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利用济南S波段双偏振多普勒天气雷达资料、章丘探空和地面常规气象观测资料及灾情调查,对2021年7月9日发生在济南章丘的一次特大冰雹超级单体风暴双偏振和微物理结构特征进行了分析。结果表明:冷涡天气背景下,强的垂直风切变和强的对流有效位能,利于超级单体的形成与维持。阵风锋是风暴触发机制,也是风暴长时间维持机制。初始风暴由阵风锋触发,经过合并发展产生超级单体。成熟阶段,风暴西侧与阵风锋交汇区域不断激发新生单体,并与主体合并,风暴长时间维持。风暴顶强辐散是中气旋长时间维持和风暴顶高度较高的关键因子之一。特大冰雹阶段风暴底层右后有明显的入流缺口,其前侧有差分反射率(ZDR)弧,表现为少量大的液态粒子或小的湿冰粒子,入流缺口左侧强反射率因子区对应小的ZDR和小的相关系数,为冰雹降落区。垂直结构上,强上升气流区一侧存在深厚的有界弱回波区,0℃层高度之下分布有ZDR环,有界弱回波区内及上方存在ZDR柱,且高度较高,含有少许偏大的液态或融化的小的冰相粒子。较高的ZDR柱表明风暴内上升气流强盛且高... 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
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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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利用广州S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达资料,对2022年3月26日一次降雹超级单体风暴成熟阶段的雷达观测特征开展分析,结果表明:超级单体呈现出钩状回波、回波悬垂、中气旋、三体散射等经典结构特征。径向速度上观测到中低层辐合、高层辐散以及中气旋和反气旋共存的双涡旋结构,有助于超级单体的维持发展。偏振特征分析发现,超级单体低层出现了反射率因子(ZDR)弧,低层强回波区对应偏小的差分反射率(ZDR)、低的相关系数(CC)和大的差分相移率(KDP),符合融化的冰雹特征。中层观测到ZDR环、CC环和三体散射(TBSS)的偏振特征。高层强回波区对应低的ZDR、较高的CC和低的KDP,对应空中干的大冰雹。垂直方向上观测到ZDR柱和KDP柱,ZDR柱最大发展高度达到8 km。X波段相控阵雷达更快的扫描速度还精细监测到超级单体钩状回波和中气旋的形成演变过程,低层也观测到与S波段双偏振雷达类似的ZDR弧特征和融化中的冰雹特征,但是使用中要留意衰减造成的影响。 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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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2019年同一区域两次强降水风暴双偏振参量特征进行分析。结果表明：1）两次对流性强降水发生在弱垂直风切变环境下,具有较强的对流有效位能,低层湿度较大,0 ℃层高度较高,利于短时强降水的产生。2）两次强降水风暴都具有低质心热带降水特征,45 dBZ以上的强回波区主要位于环境0 ℃层高度之下。3）风暴低层强回波区都对应大的差分反射率因子ZDR和比差分相位KDP,ZDR≥0.5 dB,KDP≥0.5°·km-1,相关系数CC≥0.95;反射率因子在50~54 dBZ之间,对应的KDP＞1.0°·km-1,CC≥0.97,ZDR适中,是两次强降水风暴导致高强度降水的主要双偏振参量特征。4）两次强降水风暴ZDR柱和KDP柱高度存在明显差异,7月27日强降水风暴前侧出现ZDR柱和KDP柱,高度接近-10 ℃层高度,8月10日强降水风暴ZDR柱和KDP柱略高于0 ℃层高度,ZDR柱高度对雷暴强度具有指示作用。 相似文献
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基于山东济宁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2021年6月14日发生在山东单县一带的强降水超级单体双偏振参量特征和微物理特征进行了分析。结果表明：环境整层湿度较大, CAPE较强,0 ℃层高度较高,利于强降水产生,0~6 km具有中等强度垂直风切变,利于超级单体风暴产生与维持。单县超级单体风暴旺盛阶段强度在60~65 dBZ,强中心高度基本位于0 ℃层高度之下,质心偏低。KDP柱的高度与宽度明显大于ZDR柱,强盛宽阔的上升气流将一定浓度、小的液态粒子带至较高高度并持续较长时间。风暴低层左侧一直存在KDP大值区,同时也存在3 °/km以上的KDP高值区,液态粒子浓度较高,最大分钟降水量维持在3 mm以上。风暴低层右侧有明显的入流缺口,有明显的ZDR弧,表现为偏大的液态粒子。环境0?℃层高度以上较厚的厚度内含有丰富的液态粒子和冰相粒子,丰富的冰相粒子下降到0 ℃层高度之下出现明显融化,在低层强切变的“筛选”作用下,风暴右侧入流与下沉气流结合区以大的液态粒子为主,浓度小,降水强度较弱。风暴左侧低层为高浓度液态粒子,从而产生高强度降水。 相似文献
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利用青岛双偏振多普勒天气雷达资料和探空及自动气象站观测资料，对2020年8月3日发生在山东高密的一次强降水超级单体风暴双偏振特征进行了分析。结果表明：①强的对流有效位能（CAPE）、低层强垂直风切变、高空强辐散及高湿是强降水风暴发展维持的关键环境因素。②风暴低层存在差分反射率因子ZDR弧和差分相移率KDP高值区，ZDR弧与入流缺口一侧反射率因子梯度高值区相匹配，对应偏小的KDP和相关系数，〖JP2〗以少量大粒子为主；KDP高值区为强降雨区，对应小于3 dB的ZDR和大的相关系数，以高浓度、大小适中的液态粒子为主。③有界弱回波区BWER外围存在ZDR环，对应偏小的KDP，而BWER上方存在深厚宽阔的ZDR柱和KDP柱，KDP柱高于ZDR柱的高度，气旋性旋转上升气流区内中层以下分布有少量大的粒子，而中层之上分布有较高浓度的大粒子。④-20 ℃层高度之下含有丰富的液态粒子，-20 ℃层高度之上含有丰富的霰粒子和冰晶粒子，是高密强降水超级单体风暴典型的微物理垂直结构特征。〖JP〗 相似文献
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2015年4月28日,在高空冷涡的天气背景下,一个伴有较长生命史中气旋的超级单体在上海南汇双线偏振多普勒雷达观测范围内经历了发展减弱阶段,并产生了冰雹、雷雨大风、短时强降水等灾害性天气。利用常规天气观测、南汇双线偏振多普勒雷达、双雷达反演风场等资料分析发现,超级单体在发展成熟阶段呈现出回波悬垂、低层入流缺口、中气旋以及三体散射等经典特征,以及表示雷暴处于发展加强阶段的差分反射率因子柱。差分反射率因子柱通常意味着雷暴中上升气流的加强,同时说明大量的水滴可以被强上升气流托举到0℃层以上,形成过冷水滴,从而有利于冰雹的形成。超级单体经过的区域0～6 km垂直风切变达到了22～26 m·s~(-1),强垂直风切变环境有利于水平涡度发展,南汇雷达观测范围内中气旋维持了100 min左右,有利于雷暴的发展维持。此外,基于模糊逻辑法对此次降雹强对流天气过程开展了相态识别,结果表明,模糊逻辑法对此次强对流天气过程中的冰雹、降水等不同性质的降水能够进行有效的识别,有助于对雷暴降水相态本质的认识。 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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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θse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ZDR、差分相移率KDP和相关系数CC)也都反映出冰雹云的典型特征:在ZH大、ZDR小、CC小的区域出现冰雹,ZDR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。 相似文献
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C波段双偏振多普勒天气雷达资料分析及在定量估计降水中的应用研究 总被引：5，自引：5，他引：5
基于南京信息工程大学C波段双线偏振多普勒天气雷达(NUIST-CDP)的观测资料,结合南京龙王山SA天气雷达数据、南京信息工程大学大气综合观测基地的OTT Parsivel雨滴谱仪数据、南京市地面雨量计数据,分析NUIST-CDP探测资料的质量及定量降水估计(QPE)精度情况。将NUIST-CDP与SA雷达的回波强度数据进行了对比,发现NUIST-CDP回波强度偏弱;将滴谱仪上方NUIST-CDP测量的反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR与滴谱仪数据对比,雷达参量ZH、ZDR与滴谱仪数据变化趋势一致,但整体略偏小;比较差分传播相移率KDP与ZH的变化情况,由差分传播相移ΦDP经最小二乘法计算得到的KDP与ZH数据一致性很好。利用南京地区2015年夏季(5—8月)收集的滴谱数据计算偏振雷达参数,拟合测雨方程,进行两次降水过程个例的QPE分析,并与南京地区雨量计数据进行了对比。结果表明:R(KDP)测雨精度最高,R(KDP,ZDR)次之,使用偏振参量能明显提高降雨估算精度;R(ZH)、R(ZH,ZDR)方法测雨反演结果低于地面雨量计雨量值,且低于SA雷达反演结果。 相似文献
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该文从降水粒子散射和衰减理论出发, 采用数值模拟方法, 分析了雷达波束通过均匀雨区时, 双发双收偏振模式与单发单收偏振模式下, 水平、垂直偏振波之间的耦合关系, 比较了两种收发模式下, 由于雨滴倾斜引起的水平反射率因子ZH及其误差ΔZH, 差分反射率因子ZDR及其误差ΔZDR, 差传播相移ΥDP、差传播相移率KDP及其在不同偏振模式下的差异ΔKDP随距离的变化情况。结果表明:因实际大气中雨滴倾斜角较小, 雨滴倾斜引起的模式间ZH, ZDP的差别不大; 而受雨滴倾斜影响, 单发单收模式的KDP要大于双发双收模式。该文还提出了ZH, ZDR真值的两种定义方式, 分别为考虑与未考虑雨滴倾斜对散射效果的影响。未考虑雨滴倾斜的真值代表了雨滴实际的微物理结构, 剔除了传播效应的影响, 更能精确反映雨滴的实际大小, 在定量估测降水等雷达资料的应用中具有更好的代表性, 因此以未考虑雨滴倾斜作为ZH, ZDR真值较为合理。 相似文献
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为了研究副热带高压（副高）背景下极端短时强降水系统的动力和云物理结构特征,利用厦门X波段双偏振相控阵雷达观测数据,采用多普勒雷达风场反演技术并结合高精度的地形数据,对2021年8月11日发生在厦门地区的一次极端短时强降水事件进行了分析。研究表明:（1）这次过程发生在副高控制之下,具有弱天气尺度强迫特征。地面辐合线促进了线状对流系统的形成,其后向传播过程导致了局地极端强降水的发生。（2）对流系统的中层存在大粒子累积区,大粒子的下泻导致雨强增大。倾斜上升（下沉）气流的配置使得大粒子的下泻不会影响上升气流,有利于对流系统的发展与维持。下沉气流与偏南气流相遇触发了上游对流系统的发展,形成后向传播。（3）在弱天气尺度系统背景下,局地地形对于降水系统的影响得以凸显。地形造成的低层辐合使得差分反射率因子（ZDR）、差分传播相移率（KDP）等双偏振参数在迎风坡处明显增大,且大值区在此处维持。更大、更浓密的降水粒子形成了极高的降雨效率。（4）暖雨过程和冰相过程在这次极端降水事件中并存,前者对雨水的形成起主导作用,冰相粒子的融化加速了这一进程。（5）强降水时雨滴的破碎和碰并趋于平衡,雨强的增大取决于雨滴浓度的升高。因此,KDP可作为判断雨强是否增大的指标。（6） ZDR柱与KDP柱的演变对于地面雨强的变化具有预示性,特别是在持续降水过程中,ZDR（KDP）柱的再度发展预示着降水系统的再次增强。 相似文献
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双线偏振雷达在广州“3.19”降雹过程中的应用分析 总被引：1，自引：1，他引：1
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ZDR、单位差分传播相移KDP和相关系数ρHV）反映出冰雹云的典型特征:在基本反射率大、ZDR小、ρHV小的区域出现冰雹,ZDR值通常为-1.0~0.2,ρHV值普遍为0.7~0.9;ρHV和ZDR在低仰角的表现比高仰角更有效;KDP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。 相似文献
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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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利用广州S波段双偏振雷达观测数据和低频电场探测阵列三维闪电定位数据, 分析了2017年5月4日和5月8日华南地区两次飑线过程中闪电起始和通道位置处的雷达偏振参量和降水粒子特征。两次飑线中约80%的闪电起始和通道(统称闪电放电)定位于对流区。对流区闪电放电位置处的雷达反射率(ZH)要比层云区平均大4~5 dBZ, 其它偏振参量的平均值较为接近。闪电放电位置处的ZH中值随高度增加而减小, 但差分反射率(ZDR)、差分传播相移率(KDP)和共极化相关系数(CC)在-10 ℃层以上随高度变化不大; -10 ℃层以下, 对流区闪电放电位置对应ZDR和KDP随高度下降明显增大。闪电起始位置的平均ZH比闪电通道位置处的平均ZH大1~2 dBZ, 但前者在对流区内对应ZH分布峰值区间为25~30 dBZ, 弱于后者的30~35 dBZ; 同时, 它们的对比关系在-20 ℃层上下不同。对流区内闪电放电位置处的主导性粒子是霰和冰晶, 它们的区域占比接近。在层云区内, 闪电放电位置主要是干雪和冰晶, 干雪区域的占比显著大于冰晶。 相似文献
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双线偏振雷达的主要任务之一是定量测量降水，反射率因子ZH、差反射率因子ZDR、差相移率常数KDP都可以用来反演降雨强度，而KDP的测量误差大小是影响反演降雨强度效果的关键。本文从理论公式出发，计算和分析了不同方位平均、距离平均、不同谱宽σV等因素对差传播相移ΦDP测量精度的影响。理论计算结果表明:ΦDP的测量误差随着样本对数M、距离平均区间的增大而减小，随σV的增大而增大(σV=1 m/s时例外)，此外，还总结了3种由ΦDP计算KDP的方法，并对这3种方法的测量误差进行了比较，发现方法二的测量误差很大，方法一和方法三在一定的条件下都能使KDP测量精度达到0.1°/km。 相似文献