天津区域鸟类活动的双偏振天气雷达回波分析

利用2022年6月至2023年3月的宝坻S波段双偏振天气雷达资料,对探测到的天津区域空中生物活动进行分析,结果表明:天津区域空中生物活动存在明显的季节变化和日变化。雷达能够探测到的候鸟迁徙回波集中在2月下旬到11月下旬,其中湿地鸟类活动在夏季比较明显,候鸟迁徙活动在2月、11月特别频繁,鸟类回波出现的时刻与日出日落有明显的关联。其中,秋季鸟类活动特征较为明显,回波在反射率产品上呈现明显的类圆形特征,回波强度能达到35 dBz以上;从径向速度产品上可以看出,鸟类飞行时径向速度约在10~27 m·s^(-1);从相关系数(CC)产品上看,鸟类回波的CC整体数值较低,主要分布在0.1~0.8;从差分反射率(ZDR)产品上看,ZDR分布不均匀,最大可达3~5 dB。相比于单偏振天气雷达,S波段双偏振天气雷达对空中生物回波的识别有显著优势。

X波段双偏振雷达回波实时反演研究

为了确保YLD1-D型X波段双偏振多普勒天气雷达各类型回波能够实时生成并叠加到“威宁县气象综合业务管理系统”的GIS地理信息系统上,有效订正雷达数据。通过数据处理主机与服务器搭建于同一局域网,实现了数据采集与上传等功能,对雷达基数据进行加工处理,形成可叠加的回波图嵌入系统内。经过多次测试表明,系统能实现实时采集雷达数据并更新回波图,为本地气象服务带来极大便利。

一次弱弓形飑线后方入流特征的观测分析

后方入流是中尺度对流系统内中尺度环流的一部分,表现为一支从风暴后部穿过层状回波区进入风暴系统的相对气流,对增强中尺度下沉气流和地面冷池具有重要作用。利用多普勒雷达探测资料、地面加密自动站和NCEP再分析资料,结合雷达径向剖面内反演的系统相对水平速度,对2012年5月16日江苏省一次弱弓形飑线的后方入流演变特征进行了分析。结果表明,此次飑线是在东北冷涡影响下,受高、低空温度平流差动、低空急流和低层温度暖脊的共同作用生成。飑线发展阶段,后方入流最早出现在对流层中层的层状回波区中,并向前伸展到对流回波区后缘;成熟阶段,后方入流逐渐下沉并与对流区前低层辐散外流合并,形成一条从飑线后部中层延伸到对流区前缘的持续性后方入流通道;消散阶段,后方入流中心下沉到地面附近,与冷池外流共同增强,与其前侧西南入流的局地辐合,可能是触发对流单体后向新生并促使双带状回波出现的有利条件。后方入流把中层干冷空气持续输送到对流区中下方,通过加剧降水粒子的蒸发冷却作用,增强地面冷池及其出流,导致成熟阶段地面大风生成,这与以往的研究结论一致。受后方入流中心下沉到地面以及新生带状回波系统的影响,地面冷池持续增强,可能是消散阶段地面大风形成的原因。此外,后方入流与飑前地面中尺度辐合线具有很好的对应关系。

双雷达反演台风外围强带状回波风场结构特征研究

利用移动新一代天气雷达(CINRAD/CCJ)和长乐新一代天气雷达(CINRAD/SA)基数据,采用地球坐标系下的双雷达三维风场反演技术,重点分析了2007年8月18日凌晨超强台风"圣帕"外围强带状回波的风场特征。结果表明,带状回波具有以下特征:(1)强盛阶段,每个强回波中心在前进方向的右侧或右后侧对应于强东偏北风速中心(强风核),其中最强回波中心前侧还存在弱风速中心。这样的水平风场结构从低层一直保持到中层,使得强回波区对应于水平辐合和正涡度区,产生明显的上升运动,有助于对流的发展和维持。强盛阶段云体快速移动。相对于移动的云体来说,前侧及后侧中低层气流均指向强回波,在强回波区及后侧水平辐合形成上升气流,最大上升速度出现在强回波中心与北侧强风核之间。同时在强回波上空高层出现辐散,气流主要向后流出。(2)减弱阶段,较强回波中心或其北侧对应于弱风速中心,回波中心出现负涡度区。云体移速变慢。相对于移动的云体来说,偏东气流穿过云体。回波区气流辐合较弱,明显的上升区出现在中层较强回波近台风中心一侧。(3)强风核可以将位于带状回波前进方向后侧的处于减弱阶段螺旋云带的动量和水汽向带状回波发展区输送,因此,强风核结构很可能是带状回波快速发展的主要原因。

机载W波段双线偏振测云雷达回波分析

介绍了 W波段测云雷达的意义及国外现状，对国内研制的首部机载 W波段双线偏振测云雷达回波进行了分析：雷达系统可实现多种扫描探测模式，以雷达波束固定向下探测资料为最便于作合理的分析，在侧向探测时，以距云一定距离作平行于云的直线飞行探测较好；实验中探测到非降水的冰晶云或混合相云的强度为-20～5 dBz，线性退极化比与粒子形状及雷达扫描模式有关。这些分析为进一步研制和改进 W波段雷达奠定了基础。

一次冬季冰雹的双偏振多普勒天气雷达回波分析

为研究双偏振雷达资料在冬季冰雹监测预警中的应用,利用厦门S波段双偏振雷达资料,分析了2016年12月21日福建漳州冰雹的回波特征。发现在降雹过程中,最强回波达69 dBZ,三体散射回波径向长度达16 km,旁瓣回波切向宽达20 km,低层的钩状回波与入流缺口明显;冰雹区的差分反射率因子Z dr和差分相位常数K dp数值小,冰水混合区的相关系数ρhv较低。分析表明:此冰雹个例并非典型的超级单体,但存在超级单体的部分偏振回波特征,回波前侧下沉气流存在Z dr弧,可延伸到中层,在入流缺口和后侧下沉气流处,Z dr柱和K dp柱成对出现,中层存在CC的低值环。

台风“艾云尼”（2018）外围两次近距离龙卷的环境条件和雷达特征

2018年6月8日在距台风“艾云尼”中心80km、160km的广州市南沙区横沥镇、佛山市南海区大沥镇两地罕见地先后出现了龙卷天气。利用X波段双偏振雷达组网、广州S波段双偏振雷达、风廓线雷达和区域加密自动站等观测资料对两次近距离台风龙卷过程的环境条件和雷达特征进行了分析。环境条件分析表明,两次龙卷发生地位于低层西南急流和东南急流辐合区,所处环境为弱的对流有效位能(CAPE)、低的抬升凝结高度和强的低层垂直风切变环境中,0~1km垂直风切变值超过15×10-3s-1。中小尺度雷达特征分析表明:(1)两地龙卷由台风外围微型超级单体引起,超级单体在发展强盛阶段有钩状回波、入流缺口、中层回波悬垂等典型特征,最强反射率因子55~60dBz,强度≥50dBz强回波发展高度在4km以下,微型超级单体有水平尺度2~3km的中气旋,由于速度模糊影响,仅在南海龙卷发生前9min广州S波段雷达能自动识别中气旋。(2)与南沙龙卷相联系的中气旋核心高度低,强度进一步加强紧缩导致龙卷发生;而与南海龙卷相联系的中气旋从中层发展,中气旋加强紧缩下降到更低导致龙卷发生。(3)两地弱龙卷发生时广州和南海双偏振雷达没能捕捉到龙卷碎片(TDS)特征,南海X波段雷达能提前30min监测到入流急流,提前27min探测出钩状回波等特征,并通过分析ZDR弧和KDP弧可判断低层强盛的上升气流和强的垂直风切变利于风暴的发展。(4)佛山四部X波段组网雷达反演的1km水平风场可分析出小尺度涡旋结构,对应钩状回波尾端有强的风向切变,这对龙卷发生地点的判断和风暴的流场结构有较好指示意义。

基于多装备协同观测的烤烟气象减灾系统分析

现有高山新一代天气雷达受遮挡存在探测盲区,加之每次6 min的VCP模式时效限制,观测局地强对流天气常难以满足人影业务系统的作业需求。为此以罗平县为试点建设基于多装备协同观测指挥的新型烤烟气象减灾系统,由1部YW-X1-B型数字化天气雷达、6部大气电场仪和地面自动气象站与曲靖新一代天气雷达组成多装备协同人影作业指挥系统,重点针对强对流天气开展烤烟种植防灾减灾探索。经过一年多的检验,取得了较好的效果。该文以X波段双偏振天气雷达为基础,主要介绍其基本原理,功能、技术指标和探测模式,简单对比了该雷达同新一代天气雷达的回波特征及典型冰雹天气系统雷达回波指标差别,初步提出了回波之间的差异判据以及提高人影作业效果实现减灾的方法。利用个例分析表明:该雷达能在增雨防雹作业指挥和气象保障服务中具有良好辅助作用;同时对0°层亮带探测情况说明该雷达也具有较好的暴雨天气探测能力。通过对该雷达的业务能力和应用分析,探讨了该雷达在防灾减灾中发挥的作用,对发展X波段天气雷达建设有一点参考价值。

一次春季冰雹天气过程中X波段双偏振雷达的特征分析

利用探空资料和咸阳旬邑X波段双偏振多普勒天气雷达对2017年4月26日的冰雹天气过程进行了天气形势分析与双偏振雷达产品的特征分析,结果表明,该次冰雹天气发生在200 hPa西风急流、500 hPa槽后冷平流、高温高湿的中低空条件及地面干冷空气的天气背景下,大气层结具有强不稳定度,垂直方向上存在较强的垂直风切变,均有利于对流运动的发展;西安探空的0℃层高度以及-20℃层高度均十分有利于冰雹在雷暴单体中的维持和增长;边界层附近有逆温层,有利于不稳定能量储存;近地层有强的干冷空气,抬升了中低层的暖湿空气;X波段雷达的反射率因子以及径向速度均表现出典型的雷暴单体回波特征,出现了明显的三体散射回波;存在与强入流和强上升运动对应的弱回波区和悬垂结构,具有明显的回波墙;0℃层高度(3 km)以上有≥50 dBz的强回波;径向速度剖面图上中低层辐合、高层辐散,满足冰雹发生的回波速度特征;X波段双偏振雷达的差分反射率因子(ZDR)、差分传播相移(KDP)、零滞后相关系数(RHV)等参量能有效地提高对冰雹的识别能力。冰雹回波的ZDR、KDP、RHV的取值范围与强降水回波有明显区别,能够有效地区分冰雹回波与强降水回波。在降雹时,2.4°仰角ZDR出现大面积0值、KDP为-1.2~0.45°/km,RHV为0.74~0.95,HCL可以直观地对降水粒子的种类进行判断。X波段双偏振多普勒天气雷达能够较好地反映对流单体的回波特征,双偏振参量能提供更多的冰雹识别特征。

X波段双偏振天气雷达径向干扰回波订正算法研究

在雷达探测降雨过程中,雷达回波存在干扰,而X波段的雷达波长较短,回波的干扰和衰减更为明显,所以要对其进行订正。文章通过研究结果表明,如果出现干扰毛刺时不能够识别毛刺回波,中值插值法应用到雷达分散化径向区干扰区域中具有良好的效果,存在大量且集中的径向干扰区域,通过中值插值法能够创建环状回波,降低效果。以此,文章对X波段双偏振天气雷达径向干扰回波订正算法进行了分析。

一次秋季对流性暴雨的双偏振雷达回波特征分析

该文利用黔东南榕江C波段双偏振多普勒天气雷达资料、常规观测资料及地面加密自动站观测资料等,对2021年9月6日傍晚到夜间贵州东部地区出现的对流性暴雨天气过程的环流背景、影响系统和雷达回波特征进行总结分析。结论如下:(1)此次天气过程是在副高西伸北抬形成高压坝的背景条件下,中高纬冷涡低槽与高原东移的短波槽在四川东部同位相合并加强东移,引导冷空气从西北路径和东北路径两面夹击影响贵州东部地区,配合长时间稳定维持的南北向低空切变线,共同触发不稳定能量强烈释放,产生对流性暴雨天气。(2)带状对流回波东段东移至铜仁、黔东南州境内后逐渐转为片状积层混合降水回波,并长时间稳定维持少动。暴雨发生期间,回波具有明显的低质心高效率的热带暖云降水回波特征;VIL值在10~30 kg·m^(-2)之间,局地出现明显的跃增现象;低仰角径向速度图上长时间维持明显的风场辐合。(3)此次过程雷达偏振参量具有产生强降水的特征,最大Z H在40~60 dBz之间,Z DR在0.2~5 dB之间,K DP范围为0.5~7.0°·km^(-1),CC在0.9~0.98之间,最大时≥0.98。

基于模糊逻辑的X波段双偏振雷达地物回波识别方法

为提升天气雷达数据质量,减少地物杂波对天气雷达数据质量的影响和满足短临预报业务应用,需对地物杂波进行识别和剔除。采用绵阳机场X波段双偏振天气雷达数据资料,选取4个特征参量,运用模糊逻辑算法结合层次分析法,确定识别地物杂波的隶属度函数及特征参量的权重,得出每个回波点是地物的可能性,进行识别和剔除。结果表明:该方法能清晰体现出各个参量在对地物识别时的贡献值,提升地物回波识别效果,提高雷达数据质量。

攀枝花一次多单体冰雹天气的双偏振雷达特征分析

运用EC ERA5 0.25°×0.25°逐小时再分析资料、常规探空资料、地面观测资料和攀枝花市X波段双偏振多普勒天气雷达资料,分析了2021年7月12日攀枝花市一次多单体冰雹、大风灾害性天气过程的天气学背景和双偏振雷达回波特征。结果表明:双偏振参量对识别降水相态有较好的指示性,强回波区对应趋于零的差分反射率因子、较小的差分传播相移率和相关系数时,对冰雹的识别和预报具有重要的参考价值。

X波段双偏振相控阵雷达回波特征分析与相态识别方法

X波段双偏振相控阵雷达的主要应用是监测气象灾害,为提升监测精度,提出了X波段双偏振相控阵雷达回波特征分析与相态识别方法。采用相关系数优化与差分传播相移率重构方法提升X波段双偏振相控阵雷达回波信号质量;利用高分辨融合与时频变换检测质量提升后的雷达回波信号时频点,通过时频点聚类与小波频谱特征分离获取雷达回波信号时频特征。将相同位置的雷达回波信号时频特征作为一个样本,采用动态聚类方法针对相应范围内的全部样本实施动态聚类分析,基于分析结果中的聚类中心识别X波段双偏振相控阵雷达回波信号相态。实验结果显示该方法能够提升弱回波的相关系数、消除回波信号异常值,能够较好地输出回波信号时频特征,准确识别回波信号相态。