第九章 雷达回波的识别和分析(南京信息工程大学 雷达气象学)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2 n 产生原因：虽然旁瓣、尾瓣的能量分布非常小，但当旁瓣或尾 1 瓣发射的电磁波在近距离遇到一些特别强的降水回波中心时， 3 反射或散射回来的电磁波也可能被接收机接受到，从而产生虚 1 假的回波。 20 n 尾瓣在PPI上的虚假回波——虚假回波与真实回波的强中心相
似，关于雷达中心对称分布，并随着真实回波的移动而移动；
NUIST
探测内容
201312 l CAPPI：等高平面位置显示。实际工作中需要等高面的 回波显示，用体积扫描（不同仰角的一系列PPI扫描） 资料经计算机插值处理而合成。
NUIST
探测内容
dBZ 反射率因子—
2 降水回波的位置、范围、高度、强度、强中心位置、回波 1 形状、结构、性质（气象或非气象）、移向移速、演变趋
2 棉絮状的较强块状回波，结构不均匀； T n RHI回波特征：在较为平坦的回波顶上，有一个个 IS 对流单体突起，高度通常不超过10km。
l 回波中存在对流云降水的柱状回波单体和不完整的零度
NU 层亮带。
积层混合云降水——絮状回波
天气背景
2 高空低槽，低涡，切变线，地面静止锋 131 意义 20 n 回波在连阴雨天气中常见，由于降水时 T 间长，积累雨量大，有时可造成大暴雨， IS 江淮一带的梅雨期降水和北方地区出现 NU 的暴雨中常出现此类回波。
高；
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
非气象回波
201312 超折射回波 l 特点：发生超折射现象时产生的回波，实为远处的地物回 波，范围扩大，波束不断折向地面，所以回波沿着径向呈 辐揍状，远处的回波有间断。 l 气象意义 n 预示着大气低层或中层存在逆温层，即大气比较稳定； n 在降水过程中出现时预示对流已减弱，降水即将终止； T n 长期存在时需要发出环境污染预报； IS n 当有强冷空气入侵时还可能出现强对流天气。 U l 产生超折射回波的气象条件 N n 辐射超折射 n 平流超折射 n 雷暴超折射
NUIST 201312
16：07
NUIST 201312
16：13
NUIST 201312 16：19
NUIST 201312
16：25
NUIST 201312
16：31
NUIST 201312 16：37
NUIST 201312
16：43
NUIST 201312
16：49
NUIST 201312
回波性质
降水
气象 回波
非降水
20131非回2气波象
层状云 降水
回波
对流云 降水
回波
IST 混合云 云、雾 NU 降水 晴空湍流
地物、 同波长 旁瓣 超折射 干扰 假回波
飞机 船只 海浪
NUIST 201312 14：30
NUIST 201312
15：12
NUIST 201312 15：37
NUIST 201312 15：55
T 雾的回波 IS l 类似于层云，近地面1-2km，强度小于10dBZ， NU 薄纱状
非降水回波
201312 晴空大气回波
l 无降水云的晴空产生的回波 l 散射机制不同，Bragg散射，大气中温、压、
湿梯度强，大气湍流所致回波特征。 l 回波特征和分类
n 圆点状：鸟或昆虫，热对流泡
T n 窄带或层状：大气中强折射指数梯度， IS 湍流 U l 研究价值： N n 热雷雨先兆，热力泡可发展成雷雨
T n RHI回波特征：结构均匀，顶部平整，相对起伏较 IS 小（相对于对流云降水），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
NU 直尺度大得多。
l 天气背景
n 低压、静止锋、地面暖锋、高空低涡、切变线等
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
回波高度：RHI上读出；PPI上算出（测高公式）
T 回波强度：dBZ 色表分档标出 IS 回波速度：Vr 色表分档标出 NU 回波形状：涡旋状、均匀片状、零散孤立、絮状、带
状、钩状、指状
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
探测内容
NUIST 201312
NUIST 201312
层状云连续性降水——片状回波
201312 l 层状云降水又称为稳定性降水或连续性降水，通常是 由于大范围空气缓慢上升而成云致雨的。这种降水的 特点是降水区的水平尺度较大、持续时间较长、强度 比较均匀和随时间变化比较缓慢。
l 回波特征
n PPI回波特征：分布成片，面积较大，边缘模糊， 结构均匀，相对较弱（一般在20－30dBZ）；
NUIST 变化。
阵风锋的危害
• 雷达回波特征：强度图上表现为一条狭长
12 的线状窄带回波；速度图上表现为速度的 13 辐合线。 20 • 会造成剧烈的地面大风和风切变，对于农 T 作物、建筑物以及处于起飞或降落过程中 NUIS 的飞机危害极大。
阵风锋回波
NUIST 201312
非气象回波
地物回波
2 l 特点：块体小，强度大，回波边缘清晰，位置固定不 1 变，且回波和地物所在的位置是一致的。如山脉、丘 3 陵、岛屿、海岸线、高大建筑物、农作物等。 1 l 常用的识别方法： 20 n 降水回波变化大，地物固定少变；
n 抬升仰角（0.5-2度），地物消失，降水仍存在；
T n 晴空时仍可探测到； IS n 注意两次观测的移动，不移动的是地物； U n 因地物速度回波速度脉动小，可以消除地物； N n RHI观测中Fra Baidu bibliotek可以看到地物回波很低，降水回波较
同波长干扰回波
201多条3线1状2 单条线状 NUIST
NUIST 201312
• 2007.07.24 合肥3cm雷达同频干扰
NUIST 201312
2007.07.24 合肥同频干扰
NUIST 201312
非气象回波
201312 飞机、船只回波
n 特点：在PPI上呈圆点状或“一”字形，移动 速度快。
16：55
201312 NUIST
17：02
NUIST 201312
17：08
NUIST 201312
17：14
NUIST 201312
17：20
NUIST 201312
17：26
NUIST 201312
17：32
NUIST 201312
17：38
NUIST 201312
17：56
NUIST 201312
• 分散的单体，圆形或椭圆形，结构密实，内部有强中心，边界清晰，
T 回波强度和强度梯度较大，小的直径只有几公里，高度只有几公里， IS 属小尺度系统；最大的超级单体，直径可达30-40km，顶高可以穿
过对流层顶，属中尺度系统；
U n RHI回波特征 N • 柱状，顶部常为云砧状或花菜状，结构中有强中心，高度6-7km，
NUIST 201312
春夏之季，雨过晴夜，上干下湿的辐射逆温易出现。地物回 波异常增多，米粒状，辐辏状。
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
非气象回波
201312 同波长干扰 n 当近距离有两部以上波长相同的雷达同时工作时， 会出现特殊的回波，常表现为单条或多条线状， 有时也呈点线状回波带，从中心以相等的间隔呈 螺旋状向四周放射出来。 NUIST
n 研究大气波动和湍流
晴空回波
201312 a NUIST b
c
d
晴空回波
NUIST 201312
阵风锋的回波
• 定义：对流风暴中的冷性下沉气流到达低
12 空，并向外扩散，与低层暖湿空气交汇而 13 引发强风，其前缘就是阵风锋。 20 • 一种灾害性的中小尺度天气系统，过境时
能引起温、压、湿、风等气象要素的剧烈
夏天可大于10km，最高可达20km左右。
对流云阵性降水——块状回波
天气背景
2 l 锋面上，冷锋前暖区，气团内部，副高边缘，台 1 风外围 13 探测的一般结论 20 n 生消变化快，单体生命史从几分钟到十几分钟，
单体大则维持时间长；
T n 强回波顶上升速度比云顶上升速度快（回波顶≠云 IS 顶）； NU n 对流云降水回波无零度层亮带
雷达回波的识别与分析
Ø回波探测概述
12 Ø探测内容（回波位置，高度，强度与速度， 3 形状，移向移速，演变趋势） 01 Ø回波分类 2 Ø非气象回波 IST Ø降水回波 NU Ø非降水回波
探测内容
201312 雷达扫描方式
n PPI扫描。固定仰角，雷达在360゜方位上做圆锥面扫描。 n RHI扫描。固定方位角，雷达在垂直面上做上下扫描。 n VOL体积扫描。多仰角PPI扫描。
海浪回波
T l 沿海地区的雷达在风力较大时，水平探测或者俯 IS 视探测时可能会出现，而且随着风力的增大，回
波出现的距离和范围将有所增大；
NU l 针状回波体呈扇形向外辐射，强度较弱且均匀。
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
非气象回波
天线辐射特性引起的虚假回波
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
201312
UIST PPI N 钩状回波-入流缺口
RHI 注意：强回波单体的高度
积层混合云降水——絮状回波
l 层状云降水和对流云降水混合在一起的降水，
2 称为混合型降水。 31 回波特征 01 n PPI回波特征：大范围边缘破碎的片状回波中存在
回波具有层状特征，强度弱
201312
NUIST
2007年3月2日江苏境内自西向东出现了一次雨雪天气 ，18：10的回波
NUIST 201312
对流云阵性降水——块状回波
• 对流云降水是对流云发展到一定程度时，云中的降水粒子己
2 不能被上升气流所托住而降落形成的。特点是水平范围小、 1 垂直尺度高、强度大、分布不均匀、持续时间短、随时间变 3 化迅速。实为积云降水（对流是积云的特征），包括：阵雨、 1 雷雨、冰雹等。 0 回波特征 2 n PPI回波特征
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
非降水回波
201312 云的回波
l 未及地的降水云（将降水或已残留），云滴的 大小已接近雨滴测雨雷达才可测到。
l 回波特征：分为层云、积云、混合云，类似各 自的降水回波，但不及地，强度较弱。
l 主要用毫米波雷达探测
势。
013 Vr 径向速度分布— 2 零速线的分布、正负速度的大小和面积、辐合辐散、涡旋、
切变线、锋区、逆风区。
NUIST （注：此处重点介绍dBZ的回波特征，Vr前面已讨论过）
探测内容
201312 回波位置：PPI上的距离、方位所对应的地理位置 l 注意：由于衰减作用，无回波处未必无降水；地物遮挡影 响最大探测距离
18：14
探测内容
201312 回波分类
l 非气象回波——非气象目标物对电磁波的散射或反射 以及由于雷达性能引起的虚假回波。
n 地物；超折射（远处的地物）；同波长干扰；飞机，船只，
海浪，假回波。
IST l 气象回波——气象目标物对雷达电磁波的散射或反射 引起的回波。 NU n 降水回波：层状云降水；对流云降水；混合云降水。 n 非降水回波：云；雾；晴空回波。
NUIST 201312
层状云连续性降水——片状回波
201312 零度层亮带（0゜层融化带）
l 层状云降水的一个重要 特征，通常出现在零度 等温线以下几百米处的 一个高回波强度带（厚 度<1km）。
NUIST
NUIST 201312
PPI
NUIST
201312
RHI
层状云连续性降水——片状回波
亮带形成原因
2 n 融化效应 1 n 碰并聚合效应 3 n 速度效应 01 n 粒子形状效应 2 亮带的意义 T n 层状云连续降水的一个重要特征 IS n 反映了这类降水中有明显的冰水转换区，利于探讨降
水机制
NU n 表明层状云降水中气流稳定无明显对流活动
n 可由亮带位置大致确定0゜等温线高度
雪的回波
T n 旁瓣在PPI上的虚假回波——“枝状回波” ，分布在真实回波 IS 的两侧，并随着真实回波的移动而移动； U n 旁瓣在RHI上的虚假回波 ——“指状回波”，其形状与强回波 N 中心相似；
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
似，关于雷达中心对称分布，并随着真实回波的移动而移动；
NUIST
探测内容
201312 l CAPPI：等高平面位置显示。实际工作中需要等高面的 回波显示，用体积扫描（不同仰角的一系列PPI扫描） 资料经计算机插值处理而合成。
NUIST
探测内容
dBZ 反射率因子—
2 降水回波的位置、范围、高度、强度、强中心位置、回波 1 形状、结构、性质（气象或非气象）、移向移速、演变趋
2 棉絮状的较强块状回波，结构不均匀； T n RHI回波特征：在较为平坦的回波顶上，有一个个 IS 对流单体突起，高度通常不超过10km。
l 回波中存在对流云降水的柱状回波单体和不完整的零度
NU 层亮带。
积层混合云降水——絮状回波
天气背景
2 高空低槽，低涡，切变线，地面静止锋 131 意义 20 n 回波在连阴雨天气中常见，由于降水时 T 间长，积累雨量大，有时可造成大暴雨， IS 江淮一带的梅雨期降水和北方地区出现 NU 的暴雨中常出现此类回波。
高；
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
非气象回波
201312 超折射回波 l 特点：发生超折射现象时产生的回波，实为远处的地物回 波，范围扩大，波束不断折向地面，所以回波沿着径向呈 辐揍状，远处的回波有间断。 l 气象意义 n 预示着大气低层或中层存在逆温层，即大气比较稳定； n 在降水过程中出现时预示对流已减弱，降水即将终止； T n 长期存在时需要发出环境污染预报； IS n 当有强冷空气入侵时还可能出现强对流天气。 U l 产生超折射回波的气象条件 N n 辐射超折射 n 平流超折射 n 雷暴超折射
NUIST 201312
16：07
NUIST 201312
16：13
NUIST 201312 16：19
NUIST 201312
16：25
NUIST 201312
16：31
NUIST 201312 16：37
NUIST 201312
16：43
NUIST 201312
16：49
NUIST 201312
回波性质
降水
气象 回波
非降水
20131非回2气波象
层状云 降水
回波
对流云 降水
回波
IST 混合云 云、雾 NU 降水 晴空湍流
地物、 同波长 旁瓣 超折射 干扰 假回波
飞机 船只 海浪
NUIST 201312 14：30
NUIST 201312
15：12
NUIST 201312 15：37
NUIST 201312 15：55
T 雾的回波 IS l 类似于层云，近地面1-2km，强度小于10dBZ， NU 薄纱状
非降水回波
201312 晴空大气回波
l 无降水云的晴空产生的回波 l 散射机制不同，Bragg散射，大气中温、压、
湿梯度强，大气湍流所致回波特征。 l 回波特征和分类
n 圆点状：鸟或昆虫，热对流泡
T n 窄带或层状：大气中强折射指数梯度， IS 湍流 U l 研究价值： N n 热雷雨先兆，热力泡可发展成雷雨
T n RHI回波特征：结构均匀，顶部平整，相对起伏较 IS 小（相对于对流云降水），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
NU 直尺度大得多。
l 天气背景
n 低压、静止锋、地面暖锋、高空低涡、切变线等
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
回波高度：RHI上读出；PPI上算出（测高公式）
T 回波强度：dBZ 色表分档标出 IS 回波速度：Vr 色表分档标出 NU 回波形状：涡旋状、均匀片状、零散孤立、絮状、带
状、钩状、指状
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
探测内容
NUIST 201312
NUIST 201312
层状云连续性降水——片状回波
201312 l 层状云降水又称为稳定性降水或连续性降水，通常是 由于大范围空气缓慢上升而成云致雨的。这种降水的 特点是降水区的水平尺度较大、持续时间较长、强度 比较均匀和随时间变化比较缓慢。
l 回波特征
n PPI回波特征：分布成片，面积较大，边缘模糊， 结构均匀，相对较弱（一般在20－30dBZ）；
NUIST 变化。
阵风锋的危害
• 雷达回波特征：强度图上表现为一条狭长
12 的线状窄带回波；速度图上表现为速度的 13 辐合线。 20 • 会造成剧烈的地面大风和风切变，对于农 T 作物、建筑物以及处于起飞或降落过程中 NUIS 的飞机危害极大。
阵风锋回波
NUIST 201312
非气象回波
地物回波
2 l 特点：块体小，强度大，回波边缘清晰，位置固定不 1 变，且回波和地物所在的位置是一致的。如山脉、丘 3 陵、岛屿、海岸线、高大建筑物、农作物等。 1 l 常用的识别方法： 20 n 降水回波变化大，地物固定少变；
n 抬升仰角（0.5-2度），地物消失，降水仍存在；
T n 晴空时仍可探测到； IS n 注意两次观测的移动，不移动的是地物； U n 因地物速度回波速度脉动小，可以消除地物； N n RHI观测中Fra Baidu bibliotek可以看到地物回波很低，降水回波较
同波长干扰回波
201多条3线1状2 单条线状 NUIST
NUIST 201312
• 2007.07.24 合肥3cm雷达同频干扰
NUIST 201312
2007.07.24 合肥同频干扰
NUIST 201312
非气象回波
201312 飞机、船只回波
n 特点：在PPI上呈圆点状或“一”字形，移动 速度快。
16：55
201312 NUIST
17：02
NUIST 201312
17：08
NUIST 201312
17：14
NUIST 201312
17：20
NUIST 201312
17：26
NUIST 201312
17：32
NUIST 201312
17：38
NUIST 201312
17：56
NUIST 201312
• 分散的单体，圆形或椭圆形，结构密实，内部有强中心，边界清晰，
T 回波强度和强度梯度较大，小的直径只有几公里，高度只有几公里， IS 属小尺度系统；最大的超级单体，直径可达30-40km，顶高可以穿
过对流层顶，属中尺度系统；
U n RHI回波特征 N • 柱状，顶部常为云砧状或花菜状，结构中有强中心，高度6-7km，
NUIST 201312
春夏之季，雨过晴夜，上干下湿的辐射逆温易出现。地物回 波异常增多，米粒状，辐辏状。
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
非气象回波
201312 同波长干扰 n 当近距离有两部以上波长相同的雷达同时工作时， 会出现特殊的回波，常表现为单条或多条线状， 有时也呈点线状回波带，从中心以相等的间隔呈 螺旋状向四周放射出来。 NUIST
n 研究大气波动和湍流
晴空回波
201312 a NUIST b
c
d
晴空回波
NUIST 201312
阵风锋的回波
• 定义：对流风暴中的冷性下沉气流到达低
12 空，并向外扩散，与低层暖湿空气交汇而 13 引发强风，其前缘就是阵风锋。 20 • 一种灾害性的中小尺度天气系统，过境时
能引起温、压、湿、风等气象要素的剧烈
夏天可大于10km，最高可达20km左右。
对流云阵性降水——块状回波
天气背景
2 l 锋面上，冷锋前暖区，气团内部，副高边缘，台 1 风外围 13 探测的一般结论 20 n 生消变化快，单体生命史从几分钟到十几分钟，
单体大则维持时间长；
T n 强回波顶上升速度比云顶上升速度快（回波顶≠云 IS 顶）； NU n 对流云降水回波无零度层亮带
雷达回波的识别与分析
Ø回波探测概述
12 Ø探测内容（回波位置，高度，强度与速度， 3 形状，移向移速，演变趋势） 01 Ø回波分类 2 Ø非气象回波 IST Ø降水回波 NU Ø非降水回波
探测内容
201312 雷达扫描方式
n PPI扫描。固定仰角，雷达在360゜方位上做圆锥面扫描。 n RHI扫描。固定方位角，雷达在垂直面上做上下扫描。 n VOL体积扫描。多仰角PPI扫描。
海浪回波
T l 沿海地区的雷达在风力较大时，水平探测或者俯 IS 视探测时可能会出现，而且随着风力的增大，回
波出现的距离和范围将有所增大；
NU l 针状回波体呈扇形向外辐射，强度较弱且均匀。
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
非气象回波
天线辐射特性引起的虚假回波
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
201312
UIST PPI N 钩状回波-入流缺口
RHI 注意：强回波单体的高度
积层混合云降水——絮状回波
l 层状云降水和对流云降水混合在一起的降水，
2 称为混合型降水。 31 回波特征 01 n PPI回波特征：大范围边缘破碎的片状回波中存在
回波具有层状特征，强度弱
201312
NUIST
2007年3月2日江苏境内自西向东出现了一次雨雪天气 ，18：10的回波
NUIST 201312
对流云阵性降水——块状回波
• 对流云降水是对流云发展到一定程度时，云中的降水粒子己
2 不能被上升气流所托住而降落形成的。特点是水平范围小、 1 垂直尺度高、强度大、分布不均匀、持续时间短、随时间变 3 化迅速。实为积云降水（对流是积云的特征），包括：阵雨、 1 雷雨、冰雹等。 0 回波特征 2 n PPI回波特征
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
非降水回波
201312 云的回波
l 未及地的降水云（将降水或已残留），云滴的 大小已接近雨滴测雨雷达才可测到。
l 回波特征：分为层云、积云、混合云，类似各 自的降水回波，但不及地，强度较弱。
l 主要用毫米波雷达探测
势。
013 Vr 径向速度分布— 2 零速线的分布、正负速度的大小和面积、辐合辐散、涡旋、
切变线、锋区、逆风区。
NUIST （注：此处重点介绍dBZ的回波特征，Vr前面已讨论过）
探测内容
201312 回波位置：PPI上的距离、方位所对应的地理位置 l 注意：由于衰减作用，无回波处未必无降水；地物遮挡影 响最大探测距离
18：14
探测内容
201312 回波分类
l 非气象回波——非气象目标物对电磁波的散射或反射 以及由于雷达性能引起的虚假回波。
n 地物；超折射（远处的地物）；同波长干扰；飞机，船只，
海浪，假回波。
IST l 气象回波——气象目标物对雷达电磁波的散射或反射 引起的回波。 NU n 降水回波：层状云降水；对流云降水；混合云降水。 n 非降水回波：云；雾；晴空回波。
NUIST 201312
层状云连续性降水——片状回波
201312 零度层亮带（0゜层融化带）
l 层状云降水的一个重要 特征，通常出现在零度 等温线以下几百米处的 一个高回波强度带（厚 度<1km）。
NUIST
NUIST 201312
PPI
NUIST
201312
RHI
层状云连续性降水——片状回波
亮带形成原因
2 n 融化效应 1 n 碰并聚合效应 3 n 速度效应 01 n 粒子形状效应 2 亮带的意义 T n 层状云连续降水的一个重要特征 IS n 反映了这类降水中有明显的冰水转换区，利于探讨降
水机制
NU n 表明层状云降水中气流稳定无明显对流活动
n 可由亮带位置大致确定0゜等温线高度
雪的回波
T n 旁瓣在PPI上的虚假回波——“枝状回波” ，分布在真实回波 IS 的两侧，并随着真实回波的移动而移动； U n 旁瓣在RHI上的虚假回波 ——“指状回波”，其形状与强回波 N 中心相似；
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312
NUIST 201312