天气雷达产品在强对流天气临近预报中的应用苏浩

天气雷达产品在强对流天气临近预报中的应用苏浩

苏浩朱政委

（中国人民解放军66336部队71分队，河北高碑店074000）

摘要：使用多普勒天气雷达产品可以科学、有效地监测暴雨、冰雹、大风、雷电等中小尺度天气系统的发生、持续与发展规律，在气象领域占据突出重要地位。本文首先简要叙述了天气雷达的工作原理，并在此基础上着重分析了天气雷达产品在强对流天气临近预报中的应用，为提高天气雷达产品在气象领域的利用率，并为顺利开展气象预报预警工作起到一定的推动作用。

关键词：天气雷达产品；强对流；临近预报；应用

引言

强对流是导致发生气象灾害的主要天气类型，其中包括有暴雨、冰雹、大风、雷电、龙卷等多种类型。由于强对流天气过程具有空间尺度小、突发性强、发生时间短等特点，导致强对流天气成为短时天气预报及气象防灾减灾中的难点与重点问题，目前，天气雷达已经成为气象监测预警的重要手段。天气雷达能够发射与其相对应的脉冲电磁波，电磁波在遭遇云雨天气过程时将极易散射至四面八方，而且雷达将会接收后向散射波。以往较为传统的天气雷达仅仅只能对回波当中的反射率因子进行提取，而现有的多普勒天气雷达不仅仅能够对反射率因子信息进行提取，还能对云雨当中的雷达径向运动速度及谱宽等信息进行提取。目前，我国使用的新一代天气雷达网是由多普勒天气雷达组成的，而且已经发展成为强对流天气过程监测与预报的重要工具。新一代天气雷达具有探测灵敏度高、空间分辨率高等特点，对于传统雷达无法探测的晴空回波也能够探测出来，因此被广泛应用于强对流天气探测预警、估测雷达上方大气垂直风廓线、降水估计等多个领域，为天气雷达产品在强对流天气临近预报当中的应用积累了较为丰厚的经验。本文将着重探讨天气雷达产品在强对流天气临近预报中的应用，以提高强对流天气临近预报水平，同时为当地人影工作、防灾减灾等工作提供更为优质的服务，并促进当地社会经济的快速、健康发展。

1天气雷达的工作原理

雷达是一种无线电设备，指的是在电磁波背景下对目标物的距离与特征进行探测的一种手段。能够对目标物自身的性质进行测定。当指数不均匀的物质被电磁波照射到之后，电磁波的传播方向将会发生一定程度的变化，这一现象就被称为散射。之所以会出现上述现象主要是由于电磁波激发的次波无法充分抵消。大气当中的冰晶、水滴及气溶胶都将会发生散射，另外，折射指数不均匀的湍流也将会出现散射。对于大气中传播的雷达电磁波而言，其往后散射的部分光将会返回至雷达方向上，为雷达天线接收提供一定的便利。再与后向散射电磁波的频率、相位、延迟时间等信息相互结合，对未来的天气变化状况进行判断，特别是在降水及风场等天气特征判断中发挥着重要作用。

2天气雷达产品在强对流临近天气预报中的应用

2.1反射率因子产品

此类产品能够对降水回波变化特征、降水强度、降水动态变化趋势等进行直观反映，还能够与天气学特征相互结合对层云、积云、飑线、锋面、积层混合云系等信息进行识别。相关观测人员能够以其对反射率因子产品的掌握状况对回波强度信息进行判断，从而对雷雨、大风、冰雹等天气进行确定。另外，观测人员还能够以反射率因子随时间的变化状况为依据，对降水回波移动路径及其发展趋势等进行判断。因此，反射率因子产品广泛应用于强对流天气临近预报当中，为做好强对流天气临近预报工作提供了科学、有效的指导依据。

2.1.1基本反射率

在雷达体积扫面时，通过图像产品的方式对各个扫描仰角的回波强度进行显示，显示出的信息被称为基本反射率因子。其中包含有4km、2km、1km三种类型的分辨率；其距离范围则包含有460km与230km两种。另外，基本反射率产品的图像等级包括16和8两种类型。随着探测模式的变化，基本反射率产品图像的等级也将发生一定程度的变化。使用基本反射率产品能够对冰雹、降雨、边界层位置、风暴结构等进行估算，同时在冰雹、雷暴等强对流天气临近预报当中发挥着不可替代的重要作用。

2.1.2强回波比例

在出现雷暴天气过程时，对闪电时间进行首次预报时应当参考0℃高度位置处40dBz之上发展中的雷暴单体与回波高于25dBz回波体积两者之间的比例，并将该数值定义为强回波比例。在电荷发生分离时将会产生较为明显的冰相粒子，由于其所处环境的温湿度、液态含水量等存在着差异，导致冰相粒子的效率与电极性存在着很大程度的差异。

2.1.3回波顶高与组合反射率因子

当回波强度在18dBz以上的反射率因子被探测时，与其相对应的上空雷达能够对最高仰角回波强度进行探测，这一高度被称为回波顶高度。通常情况下，回波顶越低，与其相对应的系统的强度将会有所减弱。在预报天气时，如果回波顶高比指定门限的范围高时，则表明会出现强对流天气过程。雷达静锥区的存在，其估测到的雷达周围的回波顶要低于实际情况，如果不能熟练掌握垂直外推方法，将会为风暴最高回波顶的判断造成了很大程度的困难。

2.2垂直累积液态含水量（VIL）

就垂直液态含水量而言，指的是某一个确定底面积格点区域内垂直柱体内液态水的分布图像产品。使用垂直累积液态含水量能够用来判断冰雹、雷雨等灾害性天气过程。以往在对冰雹回波进行判别时通常要与雷达回波参数信息相互结合，另外，还要综合多因子组合参数识别及双因子、单因子点聚图识别的方法进行，还可以以回波形态特征为依据对冰雹天气过程进行判断。目前，垂直累积液态含水量广泛应用于气象领域当中，并成为判断风暴强度的一项重要指标，并为暴雨、冰雹等强对流天气过程的预警预报提供了科学的参考依据。

2.3平均径向速度产品

平均径向速度产品是指在360°方位体积扫描到的径向速度数据。其代表的是云雨粒子运动速度在雷达径向上的分量。根据径向速度，可以把风暴的结构及大气的结构推算出来。而且在高空分析图形成的同时，还可以对径向速度进行调整，从而使气候条件分析及天气预报的准确性产生影响。新一代多普勒天气雷达相对于传统天气雷达，其可以从径向分量上得到风矢量，不仅为预报强对流天气临近工作提供了便利，还提高了强对流天气预报的准确率。

2.4谱宽数据

在实际情况中，谱宽数据所反映出的是速度谱宽数据，其所代表的意义是速度离散度的度量。谱宽数据不仅涵盖了湍流、风切变、速度样本质量变化时平均径向的速度信息，而且对密度不连续面的边界位置能够进行确定、判断径向量的有效性水平，以及准确估算湍流的大小，可为开展强对流天气临近的预报工作提供有效的指导。

3结语

研究天气雷达产品在强对流天气临近预报中的应用时，应当对基本的产品及导出的产品进行综合性的分析与研究，尽可能排除由于算法或天气等因素的影响导致数据信息不真实。另外，相关工作人员应当将天气雷达产品应用到强对流天气的预警预报当中，使强对流天气预报的准确性得到明显提升。

参考文献：

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[2]徐正敏，王世枢，孙建印.新一代天气雷达产品在强对流天气临近预报中的应用[C].中国气象学会雷达气象学与气象雷达委员会第二届学术年会文集，2006.

[3]王丽荣，卞韬，苏运涛等.晴空回波在强对流天气临近预报中的应用[J].应用气象学报，2010（05）：606-613.

作者简介：苏浩（1987-），男，汉族，辽宁省抚顺市人，本科学历，助理工程师，从事天气雷达工作。