雷达气象学复习重点

雷达天气综述多普勒天气雷达可以获得的基本数据包括反射率因子、平均径向速度和速度谱宽度。天气雷达一般分为x波段、c波段和s波段，波长分别为3厘米、5厘米和10厘米3目前，我国新一代天气雷达降水模型中使用的体视扫描模型有VCP11、VCP11和VCP11。其中，当强对流风暴发生时，通常使用VCP11当没有强对流单体且降雨量大时，通常使用VCP21当天空晴朗时，通常使用VCP31。目前，中国新一代天气雷达采用两种工作模式，即降水模式和晴空模式。5我国新一代天气雷达的降水估计仅使用最低的4个仰角：0.5、1.5、2.4、3.4，分别用于50公里、35-50公里、20-35公里和0-20公里的距离范围。6中国新一代天气雷达系统主要由雷达数据采集子系统、雷达产品生成子系统、主用户处理器和通信线路组成。当波源和观测器作相对运动时，观测器接收到的频率与波源的频率不同，其频率变化与相对运动速度的大小有关，这就是多普勒效应。天气雷达的局限性：波束中心的高度随着距离的增加而增加，波束宽度随着距离的增加而变宽，并且存在静锥区。9收购7.雷达接收到的降水回波信号是由降水粒子对雷达发射的电磁波散射产生的。因此，电磁波对降水粒子的散射是天气雷达探测降水的基础。当雷达波长确定时，球形粒子的散射主要取决于粒子直径d。小球形粒子与的散射称为瑞利散射。d的大球形粒子的散射称为米散射。11瑞利散射条件下反射率因子的定义：单位体积中沉淀颗粒直径的6次方之和称为反射率因子，用z表示，其常用单位为mm6/m3，即12后向散射截面的定义：理想的散射体具有截面，它可以接收入射到其上的所有电磁波能量，并均匀地向四周散射。如果返回雷达天线的理想散射体的电磁波能量流密度与在相同距离返回雷达天线的实际散射体的电磁波能量流密度完全相等，则理想散射体的横截面称为实际散射体的后向散射横截面。单位体积内降水粒子后向散射截面之和称为气象目标反射率，用表示，常用单位为cm2/m3电磁波能量沿传播路径的衰减称为衰减。大气、云和降水粒子对雷达波的衰减是由散射和吸收引起的。衰减结果会使回波图像和定量测量偏离实际情况。15距离折叠是指雷达对目标位置的一种识别误差，产生雷达回波。距离折叠在速度和光谱宽度产品中很常见，而距离折叠仅在反射率产品中偶尔出现。最大明确距离是当雷达脉冲遇到目标在该距离产生的反向散射波并返回雷达时，下一个雷达脉冲刚刚发射。也就是说，雷达波以最大明确距离传播到目标，然后其回波返回到雷达所用的时间正好是两个脉冲之间的时间间隔。分别给出了多普勒天气雷达最大模糊距离和最大模糊速度与雷达脉冲重复频率和波长之间的关系表达式。多普勒天气雷达使用低脉冲重复频率脉冲重复频率测量反射系数，使用高脉冲重复频率脉冲重复频率测量速度。当雷达发射的电磁波投射到降水粒子上时，它们散射电磁波，雷达回波是雷达天线接收到的反向散射波。压力和湿度随高度的变化导致折射率分布的差异，这导致电磁波的传播弯曲。一般有五种折射现象：负折射、零折射、标准大气折射、临界折射和超折射21当脉冲重复频率PRF增加时，最大检测距离Rmax减小，最大明确速度Vmax增加。当重复频率PRF减小时，最大检测距离Rmax增大，而最大明确速度Vmax减小，这是多普勒难题。22常用的雷达衍生产品有复合反射率CR、垂直液态水含量VIL、回波顶部ET、反射率因子垂直廓线、风廓线、风暴跟踪信息STI、相对于风暴的平均径向速度SRM、冰雹指数HI、一小时累积降水OHR、强天气分析SWA、中气旋M等产品。23揭示了在所有回波中具有最高反射率因子的产品是组合反射率因子；风暴的相对平均径向速度类似于基本速度乘积，除了减去由风暴跟踪信息(STI)识别的所有风暴的平均速度(默认值)，或者减去由操作者选择的风暴速度。241、垂直累积含水量表示反射系数数据到当量(液态水值)的转换，并假设反射系数完全被液态水反映。新一代雷达可用于定量估算大范围降水。雷达回波估算的降水量与实际降水量有一定的差异。主要影响因素是雷达本身的精度、雷达探测高度和地面降水的差异。26垂直2.直接部分产品只能通过用户处理器中的“请求每日产品集”。某一点的径向速度为零，这实际上包括两种情况。一个是该点的真实风向垂直于该点相对于雷达的径向。另一种情况是此时的真实风速为零。在径向速度场中，零速度线显示“S”和“反S”曲线，表明实际风随高度顺时针旋转，随高度逆时针旋转，这意味着在雷达探测范围内分别有暖平流和冷平流。辐合(或发散)在径向风场图像中显示为最大和最小径向速度对，并且两个极端中心之间的连接平行于雷达射线。30辐合(或辐散)的气旋(或反气旋)在径向速度图像中显示径向速度的最大和最小线与雷达射线的方向之间存在一定的夹角。气流中的小尺度气旋(或反气旋)在径向速度图像中也显示出最大和最小速度对，但是两个极端的中心线垂直于雷达射线。32冷锋识别方法：零速度线有明显的褶皱角，从东北-西南方向到西北-东南方向，零速度线附近等值线密集；有时，中性线只有东北-西南方向，没有弯曲角，可能有冷锋。东北-西南打击的雷达回波带与冷锋相匹配。冷锋位于远离速度中心一侧的等值线密集区附近，并向零速度线角延伸。折角位于测量站的北面，冷锋未通过，位于测量站的南面，冷锋已通过。33非降水回波包括地面物体回波、波浪回波、昆虫和鸟类回波、大气折射率脉动引起的回波、云回波等。34在0c层附近，反射系数回波突然增加，形成零度亮带。零度亮带通常在海拔2.4以上更明显。降水的反射率因子回波分为积云降水回波、层状云降水回波和积云层状云混合降水回波。根据对流云强回波的结构特征，风暴可分为单风暴、多单风暴和超单风暴。37垂直风切变是指水平风随高度的变化。垂直风切变的大小通常与风暴形成的强度有关。38次强风暴的雷达回波特征主要是多单体风暴和超单体风暴。雷达回波强度特别强，达到50分贝以上。回波顶高，到达对流层顶；上升和下降气流特别强；三角波、钩回波和辉光斑回波经常出现在PPI上。圆顶、回声墙、悬挂回声和手指回声等现象经常出现在RHI多单体风暴由几个单体组成超级单体风暴是一种具有特殊结构的强风暴，通常伴随着强风、局地暴雨、冰雹、下爆、龙卷风和低空风暴运动右后方的钩回波。41 .超级单体风暴发生的典型环境中的大气分层非常不稳定。云下平均环境风很强，达到10米/秒；穿过云层，有强烈的垂直风切变；风随着高度强烈旋转，可以超过90度。42个强冰雹的主要雷达识别标准是：反射率因子的三维空间结构、有界弱回波区或弱回波区大小、大区域内液态水含量的垂直积累、暴雨顶辐散、冰雹三体散射现象。飑线43是一个符合线性或窄带MCS标准的中尺度对流天气系统。这是一条规则而活跃的风暴线。超级单体最本质的特征是一个深而持久的中气旋。45“弓形回波”是强地面风的良好指标。46气旋的水平尺度一般不超过10公里；垂直厚度相当于对流风暴厚度的三分之一；垂直涡度的大小是10-2S-1。在商业中，中等气旋通常分为三个级别：弱、中、强。距离雷达50公里处的相应转速分别为12、16和22米/秒。47中旋风分离器的转速是指最大流入速度和最大流出速度的绝对值之和的一半。48非超级单体非强风暴低水平反射率因子的高值区位于中心，超级单体反射率因子的核心区偏向一侧，钩回波出现在风暴的右后方。49体散射现象是指雷达发射波束在强反射率因子区域散射到地面的能量被反射回云中的强回波，然后产生后向散射并考虑时间延迟而形成的异常回波。50三体散射回波(TBSS)的特征如下：异常回波强度通常 20分贝；(2)像细长的钉子一样，它从强回声区径向延伸；(3)径向速度很小，谱宽很大。这个回波，简称TBSS，可以作为识别大冰雹的特征之一。5