成都“8·11”强对流天气多普勒雷达与闪电特征分析
四川盆地地闪与对流性降水和雷达回波的关系
四川盆地地闪与对流性降水和雷达回波的关系范江琳;马力;青泉【摘要】利用ADTD型闪电观测资料、SWAN拼图资料及成都CINRAD/SC多普勒天气雷达数据,对2009-2011年12次区域性大暴雨过程中的100个地闪、强降水个例和雷达回波的特征及时间关系进行了统计分析.结果表明:负地闪频数和降水强度随时间的变化较一致,有单峰、多峰的特征;负地闪频数越高,出现强降水的可能性越大;持续性强降水开始之前6～30 min,83％的事件伴随有负地闪频数突增并持续性增长的现象,56％的事件有负地闪频数峰值出现,地闪频数突增对持续性强降水的开始有较好的指示意义;负地闪频数峰值出现之后的6～30min,67％的事件有出现降水量峰值,负地闪频数峰值的出现可预示雨强峰值的迅速到来;此外,在强回波移动方向的前方常伴有弱的负地闪活动,负地闪活动主要集中在35 dBZ以上的强回波区,且移向与强回波的移动方向较一致.【期刊名称】《气象科技》【年(卷),期】2014(042)001【总页数】7页(P118-124)【关键词】负地闪频数;持续性强降水;雷达回波【作者】范江琳;马力;青泉【作者单位】成都信息工程学院,成都610225;四川省气象台,成都610072;四川省气象局,成都610072;四川省气象台,成都610072【正文语种】中文引言雷电是与对流性天气密切相关的一种大气放电现象，通常发生在积雨云中。
闪电活动作为一种灾害性天气现象，人们通常更为关注其发生发展和时空分布特征，以及对其进行预警预报［1］，而闪电活动本身对其他对流性天气现象具有重要的指示作用。
20世纪60年代，人们观测到闪电密度增加以后，降雨、降雹等有突增的现象［2］。
Goodman等［3］发现雷暴内闪电密度的增加，降水强度也随之增大。
Piepgrass等［4］研究了每分钟的闪电数与降水之间的关系，得出降水率峰值落后地闪峰值约10min。
随后在大量的观测中发现不同类型的天气过程如冰雹、龙卷、暴雨发生时，正、负地闪频数有明显的差异。
强对流天气中多普勒天气雷达和闪电定位资料的应用分析
强对流天气中多普勒天气雷达和闪电定位资料的应用分析摘要利用近30年观测资料统计分析安徽强对流天气的气候分布特征。
分析多普勒天气雷达和闪电定位资料在安徽强对流天气中的应用。
最后介绍了目前较为先进的NCAR自动临近预报系统中区域追踪技术（CTREC）和雷暴识别、跟踪、分析和临近预报技术（TITAN）以及这二种技术的应用能力。
主要结果和创新点如下：1 安徽省雷暴、雷雨大风、冰雹的气候时空分布特征:安徽的雷暴分布在地理位置上呈现出随纬度增加雷暴减少和山区多平原少的特征，说明雷暴与纬度、地形这二个因素有关。
在季节上表现为冬季少，夏季多，7月是一年中雷暴最多的月份，但气温仍较高的9月其雷暴迅速减少，减到与3月相近，说明雷暴的产生和地面气温有关，但地面气温只是其中的一个影响因素，更多的影响因子是一个值得研究的问题。
雷雨大风和冰雹易出现在山区（皖南山区和大别山区）和沿淮东部。
雷雨大风主要出现在4～8月， 7月最多，其次是8月。
冰雹主要出现在3～8月， 3月最多，其次是5月，虽然7月最易出现雷暴，但冰雹不是最多，主要原因可能是0℃层太高，既不利于冰雹的形成，也使冰雹在下落过程中容易融化掉。
2 多普勒天气雷达在2002年8月24日飑线过程的分析应用结果：（1）多普勒雷达上飑线回波呈现弓形，伴有雷暴出流边界。
飑线前沿与强回波相对应处有辐合或伴有中气旋。
（2）飑线中的雷暴群其垂直结构基本是一致的，呈现前倾结构。
（3）边界层辐合线对飑线中的雷暴新生和演变有较好的指示性。
首先边界层辐合线与雷暴之间距离的变化一定程度上可以预示未来雷暴强弱的变化：边界层辐合线快速远离雷暴时，雷暴将迅速减弱；距离变化不大时，雷暴一般也基本维持原来的强度。
其次边界层辐合线相交处易新生雷暴或使移到此处的雷暴加强。
3 多普勒天气雷达和闪电定位资料分析2003年7月8日安徽无为龙卷表明：(1) 这次F3级龙卷在强度场上不同于经典结论，而类似于普通雷暴（雷达反射率因子35dBZ～50 dBZ，回波顶高6～9km，这一特征在雷暴的临近预报中值得警惕）。
多普勒天气雷达原理与应用4-强对流风暴及其雷达回波特征
2004年 2004年4月22日冷空气爆发（合肥雷达） 22日冷空气爆发 合肥雷达） 日冷空气爆发（
Examples - nontopographic
Ongoing MCS
Frontal boundary
Convective storm outflow boundaries
Organized or disorganized?
中气旋模拟图及实例
中气旋模型 -蓝金组合涡旋
对于识别中气旋，最好使用风暴相对速度图（右）而 对于识别中气旋，最好使用风暴相对速度图（ 不是基速度图（ 不是基速度图（左）。
超级单体风暴的分类
• 经典超级单体风暴 • 强降水超级单体风暴 • 弱降水超级单体风暴
经典超级单体
Classic Supercells
垂直风廓线及其对对流风暴的作用
垂直风切变、 垂直风切变、切变矢量和速度矢图
垂直风切变是指水 平方向的风速随高度 的变化。 的变化 。 在给定的层 次中， 次中 ， 切变风矢指的 是高层和底层风矢量 之差， 之差 ， 切变风矢可以 在所有风场资料层上 绘出。 绘出 。 速度矢图是由 切变风矢组成的。 切变风矢组成的。
对流有效位能CAPE 对流有效位能CAPE
对流有效位能CAPE 对流有效位能CAPE
指气块在给定环境中绝热上升时的正浮力 所产生的能量的垂直积分， 所产生的能量的垂直积分，是风暴潜在强度的 一个重要指标。 logP图上 CAPE正比于 图上， 一个重要指标。在T-logP图上，CAPE正比于 气块上升曲线（状态曲线） 气块上升曲线（状态曲线）和环境温度曲线 层结曲线）从自由对流高度（LFC） （层结曲线）从自由对流高度（LFC）至平衡 高度（EL）所围成的区域的面积。 高度（EL）所围成的区域的面积。 CAPE数值的增大表示上升气流强度及对流 CAPE数值的增大表示上升气流强度及对流 发展的潜势增加 。
多普勒天气雷达资料分析
多普勒天气雷达资料分析与应用
SINGLE RADARS
多普勒天气雷达资料分析与应用 发射系统 天线系统 接收系统 信号处理系统 显示系统
天气雷达的基本框图及其工作原理
多普勒天气雷达资料分析与应用
多屏、 多屏、多画面显示 •
多普勒天气雷达资料分析与应用
多普勒天气雷达资料分析与应用
二、多普勒天气雷达的工作原理
• 常规数字化天气雷达利用的是降水回波的幅度 信息，即利用信号强度来探测雨区的分布、雨 区强度、垂直结构等情况。 • 同时，利用物理学上的多普勒效应来测定降水 粒子的径向(朝向雷达或远离雷达方向)运动速 度，并通过这种速度信息推断风速分布、垂直 气流速度、大气湍流、降水粒子分布、降水中 特别是强降水中的风场结构特征。
信号处理器
监控系统
数据采集RDA
基数据 卫星通讯 产品生成
局域网或广域网
存档
产品生成RPG
主控台
主用户工作站
辅助用户工作站
用户处理PUP
多普勒天气雷达资料分析与应用
1、雷达数据采集系统（RDA） 雷达数据采集系统（RDA）
采用脉冲多普勒体制的全相干系统 • 速调管放大、高功率全相干发射机 • 窄波束低旁瓣的天线 • 低噪声宽动态范围的相干接收机 • 多参数的信号处理器 • 主要参数的自动检测
多普勒天气雷达资料分析与应用
多普勒天气雷达资料 分析与应用
南京信息工程大学
多普勒天气雷达资料分析与应用
引言
• RADAR
– RAdio Detecting And Ranging
• WSR－88D －
– Weather Surveillance Radar 88 Doppler
一次强对流天气雷达回波分析
一次强对流天气雷达回波分析一、引言强对流天气是一种特殊的天气现象，其常伴随着暴雨、雷电、龙卷风等极端气象事件。
这些极端天气现象可能会给人民生命和财产带来重大威胁，因此强对流天气的警报和监测非常重要。
雷达是一种有效的气象监测工具，可以用于监测强对流天气的发生和发展，提供准确的预警信息。
本文将对强对流天气雷达回波分析的基本原理、技术方法和应用进行探讨，并结合实例进行分析。
二、强对流天气雷达回波的基本原理雷达回波是指雷达向大气中发射电磁波，当遇上雨滴、冰晶等介质时，会被反射回来并被雷达接收器接收到的信号。
雷达回波信号强度与回波信号的反射系数、降雨量、降雨密度、雷达波长和雨滴粒径等参数有关。
由于强对流天气的特殊性质，其回波信号在雷达接收端的表现较为突出，常常具有以下特征：1.回波强度突然增加。
2.回波垂直延伸范围大。
3.回波内深层反射面清晰。
4.回波内存在尖点或闪电现象。
5.回波呈现出多层回波结构。
三、强对流天气雷达回波分析的技术方法对于雷达回波信号的分析，目的是为了确定天气现象的类型、强度和轨迹，为预测和预警提供数据。
在强对流天气中，雷达回波的分析需要采用一些特殊的技术方法。
例如：1.雷达图像识别技术。
该技术基于雷达回波的分布图像，在灰度共生矩阵、纹理特征、图像熵等基础上，通过模板识别和分类算法来识别飑线、旋转风暴、高尺度回波等强对流天气类型。
2.反射率图解析技术。
该技术是指利用雷达返回强度与事先设定的标准强度比较，将雷达回波划分为几个等级。
通过比较反射率的大小，可以判断强对流天气的类型和强度。
3.体扫雷达技术。
体扫雷达是指利用雷达扫描一定方位角之间的所有角度，获取雷达回波立体数据的技术。
通过对立体数据的分析，可以获取强对流天气的三维体积信息，相对于面扫雷达有更好的预测能力。
四、强对流天气雷达回波分析的应用强对流天气雷达回波分析可以为天气预测、防灾减灾等方面提供有效的数据和技术支持。
例如：1.预警预报。
成都地区一次强对流天气中地闪产生的天气动力学条件分析
成 都 地 区一次 强对 流 天气 中地 闪产 生 的 天 气 动 力 学条 件分 析
柳 臣中１ ， ２ ， 周筠碍 一 ， 张 凌２ ， 徐 毅２ ， 张晓露
（ １ ． 成都 信 息工程 大学 大气科 学 学院 高原 大 气与 环境 四川 省 重点 实验 室 ， 四川 成 都 ６ １ ０ ２ ２ ５ ； ２ ． 中国人 民解 放军 ６ ９ ０ ０ ８部 队 ， 新 疆 乌鲁 木 齐 ８ ３ ０ ０ ０ ０ ； ３ ． 南 京信 息工程 大学 气 象 灾害预报 预 警与 评 估 协 同创 新 中心 ， 江 苏 南
第３ ０卷第 ５期 ２ ０ １ ５ 年 １ ０月
成
都
信
息
工
程
学
院
学
报
Ｖｏ １ ＮＡＬＯＦＣ ＨＥ ＮＧ ＤＵ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ ＹＯ ＦＩ Ｎ Ｆ ＯＲ ＭＡＴＩ ＯＮ Ｔ Ｅ Ｃ ｔ － Ｅ ＮＯＬ ＯＧＹ
０ｃ ｔ ．２ ０１ ５
文章编号 ：１ ６ ７ １ ． １ ７ ４ ２ ｛ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ ． ０ ５ １ ２ — ０ ９
京 ２ １ ０ ０ ４ ４ ）
摘要 ： 针对成都地 区独 特地形下强对流天气动力过程 和地 闪活动特征 ， 通过 对 比分 析闪 电定 位系统资 料 、 卫 星 资料 、 常规观测资料 ， 重点研究 了 ２ ０ １ ３年 ６月 ２ ０日一次 中尺度对流系统 （ Ｍｃ Ｓ ） 中地 闪产生的天气动力学条件 。结 果表 明 ： 对流稳定度指 数能够很好的反映强对流天气 的演 变。地闪活动与降水及 云顶亮温 有很好 的对 应关 系。地 闪主要发 生在 云顶亮温≤ 一６ ０℃且温度梯度较大 的区域 ， 地 闪密集 区常常出现在 ＭＣ Ｓ云 团中部及前部 。ＭＣ Ｓ发 展 阶段 ， １ ５ ０ ０ ｒ ｒ ｉ 高度 以下风速增大并 由偏北 风转 向西南风 ， 地 闪数 量 明显增 多 。ＭＣ Ｓ成 熟 阶段 的地闪密集 区恰好
雷暴系统中闪电活动及其与雷达回波之间的关系
雷暴系统中闪电活动及其与雷达回波之间的关系雷暴系统中往往伴随着闪电的发生发展，雷暴出现时必有强烈的积雨云活动,往往有阵雨、冰雹、大风、龙卷风等伴生。
产生雷暴的积雨云称雷雨云.闪电頻率指示着雷暴的强弱，雷达回波强度达到一定强度后和闪电有很好的对应关系，回波越强闪电的密度越大.本文主要分析了2005年至2020年共16年间青藏高原、青藏高原东麓、中国东部地区以及中国境内海洋中雷暴的统计资料。
通过对四个区域雷暴的月变化、日变化的对比，确定不同下垫面条件下雷暴的差异。
通过分析闪电频率与雷达回波和极化修正温度的关系来判断闪电频率与对流强度的对应关系，为天气预报做出指示。
一、研究目的及范围雷暴（Thunderstorms）是伴有雷击和闪电的局地对流性天气，雷暴是一种中小尺度的强对流天气系统。
闪电是云与云之间、云与地之间或者云体内各部位之间的强烈放电现象（一般发生在积雨云中）。
雷达经由天线发射出去，遇到障碍物会有波形反射回来，成为雷达回波。
雷达回波强度"dBZ"可用来估算降雨和降雪强度及预测诸如冰雹、大风等灾害性天气出现的可能性。
一般地说，它的值越大降雨、降雪可能性越大，强度也越强，当它的值大于或等于40dBZ时，出现雷雨天气的可能性较大，当它的值在45dBZ或以上时，出现暴雨、冰雹、大风等强对流天气的可能性较大。
当然，判断具体出现什么天气出现时，除了回波强度（dBZ）外，还要综合考虑回波高度、回波的面积、回波移动的速度、方向以及演变情况等因素。
本文主要研究北20°~35°N,75~135°E从2005年至2020年共16年间雷暴中的闪电活动与雷达回波之间的关系从而反应出闪电与对流强度的关系，为判定降水提供依据。
二、数据来源1997 年发射升空的热带测雨卫星为研究热带地区全球尺度上和区域尺度上降水提供了重要手段。
TRMM 携带的测雨雷达能够提供降水系统的三维结构特征，与微波成像仪、可见光／红外辐射计以及闪电成像仪的联合观测进一步提高了对降水结构特征及对流特征的探测能力，为分析热带、副热带深对流系统的时空分布、三维结构特征以及对流属性提供了非常便利的条件。
4次大暴雨过程雷达径向速度和超低空西南急流特征分析
4次大暴雨过程雷达径向速度和超低空西南急流特征分析刁秀广;侯淑梅【摘要】利用多普勒天气雷达VWP资料,结合探空资料和降水实况,对4次大暴雨降水过程雷达径向速度和超低空西南急流特征进行了分析.4次强降水过程有3次属于低槽冷锋类,1次属于切变线类,K值较大,850 hPa与500 hPa温差较小,较弱的垂直风切变,中低层具有充沛水汽.低层具有相似的流场结构,径向速度上零速度线表现为"S"型,即暖平流结构.上游超低空风速≥10 m·s-1,上下游雷达之间出现≥5 m·s-1的风速差之后,两部雷达之间出现小时雨量30 mm以上的强降水;上游超低空急流达到12 m·s-1以上,并且上下游超低空风速差超过15 m·s-1,降水强度进一步加强并维持.超低空急流的建立与维持,同时上下游雷达之间的超低空强辐合,为降水风暴的发展与维持提供了能量、水汽与动力条件,对强降水的形成与持续具有重要作用.【期刊名称】《山东气象》【年(卷),期】2017(037)003【总页数】8页(P46-53)【关键词】超低空急流;强降水;暖平流【作者】刁秀广;侯淑梅【作者单位】山东省气象台,山东济南250031;山东省气象台,山东济南250031【正文语种】中文【中图分类】P458.1211暴雨产生的主要物理条件是充足的源源不断的水汽、强盛而持久的气流上升运动和大气层结构的不稳定。
低空急流和超低空急流[1-6]在输送暖湿气流的同时，使大气产生不稳定层结，产生强的上升运动，有利于暴雨形成。
张家国等[7]利用多普勒天气雷达资料对2008年7月22日湖北省襄樊特大暴雨过程中尺度特征分析表明，强降雨与东北风中尺度超低空急流的建立及其南部低涡东侧强偏南暖湿气流的向北发展有密切关系。
姚晨等[8] 利用多普勒天气雷达资料对滁州地区不同类型特大暴雨过程对比分析表明，超低空急流的增强对暴雨尤其是夜间暴雨的形成有提示作用。
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成都“8·11”强对流天气多普勒雷达与闪电特征分析
成都“8·11”强对流天气多普勒雷达与闪电特征分析
8月11日，成都市遭遇到一次强对流天气，多普勒雷达
与闪电特征的分析表明，该次天气形成过程复杂且具有较强的降水和雷电活动。
本文将从多普勒雷达和闪电两个方面对该次天气进行详细分析，并探讨其对成都市的影响。
多普勒雷达是一种用于探测大气中水雨和微物理的仪器，通过测量回波信号的频移和强度变化，可以获取到降水的类型、速度、方向等信息。
在这次强对流天气中，多普勒雷达观测到明显的强回波区，表明降水非常强烈。
雷达的最大反射率(Z)
可达60dBZ以上，属于极强降水的范畴。
并且雷达图上出现了大量的回波核心，表明降水活动空间分布较集中。
此外，雷达还显示了明显的回波增强带，这表明在这片区域内空气上升偏强，有利于降水的形成和发展。
通过对多普勒雷达的速度和回波强度分析，可以了解到对流云的垂直运动和降水的类型。
速度场分析发现，在对流云的正中心区域存在着较强的顺时针和逆时针风切变，这种风切变的存在可能是导致强对流天气形成和发展的重要因素。
此外，速度场还显示出极端的径向风速，表明风场异常剧烈，也为强降水的产生提供了条件。
回波强度场分析发现，在降水核心区域回波强度非常强烈，能够达到极端降水的标准。
总体而言，多普勒雷达观测结果揭示了这次强对流天气的降水强度大、空间分布集中以及风场异常剧烈等特点。
闪电活动在对流天气中常常伴随降水，对于分析天气的强度和预测天气的发展趋势具有重要意义。
成都市闪电监测系统数据显示，这次强对流天气中闪电活动异常频繁。
闪电频次达
到每分钟40次以上，属于极强闪电活动。
从闪电的时空分布来看，闪电分布在整个成都市区，且呈现出较有规律的聚集分布。
闪电条数最多的区域出现在市中心和东部地区，标志着这个区域的强对流天气活动非常活跃。
此外，天气的短时强降水和闪电活动呈现出明显的正相关关系，闪电活动随着降水的增加而增强。
这次成都市的“8·11”强对流天气在多普勒雷达和闪电特征的分析下展现出较强的降水和雷电活动。
通过对多普勒雷达的观测，我们发现了强回波区、回波核心、回波增强带等降水特征，以及顺逆时针风切变和极端径向风速等风场特征。
同时通过闪电监测数据的分析，我们可以看到闪电活动的频次、时空分布与降水强度呈现出一定的关联性。
通过综合分析多普勒雷达和闪电特征，我们可以更全面地了解和预测强对流天气的发展趋势，为防灾减灾工作提供科学依据
综合多普勒雷达和闪电特征分析结果显示，成都市的“8·11”强对流天气表现出了降水强度大、空间分布集中和风场异常剧烈等特点。
闪电活动异常频繁，闪电频次达到每分钟40次以上，且呈现出规律的聚集分布。
天气的短时强降水和闪电活动呈现出明显的正相关关系。
通过综合分析多普勒雷达和闪电特征，我们可以更全面地了解和预测强对流天气的发展趋势。
这些分析结果可为防灾减灾工作提供科学依据，帮助准确预警和及时采取相应措施，以保护人民生命财产安全。