第八章 雷达回波的识别和分析 (2)

摘要：本文讲述在雷达开机时对出现的气象回波怎样能够正确识别，同时对降水回波做到正确分析，以及辽西地区各种天气形势下的回波特点。

关键词：雷达；回波；分析中图分类号：P412文献标识码：ADOI 编号：10.14025/ki.jlny.2016.21.074姚维华，于跃，毕明林，刘志鹏（朝阳市气象局，辽宁朝阳122000）在雷达探测中，出现的回波是多种多样的，大致可分为气象回波和非气象回波两类，正确判断、分析各种回波，是雷达探测工作的主要任务之一。

能够对气象回波正确的识别不但对人工增雨、人工防雹和短期预报具有重要的意义，而且也能从中获取有关未来天气演变的信息和发展规律。

但对其他回波也要加以注意，因这些回波的出现，有时也能提供一些有用的情报。

1气象回波形成这类回波的直接因素是大气中云、降水中的水汽凝结物对电磁波的后向散射和大气中压、温、湿等气象要素剧烈变化引起的。

按其地面是否有降水，还可分为降水回波和非降水回波两部分。

1.1气象回波分类根据雷达回波结构特征和形状把降水回波分为以下几类：层状云降水、对流云降水、混合型降水回波。

1.1.1层状云连续性降水回波回波的一般特征通常在平显（PPI ）上分布成片比较均匀，面积较大，内部无明显的块体。

在高显（RHI ）上，结构比较均匀顶部比较平坦没有明显的起伏，垂直高度较低，一般在5~6公里左右但随季节的不同小有变化。

另外回波的水平尺度比垂直尺度大得多，降水持续时间较长。

通常在华北气旋、缓行冷锋系统时出现。

1.1.2对流云阵性降水回波在平显（PPI ）上由许多分散的回波单体组成，这些单体随着不同的天气系统排列成带状、条状或其他形状。

回波单体结构紧密，边缘清晰，棱角分明，回波强度强，强度梯度大，回波演变快。

在高显（RHI ）上这种回波单体呈柱状结构，回波顶常呈花菜状。

回波发展一般比较高，多数在6~7公里以上，但随季节及天气系统的不同差异会很大，最高可达13~14公里以上，对流云阵性降水包括阵雨、雷雨、冰雹等，常出现在冷锋、冷涡、地方性热对流天气系统上。

雷达回波的判断与分析作者：黄强张金凤张会贞来源：《农业与技术》2019年第11期摘要：本文针对不同回波特征进行分析，探讨不同降水系统下雷达回波特征，区分气象回波和非气象回波的差异，以精确分析判断气象雷达回波，为夏季灾害性天气和短视天气预报提供可靠数据资料。

关键词：雷达回波;降水系统;判断分析中图分类号：S163文献标识码：ADOI：10.19754/j.nyyjs.201906150631不同回波特征分析1.1层状云回波在平显上通常要适当抬高仰角才看得到层状云回波，呈均匀片状，回波暗淡、强度弱、边缘模糊犹如薄纱，探测距离约几十公里。

在高显上看回波呈一水平带，底部较平整、不接地，高度为1.4～8.7km（常反映阴天无降水）。

1.2层（波）状云降水回波在平显上，层（波）状云降水回波呈均匀片状，强度弱到中等，范围大，内部没有明显块体结构，边缘发毛，破碎模糊。

在高显上回波顶部平坦，且较均匀常看到0℃层300～1000m 的亮带，高度为3.6～8km（常反映大范围稳定性持续降水）。

1.3对流云回波在平显上回波呈小块状，有时零散孤立，有时排列成带状和不规则形状。

高显上常呈柱状、针状，底部不接地，强度为中等，高度为2.2～4.9km（为无降水）。

1.4阵雨回波在平显上回波呈孤立分散的小块单体或回波群，结构较松，边缘不清晰，单体水平尺度在10km以下，强度中等。

高显上回波呈针状顶部发毛，结构松散，回波高度在7～8km以下，回波底部接地（常反映短阵雨）。

1.5雷雨回波在平显上回波块体结识、肥大、紧密、轮廓清晰、边缘多折，单体水平尺度在10km以上，强度特强，很明亮。

在高显上呈柱状，低的仅5～6km，高的可达17～18km（常反映短暂雷雨）。

1.6雹云回波在平显上块体较大，结构紧密，发展急剧、多棱角、突起或小切口，移动迅速，强度特强，回波单块体范围小于10km。

在高显上强度最大值常出现在高于0℃等温线2～3km以上，云顶很高常在12～13km以上.通常呈针状接地的是阵雨回波，不接地的是对流云回波，平显上看单块体回波范围>10km、高显呈柱状，此回波可判定为雷雨回波。

多普勒速度回波的识别和分析Ø径向速度的基本特征Ø晴空和大面积降水多普勒速度图像Ø对流风暴的多普勒速度图像FinePrint Software, LLC16 Napier LaneSan Francisco, CA 94133Tel: 415-989-2722Fax: 209-821-7869l尽管多普勒雷达只能测量到径向风分量，但径向风分量的空间分布也可显示重要气象过程的特点，通过对典型的多普勒速度场的特征图象识别来推断实际风场。

l从径向分量的标量场中判断出风场矢量，不仅需要依据数学和天气学的知识，还需要有很好的想象力。

l用这种方法可以判断出风场的基本趋势与大致分布，特别是零速线的走向就是一个很好的判识特征。

零径向速度的意义n该点的真实风速为零n 该点的真实风向与该点相对于雷达的径向垂直l 对于风向均匀或风速连续变化的情况，零速度点的风向是由临近的负速度区，垂直该点的径向吹向正速度区。

径向速度图中，正速度表示目标物运动是离开雷达的负速度表示目标物运动是朝向雷达的速度值接近0的线，叫零速度线l多普勒天气雷达通常采用体积扫描方式（多仰角PPI扫描），以雷达为中心，径向距离的增加代表了距地面高度的增加。

径向速度特征的分析原则l零速度线特征n根据投影关系，风向与零速线走向垂直；n零速线经过雷达中心点（原点）；n由零速线向两侧推断速度模糊。

l远离分量（+）和趋近分量（-）的分布特征n分析它们与原点、距离圈、径向的对称关系、面积大小l风向随高度分布特征n对于大面积降水，根据热成风原理，风随高度顺时针旋转--暖平流，反之，风随高度逆转--冷平流n对于局地的对流性降水，在不满足热成风原理时，注意分析风随高度的垂直切变结构（或垂直涡旋结构）晴空和大面积降水多普勒速度图像零径向速度所在处的方位角与风向互相垂直风向风速不随高度变化风速风向均不随高度变化风速随高度变化，风向不变风向不变，风速随高度增加风速随高度变化，风向不变风向不变，风速随高度先增后减风速不变，风向随高度顺转风速不变，风向随高度逆转风速不变，风向随高度先顺转后逆转风向随高度顺转，风速增加风向随高度顺转，风速增加（地面风速不为零）风向顺转，风速先增后减风向突变90゜，上下两层风速先增后减风向突变180゜，上下两层风速先增后减风向垂直方向不连续实测的多普勒速度图像大尺度连续风场的识别风向随高度不变，风速最大的高度不同风速相同，风向辐散风速相同，风向辐合锋面移向测站时锋面移过测站时非均匀水平风场锋面过境后继续向东南方向移动非均匀水平风场向测站移动的中小尺度锋面的实测多普勒速度图像实测的风向随高度变化的速度图中尺度气旋中小尺度气旋可用理想垂直轴对称气旋环流的蓝金（Rankine)模式来模拟，对流风暴的多普勒速度图像Rankine 模式的切向速度分布示意当回波在雷达站正北方向，气旋和反气旋的速度型典型中尺度气旋受环境南风影响的中尺度气旋典型中尺度气旋速度图像：纯旋转，右正左负，零速线与径线平行中尺度反气旋速度图像：纯旋转，左正右负，零速线与径线平行注意：台风尺度，速度模糊中小尺度辐合辐散轴对称辐散气流中小尺度辐合辐散附加南风环境风辐散气流的速度图像：外正内负，零速线与距圈平行辐合气流的速度图像：外负内正，零速线与距圈平行微下击暴流辐合型气旋辐合型气旋的速度图像：注意零速线走向，兼具辐合与旋转的零速线特征中尺度气旋成熟阶段的气流结构和相应的径向速度分布特征(由Oklahoma 的观测统计得出，雷达在正南）a 低层上升气流下面的辐合运动结合中气旋转动，形成辐合性气旋b 中下层为纯气旋运动c 中上层，风暴顶部的辐散运动与中下层纯气旋运动相结合，形成气旋性辐散d 中气旋顶以上的风暴顶部为纯辐散气流，注：有的风暴回波顶较低、或中气旋向上伸展很高、或距雷达很近而探测仰角不高时，此特征可能探测不到据统计：从a 到d 大约3-5km 高度a 低层-辐合旋转 b 中低层-纯旋转c 中高层-辐散旋转d 高层-纯辐散辐合辐散和中尺度气旋结合。

第八章雷达产品实际应用个例分析8.1 1992年4月28日Oklahoma州中西部个例在下午和晚上，在Oklahoma的中部和北部出现了强风暴。

刚过17时30分（局地时间），在Dewey 县的最北端（Oklahoma市西北150km），一个风暴发展成为强风暴。

在风暴内部30000英尺的高度，最大的反射率因子超过50dBZ。

同时，在其入流区之上，存在一个较强的中层悬垂回波，说明有较大的冰雹存在。

基于这些雷达特征，于17时45分发布了Dewey 县将出现一次强雷暴过程的警报。

该警报于28分钟后得到证实，出现了2cm 直径的冰雹。

在接下来的2小时内，基于由WSR-88D观测的三维风暴结构，又发布了Dewey 县下游的风暴警报。

摘自文献1 图11图8-1 位于Comanche县中部的一个非龙卷的旋转风暴相对速度的4幅图显示。

时间为1992年4月28日20点19分。

强风暴的警报没有升级为龙卷警报，基于低层的弱旋转特征。

在风暴的中层，较强的旋转很明显。

当风暴继续向着东南方向的Lawton地区（Comanche县境内），WSR-88D探测到位于风暴中层的弱的旋转。

19点55分，又发布强风暴警报。

一个飞行员于大约20点10分在Lawton 地区的北部观测到漏斗云。

然而，风暴中层相对速度数据（图8-1）继续表明一个宽阔的旋转特征只局限于风暴的中层。

因此，预报员决定不把强风暴警报升级为龙卷警报，主要基于WSR-88D的三维速度和反射率因子数据。

20点20分，高尔夫球大小的冰雹降落在Lawton 地区，证实了强风暴的警报，其提前时间（lead time）为25分钟。

从以上可知，WSR-88D不仅在发布警告方面有较好的准确率，而且在决定不发布警报或不升级警报方面也有相当的技巧。

预报员经常面对是否应发布或升级一个强天气警报。

位于Dodge城的区域预报中心有几次近乎的强天气事件，基于WSR-88D数据，没有发布强天气警报。

雷达回波的识别与类型分析作者：姚维华于跃毕明林刘志鹏来源：《吉林农业》2016年第11期摘要：本文讲述在雷达开机时对出现的气象回波怎样能够正确识别，同时对降水回波做到正确分析，以及辽西地区各种天气形势下的回波特点。

关键词：雷达；回波；分析中图分类号： P412 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/ki.jlny.2016.21.074在雷达探测中，出现的回波是多种多样的，大致可分为气象回波和非气象回波两类，正确判断、分析各种回波，是雷达探测工作的主要任务之一。

能够对气象回波正确的识别不但对人工增雨、人工防雹和短期预报具有重要的意义，而且也能从中获取有关未来天气演变的信息和发展规律。

但对其他回波也要加以注意，因这些回波的出现，有时也能提供一些有用的情报。

1气象回波形成这类回波的直接因素是大气中云、降水中的水汽凝结物对电磁波的后向散射和大气中压、温、湿等气象要素剧烈变化引起的。

按其地面是否有降水，还可分为降水回波和非降水回波两部分。

1.1气象回波分类根据雷达回波结构特征和形状把降水回波分为以下几类：层状云降水、对流云降水、混合型降水回波。

1.1.1层状云连续性降水回波回波的一般特征通常在平显（PPI）上分布成片比较均匀，面积较大，内部无明显的块体。

在高显（RHI）上，结构比较均匀顶部比较平坦没有明显的起伏，垂直高度较低，一般在5～6公里左右但随季节的不同小有变化。

另外回波的水平尺度比垂直尺度大得多，降水持续时间较长。

通常在华北气旋、缓行冷锋系统时出现。

1.1.2对流云阵性降水回波在平显（PPI）上由许多分散的回波单体组成，这些单体随着不同的天气系统排列成带状、条状或其他形状。

回波单体结构紧密，边缘清晰，棱角分明，回波强度强，强度梯度大，回波演变快。

在高显（RHI）上这种回波单体呈柱状结构，回波顶常呈花菜状。

回波发展一般比较高，多数在6～7公里以上，但随季节及天气系统的不同差异会很大，最高可达13～14公里以上，对流云阵性降水包括阵雨、雷雨、冰雹等，常出现在冷锋、冷涡、地方性热对流天气系统上。

雷达回波图怎么看？原理、dBZ介绍、手机App推荐该怎么知道等一下会不会下大雨？虽然参考了气象预报，但依然无法得知确定地点的降雨机率，又如果只是短暂出门一下，也无法确定这段时间内的降雨强度。

雷达回波图能够借由水粒子的反射讯号，标示出各地降雨分布，因此本篇介绍雷达回波图的原理、dBZ以及判读方式，并推荐可以看见雷达回波图的手机App，让用户能够清楚判断所在地区的降雨情形。

更多资讯参考：最新气象局台风动态、地震规模和降雨机率查询洪水风灾看天气与气候监测网中央气象局手机版电脑版新官网上线：地震、台风、天气查询更方便雷达回波图原理：降水粒子反射就像山谷里的回音，雷达回波图是靠著「反射讯号」，判断水粒子的大小、分布。

当雷达发射电磁波之后，电磁波碰见大气中的降水粒子（如雨、雪、冰雹等），产生雷达回波，再根据雷达回波的讯号强度标示颜色，因此制成雷达回波图。

雷达回波的强度与水粒子的大小、形状、状态、粒子数量等资料有关，基本上回传的讯号越强，就代表雨滴越大、瞬间雨量也就越大。

▲为了清楚辨识，将雷达回波讯号的强弱度转化为色彩，越往右则讯号越强。

dBZ是一个与特定参数Z值来表示雷达反射率比例的单位，主要用于表现雷达回波的强度。

当dBZ值小于0时，虽然有凝结成的降水粒子，但是几乎不降水。

15dBZ左右开始起雾，超过20就可以感受得到毛毛雨，30dBZ以下都属于小雨范畴，45以上为豪雨或雷雨等级。

冰雹则在55dBZ以上。

雷达回波图判读需纳入讯号回传时间目前气象局的雷达回波资料每10分钟更新一次，但因为需要经过电脑解析、上色，也需要部分传输时间，因此更新时的雷达讯号实际上是15分钟前的讯号标示。

中央气象局有静态和动态雷达回波图，用户可以根据雷达回波标示的降水粒子走向，判断所在位置的降雨情形。

▲根据雷达回波图，用户可以判断所在位置的降雨情形。

不过，降水机率会受到地形等因素影响，因此雷达回波图无法百分之百确定降雨机率，只能够作为雨势强度的判断标准之一。