雷達回波識別與分析

Ch.10多普勒天氣雷達回波的識別和分析當前第1頁\共有81頁\編于星期五\13點主要內容多普勒雷達可測量的基本參數(shù)雷達回波強度（反射率因子）雷達取樣體積內的平均多普勒速度雷達取樣體積內的平均多普勒速度譜寬主要識別與分析內容各種雷達回波特征的識別強度分布特征——了解回波的類型和性質徑向速度特征——了解大氣流場、氣流垂直速度分布等回波形成的物理解釋及其天氣和氣象意義根據(jù)識別的回波特征，結合接續(xù)的觀測資料，分析回波的演變和移動規(guī)律，用作天氣預報。

當前第2頁\共有81頁\編于星期五\13點多普勒徑向速度的識別與分析當前第3頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第4頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第5頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第6頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第7頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第8頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第9頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第10頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第11頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第12頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第13頁\共有81頁\編于星期五\13點多普勒天氣雷達

徑向速度場分析技術與方法(1)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并通過原點（即測站）：從地面到高空的風向完全相同曲線（與向徑不平行）：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合回波強度可以分析出天氣系統(tǒng)形勢當前第14頁\共有81頁\編于星期五\13點多普勒天氣雷達

徑向速度場分析技術與方法(2)多普勒零徑向速度線特征走向是否與距離圈平行平行且正負中心沿徑向排列：零徑向速度線為輻合線或輻散線是否為閉合曲線：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。當前第15頁\共有81頁\編于星期五\13點多普勒天氣雷達

徑向速度場分析技術與方法(3)朝向雷達分量（負）和離開雷達分量（正）分布特征大片正區(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（20－50Km）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線的走向對于確定鋒面、颮線的位置非常重要當前第16頁\共有81頁\編于星期五\13點多普勒天氣雷達

徑向速度場分析技術與方法(4)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。當前第17頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.3當前第18頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.4當前第19頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.6當前第20頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.8當前第21頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.9當前第22頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.22b當前第23頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.22a當前第24頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.16當前第25頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.16-1當前第26頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.16-2當前第27頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第28頁\共有81頁\編于星期五\13點圖10.10當前第29頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第30頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第31頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第32頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第33頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第34頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第35頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第36頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第37頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第38頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第39頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第40頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第41頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第42頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第43頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第44頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第45頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第46頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第47頁\共有81頁\編于星期五\13點雷達回波強度的識別與分析當前第48頁\共有81頁\編于星期五\13點雷達回波的類型

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，或者是由于雷達的性能引起的虛假回波。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當前第49頁\共有81頁\編于星期五\13點非氣象回波(1)地物回波特點：回波邊緣特別清晰，位置固定不變，且回波和地物所在的位置是一致的。常用的識別方法比較法：地物回波強度很大，位置固定不變，而降水回波則不是；PPI探測時改變天線仰角識別法RHI探測法識別當前第50頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第51頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第52頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第53頁\共有81頁\編于星期五\13點非氣象回波(2)超折射回波特點：發(fā)生超折射現(xiàn)象時產生的回波，使得通?？床坏降匚锘夭ǖ木嚯x上也出現(xiàn)地物回波，其實質是地物回波。氣象意義預示著大氣低層或中層存在逆溫層，即大氣比較穩(wěn)定；在降水過程中出現(xiàn)時預示著對流已減弱，降水即將中終止;長期存在時需要發(fā)出環(huán)境污染預報；當有強冷空氣入侵時還可能出現(xiàn)強對流天氣。產生超折射回波的氣象條件輻射逆溫平流超折射雷暴超折射當前第54頁\共有81頁\編于星期五\13點非氣象回波(3)同波長干擾回波當近距離有兩部以上波長相同的雷達同時工作時，就會在熒光屏上出現(xiàn)特殊的回波，常表現(xiàn)為單條或多條線狀，有時也呈點線狀回波帶，從中心以相等的間隔呈螺旋狀向四周放射出來（詳見教材P.310圖10.33）。在測戰(zhàn)附近有高大建筑物、降水或超折射等現(xiàn)象的情況下容易出現(xiàn)，一般仍能探測到降水回波。當前第55頁\共有81頁\編于星期五\13點非氣象回波(4)飛機、船只回波特點：在PPI上呈圓點狀或“一”字形，移動速度快。海浪回波特點沿海地區(qū)的雷達在風力較大時，水平探測或者俯視探測時可能會出現(xiàn)，而且隨著風力的增大，回波出現(xiàn)的距離和范圍將有所增大；針狀回波體呈扇形向外輻射，強度較弱且均勻。當前第56頁\共有81頁\編于星期五\13點非氣象回波(5)天線輻射特性引起的虛假回波產生原因：天線有主瓣、旁瓣、尾瓣，且存在著一定的寬度，雖然旁瓣、尾瓣的能量分布非常小，但當旁瓣或尾瓣發(fā)射的電磁波在近距離遇到一些特別強的降水回波中心時，反射或散射回來的電磁波也可能被接收機接受到，從而產生虛假的回波。尾瓣在PPI上的虛假回波（P.313圖10.35）——關于雷達站中心對稱，虛假回波正好與真實回波的強中心相似，且隨著真實回波的移動而移動；旁瓣在PPI上的虛假回波（P.313圖10.36）——又稱“枝狀回波”，分布在真實回波的兩側，且隨著真實回波的移動而移動；旁瓣在RHI上的虛假回波“指狀回波”（P.313圖10.37）——其形狀與強回波中心相似；降水回波延伸到地平線以下。當前第57頁\共有81頁\編于星期五\13點氣象回波

——降水回波當前第58頁\共有81頁\編于星期五\13點層狀云連續(xù)降水回波

——片狀回波特點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20－30dBz）；RHI回波特征：結構均勻，頂部雖有起伏，但相對起伏較?。ㄏ鄬τ趯α髟平邓?，比較平整，垂直厚度不大（一般5－6Km，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，另外還常存在流場符合或輻散區(qū)。當前第59頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第60頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第61頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第62頁\共有81頁\編于星期五\13點對流云陣性降水——塊狀回波(1)對流云陣性降水包括陣雨、雷雨、冰雹、暴雨等；一般出現(xiàn)在快速移行鋒面上、冷鋒前暖區(qū)、氣團內部、副高邊緣、臺風外圍等；持續(xù)時間在十幾到幾十分鐘，平均約20－30min（與單體的尺度大小有關）；回波強度特征PPI回波特征通常由許多的分散的回波單體組成，隨不同天氣過程排列成帶狀、條裝、離散裝或其他形狀；回波單體結構緊密、邊界清晰、棱角分明，強度大，持續(xù)時間變化大，單體水平尺度在幾到幾十公里，回波單體中包含許多尺度更小的回波泡；當前第63頁\共有81頁\編于星期五\13點對流云陣性降水——塊狀回波(2)RHI特征回波單體呈柱狀，一些強烈發(fā)展的單體，回波頂高呈現(xiàn)為砧狀或花菜狀，或紡錘狀，回波頂高多數(shù)在6－7Km（因地區(qū)和季節(jié)而不同，甚至對流層頂）；無零度層亮帶，回波漲落明顯；徑向速度場特征由于降水回波單體塊狀分布，水平尺度小，因而徑向速度場范圍分布的也很小，等值線分布密集，切向梯度也比較大，有些比較小的單體中一般僅為正負中心;RHI上的徑向速度場類似于強度分布特征，呈柱狀、紡錘狀、砧狀、花菜狀。當前第64頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第65頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第66頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第67頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第68頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第69頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第70頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第71頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第72頁\共有81頁\編于星期五\13點當前第73頁\共有81頁\編于星期五\13點積層混合云降水——絮狀回波(1)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，降水實踐長，可能匯出現(xiàn)暴雨；主要特征PPI回波特征：在比較大的范圍內，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實的團塊，似一團團棉花絮，強度>=40dBz，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，當然亮帶并不均勻）；當前第74頁\共有81頁\編于星期五\13點梅雨鋒降水回波當前第75頁\共有81頁\編于星期五\13點雪的回波PPI回波特征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，絲縷狀紋理結構明顯，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，比較平整當前第76頁\共有81頁\編于星期五\13點氣象回波

——非降水回波當前第77頁\共有81頁\編于星期五\13點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，絲縷結構清楚，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