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多普勒天气雷达回波识别和分析之降水回波

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多普勒天气雷达速度回波的性质

多普勒天气雷达速度回波的性质

多普勒速度的性质
• 1.规定远离雷达而去的方向， Vr > 0；朝向 雷达的方向， Vr < 0。 • 2. Vr不是实际的风向风速，而是所测点实 际风向风速在该点径向上的投影 • 3. 多普勒雷达准确测量的多普勒速度实际 上是有一定范围。根据抽样定理，可以证 明±Vrmax = ± λ∙PRF/4 式中PRF为脉冲重复频率，即每秒发射脉 冲的次数。 Vrmax 为不模糊径向速度
• 第一讲：速度回波资料的性质和意义 1. 多普勒效应 例：一列行进中的鸣笛火车，月台上的人 感觉到鸣笛的频率在变化Δ f≠0，火车朝 向月台开来的时候，Δ f >0。火车远离月 台而去， Δ f <0
• 雷达工作过程： 电磁波发射和接收的过程
• 随风移动散射电磁波的雨滴相当于行进中的鸣 笛火车。 当雨滴朝向雷达移动，其散射波的频率大于雷 达发射的电磁波频率（ Δ f > 0）；雨滴远离 雷达而去， Δ f <0. 雷达接收机相当于月台上的人，能够提取 Δ f的信息. 2Vr f 可以证明： 式中Δ f 为多普勒频移，可正可负。Vr为多 普勒速度，λ 为电磁波波长。
• 正负的Vrmax色标的交界线所包围的区域即 为速度模糊区。速度模糊区中多普勒速度 较小的区域恰巧是相反速度最大的区域。
速度模糊及其识别
模糊速度的校正方法：
Vra Vrd 2Vr max
Vra Vrd 2Vr max
（Vra< -Vrmax ）
（Vra> Vrmax ）
Vra Vrd
（-Vrmax≤Vr ≤ Vrmax ）
速度模糊及其识别
5.不模糊速度范围和雷达最大探测距离Rmax 的关系 由于±Vrmax与PRF成正比，我们可以增加PRF 来扩大±Vrmax范围。但是 光速 Rmax= 2PRF

多普勒天气雷达回波产品异常情况分析

多普勒天气雷达回波产品异常情况分析

多普勒天气雷达回波产品异常情况分析发表时间：2017-11-08T09:55:22.677Z 来源：《基层建设》2017年第19期作者：许文兵[导读] 摘要：新一代多普勒天气雷达已经逐渐成为监测和预测灾害性天气的重要手段之一，在防灾减灾方面发挥的作用越发显著。

汕头市气象局广东汕头 515041 摘要：新一代多普勒天气雷达已经逐渐成为监测和预测灾害性天气的重要手段之一，在防灾减灾方面发挥的作用越发显著。

本文重点分析了多普勒天气雷达回波异常的原因，并给出了有针对性的处理对策，仅供相关部门进行参考。

关键词：多普勒天气雷达回波强度异常情况分析引言当前，新一代多普勒天气雷达已经逐渐成为监测和预测灾害性天气的重要手段之一，该项技术在世界各国得到了广泛应用。

新一代多普勒天气雷达主要有反射率因子、径向速度和谱宽三个产品组成。

回波强度可以结合反射率因子产品来确定，进而判断风暴强度、结构以及强降雨带特征，还可以结合反射率因子随时间的变化情况判断降水回波的移动和未来一段时间的发展趋势等。

多普勒天气雷达在运行过程中，经常会有回波强度出现变强或者变弱的情况，这些都会影响多普勒天气雷达观测数据的准确性水平，严重阻碍着气象灾害预报预警服务工作的顺利开展。

1、多普勒天气雷达回波强度定标在线修正方法利用雷达气象方程可以定量估测降水，测量多普勒雷达回波强度的关键则是确定回波接收功率和在线测量校正发射功率。

通常情况下，雷达回波接收功率很难直接测量，可以使用高精度测试信号源对回波信号进行模拟，并从接收机前端注入，这样就能完成对雷达回波强度的定标，进而确保回波的接收功率正常。

在线修正雷达回波强度的测量值主要有三种方法：（1）将连续变化的连续波定标信号在线实时从接收机前端注入，尽快建立起信号处理器和雷达回波接收功率的对应关系，之后结合雷达气象方程得出回波强度的测量值，主要是根据定标信号的精确度和接收机的动态范围来提升测量回波强度的准确性水平。

辽宁一次暴雨天气过程的多普勒雷达层状云降水回波特征分析

辽宁一次暴雨天气过程的多普勒雷达层状云降水回波特征分析
等 。 。 应 用 常规 天 气 图ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ资 料并 结 合 多普 勒雷 达 回波
普 勒雷 达反 射率 和 径 向速 度 等 资料 ， 对 特定 天气 过 程 进行 了数 值 模 拟 。王 庆 华 等 将 多 普 勒 雷 达 资
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８—０ ６ ； 修 订 日期 ： ２ ０ １ ３—１ ２—０ ８
一
时刻 ＭＭ５模 式初始 场 中 的相 对 湿度值 进行 订正 。
这 些研 究结 果均 表 明多普 勒雷 达资 料对 强 降水预 报
具 有一 定 的指示 意义 ” 。 国 内也 有很 多利 用 多普勒 雷达 回波 特征 来分 析
天气情 况 的有 力工 具 。 。暴 雨是 一种 常见 的灾 害
朱轶 明 ，班 显 秀 ，刘 小 东 ，赵 明 ，李
张 维全 ，万绪 江 ，卢 秉 红
（ １ ． 辽宁省人工影响天气办公室 ， 沈阳 １ １ ０ ０ １ ６； ２ ． 沈 阳 中心 气 象 台 ， 沈阳 １ １ ０ ０ １ ６ ）
摘 要 ： 利用 ５ ０ ０ ｈ Ｐ ａ 、 ８ ５ ０ ｈ Ｐ ａ等 常规 天 气 图 资 料 和 多 普 勒 组 合 反 射 率 、 回波顶高、 垂 直 累积 液 态含 水 量 、 径向
反 演平 均散 度 和径 向散 度 的计 算 方 法 。杨 晓霞 、 陈
艳秋 等利 用多 普勒 雷达 速度 资料 分析认 为 ， 强
兰 等 利 用 多 普 勒 雷 达 资 料 作 出 了站 点 雨 量 及 面
雨 量 的临 近预 报 。潘 敖 大 、 周 玲 丽 等 同 化 了 多
降水 的 发 生 与 低 空 急 流 的 加 强 等 有 关 。 陈 传 雷

降雨对多普勒雷达的影响分析 熊启迪

降雨对多普勒雷达的影响分析 熊启迪

降雨对多普勒雷达的影响分析熊启迪摘要：本文通过对降雨特性的分析，计算了雨衰对多普勒雷达电磁波的影响，雨杂波及积水对雷达测速精度的影响，分析多普勒雷达在雨天工作的适用性。

关键词：降雨，多普勒雷达，测速精度；1 引言多普勒测速雷达主要测量载体坐标系下的三轴向速度，供惯导系统实现组合导航功能。

雷达在雨天中工作主要受到三个方面的影响，第一、降雨对雷达发射信号和回波信号具有衰减作用；第二、降雨对雷达电磁波具有反射作用；第三、地面积水对雷达回波的影响。

根据国家气象部门规定的降水量标准，降雨可分为小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨6种。

其中中雨为降水强度中等的雨。

科学定义为24小时内降水量为10mm～24.9mm；1小时内降水量为2.6mm～8mm的雨。

多普勒雷达一般在中雨及以下雨情中工作，本文主要分析雷达在中雨及以下情况工作时受到的影响。

2降雨衰减对电磁波的影响降雨衰减(通常简称雨衰)是通过降雨损耗、等效路径长度和路径缩减因子来计算，见公式（1）。

式中，K和α是用于对雨衰的统计特性的估计，包括对线性极化和圆极化的估计，采用内插法计算雷达电磁波频率对应的K为0.024288，α为1.17570。

根据公式(4) 计算降雨损耗率为0.123946。

雷达工作高度为3000m，最大姿态角时，根据雨衰公式计算，中雨对雷达电磁波的衰减为0.693dB。

雷达电磁波通过中雨时的衰减很小，基本忽略不计。

3降雨反射对电磁波的影响电磁波在大气中传播，吸收主要由氧气和水蒸气引起，散射则几乎完全由凝结的水蒸气（如雨滴）所引起。

雨滴对电磁波的散射作用与雨滴半径和信号波长的比值有着密切的关系。

当信号波长接近雨滴的直径时，雨滴对电磁波的散射作用将会加剧。

实测结果表明，雨滴的半径一般约在0.05mm～4mm之间。

多普勒雷达工作在ku波段，其波长远比雨滴半径大的多。

因此降雨时，雨滴对雷达电磁波的散射作用影响很小。

在大气压强为1013hpa，相对湿度为50%，温度为20℃的情况下测量了雨滴下降的末速度。

多普勒雷达回波在地面观测中应用

多普勒雷达回波在地面观测中应用

多普勒雷达回波在地面观测中应用【摘要】地面观测是气象学中重要的研究手段之一，多普勒雷达回波在地面观测中具有广泛的应用。

本文从多普勒效应原理及应用、多普勒雷达在地面气象观测中的作用、多普勒雷达回波在地面降水观测中的应用、多普勒雷达在地面风场观测中的应用和多普勒雷达回波在地面目标探测中的应用等方面进行了探讨。

通过对多普勒雷达回波的分析和解读，可以更准确地监测降水情况、风场状况和目标位置信息，为气象预报和地面监测提供有力支持。

多普勒雷达技术在地面应用的前景展望也是充满希望的，其在地面观测中的重要性不言而喻。

多普勒雷达回波在地面观测中的应用具有重要意义，对于提高气象预警和地面监测能力具有积极的促进作用。

【关键词】多普勒雷达、回波、地面观测、多普勒效应、气象观测、降水观测、风场观测、目标探测、重要性、技术、前景展望1. 引言1.1 多普勒雷达回波在地面观测中应用多普勒雷达是一种利用多普勒效应原理进行探测和观测的雷达系统。

在地面观测中，多普勒雷达回波可以提供多种重要信息，对气象、降水、风场、目标等进行精准监测和分析，具有广泛的应用价值。

多普勒效应原理是多普勒雷达实现精确探测的基础。

通过测量目标发射的电磁波回波频率的变化，可以推导出目标的速度和方向等运动信息，实现对目标的跟踪和监测。

多普勒雷达在地面气象观测中发挥着重要作用。

通过监测大气的运动和反射特性，可以提供高分辨率的气象信息，包括气压、温度、湿度等数据，为气象学研究和天气预报提供有力支持。

多普勒雷达回波在地面降水观测中也有着重要的应用。

通过分析降水粒子的速度和大小等特征，可以准确地估计降水量和类型，为防洪减灾和水资源管理提供重要数据支持。

多普勒雷达在地面观测中发挥着不可替代的作用，为各个领域的研究和应用提供了重要的数据支持和技术保障。

随着技术的不断发展和应用的推广，多普勒雷达在地面观测中的应用前景将更加广阔，为人类社会的可持续发展做出更大贡献。

2. 正文2.1 多普勒效应原理及应用多普勒效应是指当波源或接收器相对于介质移动时，导致接收到的波的频率发生变化的现象。

多普勒天气雷达产品应用

多普勒天气雷达产品应用
发展形式上差异：9个为孤立雷暴单体发展而成，4个 是多单体风暴中的雷暴单体发展而成，9个是中尺度对流系 统内的雷暴单体发展而成。孤立超级单体、包含在中尺度对 流系统内的超级单体低仰角回波超级单体特征明显，多单体 发展而成的超级单体低仰角回波超级单体特征不明显。
超级单体风暴属性特征统计表
风暴编 号 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
径向速度场上的辐 合
大的速度谱宽带
常德雷达10:23 0.5°仰角基本反射率因子、径向速度和谱宽图（红色方块为 安乡所在地）
安乡位于 中尺度低 压流场中。
南北65km距 离温差达6℃， 呈现出明显 的锋生现象。
2019年4月29日12:36-16:00常德多普勒天气雷达1.5°仰角基本反射率因 子图与14时地面天气图叠加图
5h49min 6h22min 3h56min 3h34min 2h39min 3h34min ＞1h09min 3h38min 3h56min 5h59min 4h15min 5h32min 5h01min ＞3h21min 2h31min 3h48min 3h29min 1h26min 2h58min 7h55min 4h22min 4h26min
（1）环境场 08时，500hPa、700hPa和
850hPa槽线基本重合。副热 带高空西南急流。
2019年4月29日08时500hPa风（红色）、20时500hPa高空图与15:27长沙多普 勒天气雷达0.5°仰角基本反射率因子叠加图（图中已过滤掉40dBZ以下强度的 回波）
与高空低槽相配合的 对流云回波带
风暴单体顶高
/km 6.4 6.8 7.0 6.1 12.0 12.3 9.4 11.9 14.9 14.0 11.9 13.4 14.6 14.6 11.7 >11.8 >11.5 11.6 13.2 14.3 10.6 11.1 6-15km

三4+雷达强度场降水回波分析

三4+雷达强度场降水回波分析
雷达站：建阳 仰角：4.3度
强度和速度图的零度层亮带
PPI显示：表现为圆环或圆弧，是虚假的强降水区域。对流云或混 合云当不稳定降水转化为稳定降水时，也会出现零度层亮带。
零度层亮带
定义：层状云降水回波的主要特征，是冰水混合层， 反映层状云中有明显的冰水转化区。零度层以上降水 粒子以冰晶为主，以下全部为水滴。说明层状云气流 稳定，无明显对流活动。
生命史：每一对流单体均对应一强中心，一个 单体的生命期约20~30 min，具体与强度和尺度 有关。
积云降水回波强度特征
PPI：表现为几km到几十km不规则分散、孤 立“块状”。回波通常由单个或多个对流单体形成 的回波组成。回波尺度小，结构密实，边缘清晰， 强度较强（35dBz以上），持续时间变化大。强 中心到外围的强度梯度较大。
对流云降水回波的速度图
1.0度 3.0度
5.0度
• 成熟对流云强度回波，可以清楚地看到 低层辐合，高层辐散的垂直结构。
成熟对流云降水回波
回波较强处，速度等值线密集
速度场RHI：呈柱状，砧状，纺缍状等，不同高度
有环境风切变。有时出现正负速度紧挨着，说明该处有 辐合或辐散场。回波底有时的正速度表明有上升气流。
回波形状：呈离散的块状，或随不同天气过 程排列成带状、条状、离散状，涡旋状等，有强 回波中心。
对流云降水的回波强度
通常有密 实的结构， R的空间 梯度比较 大，强中 心的反射 率因子通 常在35dBz 以上。
30
对流云降水回波
回波经常由许多分散的回三.4雷达的降水回波分析 ζ10.5
大气科学学院
降水类回波的形成原因
形成降水回波的粒子是大气中云、降水 等气象目标物，及各种水汽凝结物对电磁 波的后向散射，雷达接收到散射能量，形 成回波。

雷达气象学之第三章(多普勒天气雷达探测原理和方法)

雷达气象学之第三章(多普勒天气雷达探测原理和方法)

2、脉冲对处理法（PPP）
在一定假设条件下对每一个距离库内的连 续两个取样值作成对处理．从而获得平均 多普勒频率和频谱宽度。此法优点在于能 实时处理．并且有一定精度，但它不能得 到频率谱。
3、相干记忆滤波器（CMF）处理法
此法只需要一个线路，在不设置距离库的 情况下同时对雷达探测范围内各个距离上 作粗略的谱分析，并能用如PSI(平面切变 线是其)等直接显示出来。但它精度不高；
垂 直 风 廓 线
补充风符号
1.风向杆 表示风的 来向。 2.风羽每 条代表风 速4米/秒， 半条代表2 米/秒，三 角旗代表 20米/秒。
谱 宽
反 射 率
三、影响速度谱宽的气象因子
• 多普勒速度谱宽表征着有效照射体内不同 大小的多普勒速度偏离其平均值的程度， 实际上它是由散射粒子具有不同的径向速 度所引起的。对气象目标物而言，影响速 度谱宽的主要因子有四个：
• 显然，雷达有效照射体中粒子直径的差别 越大，由此造成的多普勒速度谱越宽。
• 因此速度的谱宽实际上也取决于降水粒子 的谱分布。
• 当雷达水平探测时，粒子的下落末速度在 雷达波轴上的径向分量为零，所以它对多 普勒速度谱宽没有任何影响。
• 而当雷达垂直指向探测时，粒子下落末速 度即为径向速度，故由此造成的谱曾宽作 用最大。
• 在实际工作中需要了解的是有效照射体内
平均的多普勒速度和速度谱宽度，根据以
上关系式，并注意到 f 2v 关系式，则平均
多普勒速度
v
,和速度谱方差
2 v
分别为：
v 1 v v dv
Pr
2 v
1 Pr
vv
2
v dv
径向速度谱密度、平均径向速度、径向速度 谱宽三者的关系示意图

《雷达回波识别分析》课件

《雷达回波识别分析》课件

03
雷达回波分析应用
天气预报
天气预报是雷达回波分析的重要应用领域之一。通过分析雷 达回波数据，气象学家可以监测和预测天气系统的移动、发 展和消亡，从而为公众提供准确的天气预报和预警信息。
雷达回波分析可以帮助气象学家识别降水系统，如暴雨、冰 雹、龙卷风等，并预测其可能的影响范围和强度。这有助于 提前采取措施，减少灾害损失。
，需要深入研究其传播规律和特性。
多模式、多频段雷达数据融合算法
02
多模式、多频段雷达数据的融合需要发展高效、可靠的算法和
技术，以提高数据融合的准确性和实时性。
雷达回波信号处理和目标识别技术
03
雷达回波信号处理和目标识别技术是雷达回波技术的核心，需
要不断研究和改进，以提高其准确性和可靠性。
雷达回波技术未来发展方向
带宽和存储空间。
03
复原处理
对失真或损坏的回波信号进行 复原，提高信号的可识别性。
雷达回波特征提取
03
幅度特征
频率特征
波形特征
提取回波信号的幅度信息，如峰值、平均 值、方差等，用于描述目标的大小和强度 。
分析回波信号的频率成分，提取出与目标 特性相关的频率特征，如多普勒频移。
描述回波信号的波形形状，如周期、相位 、波形变化等，用于区分不同类型目标。
雷达回波模式识别算法
01
02
03
统计模式识别
基于统计学原理，对提取 的特征进行分类和识别， 如支持向量机、朴素贝叶 斯等。
神经网络模式识别
利用神经网络的自学习能 力，对回波信号进行分类 和识别，如卷积神经网络 、循环神经网络等。
模糊模式识别
利用模糊逻辑和模糊集合 理论，对回波信号进行分 类和识别，如模糊K近邻 、模糊聚类等。

皖江一次大暴雨多普勒天气雷达回波分析

皖江一次大暴雨多普勒天气雷达回波分析
近 预报 的指示 意 义 ， 为 今 后 大 暴 雨 的预 报 提 供 一 些
研究 ， 气 象工 作 者 已做 过 大量 的工 作 ， 认 为 暴雨 是在
有 利 大尺 度环 流 背景下 发 展起来 的不 同天气 尺度 系 统共 同作 用 的结果 。 由于 暴雨 在 时空分 布 上存 在很
参考 。
度最大、 范 围最 广 的大暴 雨天 气 ， 大别 山 区和沿 江江 南西部出现了 １ ９ ９ ９年 以来 最 强 降 雨 过程 。安 徽 省
的研究 较 多 ］ 。刘 洪 恩 ［ ７ 研究 了速 度 图上 逆 风 区 对 识别暴 雨 的 意义 ， 丁 青 兰 等ｌ ８ 利 用 多 普 勒 天 气 雷 达资 料对 局地 强 对 流 暴 雨 成 因进 行 了研 究 ， 俞 小 鼎 等口 卜 ” ］ 指 出 中尺 度 对 流 系 统 是 产 生 暴 雨 的 重 要
有一 半 以上 的地 方 降水 超 过 １ ０ ０ ｍｍ， 降水 强 度 大 ， 安庆 降 水量 高 达 ５ １ ５ ． ８ ｍｍ，日降 水 量 为 ３ ０ ０ ． ５ ｍｍ， 为 有 气象 记 录 以来 的最 大值 。短 时 间 降 雨 强
天气 系 统 ， 指 出这 些 中尺 度 系 统 的 雷 达 回波形 态 特
２ ０ １ ０年 ７月 ８日起 副 高 脊 线 稳 定 维 持 在 北 纬 ２ ２度 ， 长 江 中下 游 中低层 大气 一 直 维持 着 一 条东 西 向切 变线 ， 两层 切 变线 上都 有低 涡发 展东移 ， 切 变线
形 作用 产生 的一次 强 降 水 过 程 进 行 了 分 析 ， 但 是 分 析 大别 山区对 皖江 强降 水过 程影 响 的研究 不 多 。 由 于 每次 大暴 雨 的形 成 机 制 不 同 ， 对 它 的预 报 难 度 非

多普勒天气雷达资料分析与应用

多普勒天气雷达资料分析与应用
多普勒天气雷达资料分析与应用
引言
• RADAR
• RAdio Detecting And Ranging
• WSR－88D
• Weather Surveillance Radar 88 Doppler
• CINRDA/SA，SB，SC；
• S:10cm，A敏视达，B14所，C成都七八四厂
• CINRDA/CD，成都七八四厂生产 CINRDA/ CC，CCJ 安徽四创生产
0
5 4
m2 1 2 m2 2 Z
大粒子散射
对于不满足瑞利散射条件的降水粒子，根据雷达气象 方程求得的 Z 值就不能代表降水的实际谱分布情况， 只能是等效的 Z 值，记为 Ze ，称为等效雷达反射率 因子。
等效反射率因子Ze:
• 用瑞利散射公式计算大粒子的反射率因子
• 能够产生同样回波功iN1率PrM，i 与小球45粒mm子的22 反 射12 率2 Z因e子等效的Z值。
天气雷达的基本工作原理
• 天气雷达间歇性地向空中发射脉冲式的电磁波，电 磁波在大气中以接近光波的速度、近似于直线的路 径传播，如果在传播路径上遇到了气象目标物，脉 冲电磁波会被气象目标物向四面八方散射，其中一 部分电磁波能被散射回雷达天线（称为后向散射）， 在雷达显示器上显示出气象目标物的空间位置分布 和强度等特征。
• C：5cm
Weather Radar in China
• 中国气象雷达的概况 • 711型测雨雷达 - X • 713型测雨雷达 - C • 714型测雨雷达 - S • 多普勒雷达(714-CD, 3830，敏视达雷
达）
多普勒天气雷达的组成和探测原理
•一、多普勒天气雷达的工作原理 •二、雷达的 PPI 扫描方式 •三、雷达的三部分 •四、多普勒天气雷达的产品介绍 •五、短时预报常用的雷达产品

一次局地暴雨天气的多普勒雷达回波分析

一次局地暴雨天气的多普勒雷达回波分析
内 蒙 古 农 业 科 技 ２ １ （ ） １４ １６ ０ ２ ３ ：０ ～ ０
Ｉ ｎ ｒ Ｍｏ ｇ ｌ ｎｃ ｌｕ ａ ｃ ｅ ｃ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｎ ｅห้องสมุดไป่ตู้ ｎ ｏ ｉ Ａｇ ｕ ｔ ｒ ｌＳ ｉ ｎ ｅ Ａｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ａ
一
次 局地暴 雨天气 的 多普勒 雷达 回波分析
局 地 暴 雨 天 气 是 由 中 小 尺 度 系 统 造 成 的 ． 发 生 发 展 突 发 其
性 和 局 地 性 强 ． 报 难 度 大 。 近 几 年 ． 着 我 国新 一 代 多 普 勒 预 随 雷 达 的 业 务 化 运 行 ． 普 勒 雷 达 资 料 已 广 泛 应 用 于 暴 雨 、 对 多 强
背 景 条 件 对 暴 雨 天 气无 明显 指 示 的环 境 下 ． 当地 气 象要 素 的 高 湿特 征 为 暴 雨 发 生提 供 了适 宜 的 水 汽 条 件 ； 暴 雨 发 生 过 程 中雷 达 回 波 稳 在
定 而 少动 ． 向速 度 回 波有 清 楚 的逆 风 区 ． 径 并且 垂 直 累 积 液 态 含 水 量 产 品 和 垂 直 风 廓 线 产 品 有 明 显 的 指 示 意 义 。 关键词 ： 地暴 雨： 局 雷达 回 波 ； 单站 气 象要 素
Ｗ ＡＮＧ ｎｇ ｉ Ｈｏ －ｌ
（ ｌｎ ｅｅ ｔｏｏ ｇｃｌ ｕｅｕＨ ｉｅ ０ １０ ，ｈｎ） Ｈｕｕ ｂｉｒ ｅｒｌ ｉ ｒａ ，ａｌ ｒ ２ ０ ８Ｃ ｉａ Ｍｅ ｏ ａＢ ａ
Ａｂ ｔａ ｔＵｓｎ ｅ ｇ ｎ ｒｔ ｇＤｏ ｐ ｅ ａｈ ｒｒｄ ｒｏ ｉ ｅ ａａ ， ｅｓｎ ｐｉ ｒｉ ｒｃ ｓ ｒ ｎ ｌｚｄ ｏ ｕ ｅ３ ，０ ７ ｓｒ ｃ ： ｉｇｎ ｗ ｅ ｅａｉ ｐ ｌｒｗｅ ｔｅ ａ ａ ｆＨａｌ ｒｄ ｔ ｔ ｙ ｏ ｔ ａｎｐ ｏ ｅｓｗｅｅａ ａｙ ｅ ｎＪ ｎ ０２ ０ ｎ ａ ｈ ｃ

雷达回讲义波识别分析

雷达回讲义波识别分析

连续性降水回波
0 ℃层亮带对天气有一定的指示意义：
如果在对流云产生强雷雨时，出现 0 ℃ 层亮带，说明雷雨将要结束，变为 稳定性降水。
对流云降水
对流云降水回波和层状云降水有着不同 的特征。
回波强度较强，水平尺度可由几公里及 到 几十公里，发展的高度一般在6～7公里以上， 随着地区，季节和天气过程的不同，回波顶 高的差异很大，观测到最高的顶高有20公里 左右。单体生消过程也较快。
当降水回波和地物回波混杂在一起，不 容易区分，新一代天气雷达（抬高仰角） 与气象回波混在一起不好区分。
非气象回波
超折射回波
非气象回波
奇异回波：
层状奇异回波 点状奇异回波 窄带状奇异回波 蜂窝状奇异回波 波状奇异回波
层状奇异回波
现象：出现高度在摩擦层内几百米－1千 米回波很弱，有时出现多层结构。
在一般情况下，对流云降水回波中看不到零度层亮带， 这表明对流云降水与层状云降水在机制上是不相同的 （在雷雨消亡阶段，气流较稳定，有时也可观测到亮 带），由于雷暴、冰雹、龙卷等剧烈的天气现象都出 现在对流云降水的情况下，所以对对流云回波的观测 应特别重视，从高度、强度、外形等方面综合分析， 判断是否会出现灾害性天气。
1、由雪花、冰晶转化成水滴时，介电常数增大，对电磁的反射作 用约强了五倍；
2、冰晶、雪花在转化的过程中，碰并的机会增加，形成大的颗粒， 增强了反射作用；
3、雪花、冰晶转化成水滴时，外形由不规则形状变成了近似球形， 反射作用增加；
4、水滴的下降末速度要比雪花、冰晶大得多，在雪花、冰晶完全 变成水滴后，由于速度增加，反射作用又迅速的减小，造成亮 带以下回波变弱。 这四种原因综合的结果，在0℃附近的回波比上面和下面都强， 形成了亮带。

暴雨多普勒天气雷达回波特征分析及临近预警

暴雨多普勒天气雷达回波特征分析及临近预警
气 的临近 预警 报业 务 的主 要途 径 。 因此 ， 预报 员根 据
雷 达 观测 如何 识别 暴雨 回波 、 确定 降间 的积分 ， 个 降水 系 一 统 能 否产 生暴 雨 ． 降水 回波 强度 、 度大 小 、 动状 与 尺 移
武汉 多普勒 天气 雷￣（Ｉ Ｎ ／Ａ 观测 的 ９次暴 雨过 程 ＣＮ ＡＳ ）
回波 特 征 分 析 ， 纳 出 湖北 省 暴 雨 回波 的形 态 、 归 强度
中尺度 、风 暴 尺度对 流 系统 物理 概 念模 型等 为基 础 ，
等基本 特征 （ １ 。 表 ）
表 １ 暴雨 回波 的 形 态 、 度等 基 本 特 征 强
的多元 化 。 测 、 监 预报 产 品 的 客观 化 ， 测 信 息 、 探 数值 预报 信 息在 降水 预报 、强天 气识 别 上 的有 机 结合 等 。
这 些 系统 的研 究 开 发 为短 时 强 天 气 预警 业 务 的开 展 起 到很好 的平 台作用 。 在业 务 工作 中 ，对 于灾 害性 天气 预警 的决 策 ． 这 些 系统并 不能完 全代 替预报 员这个 主体 。预 报员综 合 分析 各种探 测资 料 、 时预警 的各种 客 观产 品 ， 以 Ｂ 短 并
除得 益 于数值 天 气 预报 的进 展外 ， 其余 则 应 归功 于 以
雷达 和卫星 为主 的遥感 观测技 术 的进 展 。建立 以天气
雷达 、 象卫 星 等探 测资 料 为基础 的综合 分 析工 作站 气 系统 ， 行实 时 监 测 、 踪 、 析 ， 进 追 分 是提 高 短 时 灾 害 天
流系统 产生 的 。雷达 观测 的反射率 因子 在一定 程度 能
够反 映 中尺度 系统 的活 动 。因此 ， 从雷 达观测 上 ， 对暴 雨 回波 基 本特 征 的认识 有 助 于 暴雨 Ｂ中尺 度 系 统 的

多普勒天气雷达原理与应用5- 多普勒雷暴的分类及其雷达回波的基本特征

多普勒天气雷达原理与应用5- 多普勒雷暴的分类及其雷达回波的基本特征

典型强飑线
线状多单体对流风暴（飑线？）
飑线的三种类型（Parker 2000）
飑线的几种形成方式
中尺度对流系统


最初从卫星红外云图定义 后来有人给出具体定义（对流起源降水尺度 100km以上） 从雷达回波看往往是多个雷暴的集合
中尺度对流系统例子（美国）
基于雷达回波的对中尺度 对流系统的分类
2004年4月11日18:41江西南昌SA雷达观测到的超级单体
9 July 2007 Hebei
Splitting supercell storms produced 50 mm hail
CAPE: 2540
0-6km Shear: 24m/s
Proximity Sounding: 20:00 9 July 2007 Xingtai
Reflectivity
Radial Velocity
16:19
0.5 deg elevation
Hook echo
16:30
16:30
1.5 deg elevation
Mesocyclone
长沙（上）和常德（下）雷达径向速度图
2006年7月12日山西阳泉超级单体雹暴 (石家庄雷达）
2007年3月30日18:35青岛SA雷达观测到的超级单体风暴
BJ SJ JN YC HF CD
Frequency ( events/year/105 km2) 1.5
1.6 2.1 1.8 1.8 1.7
During a supercell event, the number of supercell storms ranges from 1 to 12.
Characteristics of Environmental Conditions

白城市降水雷达回波特征分析

白城市降水雷达回波特征分析

白城市降水雷达回波特征分析摘要：利用白城市多普勒天气雷达探测的回波强度资料，分析了白城地区层状云、积层混合云、对流云、降雪云的回波特征，并讨论了径向速度场代表的环流特征，为进一步发挥天气雷达在防灾减灾中的作用奠定基础。

关键词：雷达强度；径向速度中图分类号：P458.121.1 文献标识码：A DOI编号：10.14025/ki.jlny.2017.06.057测雨雷达问世以来，估测降水一直是其主要目标。

20世纪80年代以来，我国气象工作者在对雷达深入研究的基础上开发出雷达新产品，建立自动识别系统。

与此同时，新一代天气雷达网?j系统也建立起来，并快速提高分布密度，雷达在暴雨监测预警中的作用进一步发挥出来。

汤达章等对雷达跟踪回波运动方法进行了研究，这项研究为白城市开展新一代雷达定量估测降水提供了参考。

白城市气象局2003年8月布设了一部多普勒天气雷达，自投入运行以来，为白城市防灾减灾做出突出贡献。

本文利用白城市多普勒天气雷达探测的回波强度和径向速度资料，分析了白城地区层状云、积层混合云、对流云、降雪云的回波特征，并讨论了径向速度场代表的环流特征，为进一步发挥天气雷达在防灾减灾中的作用奠定基础。

1资料和方法白城市新一带天气雷达业务运行中采用VOL降水模式2进行体扫，探测距离150公里，做0.6～19.8度10个仰角层的扫描。

在试验过程中获得一个基数大概需要6分钟左右，生成雷达数据需要4分钟左右。

本文在分析2005年到2015年雷达回波强度的基础上分析白城不同区域在不同时期降水量的雷达回波特征。

2 层状云降水雷达回波特征层状云降水回波的特点是面积大、范围广、回波强度分布比较均匀。

在PPI 强度图上可以清楚看到层状云降水回波的这些特点：范围一般比较大，回波边缘的轮廓不大清楚，但结构比较均匀，成片或分片呈弥散状分布，回波中有时存在着一些大的片状或丝条状结构，但没有明显块状结构。

在RHI图上，可以发现层状云降水回波的结构均匀且有序，其顶部偶尔有相对比较平整的起伏区域，这些区域没有明显的泡体，而且水平尺度要大于垂直尺度。

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多普勒天气雷达回波识别和分析之降水回波
1. 层状云降水雷达回波特征——片状回波
层状云是水平尺度远远大于垂直尺度云团，由这种云团所产生的降水称之为稳定性层状云
降水。降水区具有水平范围较大、持续时间较长、强度比较均匀和持续时间较长等特点。
⑴回波强度特征：①在PPI上，层状云降水回波表现出范围比较大、呈片状、边缘零散不
规则、强度不大但分布均匀、无明显的强中心等特点。回波强度一般在20-30dBz，最强的
为45dBz。②在RHI上，层状云降水回波顶部比较平整，没有明显的对流单体突起，底部
及地，强度分布比较均匀，因此色彩差异比较小。一个明显的特征是经常可以看到在其内
部有一条与地面大致平行的相对强的回波带。进一步的观测还发现这条亮带位于大气温度
层结0度层以下几百米处。由于使用早起的模拟天气雷达探测时，回波较强则显示越亮，
因此称之为零度层亮带。回波高度一般在8公里以下，当然会随着纬度，季节的不同有所
变化。
⑵回波径向速度特征：由于层状云降水范围较大，强度与气流相对比较均匀，因此相应其
径向速度分布范围也较大，径向速度等值线分布比较稀疏，切向梯度不大。在零径向速度
型两侧常分布着范围不大的正、负径向速度中心，另外还常存在着流场辐合或辐散区。
⑶零度层亮带：如前所述，在PPI仰角较高或者RHI扫面时，总能在零度层以下几百米处
看到一圈亮环或者亮带回波，亮带内的回波比上下两个层面都强。由于亮带回波总是伴随
层状云降水出现，因此是层状云降水的一个重要特征。（零度层亮带形成的原因：冰晶、雪
花下落的过程中，通过零度层时，表明开始融化，一方面介电常数增大，另一方面出现碰
并聚合作用，使粒子尺寸增大，散射能力增强，所以回波强度增大。当冰晶雪花完全融化
后，迅速变成球形雨滴，受雨滴破裂和降落速度的影响，回波强度减小。这样就存在一个
强回波带，说明层状云降水中存在明显的冰水转换区，也表明层状云降水中气流稳定，无
明显的对流活动。）

2. 对流云降水雷达回波特征——块状回波
对流云往往对应着阵雨、雷雨、冰雹、大风、暴雨等天气。
⑴回波强度特征：①在PPI上，对流云阵性降水回波通常由许多分散的回波单体所组成。
这些回波单体随着不同的天气过程排列成带状、条状、离散状或其它形状。回波单体结构
紧密，边界清晰，棱角分明，回波强度强（通常在35dBz以上），持续时间变化大，单体水
平尺度从几千米到几十千米不等。②在RHI上，回波单体呈柱状结构。一些强烈发展的单
体，回波顶常呈为砧状或花菜状。对流云阵性降水回波一般发展得比较高，多数在6~7km
以上，但随着地区、季节和天气系统不同差异很大，最高可达对流层顶。对流云阵性降水
回波生、消变化很快。一个单体回波的生命期为几分钟到几十分钟，平均持续时间为
20~30min。另外雷达回波的持续时间般与回波单体的水平尺度成正比。
⑵回波径向速度特征：①在PPI上，比较小的单体一般仅有正或负中心，说明小单体里可
能仅存在上升或下沉气流分量。但在较大的单体中，仍可以时出现正、负径向速度中心，
故存在上升或下沉气流分量。②在RHI上，对流云阵性降水回波径向速度特征与回波强度
分布大致相同，即呈柱状、纺锤状、砧状、花菜状等。通常在回波下部（低空）为负径向
速度，说明可能有下沉气流分量存在；而在回波上部为正径向速度，说明可能有上升气流
分量。在回波强度较强处，径向速度等值线分布比较密集，甚至正、负径向速度紧挨着，
说明该处可能存在辐合或辐散流场。
⑶在一般情况下，对流云阵性降水回波中观测不到零度层亮带。

3. 冰雹云降水雷达回波特征：
⑴冰雹云的雷达回波强度特别强，通常在50dBz以上。
⑵回波顶高度高，平均高度在13km以上。
⑶上升气流（下沉气流）特别强，在PPI速度图上的特征为一组方向相反的密集等风速线。
⑷PPI上冰雹云回波的形态特征：①“V”型缺口（只有用波长较短（如3cm波长）的雷达
才可能探测到）；②钩状回波；③辉斑回波。
⑸RHI上冰雹云回波特征：①超级单体风暴中的穹窿（弱回波区，BWER）、回波墙和悬挂
回波；②冰雹云强回波中心的高度远比普通雷暴的强回波中心高。③帝瓣回波，其通常出
现在回波顶上部，形如针；④辉斑回波。

4. 暴雨降水雷达回波：
⑴回波强度、结构、移动等特征：①当雷达PPI屏幕上出现停滞型或缓慢移动的强且宽回
波带向测站移来；②当回波单体移向近似和带的走向平等或交角很小；③当产生回波单体
的源地继续不断产生回波并向测站方向移近时，本测站就可能会引发暴雨；④当单块强回
波移速突然减慢，兼并周围的回波单体，同时暴发型增长，就要警惕暴雨发生；⑤对于积
层混合型降水系统，特别要注意积状动产 层状云回波交界处常常会形成暴雨。
⑵回波径向速度场特征：当带状回波移到原先就存在的流场辐合中心处，不论该地原先是
否有回波单体存在，均会引发暴雨。从零径向速度线的走向看，它在低空呈S型，说明有
暖平流；高空呈反S型，说明有冷平流。在这种不稳定大气层结下，为降暴雨创造了条件。
另外，有时会在2~3km高空出现“逆风区”，范围较大，它的存在是识别暴雨的重要判据。

5. 积层混合云降水雷达回波特征——絮状回波
混合性降水回波常常表现为层状云降水回波和积状云降水回波混合。其往往与高空低槽、
低涡、切变线和地面准静止锋等天气形势相联系。积层混合云（絮状回波）常是出现连阴
雨天气的征兆，这类回波出现时，由于冷暖空气交汇，雨带准静止存在，某地降水时间长，
可能会出现暴雨。
⑴回波强度和结构特征：①在PPI上，其特征为在比较大范围内，回波边缘呈现支离破碎，
没有明显的边界，回波中夹有一个个结实的团块，似一团团棉花絮，强度可达40dBz或以
上，达雷雨标准，有时强回波团块可形成一条短带，偶尔还会出现零度层亮圈。②在RHI
上，回波特征为是：柱状回波高低起伏，如雨后春笋，高峰部分常达雷阵雨高度，较低的
平坦部分，一般只有连续性降水所具有的高度。
⑵回波径向速度场特征：①在PPI上，回波仍呈絮状特征，可从基本气流随高度的变化判
断冷暖平流。②在RHI上，对流活动较强处径各大速度场也呈柱状结构，以正径向速度场
为主，说明上升气流分量可能仍占主导地位。

6. 雪的雷达回波特征：
⑴回波强度和结构特征：①在PPI上，雪的回波与连续性降雨回波，回波分布比较均匀，
丝缕状纹理结构明显。但雪的回波水平范围比连续性降雨回波大，回波强度弱，一般在
10~15dBz左右。②在RHI上，雪回波高度比层状云连续性降水回波高度稍低，比较平整。
⑵回波径向速度场特征：在PPI上，可根据正负速度中心的位置，即风向随高度的变化判
断冷暖平流。