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雷达回波的判断与分析

2019-07-12黄强张金凤张会贞

农业与技术 2019年11期

黄强 张金凤 张会贞

摘要:本文针对不同回波特征进行分析,探讨不同降水系统下雷达回波特征,区分气象回波和非气象回波的差异,以精确分析判断气象雷达回波,为夏季灾害性天气和短视天气预报提供可靠数据资料。

关键词:雷达回波;降水系统;判断分析

中图分类号:S163文献标识码:ADOI:10.19754/j.nyyjs.20190615063

1不同回波特征分析

1.1层状云回波

在平显上通常要适当抬高仰角才看得到层状云回波,呈均匀片状,回波暗淡、强度弱、边缘模糊犹如薄纱,探测距离约几十公里。在高显上看回波呈一水平带,底部较平整、不接地,高度为1.4~8.7km(常反映阴天无降水)。

1.2层(波)状云降水回波

在平显上,层(波)状云降水回波呈均匀片状,强度弱到中等,范围大,内部没有明显块体结构,边缘发毛,破碎模糊。在高显上回波顶部平坦,且较均匀常看到0℃层300~1000m 的亮带,高度为3.6~8km(常反映大范围稳定性持续降水)。

1.3对流云回波

在平显上回波呈小块状,有时零散孤立,有时排列成带状和不规则形状。高显上常呈柱状、针状,底部不接地,强度为中等,高度为2.2~4.9km(为无降水)。

1.4阵雨回波

在平显上回波呈孤立分散的小块单体或回波群,结构较松,边缘不清晰,单体水平尺度在10km以下,强度中等。高显上回波呈针状顶部发毛,结构松散,回波高度在7~8km以下,回波底部接地(常反映短阵雨)。

1.5雷雨回波

在平显上回波块体结识、肥大、紧密、轮廓清晰、边缘多折,单体水平尺度在10km以上,强度特强,很明亮。在高显上呈柱状,低的仅5~6km,高的可达17~18km(常反映短暂雷雨)。

1.6雹云回波

在平显上块体较大,结构紧密,发展急剧、多棱角、突起或小切口,移动迅速,强度特强,回波单块体范围小于10km。在高显上强度最大值常出现在高于0℃等温线2~3km以上,云顶很高常在12~13km以上.通常呈针状接地的是阵雨回波,不接地的是对流云回波,平显上看单块体回波范围>10km、高显呈柱状,此回波可判定为雷雨回波。

2不同降水系统的雷达回波特征

2.1暖锋回波

暖锋回波由范围较大的连续性降水构成。暖锋降水区域几乎超过一个雷达站的有效视野范围,因此在平面位置显示器上只能看到降水区域一部分。在稳定性暖锋降水区中,屏幕上回波连接成片,边缘呈丝缕状或棉絮状,强度分布均匀,在不稳定性暖锋降水区,大片均匀降水回波中夹杂有较强对流单体。这些回波单体移动方向与整个降水系统移动方向略有差别,较强单体位置常排列成带。

2.2气团内部热对流雷暴回波

这种雷暴产生在内部,其对流单体回波在平面位置显示器上呈零散无规则分布,常出现在平原中山丘或湖面上岛屿上空,对流单体尺度,通常在几公里至十几公里间,生命周期约数10min。

2.3冷锋回波

通常由紧密排列成带许多回波单体组成,当冷锋由远处移至距雷达站约300km时,显示器上一般先看到排成一行离散回波块,这是地表曲率和大气折射(见)原因。当冷锋移近时,雷达波束能够扫视到云下部宽大部分,回波带中单体变大形成一条连贯回波带。在冷锋经过雷达站而向远处移去时,回波变化与上述过程相反。通常一个完整冷锋降水系统长度可达600km以上,因此一个站仅能探测到整个冷锋系统一部分。有时雷达观测到冷锋系统不止包含1条雨带。冷锋回波带一般自西北向东南移动,但锋前或冷锋上空暖区常吹西南风,因而回波带中单体常向东北或偏东方向移动,与回波带整体移动方向之间有一夾角。

2.4人字形回波

在气团内部出现的雷暴带,其回波结构和冷锋回波带很相似,但移动速度较快,有时在雷达屏幕上可同时出现2条以上飑线回波带。河北地区出现人字形、带状飑线回波方位常在330°~90°,人字形回波可由低压产生,但若人字形回波是由2条回波带靠拢形成的,则反映天气较强烈,中心降水多为大雨或暴雨。

2.5带状回波

带状回波通常由很多对流单体排列而成,长度可由几十公里至几百公里,宽度由十几公里至几十公里,强度中等或强以上,常为锋面,飑线回波。单体结构紧密、明亮,这种回波群容易合并增长,其发展结果往往形成强烈雷雨云。

2.6零散孤立回波

零散孤立回波是指各个回波单体之间距离较远,分布较散,排列无一定规律回波。这种单体回波尺度小,清洗、明亮、结构紧密,强度可为中等、强、特强,反映了热雷雨天气。

2.7V型缺口回波

V型缺口回波出现在强雷暴云远端,由大水滴,冰雹对电磁波强烈吸收,衰减造成的阴影。V型槽夹角深处常为降雹中心。这种回波一般是絮状回波边缘呈V型缺口夹角深处常为降雹或絮状回波内有多个块状单体,单体的最强点处产生降雹,这种回波出现方位一般在330°~90°。

2.8指状回波

指状回波是从强烈积雨云母体中迅速向外突出,呈指状回波,指状附属物短而粗,明亮、清晰且强度强。指状回波是冰雹天气一个特征,常是单独一个块状单体,出现在90°~180°。河北地区冰雹识别指标见图1。

雷暴天气回波常伴有大风出现,从地面观测到大风来临前时,当时风力突停,变为静风,过几分钟后风向突变大风突起而后伴随将是雷雨。大风时从雷达终端高显上可看到云柱倾斜,或云柱中间靠上位置甚至出现云柱断为两截。再一种就是混合形絮状回波,在平显上看絮状回波在大范围片状或丝缕状层状云降水回波内部,分布着一个个对流云降水回波单体,强度多为中等或强。高显上可看到层状云降水回波,又可看到一个个垂直发展柱状单体,这些单体有时发展不旺盛,顶部高不超过10km,还可看到0°层亮带,有时也发展成较强烈雷雨回波,这种回波常为稳定性阵雨或稳定性雷雨回波,以稳定性降雨为主。

3非气象回波判断与气象回波的区别

非气象回波是指山脉、丘陵、岛屿、海岸线、高大建筑物、铁路、高压电线等地貌地物引起的雷达回波,边缘清晰、形状、高度、位置都不随时间改变,地物回波强度稳定。

海浪回波是由海浪及其浪花反射雷达电磁波产生的回波。平显上其由许多针状回波体呈扇状向外辐射,强度较弱切均匀,距离较近,回波强度和范围随海风增强而增大。

超折射回波,在特殊气象条件下,终端上出现平常观测不到远距离地物回波,即超折射回波。在平显上超折射回波不强时,其由许多米粒状、芝麻状回波点组成松散集合体,超折射强时,回波点增多面积增大,形成大片或带状脚明亮回波区和近距离地物回波相似。

奇异回波,通常指晴空时出现的回波,由大气折射指数突变或鸟群,昆虫群对雷达电磁波反射作用引起。回波形状多种多样,有线状、点状、细胞状、层状等,奇异回波通常是某些天气现象的一种反映。

干扰回波是一种有源干扰,有同频率干扰和同波长干扰,同频率干扰,干扰严重时使整个显示终端荧光屏变白,难以区别气象回波。同波长干扰是一条或多条螺旋线。

4气象回波与非气象回波区别

气象回波是水汽凝结物的回波,主要包括云和降水回波。非气象回波是指地物回波、海浪回波、超折射回波和奇异回波,气象回波与非气象回波相比,在形状、强度、高度、内部结构和位置变化等方面、都有明显不同。可根据对回波特征的了解做好天气预测预报。

参考文献

[1] 姚维华,于跃,毕明林,等. 雷达回波的识别与类型分析[J]. 吉林农业,2016(12):160.

[2] 张乐坚,储凌,叶芳,等. 使用雷达回波三维信息自动识别降水类型的方法[J]. 大气科学学报,2012(1):95-102.

作者简介:黄强(1978-),男,硕士研究生,工程师,研究方向:气象服务与防灾减灾。