雷達(dá)氣象學(xué)課件：第七章雷達(dá)回波識(shí)別與分析

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

2、為300- 90=210和120+90=210，點(diǎn)1，7上的真實(shí)風(fēng)向?yàn)椋?- 90=270和180+ 90=270 在地面，雷達(dá)站的零速度帶是東西向的，所以地面風(fēng)為南風(fēng)，風(fēng)向?yàn)?80,多普勒天氣雷達(dá)徑向速度場(chǎng)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(fēng)向相同； 平行且通過原點(diǎn)（即測(cè)站）：從地面到高空的風(fēng)向完全相同 與向徑不平行（曲線）：風(fēng)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(chǎng)中有不同方向氣流存在，可能存在鋒面、輻合線、槽線等流場(chǎng)配合正負(fù)中心的分布情況和回波強(qiáng)度可以分析出天氣系統(tǒng)形勢(shì)。,走向是否與距離圈平行 平行且正負(fù)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(fēng)向輻合，即垂直切變。 *朝向雷達(dá)分量（負(fù)）和遠(yuǎn)離雷達(dá)分量（正）分布特征。 范圍是否大致相同，且關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱 是：不同高度上水平流場(chǎng)的基本氣流一致； 否：不同高度上水平流場(chǎng)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(dá)徑向速度場(chǎng)分析技術(shù)與方法,大片正區(qū)和負(fù)區(qū)是否與向徑對(duì)稱 可以分析鋒面和切變線的位置，因?yàn)殇h面存在時(shí)正負(fù)中心通常關(guān)于向徑對(duì)稱 有無緊密相鄰的成對(duì)強(qiáng)小尺度正負(fù)中心存在 排列較近（2050Km）的強(qiáng)正負(fù)中心存在時(shí)要注意是否存在強(qiáng)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(duì)于確定鋒面、颮線的位置非常重要,多普勒天氣雷達(dá)徑向速度場(chǎng)分析技術(shù)與方法,強(qiáng)多普勒徑向速度梯度帶 若成弧狀排列，可能存在強(qiáng)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(dá)徑向速度場(chǎng)分析技術(shù)與方法,二、幾種典型流場(chǎng)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(duì)流風(fēng)暴的多普勒速度圖像分析,設(shè)：雷達(dá)天線作固定的低仰角探測(cè)一均勻流場(chǎng)，則Vf可略去不計(jì)，水平風(fēng)速Vh在水平面上均勻，但隨高度增加，風(fēng)速大小、方向可以有變化。即Vr,Vh,風(fēng)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(shí)際風(fēng)向,

5、1、晴空和大面積降水多普勒速度圖像分析,風(fēng)向不變、風(fēng)速隨高度變化的各種多普勒速度圖像分析,風(fēng)向、風(fēng)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(dāng)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(fēng)向不變，風(fēng)速隨高度線性變化,此時(shí)有：,（10.4）,圖10.6,風(fēng)向不變，風(fēng)速隨高度的增加先增后減,此時(shí)有,當(dāng) 0 r r0,當(dāng) r r0,其中C1,C2為大于零的常數(shù),風(fēng)向不變，風(fēng)速隨高度先增后減，且地面和最高高度風(fēng)速均為零,一次實(shí)測(cè)大面積降水的多普勒天氣雷達(dá)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(dá)中心。 2）排除速度模糊，可分析風(fēng)向各隨高度不變，為東南偏東風(fēng)。 3）正負(fù)中心牛眼分別 位于20km,300o方位和20km,120o方位處，說明風(fēng)速先增后減，在20km距離相應(yīng)高度上的風(fēng)速達(dá)極大值，亦即為先增后減的轉(zhuǎn)折高度。,風(fēng)速隨高度不變、風(fēng)向隨高度變化的各種多普勒速度圖像分析,風(fēng)速隨高度的增加不變的多普勒速度回波特征：各色標(biāo)均收斂于測(cè)站中心。,風(fēng)速不變，風(fēng)向隨高度線性地順轉(zhuǎn),N,例：左圖中風(fēng)向由低層西南風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)為西風(fēng)（零值帶呈S形），有暖平流出現(xiàn)。,風(fēng)向隨高度作順時(shí)針轉(zhuǎn)變，多普勒徑向速度的零值帶呈S形。,圖10.8,風(fēng)速不變，風(fēng)向隨高度線性地順轉(zhuǎn),風(fēng)向隨高度作逆時(shí)針轉(zhuǎn)變

7、，多普勒徑向速度的零值帶呈反S形。,例：下圖風(fēng)向由低層?xùn)|南風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)為東風(fēng)，有冷平流出現(xiàn)。,圖10.9,風(fēng)速不變，風(fēng)向隨高度增加線性地先順轉(zhuǎn)后逆轉(zhuǎn),風(fēng)向風(fēng)速都隨高度變化的多普勒速度圖像分析,圖10.10,風(fēng)向隨高度順轉(zhuǎn)，風(fēng)速隨高度增加而增加， 地面風(fēng)不為零。,一次實(shí)測(cè)的大面積降水風(fēng)向隨高度變化的多普勒天氣雷達(dá)速度回波圖（最大可測(cè)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(yuǎn)逆轉(zhuǎn)，說明16km高度以下風(fēng)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(yuǎn)地順轉(zhuǎn)，說明相應(yīng)高度間隔內(nèi)風(fēng)向?yàn)殡S高度順轉(zhuǎn)的暖平流

8、。 3）高度16km處風(fēng)向切換轉(zhuǎn)折高度由測(cè)高公式計(jì)算得約為1km.,一次實(shí)測(cè)的風(fēng)向順轉(zhuǎn)，風(fēng)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(shí)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(fēng)，然后隨高度的增加，風(fēng)向逐漸順轉(zhuǎn)為偏南風(fēng)。 3)牛眼的速度極值中心高度由測(cè)高公式可得10km附近。,風(fēng)向垂直方向不連續(xù)的多普勒速度圖像分析,風(fēng)向突變90o，上下兩層風(fēng)速先增后減圖像,圖像分析： 1）地面：靜風(fēng) 2）上下層風(fēng)向相差90度 3）低

9、空為東南風(fēng)急流中心，風(fēng)速隨高度先增后減； 上層為西南風(fēng)，風(fēng)速先增后減； 但這兩個(gè)急流的空間分布不均勻，低空東南風(fēng)急流有輻合。這是因?yàn)門oward方向有折疊，而Awary方向沒有；高空西南風(fēng)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(fēng)向突變180o，上下兩層風(fēng)速先增后減圖像,圖像分析： 1）地面：C 2）低空：東風(fēng)急流，有水平輻合 (T方向30海里/小時(shí),A方向17海里/小時(shí)) 3）高空：西風(fēng)急流，沒有明顯的輻合、輻散。(T方向、A方向最大風(fēng)速為：44海里/小時(shí)),實(shí)測(cè)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(fēng) 2.低層風(fēng)

10、3.高層風(fēng) 4.是否牛眼？ 5.最大風(fēng)速的高度 6.風(fēng)向突變高度：按測(cè)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(fēng)，相應(yīng)18km以外的高度為西南風(fēng)（排除速度模糊）。 3)風(fēng)向急劇逆轉(zhuǎn)的距離間隔約為3km，由測(cè)高公式算得高度間隔為0.26km，說明在0.26km間隔內(nèi)風(fēng)向變化了180 4)40km最大速度值達(dá)25m/s,非均勻水平風(fēng)場(chǎng)的多普勒速度圖像分析,圖10.22 a,圖10.

11、22 b,水平風(fēng)場(chǎng)不連續(xù)的多普勒速度圖像分析,冷鋒的識(shí)別(冷鋒切變線): 冷鋒后一般吹偏北風(fēng),冷鋒前則吹偏南風(fēng).鋒前有暖平流,鋒后則冷平流. 識(shí)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(yuǎn)離速 度中心一側(cè),并向零線折角方向延伸3)折角位于測(cè)站以北,冷鋒未過境,折角 位于測(cè)站以南,冷鋒已過境.,圖10.16-2,鋒面移向測(cè)站時(shí)速度圖解釋:(鋒面在測(cè)站的西北方) 1、零值線呈90度的折角雷達(dá)附近零線呈東南-西北走向，所以測(cè)站周圍吹西南風(fēng)，風(fēng)速先增后減，出現(xiàn)兩個(gè)“牛眼”（急流中心）故低空有西南風(fēng)急流，“牛眼”中心風(fēng)速為37海里/小時(shí)。 2、鋒后，

12、根據(jù)零線的走勢(shì)西北方有一個(gè)“牛眼”為趨向雷達(dá)方向的西北風(fēng)，風(fēng)速隨高度先增后減，中心極值為44海里/小時(shí)。 3、根據(jù)風(fēng)速、風(fēng)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(dá)站上空多普勒速度圖像分析：（鋒面從西北方向移到雷達(dá)站上空） 1）零線呈折角，而折角正在測(cè)站，地面風(fēng)速約為20海里/小時(shí) 2）鋒后為西北風(fēng)，風(fēng)速隨高度增加 鋒面從西北方移過雷達(dá)站 鋒前為西南風(fēng)、鋒后為西北風(fēng) 在兩個(gè)風(fēng)區(qū)，風(fēng)速?gòu)牡孛娴?0海里/小時(shí)增至邊緣高度處的約40海里/小時(shí),圖10.16-1,鋒面移過雷達(dá)站的多普勒速度圖像分析： 1）在雷達(dá)站的東南方，零線順時(shí)針轉(zhuǎn)變（S形），冷鋒前有暖平流，風(fēng)速隨高度增加； 2

13、）冷鋒后風(fēng)向隨高度逆時(shí)針轉(zhuǎn)（反S），風(fēng)速隨高度增加，有冷平流； 3）地面：C *預(yù)報(bào)員可根據(jù)前后兩幅多普勒速度圖大致得到鋒面的移動(dòng)速度，大致估計(jì)鋒面過境的時(shí)間和鋒后的風(fēng)速。,向測(cè)站移動(dòng)的中小尺度鋒面的實(shí)測(cè)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(fù)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(fēng)。 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(fù)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(fù)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(fēng)向?yàn)槲鞅逼黠L(fēng)，風(fēng)速15m/s。 4）根據(jù)前后兩幅多普勒速度圖像，預(yù)報(bào)員可大致得到鋒面的移動(dòng)速度，從而大致估計(jì)鋒面過境的時(shí)間和鋒后的風(fēng)速。,2、對(duì)流風(fēng)暴的多普勒速度圖像分析,對(duì)于中小尺度流場(chǎng)系統(tǒng)的多普勒天氣雷達(dá)速度圖像分析采用“顯示窗”的方法。 設(shè)顯示窗位于雷達(dá)正北120km處，顯示窗的尺寸為50km*50km,中尺度氣旋與反氣旋,流場(chǎng)及其相應(yīng)多普勒徑向速度圖像,藍(lán)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(yùn)動(dòng)關(guān)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(dá)（位于中心）四個(gè)不同方向探測(cè)到的中尺度氣旋多普勒徑向速度 圖像,受環(huán)境南風(fēng)影響的中氣旋速度圖,大氣旋中兩小氣旋中心連線與雷達(dá)視線垂直的圖像,大氣旋中兩小氣旋中心連線與雷達(dá)視線成45o角時(shí)的圖像,一次強(qiáng)風(fēng)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(duì)正負(fù)速度中心，基本呈現(xiàn)方位對(duì)稱，相距約7km 2）正負(fù)中心的速度值不同，左側(cè)負(fù)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(gè)龍卷風(fēng)

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(fù)中心速度-32m/s,其派生出一個(gè)龍卷風(fēng)。,近海臺(tái)風(fēng)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(duì)呈現(xiàn)方位對(duì)稱的正負(fù)速度中心，相距約40km，其間有一條平直的零速度帶。 2）據(jù)藍(lán)金模式，正負(fù)速度中心間距的中點(diǎn)即為臺(tái)風(fēng)中心位置。,2010年第三號(hào)臺(tái)風(fēng)“燦都” 雷達(dá)強(qiáng)度回波圖,2009.6.27上午1:00香港雷達(dá)回波強(qiáng)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(yùn)動(dòng),一次實(shí)測(cè)下?lián)舯┝鞯亩嗥绽账俣葓D像,分析

17、： 圖中西南方向的正負(fù)速度中心基本呈距離圈對(duì)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(dá)（位于中心）不同方向探測(cè)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(dá)速度回波特征,1、幾乎所有典型龍卷都生成于一個(gè)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(dá)的波束寬度，因此，龍卷巨大的轉(zhuǎn)動(dòng)速度在雷達(dá)波束內(nèi)被完全平滑掉了。相應(yīng)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(yīng)出存在TVS而不能完全確定有龍卷風(fēng)產(chǎn)生，但可以肯定存在較嚴(yán)重的

18、災(zāi)害性天氣。,3、TVS的一個(gè)不變的特征是正負(fù)徑向速度峰值正好相距一個(gè)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(dá)波束穿過氣旋中心，且穿過TVS存在一個(gè)速度差。,兩個(gè)輻散氣流并存的圖像,低空強(qiáng)水平輻散的下?lián)舯┝?，有時(shí)可能成群發(fā)生，當(dāng)其中兩個(gè)下?lián)舯┝飨嗷ソ咏鼤r(shí)，這兩個(gè)輻散流場(chǎng)便出現(xiàn)了相互作用。,兩個(gè)大小和強(qiáng)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(cè)距離的關(guān)系,繞流圖像分析,繞流現(xiàn)象：在強(qiáng)對(duì)流天氣的強(qiáng)回波中心區(qū)，存在移動(dòng)速度較小，對(duì)中層環(huán)境風(fēng)場(chǎng)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(dòng)較慢的高強(qiáng)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(fēng)方向移動(dòng)并逐漸減速，直到和環(huán)境風(fēng)速相同，而正對(duì)環(huán)境風(fēng)向的高強(qiáng)回波中心區(qū)的前部和后部，風(fēng)速明顯減少，這種現(xiàn)象稱為繞流。,環(huán)境南風(fēng)繞流,由于處于南風(fēng)，顯示窗中沒有負(fù)速度區(qū)，高強(qiáng)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(fēng)為與雷達(dá)視線成45o夾角，兩個(gè)正速度中心互相傾斜。,環(huán)繞雷暴,與上圖相似，但環(huán)境風(fēng)向和雷達(dá)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(dá)回波的識(shí)別與分析,雷達(dá)回波的類型,1、非氣象回波主要是地物、飛機(jī)等非氣象目標(biāo)物對(duì)雷達(dá)電磁波的散射或反射而引起的，或者

20、是由于雷達(dá)的性能引起的虛假回波。 2、氣象回波氣象目標(biāo)物對(duì)雷達(dá)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(zhǎng)干擾回波； 飛機(jī)、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(duì)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(shí)物相一致,邊緣清晰,位置不隨時(shí)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(dá)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(shí)無地物回波的距離上出 現(xiàn)地物回波；地物回波范圍擴(kuò)大, 數(shù)量增加,實(shí)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(cè)站南部和北部為輻射超折射回波。測(cè)站周圍無云，地面平均溫度露點(diǎn)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(zhǎng)干擾回波,當(dāng)近距離內(nèi)有兩部以上波長(zhǎng)相同的雷達(dá)同時(shí)進(jìn)行工作時(shí)，就會(huì)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(jī)、船只等回波特點(diǎn),PPI：回波呈點(diǎn)狀或“-”字形、船只低 仰角、移動(dòng)速度較快,海浪回波特點(diǎn),海浪回波

22、是海水及其浪花對(duì)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(qiáng)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(fēng)力的大小。,RHI：浪花高度低（天線仰角只能為0或0以下時(shí)才能探測(cè)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(qiáng)度很弱，且與真實(shí)回波以測(cè)站為中心呈對(duì)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(qiáng)降水天氣較常見,天線旁瓣虛假回波(PPI),旁瓣虛假回波,真實(shí)回波,從上圖可看出，強(qiáng)中心為46.2dBZ，此處有強(qiáng)降水產(chǎn)生。強(qiáng)中心上面的旁瓣回波頂高為7.9公里，但實(shí)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(dá)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(hào)的能力.在雷達(dá)顯示器上出現(xiàn)強(qiáng)度很弱的回波和平均徑向速度. 由于較早時(shí)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(dá)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(qiáng)折射指數(shù)梯度區(qū)對(duì)雷達(dá)脈沖波產(chǎn)生的后向散射造成的回波常表現(xiàn)為園點(diǎn)狀、窄帶狀、層狀、環(huán)狀 等，且尺度也不等。,圓點(diǎn)狀晴空回波,熱對(duì)流泡上的折射指數(shù)梯度可以形成

24、這種點(diǎn)狀回波。在暖季里地表受熱就出現(xiàn)一些熱對(duì)流泡，泡內(nèi)的暖濕空氣與泡外的環(huán)境空氣間形成一個(gè)界面，界面附近湍流混合很強(qiáng)，折射指數(shù)變化很大，造成了對(duì)電磁波的散射，在泡頂部散射最強(qiáng)，形成了點(diǎn)狀回波。這些回波日變化明顯，一般在13-14時(shí)具有最大濃度、強(qiáng)度和高度。回波高度一般不超過2-3公里，強(qiáng)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(shí)間常在小時(shí)左右， 常呈細(xì)長(zhǎng)帶狀,也可呈圓弧彎曲狀，其長(zhǎng)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(qiáng)度也只有5-10dBz，個(gè)別強(qiáng)度可達(dá)17dBz，所以窄帶一般只能在離雷

25、達(dá)較近處探測(cè)到。只有強(qiáng)度比較強(qiáng)的晴空回波才能在離測(cè)站較遠(yuǎn)處探測(cè)到，例如:北京地區(qū)曾觀測(cè)到離測(cè)站160公里遠(yuǎn)地方的窄帶回波。,當(dāng)窄帶經(jīng)過測(cè)站時(shí)，地面風(fēng)向突變，有時(shí)陣風(fēng)驟起、溫度驟降、濕度加大，窄帶過后，氣象要素又恢復(fù)正常，因此，窄帶反映了大氣中溫、壓、濕的不連續(xù)，密度、風(fēng)的不連續(xù)，它很大程度是雷雨消散時(shí)，強(qiáng)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(dǎo)致對(duì)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(gè)殘留雷暴高壓或其它中尺度系統(tǒng)，如海風(fēng)鋒等流出的密度流邊界的后面，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)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(cè)的風(fēng)廓線在3000英尺處有南北風(fēng)交替，飛機(jī)探測(cè)，飛行員報(bào)告遇到不尋常的顛簸，強(qiáng)的風(fēng)切變?cè)斐娠w機(jī)失事,分析： 零線呈東西走向，上半圓為離開雷達(dá)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(fēng)，風(fēng)速約為7m/s變化不大。根據(jù)左右兩張圖對(duì)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(shí)例分析,分析： 左邊兩幅相應(yīng)的多普勒徑向速度回波可以看出，該站低空風(fēng)向?yàn)镹NE，風(fēng)速約13米/秒。 從多普勒速度圖(c)判斷，該地區(qū)為N-NE風(fēng)，風(fēng)速增大,由于大批飛鳥回巢和西部晚霞共同造成回波強(qiáng)度加強(qiáng)，多普勒徑向速度

27、增強(qiáng)。從多普勒徑向速度圖（d）展現(xiàn)的風(fēng)仍為、20-30Kt，但是幾乎同時(shí)的探空測(cè)風(fēng)卻是NW風(fēng)，由此可見，因?yàn)榇笈w鳥遷移造成的雷達(dá)回波,晴空實(shí)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(cè)站上空，而且趨向雷達(dá)的徑向速度位于測(cè)站的西南方，而遠(yuǎn)離雷達(dá)的多普勒徑向速度位于測(cè)站的東北方，說明測(cè)站周圍低空（西北側(cè)例外）吹一致的西南風(fēng)，風(fēng)速隨高度增大，最大值為26Kt。,晴空實(shí)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(qiáng)度較弱，回波邊緣比較模糊； RHI上常平鋪成一長(zhǎng)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(duì)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(shí)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(zhǎng)較短、靈敏度較高的雷達(dá)才能探測(cè)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(dá)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(gè)別強(qiáng)度較強(qiáng)的回波團(tuán)（強(qiáng)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(duì)起伏較小（相對(duì)于對(duì)流云降水），比較平整，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(gè)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(chǎng)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(fù)中心，另外還常存在流場(chǎng)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(fēng)向均勻，分別為均勻的西南風(fēng)和偏西風(fēng)。風(fēng)速隨高度增加,分析：連續(xù)大面積的絮片狀，強(qiáng)度較為均勻，一般在20-30dbZ，最強(qiáng)達(dá)45dBZ。,垂直剖面回

30、波中，通常占滿對(duì)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(yīng)； 3、速度效應(yīng)；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(duì)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(shí)別雹云指標(biāo)之一； 4、它可作為飛行活動(dòng)的一個(gè)指標(biāo)。,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(zhǔn)靜止存在，降水時(shí)間長(zhǎng)，可能會(huì)出現(xiàn)暴雨； 強(qiáng)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(gè)個(gè)結(jié)實(shí)的團(tuán)塊，強(qiáng)度40dBz或以上，有時(shí)強(qiáng)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(dá)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(shí)還共存對(duì)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(shí)的最大降水量達(dá)54毫米。,回波面積大，幾乎充滿整個(gè)范圍，邊緣破碎，無明顯邊界。在均勻的層狀云中鑲嵌著密實(shí)的對(duì)流云團(tuán)塊，強(qiáng)度最大值達(dá)48dBZ。,零速度線明顯的“S”型，從低至到高層有暖平流存在；近測(cè)站有“牛眼”，風(fēng)速隨高度先增后減，而后又隨高度增加；對(duì)應(yīng)強(qiáng)度較強(qiáng)的對(duì)流云區(qū)，在正南方，有逆風(fēng)區(qū)，此處輻合輻散較強(qiáng)烈，對(duì)流云發(fā)展旺盛。,30公里的距離圈上有一條強(qiáng)度約40dBZ的亮帶（零度層亮帶）。它的形成是對(duì)流性的積云向穩(wěn)定性層狀云轉(zhuǎn)化的標(biāo)志。,速度圖上可看出雷達(dá)左側(cè)的速度場(chǎng)分布均勻，右側(cè)速度場(chǎng)的擾動(dòng)較劇烈，有明顯的輻合輻散現(xiàn)象。,仍然存在小塊的對(duì)流泡,穩(wěn)定性的 層狀云,回波分

33、析： 位于雷達(dá)西南方向、距雷達(dá)30km處，零度層亮帶呈圓弧狀，而在雷達(dá)其它方位明顯可見對(duì)流泡存在。,距測(cè)站100km處的對(duì)流云呈柱狀，回波頂高達(dá)11km以上，強(qiáng)度達(dá)50dBZ以上，出現(xiàn)云砧，說明此混合云中的對(duì)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(shì)，整個(gè)云體逐漸趨于穩(wěn)定。,在2km左右的高度上有明顯的風(fēng)向切變，在距離測(cè)站100km處的對(duì)流云有明顯的風(fēng)暴頂輻散現(xiàn)象(圓圈處）。,距測(cè)站90km范圍內(nèi)3km高度處存在明顯的零度層亮帶，這是對(duì)流性降水向穩(wěn)定性降水重要標(biāo)志。回波頂在10km以上；在135km處的對(duì)流云呈柱狀，強(qiáng)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(fēng)速較大，在9km處已出現(xiàn)速度的模糊，最大速度達(dá)29.8m/s,回波頂平整，零度層亮帶（3km處）平直，說明降水已由對(duì)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(duì)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(cè)站的SSW有排列成帶狀的對(duì)流云帶(A),SSE方向有一排列成短帶狀的對(duì)流云(B),強(qiáng)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(dòng)，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(cè)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(qiáng)對(duì)流前部約5km左右。,距測(cè)站50km處的南部的“人字型”回波的匯合點(diǎn),風(fēng)速達(dá)17.2m/s,風(fēng)速最大值與“人字型”回波的匯合點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。,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(shì)、下墊面特點(diǎn)，指標(biāo)各異。雷陣雨回波強(qiáng)度小于40dBZ,雷陣雨一般持續(xù)時(shí)間小于60min。,RHI：回波高度一般小于7-8km，強(qiáng)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(qiáng)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(chǎng)特征：,見P314,4）雪的回波,PPI回波特征

36、雪的回波強(qiáng)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(shí)雪的回波強(qiáng)度可接近于層狀云降水回波強(qiáng)度）； 回波強(qiáng)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(cè)站6小時(shí)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(qiáng)度較弱，為1520dBZ，高度約3km。速度圖上風(fēng)向呈SW向，風(fēng)速隨高度增大，低層有順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，高空有逆時(shí)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(dá)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(shí)累積降雪量為0.8毫米。A圖回波均勻，強(qiáng)度0-10dBZ，回波頂高4km。B圖流場(chǎng)連續(xù)，徑向梯度規(guī)則，風(fēng)速隨高度增大。,大雪回波圖,A圖，測(cè)站周圍90公里內(nèi)布滿層云回波，強(qiáng)度0-10dBZ,較強(qiáng)的回波達(dá)25dBZ，回波頂高4km，B圖，近地面為東北風(fēng)，高層轉(zhuǎn)為西南風(fēng)，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(fēng)區(qū)。高空風(fēng)速隨高度增大。,有“牛眼”大雪速度回波圖,風(fēng)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(qiáng)的回波，強(qiáng)度為27.3dBZ,有連續(xù)