多普勒天气雷达风场资料的分析和应用

.,多普勒天气雷达风场资料的分析和应用,2011年8月3日,.,多普勒天气雷达的优势?基本反射率；径向速度通过相邻脉冲对相位变化来确定，可推断降水粒子的运动信息，从而了解风场结构；谱宽是一个距离库内速度离散程度的度量,谱宽数据可用来对径向速度数据的可靠性进行检验。高谱宽值可以表明速度没有代表性，其原由有可能是湍流或强切变区。导致高谱宽值的气象条件是类似雷暴、风切变、湍流和边界（如锋面）等现象。,.,基本反射率与基本速度的关系:对回波强度分析可了解回波强度性质，从而判断出降水性质。对回波径向速度分析，可了解大气流场和气流垂直速度分布特点，也就了解了天气系统的特征。二者综合分析，可了解回波的移动和演变规律，并且大大加强对各种天气系统特别是对流天气系统的识别和预警能力。基本速度场对大多数天气系统有很好的指示意义，因此，二者也可简单理解为因果关系。,.,.,一速度场分布的特征,1.暴雨型速度场中低层负速度面积大于正速度的面积（辐合）零速度线呈“S”型和反“S”型分布（冷暖平流）“牛眼”（急流，风速随高度先增后减）风向发生改变（风切变）右图是2004年4月7日湖南暴雨过程，“牛眼”维持达8h之久，长沙站8h累积降水量达147mm,.,.,.,一速度场分布的特征,低空急流与冷锋也常相伴出现整层风向不变，风速先增后减冷锋上暖湿气流交汇有利于强降水的形成，低空急流的存在，使得冷锋的移动速度减慢，也有利于降水的维持,a,b,c,d,冷锋,长沙雷达站2002年5月13日15时59分的雷达回波图(a.基本反射率图(0.5)，b、c、d分别为0.5、2.4、4.3的基本速度图),低空急流（速度模糊）,.,一速度场分布的特征（续）,2.强对流天气型大风区型概念（100km范围内1.5km高度以下、径向速度大于13m/s的速度场分布）大风区离地面越近，径向速度值越大，地面灾害越大大风区作为入流进入云体和作为出流流出云体云体所经之处都会出现雷雨大风天气右图是2006年6月25日8：22h，大风区位于回波带的后方，作为入流进入云体的（云体发展），造成了机场地面17m/s的雷雨大风,.,一速度场分布的特征（续）,2.强对流天气型（续）逆风区型概念风向剧烈的变化，有强烈的风切变和辐合云团进入逆风区时，发展更加旺盛在逆风的高度区，有很强的垂直风切变右图是2006年5月8日的逆风区型，一弓形回波的强雷雨带就出现在逆风区里，强度达65dBz。,气旋,反气旋,.,一速度场分布的特征（续）,2.强对流天气型（续）中气旋型或气旋式辐合型概念（核区直径小于等于10km；转动速度满足多普勒天气雷达原理与业务应用的“中气旋识别的转动速度判据”标准（我国沿用美国气象局的标准：距雷达50KM处，强、中、弱中气旋对应的平均转动速度分别是22M/S、16M/S、12M/S)；垂直延伸厚度大于等于风暴垂直尺度的三分之一；维持两个体扫或以上）中气旋的出现，预示着强烈的天气发生，强中气旋往往与冰雹和龙卷等强对流天气联系在一起。,.,一速度场分布的特征（续）,右图是2004年4月23日04：37UTC，长沙市出现的一次冰雹过程冰雹持续10多分钟，地面出现了19m/s的大风（据有关数据，中气旋出现后515分钟才出现强对流天气）,.,2006年4月11日21:13雷达回波，机场出现强雷雨平均转动速15M/S，核区直径超过10KM，是气旋式辐合,气旋式辐合,.,一速度场分布的特征（续）,2.强对流天气型（续）近地层辐散型概念（近地层辐散型是指50km范围内，0.5的速度图上，沿径向排列的正负速度中心相距不远（10km）的速度偶，呈气旋式辐散）辐散区离地面越近，发生下击暴流、造成地面大风可能性越大右图05年5月4日13：29UTC，0.5的速度图，是一对气旋式辐散速度偶，机场出现了强雷雨，出现了19m/s的大风。,.,二风廓线的特征,对大范围暴雨，气流从低到高顺时针旋转，6km以下气流旋转角度90。风廓线图上出现“ND”的现象很少，风向相对整齐有规律（右图2002年7月1日长沙暴雨过程）,.,对于中小尺度对流系统，从低到高很强烈的顺时针旋转，6km以下气流旋转角度90，常出现大片的“ND”现象，而且，“ND”现象高度变化明显。中低层有很强的暖平流，空中存在很强的垂直风切变。右上图是2006年8月5日0808-0910的风廓线图，0821以后出现了强雷雨，右下图7日0514-0615UTC的垂直风廓线图,切变线,.,三风场反演资料的特征,对预报精细化的3点理解：定时定量和定点.假设在均匀风场下用VAD方法反演出来的，能较真实的反映大气当时状况利用风场反演资料对中小尺度演变的监视，弥补了常规资料的不足,.,三风场反演资料的特征,右图是2008年1月的冰雪天气过程中，1月28日08：39在株洲南40km处高度约1500m（850hPa高度）形成了一条明显的中尺度切变线并北抬，至12：43几乎北抬至株洲-湘潭上空，然后稳定维持了近7h才减弱南压，至20：04切变线消失，机场降冰粒停止。,.,2月1日09：47在株洲南40km处也形成了一条中尺度切变线，至20：48北抬至株洲-湘潭附近，稳定维持了近4h，至2月2日的00：14切变线南压，机场降雪减弱停止,.,四应用风场资料的几个要点,速度场对大多数强对流天气有指示意义，但也要结合发射率因子和其它导出产品，进行综合分析才能作出准确判断：回波的形状：带状,.,线状,阵风锋,.,块状（指状）,.,弓形或飑线,.,“V“形或钩状,.,回波强度：长沙地区产生强对流天气的回波强度一般在45dBz以上，大于70dBz以上较少（易出现冰雹或龙卷），小于45dBz的回波一般出现阵雨为主,.,回波的移动速度：强对流天气速度50km/h，超级单体速度70km/h，大范围的降水速度在20-50km/h之间,.,冰雹云可观测到悬垂回波、回波墙、有界弱回波、云砧,.,可观察到钩状回波,.,还可观测到“三体散射”，或旁瓣回波现象,.,垂直累积液态含水量较高（冰雹天气VIL一般在50kg/m2以上），冰雹天气过程VIL值还有一个跳跃的增长过程,.,冷式强飑线及镶嵌的超级单体造成强对流大风,实况：先后有龙胜、兴安、临桂、桂林4个站出现了大于17m/s的雷雨大风天气，灌阳出现了龙卷，荔浦县有四个乡镇出现大冰雹。桂林本站大风风速在17时01分达到19m/s，为阵风8级，伴有强雷暴和强降水，一小时雨量达26mm。飑线来临，桂林的气温由34.4下降到22，相对湿度由45突升到100。强对流天气给桂林市的航空、道路、供电、商业、建筑和农业等部门都造成了巨大损失。,.,5月5日1.5仰角反射率随时间的演变,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,.,强对流天气与风廓线,.,2005年8月14日22时，桂林出现强雷暴，全市损失严重，桂林局本站就打坏了两台交换机。雷暴过程前2-3小时总有双层干区存在，雷暴天气基本在双层干区受到破坏并消失后出现，可为强雷暴天气的预报提供信息，结合10KM顶高可以做为临近预报的指标。,.,04年7月21日19时桂林副高底部大风对流大风风随高度顺时针转明显一般由超级单