雷达回波识别与分析

多普勒天气雷达 径向速度场分析技术与方法(2) 径向速度场分析技术与方法
多普勒零径向速度线特征
走向是否与距离圈平行
平行且正负中心沿径向排列：零径向速度线为辐合线或 平行且正负中心沿径向排列： 辐散线 是否为闭合曲线：不同高度上存在风向辐合， 是否为闭合曲线：不同高度上存在风向辐合，即垂直切 变
朝向雷达分量（ 和远离雷达分量（ 朝向雷达分量（负）和远离雷达分量（正） 分布特征
雷达分量（ 雷达分量（ 朝向雷达分量（负）和离开雷达分量（正） 分布特征
大片正区和负区是否与向径对称
可以分析锋面和切变线的位置，因为锋面存在时正负中 可以分析锋面和切变线的位置， 心通常关于向径对称
有无紧密相邻的成对强小尺度正负中心存在
排列较近（ － 排列较近 （ 20－50Km）的强正负中心存在时要注意是 ） 否存在强中小尺度系统甚至飑线存在
对流云阵性降水——块状回波(1)
对流云阵性降水包括阵雨、雷雨、冰雹、暴雨等； 一般出现在快速移行锋面上、冷锋前暖区、气团内部、副高 边缘、台风外围等； 持续时间在十几到几十分钟，平均约20－30min（与单体的尺 度大小有关）； 回波强度特征
PPI回波特征 回波特征 通常由许多的分散的回波单体组成，随不同天气过程排列成带状、 条装、离散装或其他形状； 回波单体结构紧密、边界清晰、棱角分明，强度大，持续时间变化 大，单体水平尺度在几到几十公里，回波单体中包含许多尺度更小 的回波泡；
回波形成的物理解释及其天气和气象意义 根据识别的回波特征，结合接续的观测资料，分析回波的 根据识别的回波特征，结合接续的观测资料， 演变和移动规律，用作天气预报。 演变和移动规律，用作天气预报。
多普勒径向速度 的识别与分析
多普勒天气雷达 径向速度场分析技术与方法(1) 径向速度场分析技术与方法
非气象回波(2) 非气象回波
超折射回波
特点：发生超折射现象时产生的回波，使得通常看不到地 物回波的距离上也出现地物回波，其实质是地物回波。 气象意义
预示着大气低层或中层存在逆温层，即大气比较稳定； 在降水过程中出现时预示着对流已减弱，降水即将中终止; 长期存在时需要发出环境污染预报； 当有强冷空气入侵时还可能出现强对流天气。
范围是否大致相同， 范围是否大致相同，且关于原点对称
是：不同高度上水平流场的基本气流一致； 不同高度上水平流场的基本气流一致； 不同高度上水平流场中存在着不同的气流方向， 否：不同高度上水平流场中存在着不同的气流方向，甚 至有中小尺度系统存在。 至有中小尺度系统存在。
多普勒天气雷达 径向速度场分析技术与方法(3) 径向速度场分析技术与方法
Ch. 10
多普勒天气雷达 回波的识别和分析
主要内容
多普勒雷达可测量的基本参数
雷达回波强度（反射率因子） 雷达回波强度（反射率因子） 雷达取样体积内的平均多普勒速度 雷达取样体积内的平均多普勒速度谱宽
主要识别与分析内容
各种雷达回波特征的识别
强度分布特征——了解回波的类型和性质 了解回波的类型和性质 强度分布特征 径向速度特征——了解大气流场、气流垂直速度分布等 了解大气流场、 径向速度特征 了解大气流场
有无多普勒径向速度等值线密集带存在
通常存在锋面或飑线 等值线的走向对于确定锋面、 等值线的走向对于确定锋面、飑线的位置非常重要
多普勒天气雷达 径向速度场分析技术与方法 (4)
强多普勒径向速度梯度带 强多普勒径向速度梯度带
若成弧状排列，可能存在强辐合带或飑线； 若成弧状排列，可能存在强辐合带或飑线； 若成近似圆形排列，可能存在中尺度气旋。 若成近似圆形排列，可能存在中尺度气旋。
积层混合云降水——絮状回波(1)
混合性降水回波表现为层状云降水回波和积状云降水回波的 混合，外形似棉絮，称为絮状回波； 絮状回波是出现连阴雨天气的征兆，通常是由于冷暖空气交 汇，雨带准静止存在，降水实践长，可能汇出现暴雨； 主要特征
PPI回波特征：在比较大的范围内，回波边缘支离破碎，没有明显的边 回波特征： 回波特征 界，回波中夹杂有一个个结实的团块，似一团团棉花絮，强度 >=40dBz，有时强回波带可形成一条短带； RHI回波特征：柱状回波高低起伏，高峰部分可达雷阵雨高度，一般 回波特征： 回波特征 只有连续性降水所具有的回波高度，有时还共存对流云阵性降水回波 特征（柱状回波）和层状云连续降水回波特征（零度层亮带，当然亮 带并不均匀）；
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RHI上，雾的回波高度很低，顶高只有1Km 左右；
“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 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， 回波特征： 回波特征 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 回波特征： 回波特征 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； 零度层亮带：又称融化带，是层状云降水的一个重要特征， 零度层亮带： 通常出现在零度等温线以下几百米的地方。 径向速度特征： 径向速度特征：由于降水范围大，因而径向速度场范围分 布的范围也大，等值线分布比较稀疏，切向梯度不大，在 零径向速度线两侧分布着范围较大且数值不大的正负中心， 另外还常存在流场符合或辐散区。
梅 雨 锋 降 水 回 波
雪的回波
PPI回波特征
雪的回波强度与连续性降雨回波类似，但通常比 连续性降水回波弱，一般在10-15dBz左右（初春 时雪的回波强度可接近于层状云降水回波强度）； 回波强度分布比较均匀，丝缕状纹理结构明显， 边缘模糊不清，没有明确的边界；
RHI回波特征
回波高度比层状云连续性降水回波高度稍低，比 较平整
多普勒零径向速度线特征
是否与向径平行
平行： 平行：在不同高度上的风向相ห้องสมุดไป่ตู้ 平行并通过原点（即测站）： ）：从地面到高空的风向完全 平行并通过原点（即测站）：从地面到高空的风向完全 相同 曲线（与向径不平行）： ）：风向随高度发生变化 曲线（与向径不平行）：风向随高度发生变化
走向是否有显著折角
有显著折角：水平流场中有不同方向气流存在， 有显著折角：水平流场中有不同方向气流存在，可能存 在锋面、辐合线、槽线等流场 在锋面、辐合线、 配合正负中心的分布情况合回波强度可以分析出天气系 统形势
非气象回波(4) 非气象回波
飞机、船只回波
特点：在PPI上呈圆点状或“一”字形，移动速度 快。
海浪回波
特点
沿海地区的雷达在风力较大时，水平探测或者俯视探测 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； 针状回波体呈扇形向外辐射，强度较弱且均匀。
非气象回波(5) 非气象回波
图10.3
图10.4
图10.6
图10.8
图10.9
图10.22 b
图10.22 a
图10.16
图10.16-1
图10.16-2
图10.10
雷达回波强度 的识别与分析
雷达回波的类型
主要是地物、 非气象回波——主要是地物、飞机等非气象目标物 主要是地物 对雷达电磁波的散射或反射而引起的， 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。 雷达的性能引起的虚假回波。
天线辐射特性引起的虚假回波
产生原因：天线有主瓣、旁瓣、尾瓣，且存在着一定的宽度，虽然旁 瓣、尾瓣的能量分布非常小，但当旁瓣或尾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，反射或散射回来的电磁波也可能 被接收机接受到，从而产生虚假的回波。 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
产生超折射回波的气象条件
辐射逆温 平流超折射 雷暴超折射
非气象回波(3) 非气象回波
同波长干扰回波
当近距离有两部以上波长相同的雷达同时工作时， 就会在荧光屏上出现特殊的回波，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（详见教材P. 310 图10.33 ）。 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。
气象回波
——非降水回波 非
云的回波
层状云回波特征
在PPI上一般呈片状或薄膜状，回波强度较弱，丝 缕结构清楚，回波边缘比较模糊； RHI上常平铺成一长带，云顶、云底较平缓，回波 带的垂直厚度大致为云的厚度，依据回波底的高 度可区分出高、中、低云；
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；
气象回波——气象目标物对雷达电磁波的散射或反 气象目标物对雷达电磁波的散射或反
射引起的回波。 射引起的回波。 降水回波 非降水回波
非气象回波(1) 非气象回波
地物回波
特点：回波边缘特别清晰，位置固定不变，且回 波和地物所在的位置是一致的。 常用的识别方法
比较法：地物回波强度很大，位置固定不变，而降水回 波则不是； PPI探测时改变天线仰角识别法 RHI探测法识别
对流云阵性降水——块状回波(2)
RHI特征
回波单体呈柱状，一些强烈发展的单体，回波顶高呈现为 砧状或花菜状，或纺锤状，回波顶高多数在6－7Km（因地 区和季节而不同，甚至对流层顶）； 无零度层亮带，回波涨落明显；
径向速度场特征
由于降水回波单体块状分布，水平尺度小，因而径向速度 场范围分布的也很小，等值线分布密集，切向梯度也比较 大，有些比较小的单体中一般仅为正负中心; RHI上的径向速度场类似于强度分布特征，呈柱状、纺锤 状、砧状、花菜状。