雷达气象学课件：2几种典型流场多普勒径向速度模式

1、几种典型流场和天气系统在PPI上的径向速度模式,1、晴空和大面积降水多普勒速度图像分析,2、对流风暴的多普勒速度图像分析,1、晴空和大面积降水多普勒速度图像分析,设：雷达天线作固定的低仰角探测一均匀流场，则Vf可略去不计，水平风速Vh在水平面上均匀，但随高度增加，风速大小、方向可以有变化。即Vr,Vh,风向均为向径r的函数。,（1.2）式,（1.3）式,天线所在方位,(1.1)式,实际风向,风向不变、风速随高度变化的各种多普勒速度图像分析,风向、风速均不随高度变化,风向不变，风速随高度线性变化,风向不变，风速随高度的增加先增后减,风向、风速均不随高度变化,(1.5)式,由(10.3)式可得：在

2、一定低仰角情况下，当取C值为0,3, 6, 9, 12,即可得到一系列径向线，见下图,（1.4）式,风向风速均不随高度变化的多普勒速度图,N,风向不变，风速随高度线性变化,此时有：,（1.6）,风速随高度变化的多普勒速度图,风向不变，风速随高度的增加先增后减,此时有,当 0 r r0,当 r r0,其中C1,C2为大于零的常数,风速随高度变化的多普勒速度图,一次实测大面积降水的多普勒天气雷达速度回波图 距离圈10km,分析： 1）零速度带近似平直，且通过雷达中心。 2）排除速度模糊，可分析风向各随高度不变，为东南偏东风。 3）正负中心牛眼分别 位于20km,300o方位和20km,120o方位

3、处，说明风速先增后减，在20km距离相应高度上的风速达极大值，亦即为先增后减的转折高度。,风速随高度不变、风向随高度变化的各种多普勒速度图像分析,风速随高度的增加不变的多普勒速度回波特征：各色标均收敛于测站中心。,风速不变，风向随高度线性地顺转,风速不变，风向随高度线性地逆转,风速不变，风向随高度增加线性地先逆转后顺转,风速不变，风向随高度线性地顺转,上图：风向由低层西南风随高度顺转为西风（零值带呈S形），有暖平流出现。,风向随高度作顺时针转变，多普勒径向速度的零值带呈S形。,风速不变，风向随高度线性地逆转,风向随高度作逆时针转变，多普勒径向速度的零值带呈反S形。,上图：风向由低层东南风随高度

4、逆转为东风，有冷平流出现。,风速不变，风向随高度增加线性地先逆转后顺转,风向风速均随高度变化的多普勒速度图像分析,风向随高度顺转，风速随高度增加而增加， 地面风不为零。,一次实测的大面积降水风向随高度变化的多普勒天气雷达速度回波图（最大可测半径为64km,距离圈16km仰角3.7o ，最大不模糊范围27.9m/s）,1）高度16km范围以内，零速度带由近及远逆转，说明16km高度以下风向随高度逆转，为冷平流； 2)高度16km-33km内，零值带自近及远地顺转，说明相应高度间隔内风向为随高度顺转的暖平流。 3）高度16km处风向切换转折高度由测高公式计算得约为1km.,一次实测的风向顺转，风速

5、先增后减多普勒速度回波图 仰角5o，最大显示距离40km，距离圈10km.,分析： 1)零速度带呈S 2)近距离范围(15km以内)的零速度带平直，呈东北偏北和西南偏南走向，然后分别顺转，到40km时已分别顺转到接近90o和270o方位。说明低层为较均匀的东南偏东风，然后随高度的增加，风向逐渐顺转为偏南风。 3)牛眼的速度极值中心高度由测高公式可得10km附近。,风向垂直方向不连续的多普勒速度图像分析,实测多普勒速度图像。 最大距离50km,仰角3o，距离圈10km,分析： 1.地面风 2.低层风 3.高层风 4.是否牛眼？ 5.最大风速的高度 6.风向突变高度：按测高公式，3o仰角和5km斜

6、离间隔的高度约为0.25km,梅雨期多普勒速度回波图。 最大距离150km，仰角5.1，距离圈20km,1)15km范围内零速度带呈西北东南走向，尔后急剧逆转，到约18km距离后的零速度带仍接近西北东南走向。 2)近地面处的低层为东北风，相应18km以外的高度为西南风（排除速度模糊）。 3)风向急剧逆转的距离间隔约为3km，由测高公式算得高度间隔为0.26km，说明在0.26km间隔内风向变化了180 4)40km最大速度值达25m/s,非均匀水平风场的多普勒速度图像分析,非均匀水平风场的多普勒速度图,N,非均匀水平风场的多普勒速度图,水平风场不连续的多普勒速度图像分析,冷锋的识别(冷锋切变线

7、): 冷锋后一般吹偏北风,冷锋前则吹偏南风.锋前有暖平流,锋后则冷平流. 识别冷锋位置的方法:1)零线是否有明显折角,且零线附近等 值线是否密集2)冷锋位于等值线密集带靠近远离速 度中心一侧,并向零线折角方向延伸3)折角位于测站以北,冷锋未过境,折角 位于测站以南,冷锋已过境.,向测站移动的中小尺度锋面 的实测多普勒速度回波图 距离圈为10km.,分析： 1）近距离圈，零速度带穿过显示中心且平直，呈东南西北走向，负距离区在其左下侧，正速度区在其右上侧，说明此处为西南风。 2）在零速度带西北侧约20km距离处突然转向北伸展，且转向零速度带两侧速度径线密集。说明突然转向的零速度线是正负径向速度的过

8、渡带，和锋面的位置相同。 3）锋面的左侧为负速度区，且其约15m/s的速度中心约在280o方向，由此可分析到锋后的风向为西北偏西风，风速15m/s。 4）根据前后两幅多普勒速度图像，预报员可大致得到锋面的移动速度，从而大致估计锋面过境的时间和锋后的风速。,2、对流风暴的多普勒速度图像分析,对于中小尺度流场系统的多普勒天气雷达速度图像分析采用“显示窗”的方法。 设显示窗位于雷达正北120km处，显示窗的尺寸为50km 50km,窗区示意图,窗区匀一着色，说明窗区内风速均为朝向测站,RAD,实例：显示窗中心位于雷达测站西南方，其方位240，距离雷达中心110km处，显示窗大小50km*50km.

9、窗内显示存在气旋特征。,流场及其相应多普勒径向速度图像,（气旋、反气旋）,一次强风暴（中尺度气旋）的多普勒速度回波图,1）在约58km、20o左右方位区域中，有一对正负速度中心，基本呈现方位对称，相距约7km 2）正负中心的速度值不同，左侧负速度值约为24-32m/s，右侧正中心速度值约为48m/s,中心之间为值不大的正速度带。 3）此中气旋随后派生出二个龙卷风 4）在图中47km、约345o方位区域内存在另一中尺度气旋，相距约3km，正中心速度24m/s,负中心速度-32m/s,其派生出一个龙卷风。,近海台风中心区域的多普勒速度 回波图距离圈50km.,分析 1）排除速度模糊干扰后，可见在4

10、5km左右，接近60o方位区域有一对呈现方位对称的正负速度中心，相距约40km，其间有一条平直的零速度带。 2）据蓝金模式，正负速度中心间距的中点即为台风中心位置。,中小尺度辐合辐散运动,一次实测下击暴流的多普勒速度图像,分析：图中西南方向的正负速度中心基本呈距离圈对称，其间明显存在一条零速度带。圆圈中存在辐散。,雷达测站（位于中心）从不同方向探测到的气旋、反气旋、辐合、辐散多普勒径向速度示意图,2012年7月第8号台风“韦森特” 基本速度图（广东阳江雷达站）。分辨率为1km，最大可测距离230km，仰角1.5。,分析 由图可见在离测站（圆心）40km左右，接近55方位区域有一对呈现方位对称的正负速度极值中心，零速度带呈顺S走向。在方位54离雷达64km处存在另一新生中尺度气旋(黑色圆圈）。,TVS雷达速度回波特征,1、几乎所有典型龙卷都生成于一个已存在的中尺度气旋中，且主要发生在核区内。,2、除最大