大冰雹在雷达图上的回波特征有哪些
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大冰雹在雷达图上的回波特征有哪些(一)
一次冰雹过程的雷达回波特征分析
邵东灵官殿镇地区位于湖南省衡邵盆地中部，属于亚热带季风湿润气候区，每年4—5月极易发生强对流天气，而强对流天气中的冰雹给农业生产带来的危害最严重。近年来，湖南省邵阳市新一代多普勒天气雷达已经建成并正式投入运行，在灾害性天气监测和预警方面发挥了重要作用。
近年来，国内对超级单体风暴也进行了一些研究。吴春霞等[1]对一次超级单体风暴特征进行了研究，吴春英等[2]认为逆风区是冰雹出现的强信号，江敦双等[3]认为超级单体风暴是降雹发生的一个直接影响系统，袁鹏飞等[4]对一次大冰雹天气进行了分析，认为强度>55 dBz的回波高度高于-20 ℃层高度，VIL值>60 kg/m2，回波顶高>12 km，有中气旋出现等，是降雹的可靠信号。
2012年4月30日16：30左右，湖南省邵阳市邵东县灵官殿镇、堡面前乡、石株桥乡突降大冰雹，冰雹直径10～20 mm。稻田里处处可见被砸成碗口大的洞，油菜、玉米、葡萄、蔬菜等各类农作物受损严重，受灾面积达2 118 hm2。此次冰雹共造成直接经济损失1 376.1万元。该文应用NCEP1°×1°再分析资料及邵阳新一代多普勒天气雷达资料，对此次过程从大尺度环流形势、物理量特征、雷达回波演变特征等方面进行综合分析，得出一些结论，以提高对冰雹等强对流天气的监测、预报和预警能力。
1 天气背景分析
2012年4月30日8：00，500 hPa甘肃东部至贵州东北部有一短波槽快速东移（图1），短波槽后为东北风，槽前西南风，邵东县灵官殿镇地区处于槽前西南气流中，西南风速达到20 m/s，700 hPa邵阳地区上空西南急流达到18 m/s，西南急流为此次冰雹输送了丰沛水汽和不稳定能量，850 hPa重庆—贵州—湖南西部有一西南涡生成，邵阳处在西南涡东部。
4月30日14：00，500 hPa短波槽发展东移至重庆至贵州一带，灵官殿镇处于槽前西南气流中，风速加大到24 m/s，地面图上灵官殿镇地区为热低压控制，说明低层西南涡切变线配合地面热低压，加强了辐合上升运动，触发对流不稳定能量释放，产生了有利于冰雹发生的超级单体，超级单体在高空偏西风引导下东移。
2 物理量分析
2.1 对流有效位能
对流有效位能（CAPE）是一个从自由对流高度到平衡高度测量自由对流层的累积浮力能得垂直积分指数，对流有效位能越大，越有利于强对流及冰雹天气的产生。
从图2可以看出，4月30日8：00，灵官殿镇地区CAPE指数为200 J/kg，14：00灵官殿镇地区CAPE指数上升为1 000 J/kg，增幅为800 J/kg。而29日
大冰雹在雷达图上的回波特征有哪些(二)
一次冰雹天气的雷达回波特征分析
作者：杨群超
0 引言
2007年成都“4.14冰雹灾害”发生于4月14日21时30分至23时，蒲江、彭州、郫县、眉山等地区出现了一次强对流天气过程，并出现大风冰雹灾害，持续时间45分钟，冰雹最大直径5cm，过程最大风速达10级，4个区（县、市）直接经济损失14 025万元。
1 环流背景分析
2007年4月14日08时500hPa，四川地区基本受西北气流控制，川西高原上存在小波动。到20时500hPa，成都站转为西风，700hPa成都西部地区出现弱切变，水汽充沛，850hPa和地面图上均出现辐合区。
2 不稳定能量分析
14日08点沙氏指数SI为-1.3℃，气团指数K 为25℃，到20时，SI为-3.6℃，K指数也逐渐增大至38.0℃，说明有强雷暴的可能。同时不稳定能量Ek由负转正，由稳定状态转入不稳定状态。
从20时温度—对数压力图得到，成都站存在明显的垂直风切变，有利对流性天气的发生。在650hPa附近有个逆温层，有利于不稳定能量的积累。而0℃层在600hPa等压面附近，对应高度3.7km，-20℃层在450hPa等压面附近，对应高度6.5km，有利于冰雹的生成。
大冰雹在雷达图上的回波特征有哪些(三)
雷达试题及答案
1、当波源和观测者做相对运动时，观测者接受到的频率和波源的频率不同，其（频率变化量）和（相对运动速度大小）有关，这种现象就叫做多普勒效应。
2、判断大冰雹最有效的方法是检查强回波(≥45dBZ)能否发展到（0°C）,特别是 （-20°C）等温线高度以上。
5、新一代天气雷达近距离目标物的探测能力受限的主要原因是（静锥区）的存在 。
6、天气雷达主要雷达参数有 （雷达波长）、（脉冲重复频率PRF）、脉冲持续时间（τ）和脉冲宽度（h）、（峰值功率）、（波束宽度）。
9、电磁波在降水粒子上的散射，是（天气雷达探测降水）的基础。
11、超级单体最本质的特征是具有一个（深厚持久的中气旋）。【大冰雹在雷达图上的回波特征有哪些】
12、在层状云或混合云降水反射率因子回波中，出现了（反射率因子较高的环形）区域，称之为零度层亮带。
13、可能导致谱宽增加的非气象条件有(天线转速)（距离）（雷达的
信噪比)
15、产生强降水的中尺度对流回波的多普勒速度特征是（强的风切变）、（ 强的辐合和形变）、（深厚的积云对流）、（旋转环流 ）
21、在径向速度图中，气流中的小尺度气旋（或反气旋）表现为一个（最大和最小的径向速度对），但两个极值中心的连线和雷达的射线（相垂直）。
23、边界层辐合线在新一代天气雷达反射率因子图上呈现为（窄带回波），强度从几个dBZ到十几个dBZ。
24、在比较大的环境垂直风切变条件下，产生地面直线型大风的系统有多单体风暴、飑线和超级单体风暴，它们的一个共同预警指标是
（中层气流辐合）。
28、单位体积中云雨粒子后向散射截面的总和，称为气象目标的（反射率）。
29、对于相同的脉冲重复频率，C波段雷达的测速范围大约是S波段雷达测速范围的（1/2）。
31、新一代天气雷达回波顶高产品中的回波顶高度（小于云顶高度） 。
33、垂直风廓线产品VWP对分析（高低空急流、垂直风切变、热力平流类型 ）是有用的。
34、中气旋是风暴尺度环流，它能由（切变尺度 、持续时间尺度、 垂
直方向伸展厚度）来衡量。
35、湿下击暴流的预警指标是（云底以上的气流辐合、反射率因子核心的下降） 。
36、相比雨量计估计降水，雷达估计降水量的优点为（空间分辨率高）、
（范围大）。
38、飑线的（断裂处）往往是强天气容易发生的地方。
39、相对风暴螺旋度是衡量（风暴旋转）潜势的物理量
41、飑线是呈（线性排列）的对流单体族，其长和宽之比大于（5：1）
42、（稳定性和持续性）是超级单体与其他强风暴的主要区别。
43、强降水超级单体风暴通常在低层具有丰富水汽、较低LFC（自由
对流高度）和弱的对流前逆温层顶盖的环境中得以发展和维持。
44、中气旋是与强对流风暴的（上升气流）和后侧（下沉气流）紧密
相连的小尺度涡旋，该涡旋满足一定的（切变、垂直伸展和持续性）判据。
46、大冰雹的产生与（风暴上升气流的强度和尺度）以及跨越上升气
流的（相对风暴气流）有关。【大冰雹在雷达图上的回波特征有哪些】
47、雷电是由积雨云中冰晶（温差起电）以及其它起电作用所造成的
云与地之间或云与云之间的放电现象。一般当云顶发展到（ -20 ℃）等温线高度以上时，云中便有了足够多的冰晶，因此，就会出现闪电和雷鸣。
49、在强台风雷达回波模式中，总是存在的回波带是（螺旋雨带）。
1、 图上标出每条电磁波属于哪种折射
2、 后向散射截面σ定义
答案：理想散射体，其截面为σ ，它能全部接收射到其上的电
磁波，并全部均匀散射出去，其散射到雷达天线的电磁能
流密度恰好等于等距离上实际散射体返回雷达天线的能
流密度，则截面σ为后向散射截面
3、 什么是天线增益：
答案：天线方向上某一距离上单位面积的能流密度与均匀散射时
同等距离上的能流密度之比
4、 什么是脉冲重复频率
答案：每秒产生的触发脉冲的数目
5、 0 dBZ代表多少反射率因子单位？ －10dBZ、30dBZ和40dBZ分别代表多少反射率因子单位？
答案：0.1、1000、10000（mm6/m3）
6、 目前雷达采用哪几种体积扫描模式
答案：VCP11 --- VCP11（scan strategy #1，version 1）规定
5分钟内对14个具体仰角的扫描方式。
VCP21 --- VCP21 （scan strategy #2，version 1）规定
6分钟内对9个具体仰角的扫描方式。
VCP31 --- VCP31 （scan strategy #3，version 1）规定
10分钟内对5个具体仰角的扫描方式。
VCP32 --- VCP32（scan strategy #3，version 2）确定的
10分钟完成的5个具体仰角与VCP31相同。不同之处在于VCP31使用长雷达脉冲而VCP32使用短脉冲。
WSR-98D未定义VCP32。
10、普通地物杂波特点：
答案：指有高塔或山脉等地物在雷达波束正常传播情况下造成的
杂波，一般发生在距雷达较近的地方，对于任一特定的仰角，典型的固定地物杂波污染从一个体扫描到下一个体扫描很少有变化，并且大多数时间都会出现。一般都有较高的反射率，其径向速度接近零。
11、杂波信号与气象信号的区别：
答案：一个杂波信号的特征是具有较高的回波功率，径向速度以
零为中心分布，谱宽很窄。一个气象信号具有变化的回波功率，径向速度很少以零为中心分布
13、 雷达速度图上“紫色”的意义
答案：在多程回波出现叠加的情况下，对于出现回波叠加的库，
如果功率比超过阈值，较小回波对应目标位置将标为紫色，若果功率比不超过阈值，则所有叠加的回波对应的目标距离处将标为紫色
14、简述右图展示的雷达站附近上空风场
特征
答案：风向随高度顺时针旋转
风速不随高度变化
15、简述右图展示的雷达站附近上
空风场特征
答案：风向不随高度变化
风速随高度先增后减
有低空急流
16、简述右图展示的天气系统位置
和雷达站附近上空风场特征
答案：冷锋移过雷达站
冷锋后部为西北风，风向随
高度逆时针旋转，冷锋前为西南风。
大冰雹在雷达图上的回波特征有哪些(四)
一次冰雹天气过程的综合分析
摘 要：本文主要使用常规天气资料、卫星云图和雷达回波资料分析1998年8月12日主要发生在巴彦淖尔市及包头和呼市的降雹天气，分析得出：（1）这次降雹天气发生在08时500 hPa大风轴强中心、沙氏指数SI负值中心及850 hPa与500 hPaθse差值正中心的下风方，对应各中心低层的湿比有效位能为高能舌；（2）卫星云图上是一个边缘整齐光滑的对流积雨云团；（3）雷达回波有明显的V型缺口和悬挂回波特征。关键词：影响系统 物理量 卫星云图 雷达回波中图分类号：P4
文献标识码：A
文章编号：1672-3791（2013）07（b）-0237-011998年8月12日下午16时至20时左右，在我市及包头和呼市部分地区出现了一次强降雹天气，造成了不同程度的雹灾。这次降雹集中在东经106°E至11l°E之间，黄河以北大青山以南的一狭长地带内，基本上呈东西走向，并每隔几十公里出现“蛤蟆跳”现象。16～17时雹云从巴市乌后旗西乌盖沟至乌中旗两狼山口之间向东南方向移动，出山后入侵河套农区，并开始出现降雹。最大雹粒直径2.5～3.0公分，最长持续时间20分钟以上，使乌中旗、临河市、五原县九个乡镇苏木造成灾害，总成灾面积91168亩，死羊50只，伤一人。19时30分左右包头地区的国庆、东园降雹，最大有鸡蛋大，12000亩农作物受灾，严重的甚至绝收。20时呼市地区降黄豆大冰雹，无灾。1 大尺度环境场及影响系统分析8月12日08时300hPa天气图上，黄河中段向北到蒙古国，然后一直向东至我国东北的大部分地区（42°N以北，98～130°E）为宽广的低槽区，对应500 hPa天气图上该区域也为低槽区，从贝加尔湖到哈密一线有一槽存在，在蒙古国至我区阿盟的巴彦毛道（40～45°N，105°E）有一零下16℃的冷中心，在包头至成都还有另一短波槽。河套地区处在阶梯槽中，北部槽区前部，受西北偏西气流控制。配合贝加尔湖到哈密的低槽在700 hPa和850 hPa图上都有相对前倾的槽与其相配。同时从低槽区的西侧到南面在300 hPa到700 hPa均有一条明显的比较窄的先西北后偏西的大风轴，风向转变基本集中在河套地区，在大风轴上，500 hPa位于河套西北附近有强风速中心。另外700 hPa图上，沿黄河中段一线（40°N附近）有明显的风速切变，850 hPa这一带则有西南或偏南气流存在，起到输送暖湿空气的作用。地面图上在中蒙边境（105°E，42°N）附近有一低压区，配合有平直的冷暖锋。以上分析看出，在降雹区低层为西南暖湿气流，而中高层则存在冷平流，符合上干冷、下暖湿的天气条件。2 物理量条件分析2.1 沙氏指数SI沙氏指数SI是表示对流层中下层稳定度的定量指标。8月12日08时沙氏指数分布图（图略）上，在河套的西北角有范围比较大的为-4 ℃的低值中心，表示中低层存在不稳定。这次降雹就出现在这一低中心的下游，从平流的观点看，这个区域是不稳定和将要变得不稳定的区域。2.2 500 hPa风场和湿比有效位能场分析500 hPa风场和低层能量场，在河套的西北角500 hPa大风轴上有16 m/s的强风速中心。湿比有效位能垂直剖面图（图略）上，在强风速中心的低层有一高能舌，降雹就发生在风速中心及高能舌的下风方。2.3 假相当位温θse从850 hPa与500 hPaθse差值的分布图（图略）可以看山，在河套西北角有一正值中心，说明此处中层有不稳定层存在，而且具备了上干冷、下暖湿的条件，降雹也出现在此中心的下风方。3 卫星云图分析从8月12日每隔一小时发送的GMS卫星云图看出，影响这次降雹天气过程主要是对流积雨云团。14时，在河套北部到西北附近已有一条由小云团或单体组成的不连续的云带，其中靠近河套西北附近的小云团Cl发展很快。15时发展成比较大的云团，呈东西走向，到了16时云团的范围扩大，在高空风的影响下，云团的上风方边缘清楚，结构紧密，下风方边缘模糊，有云向东伸展，云顶温度在-30 ℃以下，说明云层深厚，对流强烈，此时在云团C1的右后侧出现积雨云团C2。根据有关资料，16时左右，在巴市的五原、乌中旗出现降雹。17时云团C2并入Cl（图略），C1云团向东南方向发展，范围更大，西到西北部，云团的边缘更加光滑整齐，此时临河正处在云团的上风边缘处，17时左右开始降雹。18时云团C1继续向偏东方向移动，云顶温度约-39 ℃。19时云团Cl东移并处在包头市的上空，云团西南部的云顶温度略有下降，云团结构紧密。19时30分左右，包头开始降雹。到了20时，云团的西北部分结构开始松散，而西南到南部的部分边缘清楚，结构紧密，东部似有云砧向东伸展，云体范围开始减小，此时云团已进入呼市上空，呼市有降雹，但无灾。21时，云团明显减弱，降雹天气结束。对流云团从14时到21时，持续时间8个小时。4 雷达回波分析对流云团C1位于包头市上空时，位于包头市市区的711三公分波长数字化雷达在降雹前后观测到—系列回波图。其中最有雹云回波特点的是19时10分和19时25分。19时10分PPI图（图略）上，在测站东北部10～40公里之间有复合单体，最强的回波中心位于复合单休的西南，距测站东北方向12～18公里之间，中心强度60～65 dbz，主体面积约30×10平方公里，在其后部有十分明显的V型缺口。RHI图（图略）上，主体回波高度11.5公里，回波强度60～65 dbz，强度50 dbz的回波高度8公里。19时25分PPI图上，主要回波分布在测站东到东北部20～55公里之间，强中心位于测站东部21～30公里之间，强度60～65 dbz，面积约25×20平方公里。RHl图上，主体回波高度12公里，强度60～65 dbz，有明显的悬挂体回波结构。这些都是雹云的典型特征。5 结语（1）这次降雹发生在08时500 hPa大风轴强风中心、SI负值中心及850 hPa与500 hPaθse差值正中心以及低层湿比有效位能高能舌的下风方，在黄河以北、大青山以南的狭长地带内。（2）这次降雹产生在边缘整齐光滑的对流积雨云团中，此云团14时在上述三个中心的下风方附近生成，在向偏东方向的移动中发展，21时以后减弱消亡，持续时间8小时。（3）这次降雹的雷达回波是一个复合单休，中心强度60～65 dbz，高度11～12公里，有明显的V型和悬挂回波特征。参考文献[1] 白肇烨，徐国昌，等.中国西北天气[M].北京：气象出版社，1991，3.[2] 顾润源.内蒙古自治区天气预报手册[M].北京：气象出版社，2012，7.
大冰雹在雷达图上的回波特征有哪些(五)
卫星云图、雷达回波在暴雨分析预报中的应用
摘要 针对1995年7月到2009年6月每年出现的暴雨和大暴雨的天气，对每一次暴雨天气过程的预报都充分利用卫星云图及暴雨预报中所积累的实践经验，摸索出了利用卫星云图、云系特征及雷达回波与天气形势相结合预报强降水的做法，归纳出了特大暴雨前的云场模式，提高了暴雨预报的准确率。
关键词 卫星云图；雷达回波；暴雨；应用
中图分类号 P457.6 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）04-0226-02
暴雨突发性强，预报难度大，能够准确预报强降水过程，对提高气象部门的知名度和降低人们生命财产的损失具有重要作用。在预报实践中，充分利用卫星云图分析及暴雨研究预报中所积累的实践经验，摸索出了利用卫星云图、云系特征及雷达回波与天气形势相结合预报强降水的做法，归纳出了特大暴雨前的云场模式，提高了对暴雨预报的准确率。1995年7月到2009年5月本站共发生5次暴雨、1次大暴雨天气过程，都予以准确预报。现针对卫星云图、雷达回波在暴雨分析预报中的应用进行探讨。
1 利用卫星云图与天气形势结合预报强降水
1.1 利用红外及可见光云图上云带中特别白亮的云团预报未来24 h暴雨中心区
这对于单一变化不快的天气系统预报效果非常好。由增强显示云图或亮云团中的测站在当时自动站中的1 h雨量实况可以估计暴雨的中心强度[1-2]。例如：2005年7月11日的大暴雨天气过程具有局地性降水过程开始急、结束快、雨强大、强降水持续时间短的特点，朝阳出现了雷雨大风冰雹的强对流天气，强降水时间是15：50―17：52，降水量为124.7 mm，根据降水量自记显示16：00―17：00降水量达104.5 mm，16：19风速可达19 m/s，16：27―16：29降雹，冰雹直径为8 mm。
卫星云图显示：副热带高压边缘西南暖湿气流中的不稳定云系与短波槽前阻塞高压后的南北向稳定云系相遇，构成大拐弯状态的云系。在拐角点处有新的白亮云团发展，其位置在朝阳南部，即暴雨区的发生范围。冷空气南下过程比较复杂，利用云图分析高低空急流的配置做暴雨预报，不同的地区经历了锋生与锋消的过程，冷锋中段出现了3次冷空气的分股扩散，激发了对流性降水的出现。
1.2 利用卫星云图[1]的急流云系特征确定高低空急流轴的位置
由700 hPa或850 hPa上的风场定出低空急流轴的位置，再根据高低空急流轴的配置（平行或交叉）的模式可以做暴雨预报。例如：2008年7月14日的局地暴雨，实况雨量本站23.3 mm，四合当和沟门子镇雨量分别为70.5 mm和75.0 mm。红外云图上西南-东北走向的副热带急流卷云线的出现并向北伸展到华北西北部，这是急流加强的表示，这条急流卷云线即代表高空急流轴，当它和低空急流轴趋于平行时，这是暴雨可能出现的征兆。根据红外云图和可见光云图相重的白亮云区，配合天气图上700 hPa（或850 hPa）低空急流轴的位置可以确定暴雨区的大致位置、走向和路径。暴雨区位于低空急流轴的左侧，走向与低空急流轴一致，且位于低空急流中心的前方和高空急流中心的右方高低空急流轴的区域。暴雨区的未来路径沿着高空急流轴即云图上急流卷云线的方向。这次暴雨在其副高边缘的积云带就是东南水汽输送带的形象反映，它在云图上非常清楚，高低空的急流配置对于暴雨区的预报也有着一定的参考价值。
1.3 从中低纬系统的相互作用分析大暴雨的产生
朝阳大暴雨主要与中低纬系统[2]的相互作用有关，而参与中低纬系统主要是台风与低压。这在卫星云图上反映清楚，故云图是分析中低纬系统相互作用的有力工具。但由于相互作用的过程比较复杂，故又不能单纯地依靠云图，最好是卫星云图、天气图和物理量分布图综合使用，以达到更好的暴雨预报效果。例如，1996年6月19日降水量52.8 mm，个别乡镇洪水成灾（因为当时无雨量点），台风减弱成低压后往往与北方冷锋云带相结合，这时减弱的台风云系加强。在台风附近或它的北侧，气流辐合最明显，垂直运动也最强，加之有冷暖空气的温度对比，而且与冷锋相联系的高空西风急流正好位于台风的北方，为暴雨区提供了有利的辐散条件。因此在冷锋云系与台风云系相交的地方，产生强烈的降水，主要降水区位于台风的北侧或东北侧[3-4]。
2 利用云系特征与天气形势结合预报强降水
（1）当天气图上出现大的降水的可能形势时，用局地云系特征以及其他形势场的发展演变，以确定未来24 h内本地有无强降水系统影响
（2）当降水系统已向本区移来，局地已由高云发展为中云，根据云系的宏观物理特征，诊断云系的降水能力，做出未来24 h的雨量趋势预报。受冷空气和副热带高压的共同影响，朝阳市在7月5日出现了入汛以来影响区域最广、强度较大的一场区域性大到暴雨天气过程。各乡镇的降水量都超过了50 mm，其中四官营子镇降水67.3 mm。4日下午，从1次/h的卫星云图及本地的云系发现自西南向东北方向有一降水云团缓缓移来，因此就报出了未来24 h将有一次比较大的降水过程。4日21：00大到暴雨的踪迹显露无疑，于是进一步明确了大到暴雨的准确落区。5日2：00大到暴雨的“先头部队”抵达了朝阳市的边缘，西部地区开始降雨，紧接着本站降水开始。部分雨量站出现大雨，其中5个地方的降水量已经超过了50 mm，6：48，根据云系的宏观物理特征，诊断云系的降水能力，作出未来6 h内还将出现20～30 mm的降水，并发布预警信号。
（3）条件允许时，用本区的常规云状、云量资料分析云场强度，据此做出未来6～12 h暴雨落区预报（用于发布暴雨预警信号）。2003年6月9日的暴雨，实况雨量50.7 mm，就是根据（1）与（2）2点监视一个华北气旋的活动发布了朝阳暴雨预报，2008年7月14日用本方法做了一次局地暴雨预报，均取得良好的效果。
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