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双偏振雷达K_(DP)足及Z_(DR)弧的自动识别及应用研究 被引量：7
1
作者 管理 戴建华 +3 位作者 袁招洪 陶岚 尹春光 邹兰军 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期578-591,共14页
差分反射率(Z_(DR))弧表示超级单体风暴中前侧入流区域弧状的Z_(DR)大值区,差分相移率(K_(DP))足则表示风暴核心顺切变方向K_(DP)大值区。超级单体风暴中的Z_(DR)弧及Z_(DR)弧-K_(DP)足分离特征已被证实为风暴中粒子“分选机制”的重要... 差分反射率(Z_(DR))弧表示超级单体风暴中前侧入流区域弧状的Z_(DR)大值区,差分相移率(K_(DP))足则表示风暴核心顺切变方向K_(DP)大值区。超级单体风暴中的Z_(DR)弧及Z_(DR)弧-K_(DP)足分离特征已被证实为风暴中粒子“分选机制”的重要示踪因子,并且Z_(DR)弧和K_(DP)足质心连线和分离角与低层入流和风暴相对螺旋度相关较好。为快速识别K_(DP)足及Z_(DR)弧并提取Z_(DR)弧-K_(DP)足分离特征,运用其指示意义提升极端大风和冰雹的预报能力。基于经典概念模型和机器学习方法,利用华东地区S波段双偏振雷达探测资料,进行了K_(DP)足和Z_(DR)弧的自动识别算法设计,并计算了Z_(DR)弧-K_(DP)足质心距离和分离角。而后针对华东地区4次超级单体风暴过程,结合地面自动观测资料验证了K_(DP)足及Z_(DR)弧识别结果及定量化计算效果。结果显示:设计的方法能够准确识别出超级单体风暴中的K_(DP)足和Z_(DR)弧,Z_(DR)弧-K_(DP)足质心距离和分离角的变化也可在一定程度上指示极端大风的发生。 展开更多
关键词 Z_(DR)弧 k_(dp)足 质心距离 分离角
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2022年3月26日闽南地区冰雹过程多源雷达特征分析
2
作者 梁秋枫 郑辉 +1 位作者 苏蕾 郭秀凤 《热带气象学报》 北大核心 2025年第4期504-518,共15页
利用福建厦门海沧X波段双偏振相控阵雷达、S波段多普勒双偏振天气雷达和福建泉州S波段多普勒单偏振天气雷达,结合常规气象观测资料,对2022年3月26日发生在闽南地区的一次冰雹过程进行分析,得到以下结论。(1)利用三部雷达对冰雹超级单体... 利用福建厦门海沧X波段双偏振相控阵雷达、S波段多普勒双偏振天气雷达和福建泉州S波段多普勒单偏振天气雷达,结合常规气象观测资料,对2022年3月26日发生在闽南地区的一次冰雹过程进行分析,得到以下结论。(1)利用三部雷达对冰雹超级单体进行协同观测,可获得更加全面的雷达冰雹特征,有利于提高灾害性天气的预警能力。(2)厦门海沧X波段相控阵雷达完整观测到10 min内钩状回波演变形成的过程,Z_(DR)弧、K_(DP)足、Z_(DR)环、CC环等双偏振特征体现出超级单体内粒子相态的变化。强回波后侧受衰减影响出现“V”型缺口甚至回波缺失,强回波区域内出现K_(DP)洞表明该区域存在大冰雹。冰雹增长时,回波强度增强、Z_(DR)和K_(DP)大值区减少、CC降低;冰雹降落时,融化层附近Z_(DR)增大、K_(DP)显著增加、CC降低。(3)泉州S波段雷达观测到钩状回波、有界弱回波、三体散射、风暴顶辐散等经典冰雹特征;HT和VIL快速下降体现出冰雹降落的特征;中气旋的增强和减弱对于判断超级单体的强弱变化有较好的指示意义。(4)X波段相控阵雷达探测细腻程度优于海沧S波段雷达,在有效回波内K_(DP)表现优于S波段雷达,在液态粒子探测方面X波段相控阵雷达更有优势。X波段相控阵雷达对15 dBZ以下和70 dBZ以上的回波探测能力低于S波段雷达,未探测到超级单体前侧的阵风锋,其探测强度较S波段雷达偏低约5~20 dBZ。 展开更多
关键词 冰雹 X波段双偏振相控阵雷达 协同观测 Z_(DR) k_(dp)
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一次强冰雹超级单体风暴双偏振参量特征分析 被引量：4
3
作者 李芳 刁秀广 魏鸣 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第2期195-209,共15页
利用济南S波段双偏振多普勒天气雷达资料、章丘探空和地面常规气象观测资料及灾情调查,对2021年7月9日发生在济南章丘的一次特大冰雹超级单体风暴双偏振和微物理结构特征进行了分析。结果表明:冷涡天气背景下,强的垂直风切变和强的对流... 利用济南S波段双偏振多普勒天气雷达资料、章丘探空和地面常规气象观测资料及灾情调查,对2021年7月9日发生在济南章丘的一次特大冰雹超级单体风暴双偏振和微物理结构特征进行了分析。结果表明:冷涡天气背景下,强的垂直风切变和强的对流有效位能,利于超级单体的形成与维持。阵风锋是风暴触发机制,也是风暴长时间维持机制。初始风暴由阵风锋触发,经过合并发展产生超级单体。成熟阶段,风暴西侧与阵风锋交汇区域不断激发新生单体,并与主体合并,风暴长时间维持。风暴顶强辐散是中气旋长时间维持和风暴顶高度较高的关键因子之一。特大冰雹阶段风暴底层右后有明显的入流缺口,其前侧有差分反射率(Z_(DR))弧,表现为少量大的液态粒子或小的湿冰粒子,入流缺口左侧强反射率因子区对应小的Z_(DR)和小的相关系数,为冰雹降落区。垂直结构上,强上升气流区一侧存在深厚的有界弱回波区,0℃层高度之下分布有Z_(DR)环,有界弱回波区内及上方存在Z_(DR)柱,且高度较高,含有少许偏大的液态或融化的小的冰相粒子。较高的Z_(DR)柱表明风暴内上升气流强盛且高度较高,利于风暴的发展与维持以及冰雹粒子的湿增长。 展开更多
关键词 超级单体 强冰雹 差分反射率(Z_(DR))柱 差分相移率(k_(dp))柱
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长沙一次大暴雨的双偏振及风场反演特征分析
4
作者 唐明晖 付炜 +2 位作者 罗源 周慧 蔡荣辉 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期623-632,共10页
利用S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达对2022年4月25日长沙大暴雨过程进行分析。(1)回波带由东北-西南向带状演变成东-西向带状,差分反射率因子(Z_(DR))大值区(≥1.0 dB)呈带状分布,列车效应造成长沙大暴雨天气过程。(2)过程对流单体东... 利用S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达对2022年4月25日长沙大暴雨过程进行分析。(1)回波带由东北-西南向带状演变成东-西向带状,差分反射率因子(Z_(DR))大值区(≥1.0 dB)呈带状分布,列车效应造成长沙大暴雨天气过程。(2)过程对流单体东-西向排列且强回波(≥45 dBZ)扩展至6 km,Z_(DR)、差分相移率(K_(DP))柱扩展至融化层高度以上;对流单体融化层高度以下Z_(DR)大部分为正值,且底层Z_(DR)、K_(DP)大值区说明雨滴不仅水平直径大且数浓度高,对应雨强大。(3)分钟雨量超过1 mm对应1.7~2.4°·km^(-1)K_(DP)值,且出现K_(DP)空洞;分钟雨量超过2 mm对应2.4~3.1°·km^(-1)K_(DP)值。(4)三维风场显示强降水期间,带状对流回波前侧、南侧强西南风为大暴雨源源不断输送水汽;较深厚的辐合有利于带状回波维持;弓型回波伴有气旋式风场;高层风场有强辐散。(5)三维风场和强度垂直剖面显示最强降水时段有明显云砧回波,有利的动力抬升和水汽输送使得强回波中心M得以维持;随着中低层逐渐转为西北风或西风,回波减弱、分钟雨量陡降。以上分析结果表明双偏振产品对对流性降雨有明显的指示意义,X波段相控阵雷达反演的三维风场较好地刻画了对流强度及辐合、辐散特征。 展开更多
关键词 大暴雨 双偏振雷达 相控阵雷达 列车效应 ZDR kdp
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浙北地区一次局地短时强降水天气过程成因分析
5
作者 孙轶 傅娜 徐哲永 《农业灾害研究》 2024年第9期193-195,共3页
针对2023年8月28日浙江北部舟山地区强对流过程中短时强降水成因,利用自动站资料、雷达资料、风廓线资料、ERA5再分析数据及多普勒天气雷达资料,对比分析了此次过程中2个阶段的短时强降水实况、环流形势、水汽条件、热力动力条件,为今... 针对2023年8月28日浙江北部舟山地区强对流过程中短时强降水成因,利用自动站资料、雷达资料、风廓线资料、ERA5再分析数据及多普勒天气雷达资料,对比分析了此次过程中2个阶段的短时强降水实况、环流形势、水汽条件、热力动力条件,为今后预报该类短时强降水提供参考。 展开更多
关键词 短时强降水 环流形势场 地面锋面 差分相位常数k_(dp)
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基于双偏振雷达资料的一次强降水超级单体风暴特征分析 被引量：2
6
作者 李芳 刁秀广 +1 位作者 夏凡 赵京峰 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期838-847,共10页
基于山东济宁S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合探空和地面实况资料,对2021年6月14日发生在山东单县一带的强降水超级单体双偏振参量特征和微物理特征进行了分析。结果表明:环境整层湿度较大,CAPE较强,0℃层高度较高,利于强降水产... 基于山东济宁S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合探空和地面实况资料,对2021年6月14日发生在山东单县一带的强降水超级单体双偏振参量特征和微物理特征进行了分析。结果表明:环境整层湿度较大,CAPE较强,0℃层高度较高,利于强降水产生,0~6 km具有中等强度垂直风切变,利于超级单体风暴产生与维持。单县超级单体风暴旺盛阶段强度在60~65 dBZ,强中心高度基本位于0℃层高度之下,质心偏低。K_(DP)柱的高度与宽度明显大于ZDR柱,强盛宽阔的上升气流将一定浓度、小的液态粒子带至较高高度并持续较长时间。风暴低层左侧一直存在K_(DP)大值区,同时也存在3°/km以上的K_(DP)高值区,液态粒子浓度较高,最大分钟降水量维持在3 mm以上。风暴低层右侧有明显的入流缺口,有明显的ZDR弧,表现为偏大的液态粒子。环境0℃层高度以上较厚的厚度内含有丰富的液态粒子和冰相粒子,丰富的冰相粒子下降到0℃层高度之下出现明显融化,在低层强切变的“筛选”作用下,风暴右侧入流与下沉气流结合区以大的液态粒子为主,浓度小,降水强度较弱。风暴左侧低层为高浓度液态粒子,从而产生高强度降水。 展开更多
关键词 双偏振 强降水 特征分析 Z_(DR)柱 k_(dp)柱
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2019年8月16日诸城超级单体风暴双偏振参量结构特征分析 被引量：40
7
作者 刁秀广 郭飞燕 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期181-195,共15页
利用青岛S波段双偏振多普勒天气雷达探测资料和常规气象观测资料以及区域自动气象站观测资料,对2019年8月16日发生在山东省诸城市的一次长寿命超级单体风暴双偏振结构特征进行了分析。结果表明:超级单体风暴发生在东北冷涡和地面中尺度... 利用青岛S波段双偏振多普勒天气雷达探测资料和常规气象观测资料以及区域自动气象站观测资料,对2019年8月16日发生在山东省诸城市的一次长寿命超级单体风暴双偏振结构特征进行了分析。结果表明:超级单体风暴发生在东北冷涡和地面中尺度辐合线共同作用背景之下,对流有效位能偏低,但风垂直切变非常强,这种配置有利于超级单体风暴的形成与维持。诸城超级单体风暴持续3 h左右并伴有深厚持久的中气旋,旺盛阶段最强反射率因子、基于单体的垂直累积液态含水量、强中心高度和单体顶部高度平均分别为74.1 dBz、67.9 kg/m^(2)、6.3 km和11.3 km。对偏振特征分析表明,风暴低层60 dBz以上回波区对应偏小的差分反射率(Z_(dr))、小的相关系数(CC)和大的差分相移率(K_(dp)),湿(或干)冰雹和液态雨滴共存。此外,低层入流缺口附近有明显Z_(dr)弧存在。风暴中层强上升气流区内有明显的有界弱回波区,其顶部达到7 km左右。有界弱回波区内相关系数较小,其周围有明显的Z_(dr)环和CC环,Z_(dr)环顶部达到−10℃层高度。0℃层高度之上存在深厚的Z_(dr)柱和K_(dp)柱,顶部都达到−20℃层高度,Z_(dr)柱位于有界弱回波区东侧,K_(dp)柱位于西侧。−10—−20℃层,Z_(dr)柱对应强的水平极化反射率因子(35—60 dBz)和小的差分相移率,表明含有少数偏大的液态或湿冰粒子,而K_(dp)柱对应更强的水平极化反射率因子(55—72 dBz)和小的差分反射率,表明含有一定数量的小的液态或(和)湿冰粒子及大的冰雹粒子。风暴低层强反射率核后侧径向上如果出现显著差分反射率负值区,可作为特大冰雹(直径≥50 mm)的识别依据;如果对应异常大的差分相移率,表明含有浓度较高的雨滴和包有水膜的冰雹粒子。 展开更多
关键词 超级单体 双偏振参量 Z_(dr) 柱 k_(dp) 柱
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强龙卷超级单体与非龙卷超级单体的双偏振雷达回波特征对比
8
作者 费海燕 王秀明 +1 位作者 俞小鼎 管理 《气象》 2025年第11期1559-1570,共12页
超级单体风暴产生的强龙卷致灾严重,预警难度大,有必要增加对超级单体精细回波结构的认识。基于具有双偏振功能的S波段多普勒天气雷达观测资料,选取9个强龙卷超级单体和9个非龙卷超级单体,对比分析强龙卷和强风发生前的回波特征,结果表... 超级单体风暴产生的强龙卷致灾严重,预警难度大,有必要增加对超级单体精细回波结构的认识。基于具有双偏振功能的S波段多普勒天气雷达观测资料,选取9个强龙卷超级单体和9个非龙卷超级单体,对比分析强龙卷和强风发生前的回波特征,结果表明二者存在显著差异:强龙卷超级单体的差分反射率因子(Z_(DR))弧向钩状回波处延伸,中低层雹区面积小于非龙卷超级单体;强龙卷超级单体低层差分传播相移率(K_(DP))足质心和Z_(DR)弧质心之间的分离距离平均值比非龙卷超级单体更大;强龙卷超级单体低层中气旋显著偏强,且龙卷发生前24 min和6 min中层中气旋维持在较低的高度(平均值分别为4.2 km和3.1 km)。上述差异还需要更多个例来进一步确认,以便为深入研究超级单体回波结构特征与龙卷形成机理之间的关系提供更多依据。 展开更多
关键词 强龙卷超级单体 Z_(DR)弧 k_(dp)足 中气旋
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