1、第七章多普勒天气雷达回波的识别和分析本章内容 基本概念 多普勒天气雷达径向速度场分析技术与方法一、多普勒径向速度一、多普勒径向速度的识别与分析的识别与分析 晴空和大面积降水多普勒速度图像分析 对流风暴的多普勒速度图像分析二、几种典型流场和二、几种典型流场和天气系统在天气系统在PPIPPI上的上的径向速度模式分析径向速度模式分析 非气象回波 气象回波非降水回波 气象回波降水回波三、雷达回波的识别三、雷达回波的识别与分析与分析一、多普勒径向速度的识别与分析实际为西风实际为西风各层实际风向的确定方法由多普勒速度图估算各层实际风向方法P276图10.2环境风场多普勒径向速度图各高度层风向假设：风速随高
2、度增加不变化的均匀流场由多普勒速度图估算各层实际风向方法各高度层风向设：当雷达指向零速度带上的点2时，其径向方位是330，则该点的实际风向是 33090，由于邻近的负速度区在其左侧，所以真实的风向应为：330- 90= 240。与此类似，带上点6的径向方位是150，负区在其左侧，真实风向应为150+ 90=240。以此类推，点3、5上的真实风向分别为300- 90=210和120+90=210，点1，7上的真实风向为：0- 90=270和180+ 90=270在地面，雷达站的零速度带是东西向的，所以地面风为南风，风向为180多普勒天气雷达径向速度场分析技术与方法 多普勒零径向速度线特征是否与向
3、径平行平行：平行：在不同高度上的风向相同；平行且通过原点（即测站）：平行且通过原点（即测站）：从地面到高空的风向完全相同与向径不平行（曲线）：与向径不平行（曲线）：风向随高度风向随高度发生变化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，可能存在锋面、辐合线、槽线等流场配合正负中心的分布情况和回波强度可以分析出天气系统形势。 走向是否与距离圈平行 平行且正负中心沿径向排列平行且正负中心沿径向排列：零径向速度线为辐合线或辐散线。 零线为闭合曲线零线为闭合曲线：不同高度上存在风向辐合，即垂直切变。 * *朝向雷达分量（朝向雷达分量（负）和远离雷达分量（）和远离雷达分量（正）分
4、布特征。分布特征。 范围是否大致相同，且关于原点对称范围是否大致相同，且关于原点对称是是：不同高度上水平流场的基本气流一致； 否否：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。多普勒天气雷达径向速度场分析技术与方法 大片正区和负区是否与向径对称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有无紧密相邻的成对强小尺度正负中心存在存在 排列较近（2050Km）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 有无多普勒径向速度等值线密集带存在有无多普勒径向速度等值线密集带存在通常存在锋
5、面或飑线。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 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；若成近似圆形排列，可能存在中尺度气旋。多普勒天气雷达径向速度场分析技术与方法二、几种典型流场和天气系统在 PPI上的径向速度模式分析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。sin)(cos)cos()()(0fhRvvv)( cos)(arccos
6、C)(rrVCrVPPIhr值，则上式为：固定的取一系列同特征，令上等径向速度廓线的不为研究)(coscos)()(rrVrVhr（10.1）式）式（10.2）式）式天线所在方位天线所在方位(8.81)式式实际风向实际风向1、晴空和大面积降水多普勒速度图像分析风向不变、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、风速均不随高度变化此时有：)(cos)(arccosrrVCh(10.3)式式由(10.3)式可得：在一定低仰角情况下，当取C值为0,3, 6, 9, 12,即可得到一系列径向线，见下图00cosarccosVC（10.2）式）式0)( r是常值其中00,V0)
7、(VrVh：式得径向速度廓线方程代入)2 .10(图图10.3图图10.4风向不变，风速随高度线性变化风向不变，风速随高度线性变化0)( rrCVrVh10)(此时有：010cos)(arccosrCVC（10.4）增加线性减小）取负值时，风速随高度增加线性增加，取正值时，风速随高度11(CC图图10.6风向不变，风速随高度的增加先增后减风向不变，风速随高度的增加先增后减0)( rrCVrVh10)(此时有rCrCCVrVh20210)()(当 0 r0其中C1,C2为大于零的常数风向不变，风速随高度先增后减，且地面和风向不变，风速随高度先增后减，且地面和最高高度风速均为零最高高度风速均为零一
8、次实测大面积降水的多普勒天气雷达速度回波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距离圈10km分析：分析：1）零速度带）零速度带近似平直，且近似平直，且通过雷达中心。通过雷达中心。2）排除速度）排除速度模糊，可分析模糊，可分析风向各随高度风向各随高度不变，为东南不变，为东南偏东风。偏东风。3）正负中心）正负中心牛眼分别牛眼分别 位位于于20km,300o方位和方位和20km,120o方方位处，说明风位处，说明风速先增后减，速先增后减，在在20km距离距离相应高度上的相应高度上的风速达极大值，风速达极大值，亦即为先增后亦即为先增后减的转折高度。减的转折高度。风速随高度不变、风向随高度
9、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N例：左图中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。图图10.8风速不变，风向随高度线性地顺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。例：下图风向由低层东南风随高度逆转为东风，有冷平流出现。图图10.9风速不变，风向随高度增加线性地先顺转后逆转风向风速都随高度变化的多普勒速度图像分析图图10.10风向随高度顺转，风速随高度增加而增加，风向随高度顺转，风速随高度增加而增加，地面风不
10、为零。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雷达速度回波图（最大可测半径为（最大可测半径为64km,距离圈距离圈16km仰角仰角3.7o ，最大不模糊范围，最大不模糊范围27.9m/s）1）高度）高度16km范范围以内，零速度围以内，零速度带由近及远逆转，带由近及远逆转，说明说明16km高度高度以下风向随高度以下风向随高度逆转，为冷平流；逆转，为冷平流；2)高度高度16km-33km内，零值内，零值带自近及远地顺带自近及远地顺转，说明相应高转，说明相应高度间隔内风向为度间隔内风向为随高度顺转的暖随高度顺转的暖平流
11、。平流。3）高度）高度16km处处风向切换转折高风向切换转折高度由测高公式计度由测高公式计算得约为算得约为1km.一次实测的风向顺转，风速先增后减多普勒速度回波图一次实测的风向顺转，风速先增后减多普勒速度回波图仰角仰角5o，最大显示距离，最大显示距离40km，距离圈，距离圈10km.分析：分析：1)零速度带呈零速度带呈S2)近距离范围近距离范围(15km以内以内)的的零速度带平直，零速度带平直，呈东北偏北和呈东北偏北和西南偏南走向，西南偏南走向，然后分别顺转，然后分别顺转，到到40km时已分时已分别顺转到接近别顺转到接近90o和和270o方位。方位。说明低层为较说明低层为较均匀的东南偏均匀的东
12、南偏东风，然后随东风，然后随高度的增加，高度的增加，风向逐渐顺转风向逐渐顺转为偏南风。为偏南风。3)牛眼的速度牛眼的速度极值中心高度极值中心高度由测高公式可由测高公式可得得10km附近。附近。风向垂直方向不连续的多普勒速度图像分析风向突变风向突变90o，上下两层风，上下两层风速先增后减图像速先增后减图像图像分析：1）地面：静风2）上下层风向相差90度3）低空为东南风急流中心，风速随高度先增后减；上层为西南风，风速先增后减；但这两个急流的空间分布不均匀，低空东南风急流有辐合。这是因为Toward方向有折叠，而Awary方向没有；高空西南风急流Toward方向折叠了二层，Awary方向折叠了三层，
13、所以有速度的辐散风向突变风向突变180o，上下两层风速先增后减图像，上下两层风速先增后减图像图像分析：1）地面地面：C2）低空低空：东风急流，有水平辐合 (T方向30海里/小时, A方向17海里 /小时)3）高空高空：西风急流，没有明显的辐合、辐散。 (T方向、A方向最大风速为：44海里/小时)实测多普勒速度图像。实测多普勒速度图像。最大距离最大距离50km,仰角仰角3o，距离圈，距离圈10km分析：分析：1.地面风地面风2.低层风低层风3.高层风高层风4.是否牛是否牛眼？眼？5.最大风最大风速的高度速的高度6.风向突风向突变高度：变高度：按测高公按测高公式，式，3o仰仰角和角和5km斜离间隔
14、斜离间隔的高度约的高度约为为0.25km梅雨期多普勒速度回波图。梅雨期多普勒速度回波图。最大距离最大距离150km，仰角，仰角5.1，距离圈，距离圈20km1)15km范围内零范围内零速度带呈西北东速度带呈西北东南走向，尔后急南走向，尔后急剧逆转，到约剧逆转，到约18km距离后的零距离后的零速度带仍接近西速度带仍接近西北东南走向。北东南走向。2)近地面处的低近地面处的低层为东北风，相层为东北风，相应应18km以外的高以外的高度为西南风（排度为西南风（排除速度模糊）。除速度模糊）。3)风向急剧逆转风向急剧逆转的距离间隔约为的距离间隔约为3km，由测高公，由测高公式算得高度间隔式算得高度间隔为为0
15、.26km，说明，说明在在0.26km间隔内间隔内风向变化了风向变化了1804)40km最大速度最大速度值达值达25m/s非均匀水平风场的多普勒速度图像分析图图10.22 a图图10.22 b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): 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.图图10.16-2锋面移向测站时速度图解释:(锋面在测站的西北方)1、零值线
16、呈90度的折角 雷达附近零线呈东南-西北走向，所以测站周围吹西南风，风速先增后减，出现两个“牛眼”（急流中心）故低空有西南风急流，“牛眼”中心风速为37海里/小时。2、锋后，根据零线的走势 西北方有一个“牛眼”为趋向雷达方向的西北风，风速随高度先增后减，中心极值为44海里/小时。3、根据风速、风向分析判断它是一条锋面正接近本站。图图10.16锋面位于雷达站上空多普勒速度图像分析：（锋面从西北方向移到雷达站上空）1）零线呈折角，而折角正在测站，地面风速约为20海里/小时2）锋后为西北风，风速随高度增加 锋面从西北方移过雷达站 锋前为西南风、锋后为西北风 在两个风区，风速从地面的20海里/小时增至
17、边缘高度处的约40海里/小时图图10.16-1锋面移过雷达站的多普勒速度图像分析：1）在雷达站的东南方，零线顺时针转变（S形），冷锋前有暖平流，风速随高度增加；2）冷锋后风向随高度逆时针转（反S），风速随高度增加，有冷平流；3）地面：C*预报员可根据前后两幅多普勒速度图大致得到锋面的移动速度，大致估计锋面过境的时间和锋后的风速。向测站移动的向测站移动的中小尺度锋面中小尺度锋面的实测多普勒速度回波图的实测多普勒速度回波图距离圈为距离圈为10km.分析：分析：1）近距离圈，零速度带穿过显示）近距离圈，零速度带穿过显示中心且平直，呈东南西北走向，中心且平直，呈东南西北走向，负距离区在其左下侧，正速度
18、区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。在其右上侧，说明此处为西南风。2）在零速度带西北侧约）在零速度带西北侧约20km距距离处突然转向北伸展，且转向零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突然转向的零速度线是正负径向速度的过渡带，和锋面的位置相速度的过渡带，和锋面的位置相同。同。3）锋面的左侧为负速度区，且其）锋面的左侧为负速度区，且其约约15m/s的速度中心约在的速度中心约在280o方方向，由此可分析到锋后的风向为向，由此可分析到锋后的风向为西北偏西风，风速西北偏西风，风速15m/s。4）根据前后
19、两幅多普勒速度图像，）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度，从而大致估计锋面过境的时间和锋后的风速。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中尺度气旋与反气旋流场及其相应多普勒径向速度图像蓝金模式的气旋速度分布示意图蓝金模式的气旋速度分布示意图气旋环流的速度气旋环流的速度气旋半径气旋半径)1RrrcV（)/2RrrcV（RVcRVcRcVRcRrmax2max12max1ma
20、x/V，时，当1)气旋运动关键参数气旋运动关键参数：核半径核半径R的大小和该的大小和该半径处的最大旋转速半径处的最大旋转速度。度。2)从旋转速度为零的从旋转速度为零的气旋中心到气旋中心到R半径范半径范围内，旋转速度围内，旋转速度V随随半径线性增加。半径线性增加。3)在在R范围以外，旋转范围以外，旋转速度与半径成反比递速度与半径成反比递减。减。R:中尺度气旋的核半中尺度气旋的核半径（中气旋的尺度是径（中气旋的尺度是用用R核半径的大小来核半径的大小来衡量的）衡量的）c1,c2为常数。为常数。旋转核区旋转核区从雷达（位于中心）四个不同方向探测到的中尺度气旋多普勒径向速度 图像受环境南风影响的中气旋速
21、度图受环境南风影响的中气旋速度图大气旋中两小气旋中心连线与雷达视线垂直的图像大气旋中两小气旋中心连线与雷达视线垂直的图像大气旋中两小气旋中心连线与雷达视线成大气旋中两小气旋中心连线与雷达视线成45o角时的图像角时的图像一次强风暴（中尺度气旋）的多普勒速度回波图一次强风暴（中尺度气旋）的多普勒速度回波图1）在约）在约58km、20o左右左右方位区域中，有一对正负方位区域中，有一对正负速度中心，基本呈现方位速度中心，基本呈现方位对称，相距约对称，相距约7km2）正负中心的速度值不）正负中心的速度值不同，左侧负速度值约为同，左侧负速度值约为24-32m/s，右侧正中心速，右侧正中心速度值约为度值约为
22、48m/s,中心之间中心之间为值不大的正速度带。为值不大的正速度带。3）此中气旋随后派生出）此中气旋随后派生出二个龙卷风二个龙卷风4）在图中）在图中47km、约、约345o方位区域内存在另一中尺方位区域内存在另一中尺度气旋，相距约度气旋，相距约3km，正，正中心速度中心速度24m/s,负中心速负中心速度度-32m/s,其派生出一个其派生出一个龙卷风。龙卷风。近海台风中心区域的多普勒速度回波图近海台风中心区域的多普勒速度回波图距离圈距离圈50km分析分析1）排除速）排除速度模糊干扰度模糊干扰后，可见在后，可见在45km左右，左右，接近接近60o方位方位区域有一对区域有一对呈现方位对呈现方位对称的
23、正负速称的正负速度中心，相度中心，相距约距约40km，其间有一条其间有一条平直的零速平直的零速度带。度带。2）据蓝金）据蓝金模式，正负模式，正负速度中心间速度中心间距的中点即距的中点即为台风中心为台风中心位置。位置。2010年第三号台风年第三号台风“灿都灿都” 雷达强度回波图雷达强度回波图2009.6.27上午上午1:00香港雷达回波强度图，显示热香港雷达回波强度图，显示热带低气压浪卡正在大亚湾沿岸附近登陆。带低气压浪卡正在大亚湾沿岸附近登陆。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一次实测下击暴流的多普勒速度图像分析：分析：图中西图中西南方向南方向的正负的正负速度中速度中心基本心
24、基本呈距离呈距离圈对称，圈对称，其间明其间明显存在显存在一条零一条零速度带。速度带。辐散辐合中尺度气旋结合的多普勒速度图像分析从雷达（位于中心）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中尺度气旋中的龙卷涡旋特征(TVS)图像分析TVSTVS雷达速度回波特征雷达速度回波特征1、几乎所有典型龙卷都生成于一个已存在、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。的中尺度气旋中，且主要发生在核区内。2、除最大的和最近的龙卷外，其它龙卷的尺除最大的和最近的龙卷外，其它龙卷的尺度都小于雷达的波束宽度，因此，龙卷巨大度都小于雷达的波束宽度，因此，龙卷巨大的转动速度
25、在雷达波束内被完全平滑掉了。的转动速度在雷达波束内被完全平滑掉了。相应的龙卷涡旋特征（相应的龙卷涡旋特征（TVS)TVS)的多普勒速度不的多普勒速度不能反映出龙卷的范围和大小，只能反应出存能反映出龙卷的范围和大小，只能反应出存在在TVSTVS而不能完全确定有龙卷风产生，但可以而不能完全确定有龙卷风产生，但可以肯定存在较严重的灾害性天气。肯定存在较严重的灾害性天气。3、TVS的一个不变的特征是正负径向速的一个不变的特征是正负径向速度峰值正好相距一个波束宽度。度峰值正好相距一个波束宽度。TVS位于气旋中心的图像位于气旋中心的图像TVS位于气旋中心东北位于气旋中心东北4.5km处处雷达波束穿过气旋中
26、心，且穿过雷达波束穿过气旋中心，且穿过TVS存在存在一个速度差。一个速度差。两个辐散气流并存的图像 低空强水平辐散的下击暴流，有时可低空强水平辐散的下击暴流，有时可能成群发生，当其中两个下击暴流相互接能成群发生，当其中两个下击暴流相互接近时，这两个辐散流场便出现了相互作用。近时，这两个辐散流场便出现了相互作用。两个大小和强度相同辐散区的图像两个大小和强度相同辐散区的图像与上图相同，但东北部的辐散中心核区和速度与上图相同，但东北部的辐散中心核区和速度都较小都较小中气旋和辐合辐散气流的多普勒速度回波图和探测距离的关系绕流图像分析绕流现象：在强对流天气的强回波中心区，绕流现象：在强对流天气的强回波中
27、心区，存在存在移动速度较小，对中层环境风场起着移动速度较小，对中层环境风场起着阻碍作用阻碍作用，有些象，有些象气流中的障碍物气流中的障碍物，环境，环境气流被这种移动较慢的高强度回波中心分气流被这种移动较慢的高强度回波中心分成两股，气流在其两侧被加速到极大值，成两股，气流在其两侧被加速到极大值，绕过中心区后向下风方向移动并逐渐减速，绕过中心区后向下风方向移动并逐渐减速，直到和环境风速相同，而正对环境风向的直到和环境风速相同，而正对环境风向的高强回波中心区的前部和后部，风速明显高强回波中心区的前部和后部，风速明显减少，这种现象称为绕流。减少，这种现象称为绕流。环境南风绕流由于处于南风，显示窗中没有
28、负速度区，高强回波中由于处于南风，显示窗中没有负速度区，高强回波中心的两侧速度模糊阶段，为正速度的极值区。心的两侧速度模糊阶段，为正速度的极值区。与上图相似，但环境风为与雷达视线成与上图相似，但环境风为与雷达视线成45o夹角，夹角，两个正速度中心互相倾斜。两个正速度中心互相倾斜。环绕雷暴与上图相似，但与上图相似，但环境风向和雷达视线垂直环境风向和雷达视线垂直。分析图像，可看出辐合辐散、气旋反气旋特征。分析图像，可看出辐合辐散、气旋反气旋特征。环绕雷暴三、雷达回波的识别与分析雷达回波的类型 1 1、非气象回波、非气象回波主要是地物、飞机等非主要是地物、飞机等非气象目标物对雷达电磁波的散射或反射而
29、气象目标物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引起的，或者是由于雷达的性能引起的虚假回波。假回波。2 2、气象回波、气象回波气象目标物对雷达电磁波气象目标物对雷达电磁波的散射或反射引起的回波。的散射或反射引起的回波。 降水回波降水回波 非降水回波非降水回波1、非气象回波非气象回波包括：非气象回波包括：地物回波；超折射回波；同波长干扰回波；飞机、船只等回波；海浪回波；由天线辐射特性造成的虚假回波。地物回波及其特征定义：地表面及其上各种建筑物等对电磁波的反射产生的回波,称地物回波.地物回波图及特征PPI: 地物回波的形状与实物相一致,边缘清晰边缘清晰,位置不随时间而改变位
30、置不随时间而改变.RHI:地物回波呈小的柱状,两头尖,高度较低高度较低.距离距离(斜距）斜距）:雷达站周围40-50KM超折射回波定义：由超折射现象所定义：由超折射现象所产生的回波称为超折射产生的回波称为超折射回波。回波。18107 .15mdhdn现象：现象：PPI上平时无地物回波的距离上出上平时无地物回波的距离上出 现地物回波；现地物回波；地物回波范围扩大地物回波范围扩大, 数量增加数量增加实质：地物回波实质：地物回波三层图三层图:近地面较薄的一层非超折射层近地面较薄的一层非超折射层,之之上一层超折射层上一层超折射层,再往上又为非超折射层再往上又为非超折射层.分析：辐射超折射回波辐射超折射
31、回波(定义见P107)，近地层为地物回波，测站南部和北部为辐射超折射回波。测站周围无云，地面平均温度露点差不足5，近地面出现逆温层。超折射回波在速度图上为白色。超折射回波超折射回波同波长干扰回波当近距离内有两部以上波长相同的雷达同波长相同的雷达同时进行工作时时进行工作时，就会产生干扰并显示出单条或多条线状且从中心以相等的间隔呈螺旋状向四周放射飞机、船只等回波特点飞机、船只等回波特点PPI：回波呈：回波呈点点状或状或“-”字形、船只字形、船只低低 仰角、移动速度较快仰角、移动速度较快海浪回波特点海浪回波特点海浪回波是海水及其浪花对电磁波的反射引起的（沿海浪回波是海水及其浪花对电磁波的反射引起的（
32、沿海地区地物回波）海地区地物回波）PPI：由许多分散的针状的回波体组成，呈扇形由许多分散的针状的回波体组成，呈扇形 向外辐散，强度较弱且均匀。向外辐散，强度较弱且均匀。海浪回波的范围海浪回波的范围可反映海浪的高可反映海浪的高低或海上风力的低或海上风力的大小。大小。RHI：浪花高度低：浪花高度低（天线仰角只能（天线仰角只能为为0或或0以下以下时才能探测到）时才能探测到）天线辐射特性造成的虚假回波由天线辐射造成的虚假回波由天线辐射造成的虚假回波强度很弱强度很弱，且，且与真实回波与真实回波以测站为中心呈以测站为中心呈对称分布。对称分布。尾瓣造成的假回波常出现在尾瓣造成的假回波常出现在PPI上，旁瓣造
33、成的假回上，旁瓣造成的假回波常出现在波常出现在RHI上上强降水天气较常见强降水天气较常见天线旁瓣虚假回波天线旁瓣虚假回波(PPI)旁瓣虚假回波旁瓣虚假回波真实回波真实回波从上图可看出，强中心为46.2dBZ，此处有强降水产生。强中心上面的旁瓣回波顶高为7.9公里，但实际尖顶为虚假的回波，真正的回波顶高是5.7公里。虚假旁瓣回波虚假旁瓣回波2、气象回波非降水回波晴空回波晴空回波云的回波云的回波雾的回波雾的回波晴空回波 晴天条件下,多普勒天气雷达可以采用最慢速度旋转(0.5周/分)扫描,这样可以在有效照射体积内收集更多的样本,以提高从噪音中提取信号的能力.在雷达显示器上出现强度很弱很弱的回波和平均
34、径向速度. 由于较早时不知道晴空有回波的原因,所以亦称为“鬼波、仙波、鬼波、仙波、Angel回波回波”等近代，随着雷达功率增大和灵敏度增高，已探明晴空回波主要是由鸟类，昆虫和大气中强折射指数鸟类，昆虫和大气中强折射指数梯度区梯度区对雷达脉冲波产生的后向散射造成的回波常表现为园点状、窄带状、层状、环状等，且尺度也不等。圆点状晴空回波热对流泡上的折射指数热对流泡上的折射指数梯度可以形成这种点状梯度可以形成这种点状回波。在暖季里地表受回波。在暖季里地表受热就出现一些热对流泡，热就出现一些热对流泡，泡内的暖湿空气与泡外泡内的暖湿空气与泡外的环境空气间形成一个的环境空气间形成一个界面，界面附近湍流混界面
35、，界面附近湍流混合很强，折射指数变化合很强，折射指数变化很大，造成了对电磁波很大，造成了对电磁波的散射，在泡顶部散射的散射，在泡顶部散射最强，形成了点状回波。最强，形成了点状回波。这些回波日变化明显，这些回波日变化明显，一般在一般在13-14时具有最大时具有最大浓度、强度和高度。回浓度、强度和高度。回波高度一般不超过波高度一般不超过2-3公公里，强度只有里，强度只有5dBz-10 dBz。 窄带晴空回波晴空窄带回波晴空窄带回波 多半出现在多半出现在夏季的下午到傍晚，夏季的下午到傍晚，窄带维持时间常在小时窄带维持时间常在小时左右，左右，常呈细长带状常呈细长带状,也可呈圆弧也可呈圆弧弯曲状，其长度
36、为弯曲状，其长度为20-30公公里至里至150-160公里，宽度只公里，宽度只有有1-2公里，公里，出现在大气低层。出现在大气低层。窄带的强度也只有窄带的强度也只有5-10dBz，个别强度可达个别强度可达17dBz，所，所以窄带一般只能在离雷达以窄带一般只能在离雷达较近处探测到。只有强度较近处探测到。只有强度比较强的晴空回波才能在比较强的晴空回波才能在离测站较远处探测到，例离测站较远处探测到，例如如:北京地区曾观测到离测北京地区曾观测到离测站站160公里远地方的窄带回公里远地方的窄带回波。波。当窄带经过测站时，地面风向突变，有时阵风骤起、温度骤降、湿度加大，窄带过后，气象要素又恢复正常，因此，
37、窄带反映了大气中温、压、湿的不连续，密度、风的不连续，它很大程度是雷雨消散时，强烈的下沉气流把冷空气带到地面向四周辐散与环境的暖空气之间形成的密度不连续面造成折射指数的突变，导致对电磁波的散射。窄带的附近空气有明显的辐合 晴空翻滚湍流重力波成因：气旋暖区一个残留雷暴高压或重力波成因：气旋暖区一个残留雷暴高压或其它中尺度系统，如海风锋等流出的密度流其它中尺度系统，如海风锋等流出的密度流边界的后面，有时会产生强度为边界的后面，有时会产生强度为10dbz或更弱或更弱的平行带状回波，这些平行带状回波称为重的平行带状回波，这些平行带状回波称为重力波力波 根据根据VAD探测的风廓线在探测的风廓线在3000
38、英尺处有南北风交替，飞机探英尺处有南北风交替，飞机探测，飞行员报告遇到不寻常的测，飞行员报告遇到不寻常的颠簸，强的风切变造成飞机失颠簸，强的风切变造成飞机失事事 分析：零线呈东西走向，上半圆为离开雷达径向速度，所有等值线都汇集在中心，由此推断，根据规则本站近地面至900米低空一致吹南风，风速约为7m/s变化不大。根据左右两张图对比，可以看出，上半圆的回波是发生在城郊上空的鸟和昆虫引起的回波。 晴空实例分析晴空实例分析分析： 左边两幅相应的多普勒径向速度回波可以看出，该站低空风向为NNE，风速约13米/秒。 从多普勒速度图(c)判断，该地区为N-NE风，风速增大,由于大批飞鸟回巢和西部晚霞共同造
39、成回波强度加强，多普勒径向速度增强。从多普勒径向速度图（d）展现的风仍为、20-30Kt，但是几乎同时的探空测风却是NW风，由此可见，因为大批飞鸟迁移造成的雷达回波晴空实例分析晴空实例分析分析：晴空回波的多普勒径向速度零值线正经过测站上空，而且趋向雷达的径向速度位于测站的西南方，而远离雷达的多普勒径向速度位于测站的东北方，说明测站周围低空（西北侧例外）吹一致的西南风，风速随高度增大，最大值为26Kt。 晴空实例分析晴空实例分析云的回波层状云回波特征层状云回波特征在PPI上一般呈片状或薄膜状，回波强度较弱，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
40、，依据回波底的高度可区分出高、中、低云；对流云回波特征对流云回波特征在PPI上通常呈小块状，零散、孤立、尺度小。在RHI上呈柱状,底部不及地,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；雾的回波 雾滴和云滴一样，粒子非常小，只有波雾滴和云滴一样，粒子非常小，只有波长较短、灵敏度较高的雷达才能探测到；长较短、灵敏度较高的雷达才能探测到；PPI:呈均匀弥散状，像一层薄纱罩在屏幕上RHI:高度很低，顶高只有1Km左右；3、气象回波降水回波1）、层状云降水回波分析）、层状云降水回波分析2）、积层混合云降水）、积层混合云降水3）、雪的回波）、雪的回波1）、层状云降水回波分析层状云降水的雷
41、达回波特征PPI回波特征：回波特征：成片分布，面积较大，回波边缘模糊发毛，在大片弱回波中偶有个别强度较强的回波团（强度一般在2030dBz）；RHI回波特征：回波特征：结构均匀，顶部虽有起伏，但相对起伏较小（相对于对流云降水），比较平整，垂直厚度不大（一般56Km，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：零度层亮带：又称融化带，是层状云降水的一个重要特征，通常出现在零度等温线以下几百米的地方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，
42、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，另外还常存在流场辐合或辐散区。中心，另外还常存在流场辐合或辐散区。层状云降水回波层状云降水回波分析：零速度线平直，表明风分析：零速度线平直，表明风向均匀，分别为均匀的西南风向均匀，分别为均匀的西南风和偏西风。风速随高度增加和偏西风。风速随高度增加分析：连续大面积的絮片状，分析：连续大面积的絮片状，强度较为均匀，一般在强度较为均匀，一般在20-30dbZ，最强达，最强达45dBZ。垂直剖面回波中，通常占满对流层中下部，水平垂直剖面回波中，通常占满
43、对流层中下部，水平尺度要大于垂直尺度，高度一般多在尺度要大于垂直尺度，高度一般多在5-6km左右，左右，顶部较为平整。顶部较为平整。层状云零度层亮带回波层状云零度层亮带回波零度层亮带在零度层亮带在PPI上表现为圆环或圆弧状，表明上表现为圆环或圆弧状，表明不稳定降水已转化为稳定性的层状云降水。不稳定降水已转化为稳定性的层状云降水。层状云零度层亮带回波层状云零度层亮带回波零度层亮带位于高度层约3km处。零度层亮带形成的原因1、融化作用；、融化作用；2、碰并聚合效应；、碰并聚合效应；3、速度效应；、速度效应；4、粒子形状的作用。、粒子形状的作用。参见P3081、雷暴消散阶段，常出现零度层亮、雷暴消散
44、阶段，常出现零度层亮 带，说明降水性质从对流性逐步转带，说明降水性质从对流性逐步转 化为层状云降水。化为层状云降水。2、出现亮带的一定是层状云降水，反、出现亮带的一定是层状云降水，反 之不一定成立；之不一定成立；3、可作为识别雹云指标之一；、可作为识别雹云指标之一；4、它可作为飞行活动的一个指标。、它可作为飞行活动的一个指标。研究零度层亮带的意义2 2）、积层混合云降水）、积层混合云降水絮状回波絮状回波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层状云降水回波和积状云降水回波的混合的混合，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
45、水时间长，可能会出现暴雨；强度回波特征：强度回波特征：PPIPPI回波特征回波特征：范围比较大，回波边缘支离破碎，没有明显的边界，回波中夹杂有一个个结实的团块，强度40dBz或以上，有时强回波带可形成一条短带；RHIRHI回波特征回波特征：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）速度回波特征：参见速度回波特征：参见P321P321典型混合云降水回波典型混合云降水回波受低涡影响，黑龙江省境内6小时的最大降水量达54毫米。回波面积大，几乎充满整个范围，边回波面积大，几乎充满整个范
46、围，边缘破碎，无明显边界。在均匀的层状缘破碎，无明显边界。在均匀的层状云中镶嵌着密实的对流云团块，强度云中镶嵌着密实的对流云团块，强度最大值达最大值达48dBZ。零速度线明显的零速度线明显的“S”型，从低至到高层有暖型，从低至到高层有暖平流存在；近测站有平流存在；近测站有“牛眼牛眼”，风速随高度先，风速随高度先增后减，而后又随高度增加；对应强度较强的增后减，而后又随高度增加；对应强度较强的对流云区，在正南方，有逆风区，此处辐合辐对流云区，在正南方，有逆风区，此处辐合辐散较强烈，对流云发展旺盛。散较强烈，对流云发展旺盛。30公里的距离圈上有一条强度约40dBZ的亮带（零度层亮带）。它的形成是对流
47、性的积云向稳定性层状云转化的标志。速度图上可看出雷达左侧的速度场分布均匀，右侧速度场的扰动较剧烈，有明显的辐合辐散现象。仍然存在小块的对流泡稳定性的层状云回波分析：位于雷达西南方向、距雷达30km处，零度层亮带呈圆弧状，而在雷达其它方位明显可见对流泡存在。距测站距测站100km处的对流云呈柱状，回波顶处的对流云呈柱状，回波顶高达高达11km以上，强度达以上，强度达50dBZ以上，出现以上，出现云砧，说明此混合云中的对流云发展成熟；云砧，说明此混合云中的对流云发展成熟；在在3km左右的高度上已有零度层亮带出现左右的高度上已有零度层亮带出现的趋势，整个云体逐渐趋于稳定。的趋势，整个云体逐渐趋于稳定
48、。在2km左右的高度上有明显的风向切变，在距离测站100km处的对流云有明显的风暴顶辐散现象(圆圈处）。距测站距测站90km范围内范围内3km高度处存在明高度处存在明显的零度层亮带，这是对流性降水向显的零度层亮带，这是对流性降水向稳定性降水重要标志。回波顶在稳定性降水重要标志。回波顶在10km以上；在以上；在135km处的对流云呈柱状，处的对流云呈柱状，强中心在强中心在45dBZ左右，与稳定性降水左右，与稳定性降水回波分离。回波分离。稳定性降水回波的高空稳定性降水回波的高空风速较大，在风速较大，在9km处已处已出现速度的模糊，最大出现速度的模糊，最大速度达速度达29.8m/s回波顶平整，零度层
49、亮带（回波顶平整，零度层亮带（3km处）平直，说明降水已由对流云处）平直，说明降水已由对流云转化为稳定层状云降水转化为稳定层状云降水回波顶不是很平整，有凹凸起伏回波顶不是很平整，有凹凸起伏的弱回波，这是由柱状对流云向的弱回波，这是由柱状对流云向层状云转化后留下的残余弱云。层状云转化后留下的残余弱云。混合云降水特殊回波混合云降水特殊回波人字型回波人字型回波初生阶段初生阶段“人字型人字型”回波回波在测站的在测站的SSW有排列成带状的对流云有排列成带状的对流云带带(A),SSE方向有一排列成短带状的方向有一排列成短带状的对流云对流云(B),强度最大值在强度最大值在55dBZ以上以上发展阶段发展阶段“
50、人字型回波人字型回波云体云体A逐渐发展并向逐渐发展并向NE方向移动，而方向移动，而云体云体B则向偏北方向发展。则向偏北方向发展。混合云降水特殊回波混合云降水特殊回波人字型回波人字型回波云体云体A云体云体B在测站南部距离在测站南部距离50公里公里处汇合，形成处汇合，形成“人字型人字型”回波，在回回波，在回波的前部清晰可看到出流边界，距强波的前部清晰可看到出流边界，距强对流前部约对流前部约5km左右。左右。距测站距测站50km处的南部的处的南部的“人字型人字型”回波的汇合点回波的汇合点,风速达风速达17.2m/s,风速最风速最大值与大值与“人字型人字型”回波的汇合点相对回波的汇合点相对应。应。3）
