雷达气象学：第六章 各类天气系统

1、第1节 基本扫描显示方式,1、扫描显示,2、扫描显示,3、立体扫描显示,CR VIL OHP（THP、STP） VAD（VWP） VCS（RHI） ET Hail 、SRM、TVS、M、CS等,CR（组合反射率因子）,CR： 1显示出整个可探测大气空间的最大反射率因子分布。 2比较于基本反射率因子，有助于探测风暴结构特征和强度等。,CR（径向速度）,CR： 1显示出整个可探测大气空间的最大反射率因子分布。 2比较于基本反射率因子，有助于探测风暴结构特征和强度等。,VIL(垂直积分液态水含量),垂直液态水含量产品是假定反射率因子强度来自于液态水滴，定义为某底面积的垂直柱体中的总含水量。 应用Z-

2、M关系，通过垂直积分获得，单位千克/平方米。 VIL是判断冰雹存在的很好指标。,OHP（一小时累计降水）,THP（三小时累计降水）,STP（风暴总累计降水）,ET（回波顶高）,把强度大于等于18.3dBZ的回波所在高度定义为回波顶高。（云区上部） 产品不足 1产品网格点间常出现环形阶梯状不连续现象。 2对于发展较高的强风暴较难探测到其回波顶高。 3雷达旁瓣回波，可能导致过高估计回波顶高。 4距雷达近距离处，由于受最高仰角的限制而可能低估回波顶高。,VCS（任意垂直剖面）与（RHI）,其它产品,Hail （冰雹指数） SRM（风暴相对平均速度） M（中尺度气旋） TVS（龙卷涡旋特征） CS（综

3、合切变）,2 各类天气系统的雷达回波特征,一.锋面雷达回波特征 1. 冷锋,2 各类天气系统的雷达回波特征,一.锋面、高空槽线的雷达回波特征 1. 冷锋,2 各类天气系统的雷达回波特征,一.锋面、高空槽线的雷达回波特征 1. 冷锋,2 各类天气系统的雷达回波特征,一.锋面、高空槽线的雷达回波特征 冷锋 带状混合云、几百到上千公里、伴随对流性降水等、冬季较多；锋前的牛眼结构 注意与飑线的区别,1. 冷锋,2 各类天气系统的雷达回波特征,2. 暖锋：零线折角不明显，径向速度分布大体对称，强度回波呈片状，范围较大，强度较弱,2 各类天气系统的雷达回波特征,3.高低空激流：400-800m、4000m

4、、2000m高度处有低空激流。,3 强对流天气系统回波特征,1. 雷暴,3 强对流天气系统回波特征,1. 雷暴回波特征 (1) 强度强,通常达50dBz以上 （2）回波顶较高，指雷暴云上部30dBz所在的地方 （3）云顶上冲 （4）宽大的云砧 （5）回波墙 （6）有界弱回波区（BWER） (7) 悬垂状回波 （8）钩状回波,3 强对流天气系统回波特征,1. 雷暴 (9) V型缺口 （10）低层辐合、高层辐散、垂直风切变 （11）中气旋 （12）虚假回波（三体散射回波TBSS:A、旁瓣回波:B）,雷达回波重要特征,回波强度通常用反射率因子Z值来度量， Z值越大，则回波越强。 从回波形态特征也可以

5、知道其回波强度。一般在PPI上出现“V”型缺口、入流缺口、钩状回波、指状回波等和在RHI上出现穹窿、旁瓣假回波等特征，即认为回波很强。,钩状回波,超级单体风暴,超级单体风暴的结构 在平面位置显示器上，超级单体是一个单泡结构，形状呈圆形或椭圆形，典型的水平尺度是20-30公里长，12-15公里宽； 在风暴的右侧有一个持久的有界弱回波区，它的水平尺度约为5-12公里。,多普勒雷达探测对流云,超级单体风暴 最强的雷达回波出现在有界弱回波区的左侧，包括冰雹在内的强降水就发生在靠近有界弱回波区的一侧。 在低层，有界弱回波区的右侧经常可以观测到一个钩状的附属物，即钩状回波，它是超级单体的一个特征性回波。

6、在主要的回波强中心的下游，有一个伸展达60-150公里甚至更远的砧状回波，以及一长达100-300公里的可见砧状云区。,多普勒雷达探测冰雹云,冰雹云的雷达回波特征 冰雹云的雷达回波强度特别强,一般在50dBZ. 回波顶高度高。 上升气流(下沉气流)特别强 PPI上冰雹云回波的形态特征 “V”型缺口。 钩状回波。 辉斑回波(TBSS三体散射长钉）,三体散射长钉(TBSS ）产生原因,三体散射长钉是一个当雷达波束遇到非常大的湿冰雹时发生的雷达微波散射假象。相当一部分能量被散射到散射体积下面的地面。来自地面的后向散射能量返回包含水物质的散射体积，再沿着初始传输的路径被散射回雷达。产生的结果，称做“火

7、焰”或TBSS（三体散射长钉）的虚假回波位于从强反射风暴核沿着雷达径向向外一定距离，通常具有较低的反射率因子值（一般小于20dBZ）。TBSS的长度取决于显示域值。当显示域值为5dBZ时，TBSS长度通常小于15公里,“三体散射长钉”(three body scatter spike,缩写为TBSS),(1)产生S波段雷达三体散射的最小反射率因子在60dBZ左右； (2)TBSS长度与反射率因子核最大强度和强反射率因子核心区的面积大小成密切的正相关，即反射率因子核心强度越大，高反射率因子的区域越大，三体散射长钉TBSS的长度就越长；TBSS出现的最大高度为13km，最低高度是1km；60.3的

8、TBSS出现在3-6 km高度之间，TBSS在4-5 km高度出现次数最多，然后向上、向下减少；TBSS长度10km的出现次数同样以4-5km高度最多，然后向上、向下迅速减少；,TBSS,(3)TBSS主要在雹暴位于雷达的西半边时出现； (4)TBSS的持续时间几乎都超过30分钟.其中持续时间在30-60分钟的情况居多.在出现TBSS时，几乎所有雹暴都降了2cm以上的强冰雹； (5)在湖南北部的统计表明，80左右的产生2cm以上直径冰雹的强雹暴都产生了三体散射.再考虑到TBSS的持续时间多数在30-60分钟之间，因此TBSS可以作为强冰雹的有效预警指标，可以有效降低强冰雹预警的虚警率 (6)在

9、产生三体散射的23个强雹暴中，有一半以上是超级单体和准超级单体风暴，雹暴中的涡旋有利于大冰雹的形成.,1995年9月2日 位于Sioux Falls，SD 的WSR-88D 0.54nm（1公里）分辨率的基本反射率数据的四幅图显示。沿顺时针方向仰角分别为0.5（左上）、 2.4、3.4和5.3。十字形游标位于TBSS上。,多普勒雷达探测冰雹云,冰雹云的雷达回波特征 RHI上冰雹云的回波特征 超级单体风暴中的穹窿(弱回波区)、回波墙和悬挂回波。 冰雹云的强回波中心的高度远比普通雷暴的强回波中心高。 旁瓣回波 辉斑回波,多普勒雷达探测冰雹云,垂直累计液态水含量(VIL):液态水混合比的垂直积分 产

10、生冰雹时的VIL值往往较大。根据美国Oklahoma州的统计，5月份对应于出现大冰雹的垂直累计液态水含量的阈值为55kg/m2 ， 6、7和8月份的相应阈值为65kg/m2 。,2004年7月8日,多普勒雷达探测龙卷,龙卷是强雷暴中产生的破坏力极大的中小尺度灾害性天气。直径一般从几十米到几百米 在雷达反射率因子上，龙卷（龙卷母云）回波的主要特征有： 龙卷母云的雷达反射率因子都很强，Z通常都在50dBZ以上； 龙卷母云常常是超级单体风暴，因而也经常显示超级单体 的各种形态特征，如钩状回波、有界弱回波区等。 在径向速度场上，龙卷母云常常有12个中尺度气旋（龙卷气旋），即有一对相邻的、对称的正负速度中心。中尺度气旋的尺度在几千米到几十千米。,超级单体的径向速度特征-中气旋,中气旋的识别判据 核区直径（最大入流速度和最大出流速度间的距离小于等于10公里；转动速度（即最大入流速度和最大出流速度绝对值之和的二分之一）强中气旋在距离雷达10公里处必须大于等于22.5米/秒。而在130公里处大于等于19米/秒。 垂直延伸厚度大于等于3公里。 上面两类指标都满足的持续时间至少为两个体扫。,中气旋模拟图及实例,超级单体的径向速度特征-中气旋,成熟阶段的中气旋流场特征 在低层，上升气流下方的辐合和中气旋的旋转相结合，产生辐合旋转。 在中下层，为纯粹的旋转。 在中上层，风暴顶部的