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】 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
新一代天气雷达资料,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
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,工程师,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~
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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”,说明其后
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)
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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.
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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
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[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].
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[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
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[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]