第八章多普勒速度回波的识别和分析(南京信息工程大学

FinePrintSoftware,LLC16NapierLaneSanFrancisco,CA94133Tel:[phone]Fax:[phone]尽管多普勒雷达只能测量到径向风分量，但径向风分量的空间分布也可显示重要气象过程的特点，通过对典型的多普勒速度场的特征图象识别来推断实际风场。l从径向分量的标量场中判断出风场矢量，不仅需要依据数学和天气学的知识，还需要有很好的想象力。l用这种方法可以判断出风场的基本趋势与大致分布，特别是零速线的走向就是一个很好的判识特征。NUIST201311零径向速度的意义n该点的真实风速为零n该点的真实风向与该点相对于雷达的径向垂直l对于风向均匀或风速连续变化的情况，零速度点的风向是由临近的负速度区，垂直该点的径向吹向正速度区。径向速度图中，正速度表示目标物运动是离开雷达的负速度表示目标物运动是朝向雷达的速度值接近0的线，叫零速度线径向速度的基本特征NUIST201311l多普勒天气雷达通常采用体积扫描方式（多仰角PPI扫描），以雷达为中心，径向距离的增加代表了距地面高度的增加。径向速度的基本特征NUIST201311径向速度的基本特征NUIST201311径向速度的基本特征NUIST201311径向速度的基本特征NUIST201311零径向速度所在处的方位角与风向互相垂直晴空和大面积降水多普勒速度图像NUIST201311风速风向均不随高度变化风向风速不随高度变化NUIST201311风速随高度变化，风向不变风向不变，风速随高度增加NUIST201311风向不变，风速随高度先增后减风速随高度变化，风向不变NUIST201311风速不变，风向随高度顺转风速不变，风向随高度变化NUIST201311风速不变，风向随高度逆转风速不变，风向随高度变化NUIST201311风速不变，风向随高度先顺转后逆转风速不变，风向随高度变化NUIST201311风向随高度顺转，风速增加风向风速都随高度变化NUIST201311风向风速都随高度变化风向顺转，风速先增后减NUIST201311风向垂直方向不连续风向突变90゜，上下两层风速先增后减NUIST201311风向垂直方向不连续风向突变180゜，上下两层风速先增后减NUIST201311风向垂直方向不连续实测的多普勒速度图像NUIST201311NUIST201311NUIST201311NUIST201311NUIST201311大尺度连续风场的识别NUIST201311风向随高度不变，风速最大的高度不同非均匀水平风场NUIST201311风速相同，风向辐散非均匀水平风场NUIST201311风速相同，风向辐合非均匀水平风场NUIST201311锋面移向测站时非均匀水平风场NUIST201311锋面移过测站时非均匀水平风场NUIST201311锋面过境后继续向东南方向移动非均匀水平风场NUIST201311向测站移动的中小尺度锋面的实测多普勒速度图像非均匀水平风场NUIST201311NUIST201311实测的风向随高度变化的速度图NUIST201311中尺度气旋中小尺度气旋可用理想垂直轴对称气旋环流的蓝金（Rankine)模式来模拟，对流风暴的多普勒速度图像Rankine模式的切向速度分布示意NUIST201311当回波在雷达站正北方向，气旋和反气旋的速度型中尺度气旋NUIST201311中尺度气旋典型中尺度气旋NUIST201311中尺度气旋受环境南风影响的中尺度气旋NUIST201311中尺度气旋典型中尺度气旋速度图像：纯旋转，右正左负，零速线与径线平行NUIST201311中尺度反气旋速度图像：纯旋转，左正右负，零速线与径线平行中尺度气旋NUIST201311NUIST201311注意：台风尺度，速度模糊NUIST201311中小尺度辐合辐散轴对称辐散气流NUIST201311中小尺度辐合辐散附加南风环境风NUIST201311辐散气流的速度图像：外正内负，零速线与距圈平行中小尺度辐合辐散NUIST201311辐合气流的速度图像：外负内正，零速线与距圈平行中小尺度辐合辐散NUIST201311微下击暴流NUIST201311辐合辐散和中尺度气旋结合辐合型气旋NUIST201311辐合型气旋的速度图像：注意零速线走向，兼具辐合与旋转的零速线特征辐合辐散和中尺度气旋结合NUIST201311辐散型气旋的速度图像：雷达位于气旋中心正南120km，注意零速线走向辐合辐散和中尺度气旋结合NUIST201311NUIST201311中尺度气旋成熟阶段的气流结构和相应的径向速度分布特征(由Oklahoma的观测统计得出，雷达在正南）a低层上升气流下面的辐合运动结合中气旋转动，形成辐合性气旋b中下层为纯气旋运动c中上层，风暴顶部的辐散运动与中下层纯气旋运动相结合，形成气旋性辐散d中气旋顶以上的风暴顶部为纯辐散气流，注：有的风暴回波顶较低、或中气旋向上伸展很高、或距雷达很近而探测仰角不高时，此特征可能探测不到据统计：从a到d大约3-5km高度a低层-辐合旋转b中低层-纯旋转c中高层-辐散旋转d高层-纯辐散辐合辐散和中尺度气旋结合NUIST201311图4a.2002年5月27日08:55(gmt)风暴相对速度图0.5仰角fig.4aMay.27.200208:55(gmt)SRMElev=0.5deg图4b.2002年5月27日08:55(gmt)风暴相对速度图1.5仰角fig.4bMay.27.200208:55(gmt)SRMElev=1.5deg图4c.2002年5月27日08:55(gmt)风暴相对速度图2.4仰角fig.4cMay.27.200208:55(gmt)SRMElev=2.4deg图4d.2002年5月27日08:55(gmt)风暴相对速度图3.4仰角fig.4dMay.27.200208:55(gmt)SRMElev=3.4degNUIST201311两个大小和强度相同的中尺度气旋两气旋中心连线与雷达视线垂直NUIST201311两个大小和强度相同的中尺度气旋两气旋中心连线与雷达视线成45゜NUIST201311两个辐散气流并存两个大小和强度相同辐散区NUIST201311两个辐散气流并存东北部的辐散中心核区和速度值都较小NUIST201311中尺度气旋中的龙卷涡旋特征（TVS）l超级单体中的中尺度气旋有时派生出龙卷，其尺度比中气旋小很多，业务上用TVS识别龙卷风，TVS有三个指标：n相邻方位角径向速度之间的方位切变值：对某测距范围，相邻方位间的距离几乎相等，因此根据不同距离段给出相邻方位角间的径向速度差，如：n垂直伸展的厚度：满足上述指标的方位切变伸展到数千米或至少两个最低仰角扫描时均能探测到。n持续时间：满足上述指标的现象在相继两次的扫描中均存在。km102Rkm56,s/m35VVkm56R,s/m45VVminrmaxrminrmaxr≤≤≥+≥+NUIST201311注意，以下情况探测不到TVS：n远距离的波束离地高度较高，在龙卷涡旋气流的上部通过；n因龙卷的尺度很小（1km），垂直伸展厚度不大，所以由于波束随距离展宽，使整个龙卷的旋转在波束范围以内。说明：1探测到TVS就发预警；2TVS难测到，龙卷预警主要根据中尺度气旋（龙卷母云）。中尺度气旋中的龙卷涡旋特征（TVS）NUIST201311中尺度气旋中的龙卷涡旋特征(TVS)TVS位于气旋中心1、TVS的特征：正负径向速度峰值正好相距一个波束宽度。2、与典型中气旋速度回波相比，TVS的正负速度中心区更向气旋中心靠近。3、龙卷存在于TVS中，反之，有TVS不一定有龙卷，但肯定存在较严重的灾害性天气。NUIST201311中尺度气旋中的龙卷涡旋特征(TVS)TVS位于气旋中心右边半个波束NUIST201311中尺度气旋中的龙卷涡旋特征(TVS)TVS位于气旋中心东北4.5kmNUIST2013112003年7月8日龙卷过程的雷达资料分析NUIST2013112003年7月8日龙卷过程的雷达资料分析NUIST2013112003年7月8日龙卷过程的雷达资料分析龙卷产生于由中高层向低层发展的中气旋内NUIST201311典型速度图像回波分析小结零速度线分布特征l与径向平行n表示风向不随高度变化n纯旋转l和距离圈平行n垂直切变n辐合辐散l走向有折角n反映了水平流场中有不同方向气流存在，风切变径向速度场分析要点NUIST201311负速度区和正速度区分布特征n沿距离圈变化n沿径向变化n面积和绝对值n成对的正负中心n等值线密集带及其走向TVS的特征：相邻方位角径向速度的方位切变。l注：实际回波分布复杂得多，需要综合分析速度特征更关键的是—认识降水系统的空间结构径向速度场分析要点NUIST201311