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1、多普勒天气雷达产品多普勒天气雷达产品在湖南的应用在湖南的应用20112011年年3 3月月1919日日主要内容主要内容一、引论一、引论二、湖南超级单体风暴二、湖南超级单体风暴三、三体散射与强冰雹三、三体散射与强冰雹四、旁瓣回波与强冰雹四、旁瓣回波与强冰雹五、对流性暴雨个例五、对流性暴雨个例一、引论一、引论 1 1、多普勒天气雷达的主要应用领域、多普勒天气雷达的主要应用领域 2 2、强对流天气的定义及分类、强对流天气的定义及分类 3 3、强对流天气临近预报技术发展趋势、强对流天气临近预报技术发展趋势1 1、多普勒天气雷达的主要应用领域多普勒天气雷达的主要应用领域（1 1）强对流天气的监测和预警）
2、强对流天气的监测和预警（2 2）大范围降水的监视和雨量的定量估计）大范围降水的监视和雨量的定量估计（3 3）风场特征的判断）风场特征的判断（4 4 4 4）高分辨率数值天气预报模式初值场的形）高分辨率数值天气预报模式初值场的形）高分辨率数值天气预报模式初值场的形）高分辨率数值天气预报模式初值场的形成成成成（1 1）强对流天气的监测和预警）强对流天气的监测和预警 新一代天气雷达观测的实时回波强度（新一代天气雷达观测的实时回波强度（Z Z）、）、径向速度（径向速度（V V）、速度谱宽（）、速度谱宽（W W）的回波图象中，）的回波图象中，提供了丰富的有关强天气的信息。综合使用提供了丰富的有关强天气的
3、信息。综合使用Z Z、 V V、 W W的图象分布，可以较准确和及时地监测灾害的图象分布，可以较准确和及时地监测灾害性天气。性天气。（2 2）大范围降水的监视和雨量的定量估计）大范围降水的监视和雨量的定量估计 新一代雷达的雷达参数在建站时都经过仔新一代雷达的雷达参数在建站时都经过仔细的校准和标定。在日常的运行中定时的或每细的校准和标定。在日常的运行中定时的或每经过一个体积扫之后，对影响雷达定量的参数经过一个体积扫之后，对影响雷达定量的参数进行一次自动校准和检测，以确保雷达对回波进行一次自动校准和检测，以确保雷达对回波强度的准确测量。雷达测量的回波强度按照适强度的准确测量。雷达测量的回波强度按照
4、适当地使用的当地使用的Z-RZ-R关系，对降水强度随时间进行关系，对降水强度随时间进行累积成降水量。累积成降水量。 雷达估测降水除了雷达本身的精度限制外，雷达估测降水除了雷达本身的精度限制外，还受到降水类型（影响还受到降水类型（影响Z-RZ-R关系）、雷达探测关系）、雷达探测高度、地面降水的差异和风等多种因素的影响，高度、地面降水的差异和风等多种因素的影响，使得雷达估测值与地面雨量计测量值有差异。使得雷达估测值与地面雨量计测量值有差异。（3 3）风场特征的判断）风场特征的判断 新一代天气雷达获取的风场信息除了在新一代天气雷达获取的风场信息除了在实时显示的径向速度分布图象上直接用来识别、实时显示
5、的径向速度分布图象上直接用来识别、监测强天气外，通过对测得的径向速度分布进监测强天气外，通过对测得的径向速度分布进行一定的反演处理可以得到垂直风廓线和二维行一定的反演处理可以得到垂直风廓线和二维水平风场分布等。水平风场分布等。（4 4）高分辨率数值天气预报模式初值场的形）高分辨率数值天气预报模式初值场的形成成 通过对新一代天气雷达的反射率因子和径向通过对新一代天气雷达的反射率因子和径向速度数据进行同化，可以大大提高高分辨率数值速度数据进行同化，可以大大提高高分辨率数值天气预报模式初值场的精度，进而改善数值天气天气预报模式初值场的精度，进而改善数值天气预报。预报。2、强对流天气的定义及分类强对流
6、天气的定义及分类 强对流天气通常是指落在地面上直径超过强对流天气通常是指落在地面上直径超过2cm2cm的冰雹，除了水龙卷以外的任何龙卷，瞬时风速的冰雹，除了水龙卷以外的任何龙卷，瞬时风速17m/s17m/s以上的（非龙卷）直线性雷暴大风（很多国以上的（非龙卷）直线性雷暴大风（很多国家规定超过家规定超过25m/s25m/s的瞬时雷暴大风为强对流），以的瞬时雷暴大风为强对流），以及导致暴洪的对流性暴雨。极端的强对流天气是及导致暴洪的对流性暴雨。极端的强对流天气是指直径超过指直径超过5cm5cm的冰雹，的冰雹，F2F2级以上龙卷和瞬时风速级以上龙卷和瞬时风速33m/s33m/s以上的直线型雷暴大风。
7、以上的直线型雷暴大风。3、强对流天气临近预报技术发强对流天气临近预报技术发展趋势展趋势 按照世界气象组织的定义，临近预报是按照世界气象组织的定义，临近预报是指对雷暴、强对流等高影响天气的指对雷暴、强对流等高影响天气的0 02 h2 h预预报，报， 2 2 12 h12 h时段的预报为短时预报。近时段的预报为短时预报。近年来，从事临近天气预报的气象学家们更倾年来，从事临近天气预报的气象学家们更倾向于将临近预报的时段扩展为向于将临近预报的时段扩展为0 06 h6 h。 临近预报技术是在临近预报技术是在20 20 世纪世纪606070 70 年代在外推年代在外推雷达回波的基础上发展起来的。近十多年来
8、雷达回波的基础上发展起来的。近十多年来, ,随着随着天气雷达技术的进一步发展天气雷达技术的进一步发展, ,以雷达资料为基础的以雷达资料为基础的对流天气临近预报技术的研究进展很快。主要包括对流天气临近预报技术的研究进展很快。主要包括雷暴识别追踪和外推预报技术、数值预报技术以及雷暴识别追踪和外推预报技术、数值预报技术以及以分析观测资料为主的概念模型预报技术等。以分析观测资料为主的概念模型预报技术等。 识别追踪和外推预报技术识别追踪和外推预报技术主要以雷达主要以雷达资料为基础。通过对风暴的强度和大小进资料为基础。通过对风暴的强度和大小进行线性或者非线性外推行线性或者非线性外推, ,可以在一定的时间可
9、以在一定的时间段内预报风暴单体和降水区的移动。其缺段内预报风暴单体和降水区的移动。其缺陷是预报时效较短陷是预报时效较短, ,准确率也不是很高。准确率也不是很高。 数值预报技术数值预报技术是利用包含详细的热动力是利用包含详细的热动力和微物理过程的中小尺度数值模式做风暴和微物理过程的中小尺度数值模式做风暴的临近预报。的临近预报。 概念模型预报技术概念模型预报技术主要是通过综合分析多种主要是通过综合分析多种中小尺度观测资料中小尺度观测资料, ,包括雷达和气象卫星资料等包括雷达和气象卫星资料等, ,在此基础上建立雷暴发生、发展和消亡的概念模在此基础上建立雷暴发生、发展和消亡的概念模型型, ,特别是边界
10、层辐合线和强对流的密切关系等特别是边界层辐合线和强对流的密切关系等, ,再结合数值模式分析预报和其他外推技术的结果再结合数值模式分析预报和其他外推技术的结果, ,然后建立雷暴临近预报的专家系统。然后建立雷暴临近预报的专家系统。其于该技术其于该技术建立的系统预报准确率最高建立的系统预报准确率最高, ,时效也最长时效也最长, ,是临近是临近预报技术未来发展的主要趋势之一。预报技术未来发展的主要趋势之一。二、湖南超级单体风暴二、湖南超级单体风暴1 1、超级单体风暴、超级单体风暴“生成源地生成源地”2 2、超级单体风暴生命史、超级单体风暴生命史3 3、超级单体风暴属性统计特征、超级单体风暴属性统计特征
11、4 4、超级单体风暴回波结构、超级单体风暴回波结构5 5、超级单体风暴特性、超级单体风暴特性6 6、超级单体风暴移动与环境风、超级单体风暴移动与环境风7 7、典型超级单体风暴案例、典型超级单体风暴案例1、发展成为超级单体风暴的风暴生成源地2222个风暴有个风暴有1919个个风暴生成在风暴生成在山区山区（高度梯度大值（高度梯度大值区，所在山地的区，所在山地的南部），南部），2 2个个靠河靠河流，流，1 1个在水库附个在水库附近，近，1 1个在盆地。个在盆地。说明风暴生成在不同说明风暴生成在不同性质下垫面的交界处性质下垫面的交界处，存在温度、水汽的不存在温度、水汽的不连续。连续。2 2、超级单体风
12、暴生命史、超级单体风暴生命史风暴编号 风暴被识别时间风暴维持时间超级单体形成时间风暴识别至超级单体形成时间间隔（min）010203040506070809101112131415161718192021222002.05.14,15:252002.05.14,16:472002.05.14,17:182002.05.14,19:172003.06.03,15:252003.06.03,16:552004.04.21,15:552004.04.21,15:052004.04.21,17:352004.04.29,12:552004.04.29,12:392004.04.29,17:142005
13、.04.30,12:502005.05.31,17:222006.04.04,16:282006.04.09,21:252006.04.09,20:242006.04.10,01:132006.04.09,19:102006.04.11,19:562006.05.24,13:222006.05.24,16:075h49min6h22min3h56min3h34min2h39min3h34min1h09min3h38min3h56min5h59min4h15min5h32min5h01min3h21min2h31min3h48min3h29min1h26min2h58min7h55min4h22
14、min4h26min16：5918：1518：4620：1916：5517：5016：2717：3519：4714：4616：4917：4014：0518：4516：5322：5122:2701:5020:3020：2614：3619：209488886290553215072111250267583258612337803074193超级单体形成时间14时凌晨风暴生成时间1221时持续时间18小时风暴形成到发展成超级单体的时间间隔0.54个多小时3 3、超级单体风暴属性统计特征、超级单体风暴属性统计特征 22 22个超级单体个超级单体形状差异形状差异:4:4个低顶超级单个低顶超级单( (与经
15、典超级单与经典超级单体相比，风暴单体高度及质心高度明显偏低，体相比，风暴单体高度及质心高度明显偏低，VILVIL值显著偏值显著偏小）小）、1 1个微型超级单体（主要是体积上的差异个微型超级单体（主要是体积上的差异）、）、1717个经个经典超级单体。典超级单体。 发展形式上差异：发展形式上差异：9 9个个为孤立雷暴单体发展而成，为孤立雷暴单体发展而成，4 4个个是多单体风暴中的雷暴单体发展而成，是多单体风暴中的雷暴单体发展而成，9 9个是中尺度对流系个是中尺度对流系统内的雷暴单体发展而成。孤立超级单体统内的雷暴单体发展而成。孤立超级单体、包含在中尺度对、包含在中尺度对流系统内的超级单体低仰角回波
16、超级单体特征明显，多单体流系统内的超级单体低仰角回波超级单体特征明显，多单体发展而成的超级单体低仰角回波超级单体特征不明显。发展而成的超级单体低仰角回波超级单体特征不明显。超级单体风暴属性超级单体风暴属性特征统计表特征统计表风暴编号风暴单体顶高/km风暴单体最大反射率因子高度/km风暴单体最大反射率因子/dBz基于单体的VIL/（kg/m2）与VIL密度/（g/m3）010203040506070809101112131415161718192021226.46.87.06.112.012.39.411.914.914.011.913.414.614.611.711.811.511.613.2
17、14.310.611.16-15km4.44.95.34.45.87.48.07.39.39.06.47.99.78.05.77.38.66.49.38.64.95.24-10km6972727274687071717069697076667066636772676863-74dBz35 7.336 6.837 7.033 6.062 7.255 5.759 7.157 5.975 5.083 6.567 7.188 7.083 6.869 4.947 4.064 7.063 5.745 4.767 5.366 4.952 6.149 7.033-83,4.0-7.3风暴编号中气旋强度初生高度
18、/（km）最大伸展厚度（仰角数）及距离雷达的距离/km最大旋转速度/(m/s)垂直涡度/（S-1）维持时间01020304050607080910111213141516171819202122中中中中中中弱弱中强中中强强中中强中强强中中2.73.02.31.33.86.24.06.24.23.56.64.85.25.30.91.56.12.04.93.65.34.81-73 572 635 504 514 793 1173 832 882 1756 584 844 992 841 2076 294 264 255 653 1597 442 774 631-7， 40-210181821181
19、8181212162416182218182024182024171812-240.0240.0110.0470.0170.0180.0120.0240.0180.0080.0160.0090.010.0170.0080.0150.0380.0160.0210.0120.0530.0170.0160.008-0.0531h10min1h21min1h39min1h1min1h38min1h25min24min37min24min3h1h15min1h32min2h43min1h48min24min1h45min1h01min24min1h26min2h24min57min43min0.5-3小
20、时4 4、超级单体风暴回波结构、超级单体风暴回波结构2222个超级单体低仰角回波个超级单体低仰角回波特征特征：8 8个出现典型的钩个出现典型的钩状回波，状回波，7 7个表现为向着个表现为向着低层入流方向伸出的一个低层入流方向伸出的一个突出物，突出物，5 5个呈现为块状个呈现为块状回波，回波，2 2个呈现为无规则个呈现为无规则回波。同时回波。同时1717个风暴伴随个风暴伴随出现出现TBSSTBSS，9 9个出现旁瓣个出现旁瓣回波。回波。2222个超级单体风暴垂直剖面结构特征：个超级单体风暴垂直剖面结构特征：1616个风暴存在有界个风暴存在有界弱回波区（弱回波区（BWERBWER）和回波悬垂，）和
21、回波悬垂，6 6个风暴存在弱回波区和个风暴存在弱回波区和回波悬垂。随着探测距离的增加，有界弱回波区有一个从回波悬垂。随着探测距离的增加，有界弱回波区有一个从清昕到模糊的过程，距离达到一定程度时只能观测到弱回清昕到模糊的过程，距离达到一定程度时只能观测到弱回波区的存在而分辨不出有界弱回波区。波区的存在而分辨不出有界弱回波区。中气旋特征：正负速度中心位置沿径向对称分布，但中中气旋特征：正负速度中心位置沿径向对称分布，但中心值不对称者占多数；部分中气旋与中反气旋成对出现；心值不对称者占多数；部分中气旋与中反气旋成对出现；存在双中气旋和仅有中反气旋出现的情况。存在双中气旋和仅有中反气旋出现的情况。 正
22、负速度中心间距离差别较大，有的为象素象素，正负速度中心间距离差别较大，有的为象素象素，有的相距较远；大多数中气旋相嵌在大片负速度区或正有的相距较远；大多数中气旋相嵌在大片负速度区或正速度区中，因而中气旋中的正速度中心或负速度中心常速度区中，因而中气旋中的正速度中心或负速度中心常以以“逆风区逆风区”形式出现。形式出现。5、超级单体风暴的重复性与多发性重复重复性和性和多发多发性性6 6、超级单体风暴移动与环境风、超级单体风暴移动与环境风 统计结果表明：超级单体风暴以右移风暴为主，平均移统计结果表明：超级单体风暴以右移风暴为主，平均移速大于地面至速大于地面至500hPa500hPa平均环境风，小于地
23、面至平均环境风，小于地面至200hPa200hPa平均环平均环境风（随飑线移动的超级单体除外）。移速与地面至境风（随飑线移动的超级单体除外）。移速与地面至500hPa500hPa的平均风偏差的平均风偏差最小。最小。 风暴生成到超级单体形成前平均移向移速与地面到风暴生成到超级单体形成前平均移向移速与地面到500hPa500hPa环境风偏差最小环境风偏差最小, ,其后阶段明显偏大，以超级单体阶其后阶段明显偏大，以超级单体阶段最大。段最大。 当风暴高度超过当风暴高度超过13km13km时，风暴移向与地面至时，风暴移向与地面至200hPa200hPa环境环境风风向的偏差风风向的偏差最小最小 。7 7、
24、典型超级单体案例、典型超级单体案例 20042004年年4 4月月2929日日1515：4545前后安乡境内前后安乡境内8 8个乡镇遭个乡镇遭受强风暴袭击，最大风力受强风暴袭击，最大风力8 8级，冰雹最大直径级，冰雹最大直径10cm10cm左右，过程降雨量左右，过程降雨量2020毫米。分析得出是典型经典超毫米。分析得出是典型经典超级单体风暴所为。级单体风暴所为。 该风暴从生成到发展成为超级单体，距离常该风暴从生成到发展成为超级单体，距离常德雷达均在德雷达均在50km50km以内（位于风暴东部），距离长沙以内（位于风暴东部），距离长沙雷达雷达134km134km（位于风暴的西北部），二部雷达均观
25、（位于风暴的西北部），二部雷达均观测到了此次超级单体风暴的整个演化过程。测到了此次超级单体风暴的整个演化过程。（1 1）环境场）环境场 0808时，时，500hPa500hPa、700hPa700hPa和和850hPa850hPa槽线基本重合。副热槽线基本重合。副热带高空西南急流。带高空西南急流。2004年年4月月29日日08时时500hPa风（红色）、风（红色）、20时时500hPa高空图与高空图与15:27长沙多普长沙多普勒天气雷达勒天气雷达0.5仰角基本反射率因子叠加图（图中已过滤掉仰角基本反射率因子叠加图（图中已过滤掉40dBZ以下强度的回以下强度的回波）波） 常德雷达常德雷达10:2
26、3 0.5仰角基本反射率因子、径向速度和谱宽图（红色方块为安仰角基本反射率因子、径向速度和谱宽图（红色方块为安乡所在地）乡所在地） 与高空低槽相配合的对流云回波带径向速度场上的辐合大的速度谱宽带2004年年4月月29日日12:36-16:00常德多普勒天气雷达常德多普勒天气雷达1.5仰角基本反射率因子仰角基本反射率因子图与图与14时地面天气图叠加图时地面天气图叠加图 安乡位于中尺度低压流场中。南北65km距离温差达6，呈现出明显的锋生现象。K指数为37.0。低层700hPa风向随高度顺转，700400hPa风随高度逆转，低层暖平流，中高层冷平流，大气热力不稳定度趋向于进一步加强。05.8km高
27、度之间的风矢量差达18.7m/s，表明垂直风切变很强；另外，00.75km之间的风矢量差达到13.2m/s，表明低层垂直风切变也很大；2004年年4月月29日日15:11常德多普勒天气雷达不同仰角基本反射率因子图常德多普勒天气雷达不同仰角基本反射率因子图 位于风暴右后方位于风暴右后方的钩状回波从的钩状回波从0.5仰角伸展到仰角伸展到6.0仰角，仰角，0.5仰角，后仰角，后侧阵风锋。侧阵风锋。（2）回波特征）回波特征后侧下沉气流后侧下沉气流前侧下沉气流前侧下沉气流风暴入风暴入流流后侧阵风锋后侧阵风锋低层反射率因低层反射率因子廓线子廓线十分经典的有界弱回波区（穹窿）和位于其上的反射率因子强回波核心
28、（ 高度9km ，强度超过70dBZ ）。常德多普勒天气雷达观测到的“040429”风暴生成-超级单体阶段2.4仰角基本反射率因子回波演变图 14：21钩状回波雏形形成14：46发展成超级单体（中气旋生成）15：17钩状回波最突出15：48钩状回波开始模糊16：06钩状回波消失风暴生成阶段风暴生成阶段是单单体特征，是单单体特征，在发展演变过在发展演变过程中表现出了程中表现出了多单体结构特多单体结构特征。征。“040429”超级单体演变各阶段常德多普勒天气雷达基本反射率因子垂直剖面 风暴初生时相对较大反射率因子核位于中低空其后上下垂直发展风暴因下垫面作用减弱，反射率因子核分别位于低层和高层风暴得
29、到较强发展，出现悬垂回波中高层悬垂回波得以进一步发展，低层出现弱回波区70dBZ以上的高反射率因子核位于9km高度以上，有界弱回波区水平尺寸超过10km，垂直高度超过4km，此时基于单体的垂直累积液态水含量值超过82kg.m-2超级单体风暴开始减弱，高反射率因子核高度较上一体扫下降3km以上，有界弱回波区高度下降至3km以下，水平尺度明显减小风暴的分风暴的分裂特征裂特征超级单体风超级单体风暴分裂过程暴分裂过程在我国不多在我国不多见，合肥雷见，合肥雷达在达在20042004年年5 5月月2121日探日探测到过一次。测到过一次。常德雷达常德雷达1.5仰角基本反射率因子产品仰角基本反射率因子产品（3
30、 3）下垫面对风暴发展的影响）下垫面对风暴发展的影响已过滤25dBZ以下的回波地形抬升作用与受热不均促使风暴第一次加强；地形抬升作用与受热不均促使风暴第一次加强；下坡阶段受下沉气流影响明显减弱；风暴靠近下坡阶段受下沉气流影响明显减弱；风暴靠近水陆交界面时得到再次发展。水陆交界面时得到再次发展。2004年年4月月29日日15:20前后长沙雷达、常德雷达不同仰角的基本反射率因子产品（风暴高度分别为前后长沙雷达、常德雷达不同仰角的基本反射率因子产品（风暴高度分别为3.2、6.0、10.0km。长沙雷达距离超级单体风暴中心。长沙雷达距离超级单体风暴中心134km,常德雷达距离超级单体中心是常德雷达距离
31、超级单体中心是50km ） （4 4）二部雷达探测结果的异同点）二部雷达探测结果的异同点强度回波共同点：悬垂回波、弱回波区。强度回波共同点：悬垂回波、弱回波区。不同点：常德雷达回波可见清晰的钩状回波，长沙雷达只能看到不典型的钩状不同点：常德雷达回波可见清晰的钩状回波，长沙雷达只能看到不典型的钩状回波；常德雷达基反射率因子强度显著大于长沙。长沙雷达观测到三体散射。回波；常德雷达基反射率因子强度显著大于长沙。长沙雷达观测到三体散射。2、中气旋常德雷达观测到的中气旋旋转速度为21m/s，强中气旋。长沙雷达观测到的中气旋旋转速度是13m/s，属弱中气旋。三、三体散射回波与强冰雹三、三体散射回波与强冰雹
32、11次三体散射过程信息时间时间地点地点观测的雷达站点观测的雷达站点产生的天气现象产生的天气现象2002.05.142002.05.14湖南湖南常德常德3cm3cm直径冰雹，龙卷，直径冰雹，龙卷，1010级以上大风级以上大风2002.12.192002.12.19福建福建龙岩龙岩2 23cm直径冰雹，直径冰雹，1010级以上大风级以上大风2003.06.032003.06.03湖南湖南常德常德5cm5cm直径冰雹，直径冰雹，1111级以上大风级以上大风2004.04.212004.04.21湖南湖南长沙长沙4cm4cm直径冰雹，大风直径冰雹，大风2004.04.292004.04.29湖南湖南长
33、沙长沙10cm10cm直径冰雹，直径冰雹，8 8级以上大风级以上大风2004.07.132004.07.13浙江浙江宁波宁波3cm3cm直径冰雹，大风直径冰雹，大风2005.04.302005.04.30湖南湖南常德常德2cm2cm直径冰雹，大风直径冰雹，大风2005.05.312005.05.31湖南湖南常德常德6cm6cm直径冰雹，大风直径冰雹，大风2005.05.312005.05.31北京北京天津塘沽天津塘沽5cm5cm直径冰雹，大风直径冰雹，大风2005.06.142005.06.14安徽安徽南京南京10cm10cm冰雹，冰雹，1010级以上大风级以上大风2006.04.092006
34、.04.09湖南湖南永州永州11cm11cm冰雹，大冰雹，大风abcdefgh1、三体散射回波特征统计分析产生产生TBSSTBSS的最大反射率因子强度为的最大反射率因子强度为76dBz76dBz，最小，最小58dBz58dBz；85.885.8的的TBSSTBSS出现在反射率因子强度出现在反射率因子强度63dBz63dBz时，时，65.165.1的的TBSSTBSS出出现在反射率因子强度现在反射率因子强度65dBz65dBz时。时。定义：如果雷达某次体扫在某一个仰角观测到三体散射，就定义：如果雷达某次体扫在某一个仰角观测到三体散射，就构成构成1 1个样本；在两个仰角上观测到，就构成个样本；在两
35、个仰角上观测到，就构成2 2个样本。个样本。1111次次强对流事件构成强对流事件构成499499个三体散射样本。个三体散射样本。 按长度分段统计按长度分段统计TBSSTBSS出现次数，最大长度为出现次数，最大长度为69.7km69.7km，最小长度，最小长度1km1km，3km3km以上长度的以上长度的TBSSTBSS占总占总次数次数91.6%91.6%。 对于一个对于一个3km3km长度以上的长度以上的TBSSTBSS在雷达显示工作在雷达显示工作站上放大站上放大2 2倍情况下已能清晰分辨。倍情况下已能清晰分辨。 TBSSTBSS长度与反射率因子核心区强度的相关系数长度与反射率因子核心区强度的
36、相关系数为为0.47370.4737，与，与60dBz60dBz和和65dBz65dBz以上反射率因子核区面以上反射率因子核区面积大小的相关系数分别为积大小的相关系数分别为0.69610.6961和和0.61910.6191。 也就是说，高反射率因子的区域越大，反射率也就是说，高反射率因子的区域越大，反射率因子核心强度越大，三体散射长钉因子核心强度越大，三体散射长钉TBSSTBSS的长度就越的长度就越长，且长，且60dBz60dBz以上高反射率因子区域面积对三体散以上高反射率因子区域面积对三体散射的贡献最大。射的贡献最大。 TBSSTBSS起始点出现的最大高度为起始点出现的最大高度为12.5k
37、m12.5km，最低高度是，最低高度是1.1km1.1km；97.897.8的的TBSSTBSS起始点出现在起始点出现在1 19km9km高度之间，高度之间，60.7%60.7%的的TBSSTBSS起始点出现在起始点出现在3 36km6km高度之间。高度之间。kmTBSSTBSS起始点在起始点在4 45km5km高度出现次高度出现次数最多，然后向上、向下减少；数最多，然后向上、向下减少；TBSSTBSS长度长度10km10km的出现次数同样的出现次数同样以以4 45km5km高度最多，然后向上、高度最多，然后向上、向下迅速减少。向下迅速减少。 产生产生TBSSTBSS的的风暴距雷达的最大距离是
38、风暴距雷达的最大距离是214km214km，最小距离，最小距离是是19km19km。60.160.1的的TBSSTBSS产生在离雷达产生在离雷达5050100km100km的距离段，的距离段，76.476.4的的TBSSTBSS出现离雷达出现离雷达5050150km150km的距离段。的距离段。 ZrnicZrnic（19871987）指出，如果波束始终能够充满，则三体）指出，如果波束始终能够充满，则三体散射在雷达探测的有效距离内都可以出现。事实上，在远散射在雷达探测的有效距离内都可以出现。事实上，在远距离处，波束充满的假定有时不能满足，因此在远距离处距离处，波束充满的假定有时不能满足，因此在
39、远距离处出现三体散射的频率自然会降低。出现三体散射的频率自然会降低。雷暴距雷达距离50km50100km100150km150km次783008140 TBSSTBSS出现频数与风暴相对于雷达的方位有很大关系。出现频数与风暴相对于雷达的方位有很大关系。 当风暴位于雷达的东部时，当风暴位于雷达的东部时，TBSSTBSS被观测到的频率很低；被观测到的频率很低；只有雷暴位于雷达的西部时，观测到只有雷暴位于雷达的西部时，观测到TBSSTBSS的频率的频率才高。才高。 其原因在于我国夏季的雷暴的引导气流多为偏西风，其原因在于我国夏季的雷暴的引导气流多为偏西风，当雷暴位于雷达东侧时，当雷暴位于雷达东侧时，
40、TBSSTBSS如果产生，也是位于雷暴下如果产生，也是位于雷暴下风向，而雷达自身的回波往往向下风向方向延伸较长，很风向，而雷达自身的回波往往向下风向方向延伸较长，很容易遮盖掉容易遮盖掉TBSSTBSS。TBSSTBSS的持续时间几乎都超过的持续时间几乎都超过3030minmin。以持续时间在以持续时间在30306060minmin的情况居多。还有几个的情况居多。还有几个TBSSTBSS持续时间超持续时间超过过9090minmin。TBSSTBSS有相对较长的持续时间对应用于强冰雹预警有相对较长的持续时间对应用于强冰雹预警是非常关键的。是非常关键的。TBSSTBSS持持续时间30min30min
41、303060606060909090min90min次次0 011115 54 4（2 2）三体散射与强冰雹）三体散射与强冰雹 1111个强对流事件中有个强对流事件中有2323个强风暴产生了三体散个强风暴产生了三体散射现象，每一个强风暴都产生了直径在射现象，每一个强风暴都产生了直径在2cm2cm以上的以上的强冰雹，其中有四个强风暴产生了直径强冰雹，其中有四个强风暴产生了直径10cm10cm以上以上的冰雹。也就是说，如果的冰雹。也就是说，如果S S波段新一代天气雷达产波段新一代天气雷达产生三体散射现象，则强冰雹的可能性几乎是生三体散射现象，则强冰雹的可能性几乎是100%100%，同时大多伴随地面
42、灾害性大风。，同时大多伴随地面灾害性大风。 对湖南北部冰雹过程进行统计表明，对湖南北部冰雹过程进行统计表明，80%80%左左右产生右产生2cm2cm以上直径冰雹的强雹暴都产生了三体散以上直径冰雹的强雹暴都产生了三体散射。再考虑到射。再考虑到TBSSTBSS的持续时间多数在的持续时间多数在303060min60min之之间，个例分析中表现出地面降雹时间滞后于间，个例分析中表现出地面降雹时间滞后于TBSSTBSS出现时间，因此出现时间，因此TBSSTBSS可以作为强冰雹的辅助预警可以作为强冰雹的辅助预警指标，可以有效降低强冰雹预警的虚警率。同时指标，可以有效降低强冰雹预警的虚警率。同时个例分析中还
43、显现出一个有价值的现象，即个例分析中还显现出一个有价值的现象，即TBSSTBSS长度越长，降雹尺寸可能越大。长度越长，降雹尺寸可能越大。 在产生三体散射的在产生三体散射的2323个强雹暴中，有个强雹暴中，有一半以上是超级单体和准超级单体风暴。一半以上是超级单体和准超级单体风暴。雹暴中的涡旋有利于大冰雹的形成。雹暴中的涡旋有利于大冰雹的形成。3 3、典型三体散射个例、典型三体散射个例 （1）20062006年年4 4月月9 9日日23:1923:1923:3923:39，永州市，永州市零陵区石岩头镇零陵区石岩头镇3535个行政村中个行政村中2020个行政村遭受大个行政村遭受大冰雹、强风袭击。最大
44、冰雹重达冰雹、强风袭击。最大冰雹重达0.6kg0.6kg，直径，直径11cm11cm。 （2 2）20032003年年6 6月月3 3日日1717：00001919：3030，张家界市大部分地区遭受大风冰雹袭击，张家界市大部分地区遭受大风冰雹袭击，冰雹最大重达冰雹最大重达0.5kg0.5kg，冰雹铺地厚约，冰雹铺地厚约3cm3cm，最大风力达最大风力达11111212级级。四、旁瓣回波与强冰雹四、旁瓣回波与强冰雹旁瓣回波TBSS1 1、统计特征、统计特征旁瓣回波出现次数与反射率因子强度分级统计表旁瓣回波出现次数与反射率因子强度分级统计表旁瓣回波出现在不同高度的频次统计表旁瓣回波出现在不同高度的
45、频次统计表旁瓣回波出现频次随高度的变化旁瓣回波出现频次随高度的变化旁瓣回波与风暴距雷达距离的统计特征旁瓣回波出现方位频数统计表2 2、旁瓣回波与大冰雹预警、旁瓣回波与大冰雹预警 1010个雹暴风暴灾情调查报告中个雹暴风暴灾情调查报告中4 4个雹暴有明确降雹时个雹暴有明确降雹时间间( (由于不是地面风暴跟踪记录，因而也只能作参考由于不是地面风暴跟踪记录，因而也只能作参考) )，与，与旁瓣回波首次出现时间比对分析得出各降雹时间分别在旁旁瓣回波首次出现时间比对分析得出各降雹时间分别在旁瓣回波出现后的瓣回波出现后的4242、7 7、3131、4 min4 min内内。 旁瓣回波持续时间为旁瓣回波持续时
46、间为1212120 min(120 min(统计结果统计结果) )。表明。表明旁瓣回波对冰雹有一定预警作用，最大时间提前量可达半旁瓣回波对冰雹有一定预警作用，最大时间提前量可达半小时以上，且旁瓣回波出现有一定的持续性，可以作为强小时以上，且旁瓣回波出现有一定的持续性，可以作为强冰雹预警的辅助指标。冰雹预警的辅助指标。 还需强调指出的是旁瓣回波以36 km高度出现频数最高，因此雷达仰角产品的选择成为了确定能否在旁瓣回波出现第一时间被识别的关键因素。 当风暴距离雷达较近时若只申请或只选择低仰角产品进行分析，就有出现旁瓣回波没被发现而失去提前预警的机会。所以建议当组合反射率因子产品中风暴中心强度超过
47、60 dBz时，尽量选择6个仰角产品(0.5 、1.5 、2.4 、3.4 、4.3 、6.0 仰角)同屏显示分析，有助于提高旁瓣回波的有效识别率，分析弱回波区(WER)、有界弱回波区(BWER)，利于强风暴的诊断和冰雹、大风的预警。五、对流性暴雨个例五、对流性暴雨个例 1 1、 20052005年年5 5月月3131日日6 6月月1 1日邵阳市新日邵阳市新邵县暴雨，邵县暴雨，引发太芝庙乡、潭府乡境内发引发太芝庙乡、潭府乡境内发生特大山洪灾害，全省直接经济损失达生特大山洪灾害，全省直接经济损失达2020亿元，死亡亿元，死亡8888人、失踪人、失踪3333人。人。常德雷达常德雷达长沙雷达长沙雷达
48、 （2 2） 20032003年年6 6月月23232424日湘西北渫水流日湘西北渫水流域普降特大暴雨，过程平均面雨量域普降特大暴雨，过程平均面雨量202mm202mm，2424日下午日下午3h3h累积雨量有累积雨量有3 3个乡镇超过个乡镇超过100mm100mm，其中石门县所市，其中石门县所市3h3h雨量达雨量达130mm130mm。 （3 3）20032003年年7 7月月8 8日日2020时时9 9日日2020时澧水时澧水流域普降大暴雨，暴雨中心位于张家界市，流域普降大暴雨，暴雨中心位于张家界市，日降雨量达日降雨量达455.5mm455.5mm，其中雨强大于，其中雨强大于20mm/h20mm/h的的降水持续时间长达降水持续时间长达1111小时，小时，3 3小时累计雨量最小时累计雨量最大达大达114.3mm114.3mm，1 1小时最大雨量达小时最大雨量达50.0mm50.0mm。 第二部份内容第二部份内容完完
