【word】 冷锋云系的多普勒雷达反射率因子特征总结

【word】 冷锋云系的多普勒雷达反射率因子特征 冷锋云系的多普勒雷达反射率因子特征总 结 安徽农业科 学,JournalofAnhuiAgn.Sci.2011,39(31):19435—19437,19470责任编辑黄小燕责任校对傅真治 冷锋云系的多普勒雷达反射率因子特征总结 赵广娜,石慕真(1.兰州大学大气科学学院,甘肃兰州730oo0;2.黑龙江省气象台,黑龙江哈尔滨150?030) 摘要[目的]总结冷锋云系的多普勒雷达反射率因子特征.[方法]从反射率因子特征上来研究冷锋云系,利用2002,2007年哈尔滨 新一代天气雷达,总结了冷锋云系的反射率因子特征.[结果]冷锋所产生的云总体上说呈带状,但其间云体有间隙,且强度分布不 均匀;多数移动快的冷锋为长而窄的回波带,移动缓慢的冷锋或弱冷锋,则呈宽广的片状或片絮状回波;面积大的冷锋云系通过测站基 本都可以分析出径向速度由西北风转为西南风;随着月份的不同,反射率因子特征也有很大的变化.在冬季,冷锋云表现为层状云,反 射率因子特征非常弱,一般面积较大,呈片状,但结构松散,回波问有间隙,其中夹杂着几块比较强的回波;在冷锋两侧易产生强度大的 对流单体回波,一般会随着整体云带移动,移速,移向基本一致;干冷锋移过时,易局地产生强对流,以对流云为主,回波面积较小,一般 从径向速度图中分析不出风向转变,但单体的强度特征明显,一般 有”三体散射”,”旁瓣”,”弱回波区”特征,具有超级单体的特征.[结 论]该研究为多普勒雷达在黑龙江省监测灾害天气的应用上起到了 积极作用. 关键词新一代天气雷达回波;冷锋云系;反射率因子 中图分类号P45文献标识码A文章编号 0517—6611(2011)31—19435—03 TheCharacteristicsoftheColdFrontCloudinDopplerRedarReflectivityFactor Z姒 oGuang-naetal(CollegeofAtmosphericSciences,LanzhouUniversity,Lanzhou,Gansu730000) Abstract 『Objective]TheaimwastosummarizethecharacteristicsofreflectivityfactorofDopplerradarofthecoldfrontcloudsystem. [Method]JudgingfromthecharacteristicsofreflectivityfactorbydintofthenewgenerationdopplerradarinHarbinfrom2002tO2oo7,the featureofthereflectivityfactoroftheclodfrontcloudsystemwassummarized.『Result1Thecloudformedbythecoldfrontwasinbanded foITningenera1.However.therewasvoidinthecloudanditsintensitywasuneven.Mostfastmovingcoldfrontwas1ongandnarrowbanded echoandbasicallytheradialvelocityturnedfromnorthwestwindtosouthwest .Withthechangesofmonth,thefeatureofthereflectivityfactor alsochanged.Inwinter.thecoldfrontcloudwasinlayerform.Thefeatureofthereflectivityfactorwasweakandinlargearea.However.the structurewaslooseandtherewasspaceintheecho.Amongthem.therewereseveralstrongechoes.Strongconvectioncellechoformedinthe twosidesofthecoldfront.anditmovedwiththeentirecloudbelt.Whenthedrycoldfrontmoved,regionalstrongconvectivecurrentformed, mainlybyconvectivecloudandsmallechoarea.Generally.thechangesofthewinddirectioncannotbeexpoundedfromthelongitudespeed. However,theintensityofthecellechowasdistinct,”three.bodyscattering”,”sidelobeecho”,and”weakechoregion”,aswellasfeature ofsupercel1.[Conclusion]rI1}lestudyprovidedactiverolefortheapplicationofDopplerradarinthesurveillanceofweatherinHeilongjiang Province. KeywordsNewgeneration.~eatherdopperradarecho:Coldfrontcloudsystem:Reflectivityfactor 冷锋是黑龙江最常见的天气系统之一.黑龙江省接近 冬季风源地,冷气团来势比较凶猛,冷锋降水比较多见,多数 灾害天气都有其产生,所以对其研究是非常重要的.在夏 季,黑龙江省气旋锋面活动频繁,气旋锋面降水盛行,约占全 年降水的95%以上;冬季降水也多是气旋锋面过境所造成 的J.冷锋产生的天气有一般的晴雨天气,灾害性天气有寒 潮,冰雹,雷雨大风,暴雨,龙卷等. 如果以温度的零级不连续面模拟锋面,可证明其气压梯 度不连续,等压线通过锋面时会有折角,且折角尖端指向高 压,锋面两侧的风有气旋式切变,锋面则位于气旋性曲率最 大的地方-z.利用多普勒雷达的径向速度资料可以确定锋 面或切变线之前和之后的流场特征,从而判断锋区的存在及 其所处的位置.张晰莹等利用冷锋前为偏南风,有暖平 流,冷锋后为偏北风,有冷平流这一原理,总结了冷锋过境前 后相应的多普勒径向速度场特征.古典锋面气旋模式已 经总结出气旋后部的冷锋云系和降水特征,第一型冷锋一般 为层状云和连续性降水,第二型冷锋则伴有积状云和雷阵 雨.事实上将降水类型划分为层状云降水和对流性降水是 很粗略的,雷达探测表明,即使在冬季,大范围锋面层状云降 水中也时常有各种尺度的对流活动.以往的雷达回波总 结大多是从径向速度上判断锋面的存在及其位置的,笔者则 作者简介赵广娜(1981一),女,黑龙江佳木斯人,师,在读硕士, 从事灾害性天气研究及常规天气预报工作,E-mail:qxtzgn@ slna.corn0 收稿日期2011-07-25 从反射率因子特征上来研究冷锋云系,利用2002,2007年 哈尔滨新一代天气雷达资料,总结了冷锋云系的反射率因子 特征,为多普勒雷达在黑龙江省监测灾害天气的应用上起到 了积极作用. 1冷锋的径向速度特征 判断冷锋一般从径向速度场来判断,锋面或切变线临近 的两侧,风向有突变,冷锋一般可观测出西北风转为西南风. 利用多普勒雷达的速度资料可以判断锋区和切变线等的位 置及其附近的流场特征. 2冷锋的强度特征 冷锋所产生的云总体上说呈带状,但其间云体有间隙, 且强度分布不均匀.不同类型的冷锋在雷达上的回波形态 互有不同.移动快的冷锋为长而窄的回波带,其位置与天气 图上的位置比较一致;移动缓慢的冷锋或弱冷锋,则呈宽广 的片状或片絮状回波,冷锋位于地面锋线的后方.冷锋所产 生的云可以是层状云,混合云,对流云.随着月份的不同,反 射率因子特征也有很大的变化,一般在7月中下旬到8月中 旬强度最大,对流单体多,5,6,9月强度弱些,以混合云为主. 2.1冷锋产生的层状云特征冷锋所产生的层状云主要在 冬季或早春,强度一般在25dBz以下,少数暴雪时可达30dBz. 冷锋产生的层状云一般面积较大,呈片状,但结构松散,回波间 有间隙,多数可以从径向速度场中分析出西北风转为西南风, 以确定冷锋的存在,且在片状中会夹杂零星散落着几处强度较 大的回波,这种分布与夏季对流云分布类似,只是强度上减弱 很多.一次冬季冷锋降雪回波图的强度图上,呈大范围片状回 l9436安徽农业科学 波;速度图上,零线呈NE—Sw向Nw—SE的折角,折角位于测站北侧, 表明锋面未过境(图1). 注:图lbrf1黑色线条表示锋面的实际位置. Note:fhe(1arklinestandsR)rtherealposition0fthei~ont. 图1冬季冷锋层状云的强度(a)和径向速度(b)回波 Fig.1Theintensi~ech0(a)andtheradialveloci~ech0(b)oftheradarechoofstr ati~rmdoudinwin~rcoldfront 2.2冷锋产生的混合云特征冷锋所产生的}昆合云强度 在l5,55dBz,回波强度分布不均,随着月份的不同,强度有 很大的变化,回波结构松散呈片絮状或带状.在地面锋线的 两侧一般都会出现强度较大的大片的云团或云块.虽然回 波分布松散,但径向速度分布连续,可以分析出锋面特征. 一 次夏季冷锋混合云降水回波图的强度图上,回波面积较 大,结构松散,强度分布不均,呈大范围片絮状回波;速度图 上,零线呈NE—sw折向Nw—SE的折角,折角位于测站北 注:a.,b.为强度图;a2,b为径向速度图.图a,b中黑色线条表示锋面的实 际位置. Note:Theal,blwereintensityimage;a2,b2wereradicMspeedimage.Theblac kline0fthea2,b2stoodfnrtherealposition0fthefrom 图2夏季冷锋混合云松散(a)和带状(b)回波 Fig.2The~vergence(a)andbelt(b)echoofmixeddoud-mthecoldfront.ms~ mmer ?l/s m/s 22.4 l&6 14.9 11.2 7.5 玉7 n7 7 一 土7 _7.5 — 11.2 — 14.9 — 18.6 -22.4 0O l互L吼 ??—藤..???墨惩一, 0 m加如们如印加 4692775 玖攮?吨啦 血0加:2加如加如?:会他0巧加帅朽印 39卷31期赵广娜等冷锋云系的多普勒雷达反射率因子特征总结19437 侧,锋面未过境(图2a).冷锋所产生的混合云在夏季中也有 呈窄带状的,回波回波面积比较小.强度图上,呈窄带状回 波,从云系的结构上分析是混合性降水;速度图上,零线呈 NE—sw向Nw—SE的折角,折角刚好位于测站,表明锋面 恰在测站上空(图2b). 在冷锋两侧易产生强度大的对流单体回波,一般会随着 整体云带移动,移速,移向基本一致;有明显弱回波区特征的 易产生冰雹.如2006年7月13日的一次降水过程就是夏季 冷锋混合云对流单体,在这次降水过程中对流单体的强度较 大,多数对流单体是超级单体;此次过程产生了大冰雹,龙卷 灾害天气.由图3可见,在地面锋线两侧的对流单体的强度 均大于55dBz,强中心面积大,此种强度特征是夏季的典型 冷锋回波特征;对流单体在锋线两侧排列,并随着整体云带 移动,移动方向,速度基本一致;由速度径向图可见,折角位 于测站北侧,表明锋面未过境. 由此可见,以上2种冷锋云的共同特征都是云系面积较 大,基本可以从径向速度场中分析出冷锋的存在.这种冷锋 舔中的单体和云系的运动方向基本一致,持续时间较长, 注:图b中黑色线条表不锋面的实际位置. Note:Theblacklineinthebstandsfortherealpositionofthefront. 图3夏季一次冷锋混合云对流单体的强度(a)和径向速度(b)回波 Fig.3Theintensity(a)andradicalspeed(b)ofconvectivecallsradarechoofmi xedcloudinsummercoldfront 混合云易产生强降水,对下游方向的预报有提示作用.云系中零散分布着几块强对流,这些对流强度均比较大,强中 2.3冷锋产生的对流云特征此种情况一般是干冷锋移过心达55dBz,对流旺盛,对流顶上部有云砧,是风暴顶辐散特 时,南于局地热力条件,水汽等因素,局地产生强对流.此种情征;靠近雷达中心的回波可发现”三体散射”,”旁瓣”和”弱回 况根据对流云情况,多数产生冰雹.对流云块面积小,相距较波区”特征;在南侧20km及偏东侧60km处的单体达到了超 远,由于冷锋系统尺度大,单部雷达只能探测到其中某一部分,级单体,速度图上,有中气旋,风暴顶辐散特征;在雷达探 有时径向速度图上分析不出锋面过境,或锋线不在探测范围测的西 侧和南侧,还可以观测到大量的”距离折叠”,其后 内,探测到的只是冷锋云系的一部分.由图4可见,这种冷锋面还跟有大片的混合云或层状云回波. 图4夏季冷锋对流云的强度(a)和径向速度(b)回波 Fig.411leintensity(a)andradicalvelocityecho(b)oofconvectioncloudinsun nnercoldfront 3结论 (1)冷锋所产生的云总体上说呈带状,但其间云体有间 隙,且强度分布不均匀.多数移动快的冷锋为长而窄的回波 带,移动缓慢的冷锋或弱冷锋,则呈宽广的片状或片絮状回波. 面积大的冷锋云系通过测站基本都可以分析出径向速度由西 北风转为西南风.随着月份的不同,反射率因子特征也有很大 的变化,一般在7月中下旬到8月中旬强度最大,对流单体多, 5,6,9月强度弱些,以混合云为主. (2)冬季,冷锋云表现为层状云,反射率因子特征非常弱, (下转第19470页) ; 4692775.... 限儿??吨州??焉勰墨? 出0加:.加如钧如?加翠一_门?圈目【=____]娩0:2加巧如柏?? 19470安徽农业科学2011生 中度雪灾仅能做出轻度预警,量级有所降低,总体预警效果比较理想. 砷 喜 考 叮 柳 年份Year年份”(ear 图31961—2008年?区4月积雪日数(a)和积雪?(b)模拟与实测的对比 Fig.3Comparisonofsimulatedandme.uterisnowdays(a)andsnowquantity( b)ofthesecondsub-re,oninAprilduring1961—2O08 4结论与讨论 (1)青海省平均每年发生14站次雪灾,发生次数的年际 变率大,主要出现在青南牧区,祁连山区和海西东部,环湖地 区以及该省西北部雪灾很少发生. (2)按照青海省雪灾标准(DB63/T372—2001)的规定, 雪灾的确定从积雪持续时间(日数)和积雪深度(积雪量)2 个方面来判定,因此,分别对这两项进行模拟,再结合起来判 定雪灾的出现与否以及量级大小.经抽样检验,效果比较 理想. (3)笔者是结合实际业务而展开的,将牧区雪灾预警精 细化到分区,分时段中,所用的因子物理意义明确,易于统 计,这是一种新的尝试,有待于在实际业务工作中不断调整 与完善. (4)模拟出的结果应用于实际业务工作时还要结合当年 牧草长势,牲畜状况,草场类型,草场载畜状况以及承受灾害 的能力等,综合考虑给出雪灾等级,用于预警业务. 参考文献 [1]周陆生,李海红,汪青春.青藏高原东部牧区大一暴雪过程及雪灾分布 的基本特征[J].高原气象,2000,19(4):450—458. [2]董安祥,瞿章,尹宪志.青藏高原东部雪灾的奇异谱分析[J].高原气 象,2001,20(2):213—219. [3]董文杰,韦志刚,范丽军.青藏高原东部牧区雪灾的气候特征分析[J]. 高原气象,2001,20(4):402—406. [4]周陆生,汪青春,李海红,等.青藏高原东部牧区大,暴雪过程雪灾灾 情适时泐法的研究[J].自然灾害,2001,10(2):58—65.’ [5]马林,李锡福,张青梅,等.青藏高原东部牧区冬季雪灾天气的形成及 其预报[J].高原气象,2001,20(3):325—331. [6]王江山,李锡福.青海天气气候[M].北京:气象出版社,2O04:39—50. [7]王叶堂,何勇,侯书贵.2000—2005年青藏高原积雪时空变化分析[J]. 冰川冻土,2007(12):855—861. [8]韦志刚,黄荣辉,陈文,等.青藏高原地面站积雪的时空分布和年代际 变化特征[J].大气科学,2O02,26(4):496—506. [9]韦志刚.青藏高原积雪异常的持续性研究[J].冰川冻土,2001(9):225 — 231 (上接第19437页) 一 般面积较大,呈片状,但结构松散,回波间有间隙,其中夹 杂着几块比较强的回波,与夏季对流云分布类似,只是强度 上减弱很多. (3)在冷锋两侧易产生强度大的对流单体回波,一般会 随着整体云带移动,移速,移向基本一致.有明显弱回波区 特征的易产生冰雹. (4)干冷锋移过时,易局地产生强对流,以对流云为主, 回波面积较小,一般从径向速度图中分析不出风向转变,但 单体的强度特征明显,一般有”三体散射”,”旁瓣”,”弱回波 区”特征,具有超级单体的特征. 参考文献 [1]金瑜,付立林,白仁海,等.黑龙江省天气预报经验和方法[R].哈尔滨: 黑龙江省气象局,1988. [2][标签:快照]