比、相对介电常数、下落倾角为输入量,计算得到水平/垂直偏振反射率因子、差分反射率、比差分相位等偏振量。通过二维理想飑线模拟的试验结果表明,模拟器合理地再现了二维理想飑线系统成熟期的主要偏振特征:雹的反射率较高,差分反射率较低(又称Zdr洞);对流云区的Zdr柱;层云区的反射率和比差分相位的0℃层亮带特征;雨滴反射率与差分反射率因子的“雨线”统计特征。利用该模拟器建立了模式变量和偏振雷达观测的联系,有助于未来将偏振雷达观测资料应用于模式预报效果评估及对流尺度资料同化等方面的研究和应用。 相似文献
8.
为了进一步认识冰雹和三体散射的双线偏振雷达观测特征,提高业务预警能力和奠定基于双线偏振雷达的地面降雹识别基础,利用南京双线偏振雷达观测资料,统计分析了2019年3月20日冰雹过程发展、成熟和降雹阶段的观测特征及微物理过程。结果表明:（1）雹暴在成熟阶段具有高悬的强回波中心和较高的顶高,强回波中心差分反射率ZDR＜?0.5 dB,相关系数（ρhv）约为0.9,由于冰雹后向散射相位的影响,该区域比差分相位（KDP）呈现负值,指示了该区域有冰雹存在,并被相态分类算法（HCA）正确识别;（2）降雹阶段,高层反射率因子减小,强回波中心下降到地面附近,融化层以下ρhv增大,指示高层下落的冰相粒子整体尺寸减小;HCA识别到冰雹开始减少时,地面观测到冰雹;（3）三体散射的反射率因子（ZH）、ρhv和反射率因子标准差（SD（ZH））概率密度分布与北美三体散射比较接近;ZDR分布更偏向于负值区域,差分相位标准差（SD（φDP））分布范围大约是北美结果的2倍。 相似文献
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利用湖北省随州市S波段双偏振雷达资料及常规观测资料，对2020年5月4日鄂北随州出现的超级单体风暴进行分析。结果发现：①在有利天气背景作用下，形成了上干冷下暖湿的垂直层结、0~6 km中等强度垂直风切变以及地面辐合线，为强风暴的发生发展提供环境条件和触发条件。②超级单体发展过程中，观测到前侧“V”形入流缺口、中气旋、弱回波穹隆、悬垂回波、钩状回波等特征，且风暴顶高度、风暴质心高度、最大水平反射率因子高度以及垂直累积液态含水量等风暴参数均呈先升后降趋势。③超级单体的发展和成熟阶段，在0 ℃层以下的低层，于前侧下沉气流西侧的水平反射率因子大梯度区观测到浅薄的差分反射率因子Zdr大值区，即Zdr弧；④超级单体的初始阶段、发展阶段以及成熟阶段，在0 ℃层之上的中层，观测到强上升气流的正温度扰动使冰相粒子在附近融化而形成的Zdr环形大值区和相关系数环形小值区。⑤垂直方向上，在超级单体的初始阶段、发展阶段以及成熟阶段均观测到Zdr柱和差分相位常数Kdp柱。Zdr柱与弱回波穹隆区位置对应较好，其不同时期特征反映了上升气流强的变化；Kdp柱的变化反映了超级单体中含有大量液态水滴区域的变化。 相似文献
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《高原气象》2021,40(3):580-589
基于济南S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合探空和地面实况资料,对两次长寿命超级单体的风暴参数及Z_(DR)柱演变特征进行了分析。结果表明,两次过程具有强的热力不稳定,中等强度以上垂直风切变和对流有效位能,利于高组织性的风暴产生与维持。两次超级单体风暴历时超过4 h,≥60 dBZ反射率因子维持时间都超过3 h,最大反射率因子(DBZM)平均值65.8 dBZ,同时都具有较大的基于单体的垂直累积液态含水量。两次强风暴移动方向基本一致,但移动速度差别明显,导致移速差异的主要因素是500 hPa引导气流的风速差异明显。差分反射率因子Z_(DR)柱表现为环境0℃层高度以上的Z_(DR)大值区,位于风暴的强上升气流区内,表明风暴强上升气流区内存在直径偏大的扁状雨滴或少许水平定向的湿冰粒子,Z_(DR)柱对应的相关系数偏低,主要是混合相态粒子的存在所导致。Z_(DR)柱出现之后风暴快速发展,Z_(DR)柱消失后风暴逐渐减弱,Z_(DR)柱的出现可作为冰雹预警的指标之一。Z_(DR)柱的出现表明风暴内部上升气流的强度增强、高度增高,预示着风暴会迅速发展。Z_(DR)柱的消失说明风暴内部强上升气流的强度减弱、高度迅速降低,预示着风暴质心将要降低,风暴强度将要减弱。两次风暴Z_(DR)柱顶部高度有明显差别,但与0℃层高度的差值没有明显差别。 相似文献
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双线偏振多普勒天气雷达估测混合区降雨和降雹方法的理论研究 总被引：14，自引：2，他引：12
利用冰雹形状和空间取向的模型及降雹和降雨的滴谱分布,分析了C波段双线偏振雷达探测的降雨和冰雹的反射率因子ZH、差反射率因子ZDR和差传播相移KDp的取值范围,及混合区降水中不同大小的降雨降雹强度对这些参量的贡献.结果表明:对于C波段双线偏振雷达来讲,当降雹达到一定强度后,反射率因子反而随降雹强度的增大而减小,反射率因子和降雹强度不一定是一一对应关系,降雹的KDp与相态、空间取向和雹块的尺度均有关系.在混合性降水中,ZH的主要贡献来自冰雹,而KDp主要取决于降雨的大小,降雨和降雹对ZDR均有明显的影响,降雨的ZH和KDP有比较好的对应关系.在此基础上给出了利用ZH、ZDR和KDp定量估测相态混合区冰雹和降雨对应的反射率因子、降雨强度的方法,并从滴谱变化、雷达探测精度和冰雹对KDp的影响分析了这种方法的估测精度. 相似文献
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The performance of different quantitative precipitation estimation(QPE) relationships is examined using the polarimetric variables from the X-band polarimetric phased-array radars in Guangzhou,China.Three QPE approaches,namely,R(ZH),R(ZH,ZDR) and R(KDP),are developed for horizontal reflectivity,differential reflectivity and specific phase shift rate,respectively.The estimation parameters are determined by fitting the relationships to the observed radar... 相似文献
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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。 相似文献
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为了研究雹暴的偏振特征及其在实际业务中的应用,使用S波段双偏振雷达所观测到的46例冰雹数据,对其中反复出现的3种偏振特征:冰雹在各高度层的偏振参数特征、差分反射率因子柱、三体散射偏振特征进行了分析,重点分析了3种偏振特征大、小冰雹事件的差异。结果表明:（1）大冰雹的水平反射率因子中位数要高于小冰雹,二者的水平反射率因子分布存在较大重合区域。（2）冰雹偏振参数的变化主要集中在融化层之下,相较于小冰雹,大冰雹具有更低的差分反射率因子和相关系数。（3）所有雹暴的差分反射率因子柱最大伸展高度均超过?10℃层,有83%的大冰雹事件其差分反射率因子柱最大伸展高度可超过?20℃层;在小冰雹事件中这一比例仅为46%。（4）差分反射率因子柱高度的演变对于雹暴的发展具有预示性,特别是在持续降雹过程中,差分反射率因子柱的再度发展预示着雹暴的再次增强。差分反射率因子柱高度的极值相对于降雹具有时间提前量,在大冰雹事件中这一提前量的中位数为24 min,而在小冰雹事件中这一数值为11 min。（5）三体散射的偏振特征有助于识别高空的冰雹,尤其是当冰雹核的后侧存在其他降水回波时。在所统计的19例大冰雹事件中均发现三体散射偏振特征。在小冰雹事件中同样可发现三体散射偏振特征,出现比例为52%。 相似文献
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利用济南S波段双偏振多普勒雷达探测数据,结合探空、地面气象站观测和实地冰雹调查资料,对2020年6月1日影响山东中西部的一次强雹暴过程进行分析。结果表明：1）此次雹暴过程受高空槽影响,于当日中午在河北邢台市初生,移入山东境内后持续降雹近5 h,其中17:00后雹暴明显加强,冰雹灾害严重。2）典型降雹时次具有明显的三体散射特征;1.5～5.5 km高度冰雹区对应的反射率因子（ZH）均大于65 dBZ,差分反射率因子（ZDR）介于-2.6～1.5 dB,相关系数介于0.80～0.96;大冰雹多集中在低层前侧入流的左侧和前侧。3）多个单体于17:00前后演变成超级单体风暴,具有明显的有界弱回波区和中气旋结构,ZDR柱可指示雹暴主上升气流区的位置。4）水凝物相态分类产品给出的冰雹分布反映了空中冰雹的分布和演变,可从冰雹色标面积大小、连续性程度预估冰雹强弱,根据低仰角的冰雹色标预判冰雹落区。 相似文献
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讨论了新一代（多普勒）天气雷达对2002年5月14日19:00至21:00影响湖南常德地区的3个对流风暴的探测情况，其中两个为超级单体，一个为飑线。观测到了与超级单体相联系的中气旋和龙卷式涡旋特征（TVS）。上述强对流系统产生了地面大风、大冰雹和龙卷等强烈天气，与雷达的探测相吻合。特别值得一提的是在中国首次探测到了三体散射（TBSS）和龙卷式涡旋特征（TVS）这两个分别指示大冰雹和龙卷的雷达回波特征，并得到了地面报告的印证。 相似文献
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Using melting layer(ML)and non-melting layer(NML)data observed with the X-band dual linear polarization Doppler weather radar(X-POL)in Shunyi,Beijing,the reflectivity(ZH),differential reflectivity(ZDR),and correlation coefficient(CC)in the ML and NML are obtained in several stable precipitation processes.The prior probability density distributions(PDDs)of the ZH,ZDR and CC are calculated first,and then the probabilities of ZH,ZDR and CC at each radar gate are determined(PBB in the ML and PNB in the NML)by the Bayesian method.When PBB>PNB the gate belongs to the ML,and when PBBPNB the gate belongs to the ML,and when PBB相似文献