山东高唐EF3级龙卷S波段双偏振雷达探测特征

利用济南CINRAD/SA-D双偏振天气雷达的探测数据,结合龙卷实地调查资料,对2021年7月11日发生在山东聊城高唐的一次EF3级龙卷风暴的雷达回波演变过程、龙卷风暴单体的结构及龙卷风暴的中气旋(M)、龙卷涡旋特征(TVS)和龙卷碎片特征(TDS)进行分析。结果表明:(1)龙卷发生在高空冷涡及地面气旋共同作用天气形势下,龙卷位于地面气旋中心东偏北方向约200 km处;螺旋状对流云带中2个较强对流单体合并发展,演变成超级单体风暴,其后部下沉气流较强,与强的入流共同作用,诱发了强龙卷。(2)风暴中中气旋的顶高大多在5~7 km之间;龙卷发生前中气旋最大切变平均值为19×10^(-3)s^(-1),龙卷维持期间,中气旋最大切变平均值达到51×10^(-3)s^(-1)。(3)高唐龙卷涡旋底层双偏振参量主要特征是大的水平极化反射率因子,小的甚至负的差分反射率ZDR,小的相关系数CC;TDS时间及空间特征是,底层CC都小于0.7,CC低值区的面积在龙卷生成后随时间明显增大,CC值底层最小,随高度逐渐增大;CC低值区的面积低层和顶层较大,中间层较小;龙卷生成后TDS最大高度随时间逐渐增高,龙卷最强时TDS最高达到4.8 km,之后逐渐降低;龙卷消散后,1.5°以上TDS的特征很快消失,0.5°仰角TDS特征继续维持了大约11 min。

济南新一代天气雷达运行设计和产品共享

介绍了济南新一代天气雷达系统扩展后的结构和运行方式,以及雷达产品的共享方法。

济南CINRAD/SA雷达发射功率不稳故障诊断

对 2 0 0 3年 5月 2 5日 - 2 8日济南雷达系统处于强制维护状态 ,发射机输出功率时有时无 ,产生故障的原因和检测故障的方法步骤进行分析总结 ,为雷达技术保障人员提供现场维修。

CINRAD/SA雷达径向速度产品特性及应用解释

结合济南CINRAD/SA雷达探测实例,阐述了雷达径向速度产品的特性和实际应用技术问题,对更好地应用新一代天气雷达产品和短期、短时天气预报业务应用有指示意义。

VIL和VIL密度在冰雹云判据中的应用

利用2002--2005年济南CINRAD／SA雷达资料，统计分析了基于网格的对流云的垂直累积液态含水量（VIL）分布特征，同时对VIL密度（VILD）及0℃层以上的VIL值（VILH）也进行了分析，结果表明，冰雹云和非降雹对流云的VIL、VILD和VILH值有明显差异。降雹单体特别是强降雹单体在成熟前期有明显的VIL跃增现象，强降雹单体的VIL跃增量达15．4kg·m^-2。冰雹云的最大VIL、VILD和VILH平均值比非降雹对流云的最大平均值分别高出20kg·m^-2、1．7g·m^-3。和16kg·m^-2。不同月份的VIL、VILD、VILH阈值对冰雹特别是大冰雹的识别具有很好的指示意义。基本上是在VIL达到最大值后开始降雹，5～7月3个月降雹单体的降雹时间分别滞后于VIL跃增后的体扫时间约4．8、11．4和12．3min。

一次冰雹风暴的CINRAD/SA产品分析

分析了 2 0 0 2年 9月 2 7日发生在山东东阿附近一次冰雹风暴发生、发展各阶段新一代天气雷达CINRAD/SA反射率、平均径向速度等产品的演变过程。在风暴中 ,观测到了低层前侧入流缺口、有界弱回波区 (BWER)、中气旋 (M)等超级单体风暴的特征。中气旋在风暴中维持了约 90min ,通过连续时次各仰角高度风暴相对速度产品的分析 ,揭示了中气旋发生、发展和消亡的过程。分析表明风暴跟踪信息 (STI)、冰雹指数 (HI)、垂直积分液态含水量 (VIL)、中气旋 (M)

CINRAD／SA雷达发射机故障诊断技术与方法

济南CINRAD/SA天气雷达自2002年2月交付使用至2007年6月,雷达在工作中共出现大小硬件故障41次,其中发射机故障23次,占总故障的56%。分析了发射机故障的成因,并提出相应的排除方法和应对措施,旨在积累经验达到快速排除故障的目的。

4．28临沂强对流灾害性大风多普勒天气雷达产品分析

分析了2006年4月28日发生在临沂的罕见灾害性大风的多普勒天气雷达产品。分析发现,雷达回波具有典型的弓状回波特征,在弓状回波前沿,对流单体强烈发展,出现有界弱回波区,低层入流缺口等超级单体的典型特征,风暴中出现中气旋,强降水之后风暴回波顶高、风暴质心高度、风暴的最大反射率因子高度迅速下降,灾害性大风出现在这个时段。实地考察表明,灾害性大风的路径与中气旋最大风速圈南缘移过的路径一致。分析认为,弓状回波后部存在较强后部下沉入流,由于强降水的拖曳作用,将中层中气旋的水平动量带到地面,中气旋右侧动量的方向与弓状回波后部的强下沉入流方向一致,两者叠加,使地面风速加大,造成灾害性大风。

CINRAD/SA中气旋产品与强对流天气

分析了济南新一代天气雷达 2 0 0 2年观测到的 1 4次中气旋产品和滨州新一代天气雷达 2 0 0 1年 1次风暴过程的中气旋产品。产生这些中气旋的风暴中有一次超级单体风暴和一次小型超级单体风暴 ,中气旋在这两次风暴中都维持了较长的时间 ,风暴产生了冰雹和雷雨大风天气。其余几次中气旋维持时间很短 ,产生这些中气旋的风暴不一定产生冰雹等强天气 ,预报时可在中气旋强度的基础上 ,结合环境条件和雷达的其它产品分析判断。

一次长寿命风暴的CINRAD／SA雷达反射率及中气旋产品特征与流场结构分析

利用济南观测站的探空、涡度、地面资料和CINRAD／SA雷达产品，对2004年6月24日发生在山东西部地区的强风暴过程进行了分析。结果表明，风暴低层存在中尺度辐合现象，风暴前侧的人流依靠后部低层冷空气池的向前推进而得到支撑，产生逆环境风切变方向的主上升气流区；中层为双涡旋结构，这种深厚的内部涡旋结构可与环境风相持，形成近似刚体的风暴柱，环境风绕风暴而过，不会吹穿风暴，有利于风暴长时间维持；风暴成熟阶段表现为超级单体结构特征并伴有中气旋；三体散射（TBSS）出现在中高层，TBSS出现10～15min后地面出现大冰雹，TBSS消失后维持10～20min的降雹。

一次强降水风暴回波合并前后双偏振特征分析

基于济南S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合卫星、探空和地面实况资料,对2020年8月6日发生在山东曲阜一带的强降水风暴合并前后双偏振参量特征和微物理特征进行分析。结果表明:(1)云带之间产生多次合并,合并后风暴加强发展,产生较大的分钟降水量和累计降水量。(2)新生单体最典型的双偏振特征是具有大的Z_(DR)和CC,以少许液态粒子为主;新生单体迅速发展过程中上升气流强度明显加强,出现明显的K_(DP)柱和Z_(DR)柱,液态粒子浓度明显增大并出现偏大的液态粒子。(3)合并后发展的主要特征是,风暴顶高、强回波区顶高和K_(DP)柱明显增高,-10℃层高度以下,特别是在风暴底层K_(DP)值明显增大。(4)合并之后风暴发展最典型的微物理特征是,-10℃层高度之下液态雨滴粒子浓度迅速增大,-10℃层高度之上冰晶或霰粒子层的厚度明显增大。发展旺盛的风暴中、低层有丰富的液态水,风暴高层含有丰富的冰相粒子,从而导致风暴产生高强度降水。

雹云的3参数概率判别法

根据山东省雷达回波资料、天气和灾情实况，统计了回波顶高Ｈｍ、强回波区顶高Ｈｚ、回波强度Ｚ与降雹概率的关系；给出单、双参数判别雹云的指标；提出用３参数降雹条件概率法判别雹云；指出了３参数识别指标对降雹的预示作用，这对强对流天气的短期预报具有一定的实用价值。

CINRAD/SA雷达冰雹探测算法效果检验及参数本地化

2004年CINRAD／SA雷达新的冰雹探测算法（HDA）代替了原来的算法，新的冰雹探测算法（HDA）估测任意尺寸的冰雹概率（POH）、直径大于等于19mm的强冰雹概率（POSH）和最大冰雹直径预测（MEHS）。结合济南雷达探测资料对冰雹探测算法预测效果进行了检验，虽然有较高的探测准确率，但同时错误率较高，临界成功率较低，最大冰雹尺寸预测值与实况的平均差值约为14．6mm。对2002～2005年济南雷达站的历史资料进行了统计分析，降雹单体和非降雹单体在最大反射率因子上存在较大差异，5、6、7月的降雹单体最大反射率因子平均值分别为59．7、61．8、63．9dBz，非降雹单体最大反射率因子平均值分别为53．8、54．9、55．6dBz。依据统计数据，对冰雹探测算法中的反射率因子等门限值调整为53dBz后，冰雹预测仍具有较高的探测准确率，错误率和临界成功率得到了明显改善；对最大冰雹尺寸预测中的算法因子门限值调整后，预测值与实况有较好的对应关系。

CINRAD/SA雷达数字中频改造技术难题及解决方法

2008年以来,济南CINRAD/SA雷达由于模拟中频接收机系统性能参数退化导致雷达运行的可靠性和稳定性较差,且故障率较高。为了更好的保障雷达服务于气象,2009年7月济南完成数字化中频升级改造工程,改造后的数字中频雷达相位噪声非常稳定,速度信息量更加可信和精确。扼要介绍了数字中频接收机的工作原理,主要是对数字中频安装调试及改造过程中遇到的软、硬件问题的解决措施和改造后的技术参数测试进行技术性的总结,旨在对同行今后的工作具有参考借鉴价值。

一次强降水超级单体风暴双偏振参量特征分析

利用青岛双偏振多普勒天气雷达资料和探空及自动气象站观测资料,对2020年8月3日发生在山东高密的一次强降水超级单体风暴双偏振特征进行了分析。结果表明:(1)强的对流有效位能(CAPE)、低层强垂直风切变、高空强辐散及高湿是强降水风暴发展维持的关键环境因素。(2)风暴低层存在差分反射率因子Z_(DR)弧和差分相移率KDP高值区,Z_(DR)弧与入流缺口一侧反射率因子梯度高值区相匹配,对应偏小的KDP和相关系数,以少量大粒子为主;KDP高值区为强降雨区,对应小于3 dB的Z_(DR)和大的相关系数,以高浓度、大小适中的液态粒子为主。(3)有界弱回波区BWER外围存在Z_(DR)环,对应偏小的KDP,而BWER上方存在深厚宽阔的Z_(DR)柱和KDP柱,KDP柱高于Z_(DR)柱的高度,气旋性旋转上升气流区内中层以下分布有少量大的粒子,而中层之上分布有较高浓度的大粒子。(4)-20℃层高度之下含有丰富的液态粒子,-20℃层高度之上含有丰富的霰粒子和冰晶粒子,是高密强降水超级单体风暴典型的微物理垂直结构特征。

CINRAD/SA雷达超折射回波抑制技术分析与应用

结合WSR-88D雷达地物杂波抑制原理和济南CINRAD/SA雷达的探测应用,分析了济南CINRAD/SA雷达超折射回波的时空分布特征及对基数据和导出产品的影响,介绍了如何根据雷达站的具体情况和气象条件的变化,进行CINRAD/SA雷达超折射回波抑制控制参数的设置。恰当的杂波抑制可显著改善基数据和下游产品质量,晴空模式可采用强等级杂波抑制,层状云降水区域受到超折射污染时,多普勒通道和监测通道可采用中等级抑制。对流单体受到超折射污染时,零速度线所在区域多普勒通道可采用中等级抑制,监测通道可采用强等级杂波抑制。

新一代天气雷达中GPS校时技术应用

结合济南新一代天气雷达数据处理子系统及其布局的实际情况,以GPS校时技术为核心,采用软、硬件相结合的办法,研究并设计出了无需连接互联网的新一代天气雷达GPS自动校时系统。试验证明,该校时系统在校对时间间隔内纠正率达100%,校时精度达到秒级,完全满足《中国新一代天气雷达系统功能规格需求书》时间精度要求(<10 s),该系统还具有实时在线、自动校时、监控方便和安全可靠等优点,取代了以往方法陈旧、误差较大及繁琐的人工拨打校时电话方法,保证了雷达资料在时间上的准确性。

济南CINRAD/SA雷达杂波抑制方案实施

本文结合济南CINRAD/SA雷达探测应用,探讨了根据雷达站的具体情况和气象条件的变化,进行CINRAD/SA雷达杂波抑制参数的设置,其设置值分正常传播和非正常传播两种情况。

山东“8·11”暴雨主要特征分析

通过对“8 1 1”山东特大暴雨过程的天气形势、冷空气活动、水汽、稳定度条件、中尺度系统和地形的分析 ,指出西风带弱冷空气与副高边缘热带风暴环流的相互作用是造成特大暴雨的大环流背景 ,特大暴雨的产生是热带风暴环流、热带辐合带、弱冷空气与东南暖湿气流共同作用的结果 ,地形对局地特大暴雨有着重要的影响。