冷空气侵入台风“珍珠”的多普勒雷达回波特征
雷达微多普勒特征处理与应用
雷达微多普勒特征处理与应用一、概述雷达微多普勒特征处理是指对雷达回波信号中的多普勒效应进行处理，提取出其中的特征信息。
这些特征信息可以用于目标识别、目标跟踪、天气预报等方面。
本文将介绍雷达微多普勒特征处理的基本原理和常用方法，并探讨其在实际应用中的具体场景。
二、基本原理雷达回波信号中的多普勒效应是由于目标相对于雷达发射源或接收器运动而产生的频率偏移。
通过对回波信号进行频谱分析，可以得到目标相对于雷达的速度信息。
但是，由于天气等因素的影响，回波信号中可能存在大量杂波干扰，使得速度信息难以准确提取。
因此，需要对回波信号进行特征处理，提取出其中与速度相关的特征信息。
三、常用方法1. 傅里叶变换法：将时域信号转换为频域信号，通过分析频谱图来确定目标速度。
2. 匹配滤波法：利用已知目标反射率和雷达参数建立匹配滤波器，在接收到回波信号后与之进行卷积运算，得到匹配度最高的速度信息。
3. 相关法：将回波信号与一个已知速度的参考信号进行相关运算，得到相关系数最大的速度信息。
4. 频谱拟合法：将回波信号进行高阶谱分析，通过对频谱曲线进行拟合来确定目标速度。
四、应用场景1. 目标识别：利用雷达微多普勒特征处理技术可以提取出目标的运动特征，从而对目标进行识别和分类。
例如，在航空领域中，可以通过分析飞机的雷达回波信号来判断其机型和飞行状态。
2. 目标跟踪：在雷达跟踪系统中，利用微多普勒特征处理技术可以准确提取出目标的速度信息，并结合其他传感器数据进行目标跟踪和预测。
3. 天气预报：雷达微多普勒特征处理技术可以用于分析天气现象中的风场变化，从而提高天气预报的准确性。
例如，在台风监测中，可以通过分析台风眼壁区域的雷达回波信号来判断台风强度和移动路径。
4. 地质勘探：雷达微多普勒特征处理技术可以用于地质勘探中的岩层识别和地下水探测。
例如，在石油勘探中，可以通过分析地下油藏中的雷达回波信号来判断其含油性质和分布情况。
五、总结雷达微多普勒特征处理技术是一种重要的雷达信号处理方法，可以提取出目标运动特征并应用于目标识别、目标跟踪、天气预报等领域。
多普勒天气雷达原理与业务应用思考题
1 多普勒天气雷达主要由几个部分构成？每个部分的主要功能是什么？答：主要由雷达数据采集子系统（RDA ），雷达产品生成子系统（RPG ），主用户终端子系统（PUP ）三部分构成。
RDA 的主要功能是：产生和发射射频脉冲，接收目标物对这些脉冲的散射能量，并通过数字化形成基本数据。
RPG 的主要功能是：由宽带通讯线路从RDA 接收数字化的基本数据，对其进行处理和生成各种产品，并将产品通过窄带通讯线路传给用户，是控制整个雷达系统的指令中心。
PUP 的主要功能是：获取、存储和显示产品，预报员主要通过这一界面获取所需要的雷达产品，并将它们以适当的形式显示在监视器上。
2 多普勒天气雷达的应用领域主要有哪些？答：一、对龙卷、冰雹、雷雨大风、暴洪等多种强对流天气进行监测和预警；二、利用单部或多部雷达实现对某个区域或者全国的降水监测；三、进行较大范围的降水定量估测；四、获取降水和降水云体的风场信息，得到垂直风廓线；五、改善高分辨率数值预报模式的初值场。
3 我国新一代天气雷达主要采用的体扫模式有哪些？答：主要有以下三个体扫模式：VCP11——规定5分钟内对14个具体仰角的扫描，主要对强对流天气进行监测；VCP21——规定6分钟内对9个具体仰角的扫描，主要对降水天气进行监测；VCP31——规定10分钟内对5个具体仰角的扫描（使用长脉冲），主要对无降水的天气进行监测。
4 天气雷达有哪些固有的局限性？答：一、波束中心的高度随距离的增加而增加；二、波束宽度随距离的增加而展宽；三、静锥区的存在。
5 给出雷达气象方程的表达式，并解释其中各项的意义。
答：P t 为雷达发射功率(峰值功率)；G 为天线增益；h 为脉冲长度；、 ：天线在水平方向和垂直方向的波束宽度；r 为降水目标到雷达的距离；：波长； m ：复折射指数；Z 雷达反射率因子。
6 给出反射率因子在瑞利散射条件下的理论表达式，并说明其意义。
答：∑=单位体积6i D z ，反射率因子指在单位体积内所有粒子的直径的六次方的总和，与波长无关。
雷达气象学课件：第八章多普勒天气雷达资料在天气预警预报中
1、回波呈柱状(发展的阶段不同,柱状的高度不同),底 部及地，云顶高度较高，一般>6-7km，最高可达 20km，随季节差异大。 2、在高显上出现异常的高，是虚 假的旁瓣回波，出现此回波说明会 有冰雹云、甚至是大冰雹。 单体对流云内部只有一个强中心,而多单体组成的对流云 降水,往往具有不规则的外形和多个强度中心,强度也不一 定相同；
对流风暴云生命史的各阶段垂直剖面图
对流云风暴云降水生命史的回波特征：
1、积云阶段
PPI：抬高天线仰角才能观测到对流云回波,尺度很小,但边缘较清晰； RHI：回波位于中空,底部不及地,呈米粒状或倒梨状； 2、发展阶段 PPI：回波呈块状,内部结构密实,边缘较清晰,回波尺度和强度迅速增 大； RHI：回波呈柱状,底部及地,高度不断升高,且在接收机上进行衰减后 回波顶高度降落很少 3、成熟阶段 PPI：回波体大,内部结构密实,边缘清晰,局部有些发毛,回波强度很 大； RHI：回波高耸,加衰减后顶高降落很少,强回波区的高度也很高； 4、消散阶段 PPI：初期回波的尺度仍较大,但内部结构松散,边缘发毛,之后强度和 尺度都不断减小； RHI：初期顶高虽仍较高,但加衰减后顶高明显降落,强回波区位于回 波的中下部。之后,高度不断下降,后期显出零摄氏度层亮带。
图：典型单一单体对流云回波 强度图：云体高大，中心强度大 速度图：不同高度上有风切变。
单体风暴云的PPI回波图
多单体风暴云特征
多单体风暴云是强对流 风暴中出现机会最多的 一种，其实质是四个处 在不同发展阶段的对流 单体依序排列的集合体。 右图可看出：
1、外围的黑色波纹线:云的剖面边界，绿色:RHI上多单体风暴 云的回波,红色的强回波区:可能产生冰雹的区域； n+1：淡积云 n：浓积云（发展旺盛） n-1：发展成熟的积云 n-2：开始消亡的积云 2、左边的下沉气流和降水的拖制，可能产生层状云；右边的上 升气流使云不断发展、组织化的垂直运动使对流云的生命史比 单体对流云要长得多。
晋城地区冰雹天气的多普勒雷达回波特征分析
晋城地区冰雹天气的多普勒雷达回波特征分析作者：任鹏娟程海霞赵珺来源：《现代农业科技》2018年第02期摘要利用长治市新一代天气雷达CINRAD/CC的基本产品和导出产品，详细分析并归纳了晋城市冰雹雷达回波的识别特征。
结果表明，冰雹云回波较高的基本反射率因子值、三体散射、垂直积分液态含水量跃增、中气旋、冰雹指数、垂直剖面产品中雹云的强回波核的结构特征可作为冰雹天气临近预报的重要依据。
关键词冰雹；雷达回波特征；三体散射；回波顶高；山西晋城中图分类号 P412.25 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）02-0214-03Analysis on Doppler Radar Echo Characteristics of Hail in Jincheng AreaREN Peng-juan CHENG Hai-xia ZHAO Jun（Jincheng Meteorological Bureau in Shanxi Province，Jincheng Shanxi 048026）Abstract Using basic products and derived products of new generation weather radarCINRAD/CC of Changzhi City，the radar echo recognition characteristics of hail in Jincheng City were analyzed and summarized in detail. The results showed that the basic reflectivity of hail cloud echo top height，TBSS，sharp increase of vertical integrated liquid water content，mesocyclone，hail index，structure characteristics of hail cloud strong center in vertical profile products could be used as important evidences for nowcasting of hail weather in Jincheng City.Key words hail；radar echo characteristics；TBSS；echo top height；Jincheng Shanxi冰雹是山西晋城地区的主要灾害性天气之一，从历史资料统计来看，冰雹出现的主要时段在5月下旬到8月中旬，最早出现在3月上旬，最迟出现在10月下旬，给农业生产带来很大影响。
雷达回波识别与分析
非气象回波——主要是地物、飞机等非气象目标物对雷达电磁波的散射或反射而引起的，或者是由于雷达的性能引起的虚假回波。 有无多普勒径向速度等值线密集带存在 朝向雷达分量（负）和远离雷达分量（正）分布特征
雷达回波强度 的识别与分析
尾瓣在PPI上的虚假回波（P. 313 图 10.35）——关于雷达站中心对称， 虚假回波正好与真实回波的强中心相似，且随着真实回波的移动而移 动；
旁瓣在PPI上的虚假回波（P. 313 图 10.36）——又称“枝状回波” ， 分布在真实回波的两侧，且随着真实回波的移动而移动；
旁瓣在RHI上的虚假回波
“指状回波” （P. 313 图 10.37）——其形状与强回波中心相似； 降水回波延伸到地平线以下。
气象回波
——降水回波
层状云连续降水回波
——片状回波
特点
PPI回波特征：成片分布，面积较大，回波边缘模糊发毛， 在大片弱回波中偶有个别强度较强的回波团（强度一般在 20－30dBz）；
RHI回波特征：结构均匀，顶部虽有起伏，但相对起伏较 小（相对于对流云降水），比较平整，垂直厚度不大（一 般5－6Km，因地区、季节而不同），水平尺度要比垂直尺 度大得多；
对流云回波特征
在PPI上通常呈小块状，零散、孤立、尺度小，犹 如天上的星星；
在RHI上呈柱状，地步不及地，发展迅速，若条件 许可，能在很短时间内由云发展成为阵雨或雷雨；
雾的回波
雾滴和云滴一样，粒子非常小，只有波长较短、 灵敏度较高的雷达才能探测到；
在PPI上，雾的回波呈均匀弥散状，像一层薄 纱罩在屏幕上；
在测战附近有高大建筑物、降水或超折射等现象 的情况下容易出现，一般仍能探测到降水回波。
雷达集训试题(含答案)分析
多普勒天气雷达集训试题2014年8月30日一、 填空题1、新一代天气雷达主要由 雷达数据采集系统 RDA 、 雷达产品生成系统RPG 、主用户终端子系统PUP 三部分组成。
2、新一代天气雷达的体扫方式有VCP11 、 VCP21 、VCP31、VCP32。
降水模式使用 VCP11 或VCP21 ，晴空模式使用VCP31 或VCP32 ，其中VCP11常在强对流风暴出现的情况下使用，而VCP21在没有强对流但有显著降水的情况下使用，其他情况下使用VCP31。
3、多普勒天气雷达测量的三种基数据是基本反射率因子 、平均径向速度、谱宽 。
4、大气中折射的种类有 标准大气折射 、超折射 、 负折射 、 无折射 、临界折射 。
5、多普勒雷达是一种全相干雷达，每个发射脉冲的 位相已知的，而且是相同的。
6、雷达探测到的任意目标的空间位置可根据 仰角、方位角、斜距三个基本要素求得。
7、多普勒雷达除了具有探测云和降水的 位置 和 强度 的功能以外，它以 多普勒效应 为基础，根据返回信号的 频率 漂移，还可以获得目标物相对于雷达运动的径向速度 。
8、达气象方程为=t p ∑单位体积i r h PtG σπθϕλ2222)2(ln 1024，其中G 表示天线增益 ，h 表示脉冲长度 ，σ表示粒子的后向散射截面 。
9、反射率因子定义为单位体积中所有粒子直径的6次方之和。
它的大小反映了气象目标内部降水粒子的 尺度 和 数密度 ，常用来表示气象目标的强度。
10、11、雷达波束在降水中传播时能量的衰减是由降水粒子对雷达电磁波的散射 和 吸收 造成的。
12、当发生距离折叠时，雷达所显示的回波位置的 方位（或位置） 是正确的，但 距离 是错误的。
13、在风向随高度不变的多普勒速度图像中，零等速度线为一条 贯穿屏幕中心的直线 。
14、在雷达径向速度图上，任意高度处的真实风向垂直于 过雷达测站点和该高度与零值等风速线交点的径向直线 ；暖平流时零值等风速线呈S 型，冷平流时呈 反S 型；出现急流时会有一对 符号相反 的并与PPI 显示中心对称分布 的闭合等风速线出现。
一次超级单体风暴的多普勒雷达回波特征分析
一次超级单体风暴的多普勒雷达回波特征分析本文利用建阳S波段多普勒天气雷达资料对2007年4月1日下午发生在闽北地区的一次典型的超级单体风暴过程进行了详细分析。
此次风暴完全具有超级单体风暴的几个典型特征，即钩状回波，有界弱回波区以及中气旋结构。
该超级单体风暴历经约1个半小时，其间自西南向东北方向移动了约80km，其所经地区出现大风、冰雹和强降水天气。
标签：多普勒雷达回波超级单体风暴有界弱回波区中气旋一、引言超级单体风暴是局地对流风暴发展的最强烈的形式，其相应的灾害性天气有冰雹、龙卷、灾害性大风（包括下击暴流）和暴洪。
超级单体风暴作为一个强烈发展的对流单体的特征除了其准稳定状态外，一个重要的雷达回波特征是存在一个弱回波区或有界弱回波区。
有界弱回波区也称为“穹窿。
”超级单体风暴的另一个雷达回波特征是低层的钩状回波。
2007年4月1日下午，在闽北地区出现了一次大范围的雷雨大风、短时强降水和冰雹等强对流天气。
在出现的一系列强对流风暴中，有一个经典的超级单体风暴造成了严重的灾害，该超级单体风暴历经约1个半小时，其间自西南向东北方向移动了约80km，其所经地区出现大风、冰雹和强降水天气。
受灾最严重的建瓯市测站瞬间极大风速达17.8米/秒，多个乡镇遭受冰雹袭击，全市受灾人口1.416万人，损坏房屋6687间，直接经济损失2362万元。
本文利用建阳多普勒雷达产品资料对这次超级单体风暴个例进行详细分析，以期为今后的强对流天气特别是冰雹天气的临近预报提供一些参考依据。
二、天气背景简要分析2007年4月1日08时，500hPa上为两槽一脊位于中高纬度，高压脊位于巴尔喀什湖附近。
850hPa上低涡切变位于苏州-武汉-宜昌-宜宾-昆明-思恩一线。
福建省处于槽前西南气流和切变南侧西南气流控制下。
地面静止锋位于温州-江山-南昌-莲花-衡阳一线，我省处于锋前暖区（图略）。
资料还显示，低层有气旋式环流与切变辐合的存在。
这一切都预示着一场强对流风暴即将到来。
雷达气象学 第六章 多普勒天气雷达回波的识别和分析
单位、地点 （2）检查的方法：
①对比法 ②理论分析法 ③经验判断法 ④实况资料验证法 （3）可能存在的问题： ①回波强度值偏弱。 ②回波强度值偏高。 ③近处回波强度值偏高，远处回波强度值偏弱。 ④回波高度值偏高或偏低。 ⑤多普勒径向速度场资料出现速度突变折叠区。 ⑥回波面积缩小。 ⑦回波分布位置不对。 ⑧显示参数错误。
回波强度的共同特征：
PPI上由许多分散的回波单体所组成，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，持续时间变化大。单体尺度较小， 从几公里到几十公里。
RHI上回波单体呈柱状、砧状、花菜状、纺锤状，一 般发展得比较高，多数在6-7km以上，但随地区、季节和大 气系统不同差异很大，最高可达对流层顶高度。
下融化成水滴的过程中，由于融化作用、碰并聚合效应、速度效 应和粒子形状的作用，以及他们的综合作用形成的。
研究零度层亮带的意义：
①在雷暴消散阶段探测到亮带，说明对流已经减弱，降 水性质已经从对流性质逐步转化为层状云连续性降水. ②研究亮带形成的微观物理机制，对于探讨降水机制和 人工影响局部天气均有意义 ③亮带的存在，表明亮带上面是雪花和冰晶，而不是过 冷水滴。 ④亮带的存在，表明大气中不存在强烈的对流和湍流活 动。对飞行活动是一个指标。 ⑤从亮带出现的位置可以大致确定零度等温线位置。在 混合性降水过程中，亮带的出现，可以作为识别雹云的 指标之一。 ⑥从雷达探测得到的零度层亮带和探空资料得到的零度 层亮带比较，可以判断雷达仰角标定是否正确，以及所 测得的回波高度是否准确。
多普勒雷达试题和答案
多普勒天气雷达基础理论知识一、填空题1. 雷暴单体的生命史分为三个阶段.分别是塔状积云阶段、成熟阶段和消散阶段。
2. 雷暴或深厚湿对流产生的三个要素是大气垂直层结不稳定、水汽和抬升触发机制。
3. 强冰雹的产生要求雷暴内具有强烈上升气流；而雷暴大风的产生通常要求雷暴内具有强烈下沉气流。
4. 在瑞利散射条件满足的情况下.降水粒子集合的反射率因子只与降水粒子本身的（尺寸）和（数密度）有关。
5．龙卷涡旋特征TVS的定义有三个指标.包括（切变）、（垂直方向伸展）以及（持续性）6.积状云降水回波强度中心的反射率因子通常在( 35 )dBZ以上。
而层状云降水回波的反射率因子一般大于( 15 )dBZ.小于35dBZ。
大片的层状云或层状云-积状云混合降水大都会出现明显的( 零度层亮带 )。
7．如果大范围的环境风场零速度线呈反“S”型变化.表示实际风向（随高度反时针旋转）.并且在雷达有效探测范围内为（冷平流）。
8．在雷达径向方向.若某区域最大入流速度中心位于左侧.表示该区域存在（气旋性旋转）；若最大入流速度中心位于右侧.表示该区域存在（反气旋性旋转）。
9、弓形回波是移动（迅速）、（凸状）的与灾害性的下击暴流紧密相关的低层回波.最强风经常发生在（弓形回波前方）。
10. 降水回波功率随降水粒子（大小）、（相态）、（几何形状）不同而异。
二、选择题1．下列特征中哪个不是雷暴大风的雷达回波特征：（ D）A、反射率因子核心不断下降；B、中层径向辐合MARC；C、低层强烈辐散；D、有界弱回波区BWER的出现；2．下列因子中哪个不是有利于强冰雹产生的环境因素：（ B）A、CAPE值较大；B、对流层中层相对湿度较大；C、0℃层高度不过高；D、环境垂直风切变较大；3．下列特征中哪个不是经典超级单体风暴的典型特征：（ C）A、钩状回波；B、有界弱回波区；C、中层径向辐合；D、中气旋；4．下图中代表的大气稳定情况是( C )。
A、稳定层结B、不稳定层结C、潜在不稳定层结D、无法判断5．下列陈述中哪个是对的。
冰雹和低空风切变天气的多普勒雷达回波特征
第３ ０卷第 １ 期 ２பைடு நூலகம் 年 ２月 ０８
广
东
气
象
Ｖ １３ ｏ． ０
Ｆｅ ｒ ａ ｙ ｂ ｕ ｒ
Ｎｏ １ ．
２０ ０８
Ｇｕａ ｇｄ ｎｇ Ｍ ｅ ｅ ｏ ｏ ｙ ｎ ｏ ｔ ｏｒ ｌ ｇ
冰 雹 和 低 空 风 切 变 天 气 的 多 普 勒 雷 达 回波 特 征
胡家美 ，刘峰 。 奕铭 ， 蕾蕾 。 军 黄 梁 潘
（民航 中南空管局气象 中心 ， 广东广州 ５００ １４６）
摘
要： 利用机场多普勒天气雷达等资料 ， 分别对发生在 广州 白云机场 的一次冰雹和一次低空风切变
天气过程进行分析。结果表明， 通过识别平 面位置上 的钩状 回波 ， 以及垂直剖面上的强 回波墙 、 回波穹 弱 窿、 悬挂 回波和旁瓣假 回波等特征 ， 判断 出冰雹 云。并且 ，Ｈ Ｉ 、 Ｉ Ｚ Ａ Ｌ Ｖ Ｌ等多种雷达产 品能够有效地确定 冰
雹发生 的概率和落点 。利用雷达 Ｖ Ｐ产 品和地面 自动站资料能够监测伴 随着带状 对流回波移动 的低空 Ｖ 风切变 。此风切变表现为 自南 向北移动风向辐合带和风速 的增 大。速度径 向风切变等产品 ， 能够帮助判
断 风 切变 的类 型 、 大小 和 发 生 位置 。
关键词： 天气学 ； 冰雹 ； 低空风切变 ； 广州白云机场 中图分类号 ：４ ８３ Ｐ ５ ． 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号：０７— １０ ２０ ） １ ０２ ０ １０ ６ ９ （０ ８０ — ０４— ５
１ 冰雹天气过程
１１ 天 气 形势 概 况 ．
以上 ， 强核顶高 多在 ５ｋ ｍ以上 ， 探测到旁瓣 假 回波时降雹 机率达 ９ ％ 。沿图 ２ ０ ａ中 Ａ、 Ｂ两点 的连线作垂 直剖 面
天气雷达回波的分类与识别
气象回波-非降水回波
• 云的回波 • 雾的回波 • 晴空回波
• 云的回波：对于一些还未形成降水的云， 云滴粒子较小，含水量少，必须用波长很 短的0.86cm雷达对其探测研究，但有时云 中含水量较大，云滴增长到足够大时，3cm 和5cm的雷达也可能检测到回波。在反射率 因子的RHI（距离高度显示器)显示中，层 状云回波一般平铺成一条长带，而积状云 的回波一般呈小柱状。在反射率PPI(平面位 置显示器)显示中，层状云只有在适当的天 线仰角才能检测到，而积状云通常表现为 零散孤立的小块状结构。
• 在RHI图上云顶高度比较平整，也有一条强 度特别大的窄带呈水平分布（即零度层亮 带）。
零度层亮带：层状云降水的重要特 征
• 当冰晶下落通过溶化层时，它们的外表面 开始溶化。正好位于溶化层（0°层面）下 面，这些包着水外衣的冰晶反射率因子是 高的，产生增强的雷达信号，在PPI上象弧 形结构，在常规天气雷达上叫做“亮带”， 亮带会造成降水率的过高估计
• 雾的回波：雾滴和云滴一样，粒子较小， 回波很弱。在反射率因子的PPI显示中，雾 的回波呈均匀分布，一般没有明显的强度 梯度。在RHI显示中可以看到雾的垂直厚度， 一般1km左右。
• 晴空回波：天空中没有云和降水的时候， 使用较高灵敏度的雷达仍可能探测到晴空 大气的回波。按形态大致分为点状、线状 和层状。在PPI显示中，点状回波变现为离 散的小亮点，线状回波表现为一条长达数 十千米的细线，层状回波小纤维水平延伸 不接地的薄而弱的回波层。
• RHI显示中，回波顶部大部分比较平坦，可 以单刀回波中间存在若干相对较强的柱间 回波区，有事还能呈现柱状回波和0℃层亮 带共存的回波图像，不过这种亮带大部分 具有不均匀结构。
• 同波长干扰回波：相邻地区内两部波长相同的雷 达同时工作，一部雷达接受到另一部雷达发射的 电磁波所形成的干扰图像。图像受两部雷达的相 对位置、距离和发射波时序有关，但都具有螺旋 形状
多普勒天气雷达回波识别和分析之降水回波
多普勒天气雷达回波识别和分析之降水回波(总3页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--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。
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
多普勒雷达是一种能够测量目标相对速度的雷达系统。
它广泛应用于气象预报、航空防务、海洋勘测等领域，也被应用于地面观测中。
多普勒雷达能够通过通过测量回波信号的频率变化来计算目标的速度及运动方向。
在地面观测中，多普勒雷达常用来探测和监测强风、雷暴、沙尘暴等极端天气现象。
例如，在风场观测中，多普勒雷达可以探测风场中的强风涡。
当强风涡经过雷达时，它会引起回波信号的频率变化。
多普勒雷达可以通过分析该变化来确定强风涡的位置、强度、速度和方向，这有助于及时预警和防范可能发生的风灾。
在雷暴监测中，通过多普勒雷达可以探测到气旋云的强度和速度等特征。
通过监测回波信号的速度变化，可以观测到云中强风系统的活动情况，实时掌握雷暴的发展趋势，为灾害预防和防护提供科学依据。
此外，在沙尘暴监测中，多普勒雷达也起着重要作用。
它可以通过测量回波信号的频率变化来探测沙尘暴中的风速和风向等特征，帮助预测沙尘暴的发生和发展趋势，为相关部门提供参考意见。
总之，多普勒雷达在地面观测中发挥着重要的作用。
它能够实现对极端天气现象的高精度监测和预测，对人类生命安全和财产安全具有重要意义。
随着科学技术的不断发展和完善，相信多普勒雷达在未来的应用领域中将继续走在前沿。
一次局部雹灾的天气学成因及多普勒雷达回波特征分析
Ｔｈ ｙ ｏ ｔ ｕ ｅｏ ｒ ｔｏ ｎ ａ ｙ ｉ ｎ ｔ ｅ Ｄｏ ｐ ｅ ｅＳ ｎ ｐ ｉ Ｃａ ｓ ｆＦｏ ｍａ ｉ ｎ ａ ｄ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ｈ ｐ ｌｒ ｃ
Ｒａ ｒＥｃ ｏ Ｆｅ ｔ ｅ ｆａ Ｌｏ ａ ａｌｔ ｒ ｄａ ｈ ａ ｕｒ ｓｏ ｃ ｌＨ ｉ ｏ ｍ ｓ
ｊ ｎ ｒｖ ｃ ｔ１ ：０Ｏ ｐｉ ７ ２０ ｓ ｉ ｕｓｄｗｔ ｔ ｕｉｅｄｔ ａｄａｔｍ ｔ ｔ ｉ ａａ Ｉｉ ｓｏ ｅ ａ ｉ ｇＰｏｉ ｅａ ４ ０ ＵＡ ｒ ，０ ８ｉ ｄｓ ｓ ｉ ｅｒ ｔ ａａ ｎ ｕ ａｃｓ ｔ ｎｄｔ．ｔｓ ｈｗ ｄｔ ｔ ａ ｎ ｌ ｃ ｅ ｈｈ ｏ ｎ ｏ ｉ ａｏ ｈ
对 于冰雹 的出现有很好 的指示作用 ， 中气旋 的生 消与产生冰雹 的对流风暴 的生消基本一致 ， 垂直积分 液态含水量 （ Ｉ ） 的突增对于冰雹天气有一定 的识别 能力 ， 以上多普勒雷 达产品的综合 比较分析 ＶＬ值 而
可 以有 效 的 对 冰雹 过 程 做 出 预 测 预警 。
关键词 ： 部雹灾： 局 多普 勒 雷 达 ： 波特 征 回 中图 分 类号 ：４ ８１ １ Ｐ６．２． ＋ ２ 文 献 标识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ １７ １ （００ ０ — ０ １０ １０ — １９ ２ １ ）１０ ５ — ７
ＷＡＮＧ ｏ ｇ ｎ Ｃ ０ Ｚｈ ｎ ｄｏ ｇ， Ａ Ｃｈｕ
（ ｎｈ ｕＭｅ ｏｏ ｇ ａ Ｏ ｃ ，ｈ ｉｎ ｎｈ ｕ３ ５ ２ ，ｈｎ ） Ｗｅ ｚｏ ｔ ｒｌ ｉ ｌ ｆ ｅ Ｚ ￣ ａｇＷｅｚｏ ２０ ７ Ｃ ｉ ｅ ｏ ｃ ｉ ａ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｅ Ｓ ｎ ｐｉ ａ ｓ ｆＦ ｒ ｔ ｎ ｏ ｏ ａ ａ ｌ ｏ ｍ ｈ ｃ ａ ｐ ｎ ｄ ｉ ａ ｓ ｕ ｏ ｎｙ，Ｗｅ ｚ ｏ ｉ ， ｈ — ｓｒ ｃ ： ｈ ｙ ｏ ｔ Ｃ ｕ ｅ ｏ ｏ ｍａ ｉ ｆａｌ ｃ ｌ ｉ ｔ ｒ ｗ ｉｈ ｈ ｐ ｅ ｅ ｎ Ｔ ｉｈ ｎ Ｃ ｕ ｔ ｃ ｏ ｈ ｓ ｎ ｈ ｕＣｔ Ｚ ｅ ｙ
一次局地强冰雹的多普勒雷达回波特征分析
一次局地强冰雹的多普勒雷达回波特征分析张磊;张继韫【摘要】Based on the CINRAD/CC Doppler Radar data at Akesu,a strong hail weather on July 27, 2009 in Wushi County is analyzed.The result shows as follows.(1)The influence of middle and low level shear line and convergence line mainly caused the strong hail weather.(2)There were strong convergence airflow and vertical wind shear in the hail cloud. The radial velocity showed typical meso-scale characteristics such as adverse wind area and convergent region.(3)Strong hail cloud echo could be more than 60 dBz.The VCS section showed typical features of hail cloud such as overhang ech,echo wall,fornix.(4)VIL, VWP products can denote developmental situation of cloud and can be used as discrimination factor of hail potential indicator.%应用阿克苏CINRAD/CC型多普勒雷达产品，对2009年7月27日发生在乌什县的强冰雹天气过程进行分析，得出以下结论：（1）本次强冰雹天气发生、发展的主要机制是受中低层切变线和辐合线的共同影响；（2）雹云内存在较强的气流辐合和垂直风切变，径向速度图上有逆风区、辐合区等中尺度强降水特征出现；（3）强雹云的反射率因子可达60 dBz以上，在VCS剖面中前悬回波、回波墙、穹窿等雹云的特征回波明显；（4）VIL、VWP产品变化能够很好地指示云体发展情况，是判别降雹潜势的指标。
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
雷达气象：第八章 多普勒速度回波的识别和分析
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。
多普勒天气雷达识别方法
普通单体风暴
回波水平尺度
只有1公里左右， 在回波图象上 就是一小点， 色标可达黄色， 会发生降水和 下沉气流。整 个生命史约 25～45分钟。
超级单体风暴
多单体风暴
由多个处于不同发展阶段的单体风暴组
成，整体水平尺度可达几百公里，其内 部的单体有的较弱，有的可达超级单体 程度，且互有消长。 自然界中，孤立的对流单体并不多见， 多数情况下是一个对流风暴包含了几个 单体。
图象识别基本要领
确定图象时间 确认产品类别 判别回波类型：是否对流、对流强度 估计回波变化趋势：加强或减弱，移 动方向
雷暴中飞行的主要危险
1）云中强烈湍流和阵性垂直气流，引起飞机的强烈 颠簸，使飞机偏离航向，不能保持飞行高度，使飞 机的操纵性能恶化； 2）在云内温度低于0°C部位出现强烈的飞机积冰； 3）云下阵风和强烈的风切变，可造成飞机失速、倾 斜、严重偏离下滑道而失事； 4）飞机易遭雷击、干忧无线电通讯；2009年2月14日 8点半左右，一航班在郑州起飞过程中水平尾翼被 雷击出一A3纸大的洞； 5）冰雹和龙卷对飞机的毁坏以及停场未入库飞机和 机场设备的损坏。
低空风切变对飞行的影响
风切变在任何高度上都可能发生，对飞行威胁 最大的是发生在近地面层的低空风切变，空 间尺度在几百米～几十公里，时间尺度在几 分钟至几十小时。其中雷暴是产生风切变的 重要天气条件。由于风切变表现为气流运动 速度和方向的突然改变，飞机在这种环境中 飞行就会发生空速相应的迅速改变，一旦采 取措施不及时，很容易造成飞机事故。
象、高扫产品外，还有以下产品： 速度图、CAＰＰＩ(等高平面位置显示)、 CR（组合反射率因子）、ET（回波顶高）、 VCS（任意垂直剖面）、Hail （冰雹指数）、 M（中尺度气旋）、TVS（龙卷涡旋特征）、 CS（综合切变）、冰雹告警、OHP（一小时 累计降水）等。 对管制员来说，掌握好强度回波图象的识别 就够用了。其他产品的解读更复杂。
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５ ０ ｍ的高空有最 大风 速为３ ｎｓ Ｏ １ｒ 的向岸流。Ｋ ｐ ｒ ／ ｅｅｔ （ｏ ２） ２ ０ ａ认为这种非对称 性与三维模式 中的移动风暴
外可信度 达９ ％水 平的大风 和飓风 引起 的大风 半径 ５ 预报 。最 近几 年 ，台风路径 的预报水平 已经有 很大 的提高 ， 但是 台风风场分 布的预报却相 对进展 缓慢。
风） 侵入所导致 的，而且该冷空气侵入 主要 位于 ４ｋ 以下的中低层 ，正是 因为冷空气侵入 造成强迫抬升 ，加剧 ｍ 不稳定 能量释放 ，触 发强降水 产生 ，冷 空气影响后期导致 台风迅速减弱 。与雷达速度 场回波观测到 的冷空气侵
入 相对 应 ，１ ７日 ｌ Ｎ Ｅ ８ ｃ Ｐ风速资料显示在 中低层（ １ ３ ｍ 台风中心偏西侧 ，存在 明显 的全风速高值区 ， ｈ 约 ～ ） ｋ
层 模 式 给 出 了 一 些 模 式 结 果 ， 这 些 模 式 结 果 与
是 由于业务上 的数值 天气预报模 式不 能在非 常高的
分辨率下运行 ，因此 不能完 全分辨Ｔ 结构 。 ｃ
陆 地 上 增 加 的摩 擦 一 直 被认 为 是 Ｔ 登 陆 时造 成 Ｃ 风结 构 改 变 的重 要 影 响 因 素 ，最 近研 究 认 为 ， 陆地 引起 的非 对 称 摩 擦 和 运 动 引 起 的非 对 称 性 作 用 是 一
冷 空气侵 入 台风 “ 珍珠 ＂的多普勒雷达 回波特征
魏应植 ，吴 陈锋 ２ 一，林长城 ４ ，孙旭 光 ５
（． 建省 气象 局 ，福 建 福 州 ３Ｏ ０ ； ２ １福 ５ｏ １ ．南京 信息 工程 大学 ，江苏 南 京 ２ ０ ４ ； １ｏ４ ３ 厦 门市 气象 局 ，福建 厦 门 ３ １ １； ４ ． ６０ ２ ．福建 省气 象科 学研 究所 ，福建 福州 ３Ｏ ０ ５０ １
Ｂａｋ ｅ１ １ｃｗ ｌ 的观测结果 具有非常好 的一 致性 。随后 ， Ｋ ｐｒ ２０ ｂ又研 究 了一 个移 动的风暴登 陆时 的响 ｅｅｔ ０ ２ ） （
应 结 构 ，在 这 种 情 况 下 ，上 述 的两 种 非 对 称 强 迫 源
同时存在 。结 果发现 ，当风暴登陆 时 ，由于风暴移 动在其右前方 象限产生 的最 大风速减 弱了 ，而在风
热
带
气
象
学
报
n ”
，
24
卷
暴 路 径 左 侧 (北 半 球 ) 的 离 岸 流 中 出 现 了
风速
[3 6
-
一
而除了受冷 空气 影响部位外 ，台风前进方 向的右侧各层风速仍然大 于左侧 。利用蓝金模 式模拟结果 ，可进一步 证 实了在台风前进方 向左 侧的 中低层 ，东北 向气流侵入 台风涡旋 的事实 。通过计算物理量 表明 ，在 冷空气侵入 区域存在高 。密集锋 区， 。 关 键 。 密集带从底层 向高层 、由偏东 向偏西 、由偏 南向偏北方 向倾斜 ，闽南地 区的特 大暴雨就发生在高 。 的密集锋 区附近 。 词 ：台风 “ 珍珠 ”；冷空气 ；雷达 回波特征 文献标识码 ：Ａ 中图分类号 ：Ｐ ４ ４４
第 ２卷 第 ６ ４ 期
２０ ０ ８年 １ ２月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ 热ＴＲＯＰ气 象 Ｍ 学 报 ＯＦ 带 Ｉ ＣＡＬ ＥＴＥＯＲ０ＬＯＧＹ
Ｖ ｌ４Ｎ ． ０２ ｌ＿ ． Ｏ６
Ｄｅ ． ２ ０ ｃ． ０ ８
文章编号： １ｏ —９ ５２ ０ ）６Ｏ ９ —０ Ｏ ４４ ６ （０ ８０ 一５ ９１
收稿 日期 ： ２ ｏ ．８ｏ ： 订 日期 ：２ ０—】２ ０ ７Ｏ ．６ 修 ０７ １．８
基金 项 目：厦 门市 科技 局社 会发 展 项 目（５ ２ ２０ ２ １ 、３０ ｚ ｏ ６０ ２共 同资 助 ３ Ｏｚ ０５ Ｏ０ ５２ ２０ ４２ ）
通讯作者 魏应植，男，广东省人 ，正研级高级工程师。主要研究方向：卫星、雷达在热带气旋中的应用 。Ｅ ｍ ｉ ｗ ｉｚ ｍａ ｏ － ＿ ｌ ｅ ＠ｃ ｖ ｎ ａ： ｙ ｇ ｃ
５ 南京大学大气科学系，江苏 南京 ２ ０９ ） ． １０ ３
摘
要： 利用汕头和厦门的多普勒雷达资料、 ｃ Ｐ Ｎ Ｅ 再分析等资料 ， 研究 ２０ 年 ５ １ ０６ 月 ７日台风 “ 珍珠”的
短时特大暴雨特征 。多普勒雷达探测表 明 ，１ １ ～ ９ ，在台风 “ 珠”的核半径 附近 ， 、负径 向速度极 ７日 ８ １ ｈ 珍 正 值区分布不对称 ， 即台风前进方 向左侧 的径向速度明显地大于右侧 ， 研究表 明这种 特殊 情况是 由于冷空气（ 东北
这 主 要 是 由于 所 涉及 物 理 过 程 的 复 杂 性 ， 同 时 ，也
（ ｐｒ ０ １ Ｋ ｐ ｒａｄｗａ ｇ Ｏ １类似 ， Ｋｅｅｔ ０ ， ｅｅｔ ｎ ｎ ０） ２ ２ 其唯一本
质 的差别 是非对称摩 擦强迫 的 ｅｅｔ 和ｗａ ｇ２ ０ ） ｎ （ｏ １的三维边界
样 的，主要提供 了一个 波数 为 １ 的作用力。因此 ，部
１ 引
言
分主体位 于陆地上 的静 止风暴和移 动风暴两者 的非
对称边界层风场结构是相似 的。 ｌ ｋ ｅｌ ｏ ０给出 Ｂ ａ ｗ ｌ２ ０ ） ｃ （ 了飓风 Ｄ ｎ ｙ 乎静 止在美 国海 湾沿 岸时 的风场观 ａｎ 几 测分析 【， ２ 结果显示有显著 的风场非对称性 ， 】 即在大
约５ ０ ｍ高 空 有 最 大 风 速 为 ４ ｓ 离 岸 流 ，而 在 ｌ ０ １ 的
对登 陆热带气旋 （Ｃ 风场 分布 的预 报绝对是业 Ｔ ） 务 上的一个挑战 ，它 的重要性在 于登 陆 台风会给沿 海 地 区 造 成 巨 大 的 损 失 和 广 泛 的 破 坏 。 正 如 ｗｉｏ 曲ｂ （０ ５所总结的川，美 国天气研究计划对 ｌ ｕ ｙ２ ０ ） ｌ 台风 的优先计 划之一 ，就是 制作较准确 的４ 小时 以 ８