第八章雷达回波分析

第八章雷达产品实际应用个例分析8.1 1992年4月28日Oklahoma州中西部个例在下午和晚上，在Oklahoma的中部和北部出现了强风暴。

刚过17时30分（局地时间），在Dewey 县的最北端（Oklahoma市西北150km），一个风暴发展成为强风暴。

在风暴内部30000英尺的高度，最大的反射率因子超过50dBZ。

同时，在其入流区之上，存在一个较强的中层悬垂回波，说明有较大的冰雹存在。

基于这些雷达特征，于17时45分发布了Dewey 县将出现一次强雷暴过程的警报。

该警报于28分钟后得到证实，出现了2cm 直径的冰雹。

在接下来的2小时内，基于由WSR-88D观测的三维风暴结构，又发布了Dewey 县下游的风暴警报。

摘自文献1 图11图8-1 位于Comanche县中部的一个非龙卷的旋转风暴相对速度的4幅图显示。

时间为1992年4月28日20点19分。

强风暴的警报没有升级为龙卷警报，基于低层的弱旋转特征。

在风暴的中层，较强的旋转很明显。

当风暴继续向着东南方向的Lawton地区（Comanche县境内），WSR-88D探测到位于风暴中层的弱的旋转。

19点55分，又发布强风暴警报。

一个飞行员于大约20点10分在Lawton 地区的北部观测到漏斗云。

然而，风暴中层相对速度数据（图8-1）继续表明一个宽阔的旋转特征只局限于风暴的中层。

因此，预报员决定不把强风暴警报升级为龙卷警报，主要基于WSR-88D的三维速度和反射率因子数据。

20点20分，高尔夫球大小的冰雹降落在Lawton 地区，证实了强风暴的警报，其提前时间（lead time）为25分钟。

从以上可知，WSR-88D不仅在发布警告方面有较好的准确率，而且在决定不发布警报或不升级警报方面也有相当的技巧。

预报员经常面对是否应发布或升级一个强天气警报。

位于Dodge城的区域预报中心有几次近乎的强天气事件，基于WSR-88D数据，没有发布强天气警报。

这些接近域值的事件将被错误地发出警报如果所用的雷达是WSR-57。

8.2 1992年4月24日Washington/Baltimore 都市区域个例早上华盛顿杜勒斯国际机场的探空曲线是条件不稳定（图8-2）。

在962和700 hPa之间具有近干绝热的温度递减率。

在最低的100 hPa层，空气非常干；在往上，湿度迅速随高度增加。

这些条件表明，下午有可能出现带有下沉气流（downdrafts）或大冰雹的风暴。

14点，摘自文献1 图12图8-2 1992年4月24日早晨7时华盛顿杜勒斯国际机场探空曲线摘自文献1 图13图8-3 （a）1992年4月24日15点零6分位于Virginia 州Sterling的WSR-88D雷达的基本反射率因子的展示。

位于Maryland州Rockville附近的高反射率因子核（65 dBZ）下面有大冰雹出现。

沿西北-东南方向，穿过该风暴的中心做一个垂直剖面（由小圆圈连接的蓝线）。

在（b）中显示的垂直剖面，从Maryland 的Gaithersburg的西边向东北方向扩展到Washington,D.C. (b)垂直剖面,如(a)中所描述的,其顶高较低,一个位于中层的悬垂(overhang)非常明显。

该悬垂与（a）中的高反射率因子区域相对应。

在距华盛顿100km的Panhandle地区出现强风暴。

该强风暴迅速向东南方向移动，移过Maryland 和Virginia州的部分区域。

这些风暴一形成就展现出非常高的核反射率（大于65dBZ）但顶高比较低（小于35000 ft），在较强的风暴中具有强的倾斜。

图8-3 显示了当风暴移Baltimore/Washington都市区域时的基本反射率因子的平面显示和相应的垂直截面。

过去，象这样的风暴很难发布警报。

因为这些风暴中没有能被确定为强风暴的特征。

警报的发布主要基于数字录象积分处理器（digitized video integrated processor，缩写为DVIP）显示的反射率因子。

这导致许多误发警报。

在本个例中，由于广泛利用WSR-88D的反射率因子的垂直剖面的功能，增强了雷达的预警能力。

基于明显的弱回波区（从反射率因子的垂直剖面）和相对高值的垂直积分液态水量，对四个县发布了强风暴警报。

所有这些警报都得到证实，有些表现为地面狂风，有些表现为2.5到3.7 cm 的冰雹。

8.3 1992年8月28日Maryland和Delaware个例WSR-88D被证明对的相邻的预报台也有帮助，如果该预报台所负责的区域在这个WSR-88D的有效探测距离之内。

例如，从1992年的5月至8月，位于Sterling的预报台的WSR-88D 就曾多次协助过周围的预报台，包括Maryland 州的Baltimore预报台和Delaware 州的Wilmington预报台。

最多的协助发生在1992年8月28日，飓风Andrew的残余扫过上述两州。

对这次事件，Sterling的预报员做了充分的准备。

11点30分，国家强风暴预报中心发出了龙卷监测预告783号，其区域包括Delaware州的全部、Maryland 州的大部和Virginia 州的位于Appalachian山脉以东的部分。

监测报告指出高的DVIP（数字录象积分处理器）层不太可能与任何强对流泡相联系并且相应的回波顶高将是低的。

对于与热带气旋摘自文献1 图14图8-4 由位于Virginia州Sterling的WSR-88D雷达测到的一条正在加强的、西北-东南走向的飑线的合成反射率因子；观测时间是1992年8月28日15点（局地时间）。

相伴的对流，这些特性是很常见的。

因此，根据WSR-88D测到的反射率因子在35至45dBZ 之间，回波顶高在30000英尺或更低的事实，预报员估计发生严重天气的可能性。

此外，为了更好地探测个别的对流泡的低层环流，预报员比较了在4个仰角的通过4幅图显示的基本速度和基本反射率因子数据。

在14和15时之间，夹杂着较强阵雨区的弥散雨区迅速地合并成一条西北-东南走向的飑线（图8-4）。

这条飑线部分地由中层干空气的侵入所导致，干空气的侵入增加了低层的气旋性切变。

在此期间，WSR-88D的速度方位显示风廓线表明大于50节的风向下吹向地面。

稍后，飑线移过Sterling预报台，相伴有飑线降水和局地阵风。

当飑线移过Baltimore预报台时，几个明显的环流发展起来。

与Sterling预报台协同，基于Sterling的WSR-88D观测到的一个从位于WSR-88D东北方50km处的小的但持续的辐合区演变成的紧密环流，Baltimore预报台于15点59分发布了第一个龙卷警报。

图8-5展示了促使这次龙卷警报发布的响应的基本速度显示。

随后的两小时，飑线迅速移向东北，在几个强对流泡中，环流变得非常明显。

这促使Baltimore预报台和Wilmington预报台又发布了19次龙卷警报。

所有这些警报的发布，都直接参考了位于Sterling预报台的WSR-88D数据。

摘自文献1 图15图8-5 来自Sterling的WSR-88D的基本速度展示。

时间是1992年8月28日15点52分。

强烈的旋转位于Maryland 州Howard 县的中北部。

不久，一个弱龙卷在West Friendship附近出现。

对这一个例，核实的结果表明10次龙卷事件中有8次发布了警报，而总共发布的20次龙卷警报中，有10次被证实。

此外，有几个场合，基于对WSR-88D数据的解释，没有发布警报，而实际上也没有强天气的报告。

通过对位于Sterling的WSR-88D数据的解释，对周围地区的预报台很有帮助。

有结果表明Baltimore 和Wilmington预报台对强风暴警报的平均CSI值由1991年的0.15 增加到1992年的0.31。

8.4 1992年7月4日St.Louis个例这个例子叙述了一个右移超级单体风暴的发展，该超级单体造成了好几种类型的灾害性对流天气。

傍晚，一个孤立的风暴在St.Louis市中心的南部形成。

在17点30分左右，该风暴分裂为右移和左移两个分量。

稍后，WSR-88D体积反射率因子数据表明在Scott AFB和IIIinois州Belleville附近右移分量成为强风暴。

其间，速度数据展示了风暴内部存在几个弱的环流。

17点53分，对IIIinois州的St.Clair县发布了强风暴的警报。

约25分钟后，在Scott AFB和Belleville南边8 km 处有风害和3.8cm 冰雹的报告。

摘自文献1 图16图8-6 1992年7月4日18点28分位于Missouri 州St.Louis城的WSR-88D雷达的风暴相对速度（storm-relative velocity）展示，显示在IIIinois州St.Clair县的中南部存在一个明显的环流区。

黄色的圆圈指示由算法软件确定的中气旋。

摘自文献1 图17图8-7 通过同一个风暴的反射率因子的垂直剖面，显示在27000英尺高度的65-dBZ的高反射率核的下面，存在一个弱回波区。

时间为1992年7月4日18点22分，剖面从西到东穿过该风暴。

在18点05分和18点20分之间的速度数据显示当风暴移过St.Clair县南部时，风暴的环流加强并向下发展。

到18点28分，该风暴转向东南：此时，雷达探测到一个十分明显的中气旋（图8-6）。

此外，反射率因子的垂直剖面表明一个弱回波区的存在。

在该弱回波区之上，有一个65 dBZ 高反射率核位于27000英尺的高度（图8-7）。

基于上述条件，在18点37分，对St.Clair县的强风暴警报被升级为龙卷警报。

虽然初始的警报在19点过期，于19点03分对St.Clair县又发布了另一个龙卷警报。

8分钟以后，一个弱龙卷出现在IIIinois州New Athens西北3.2 km处，造成一些农场建筑的严重损坏。

此外，大约在19点，1小时累积雨量表明风暴带来的雨量为7.5 –10cm （图8-8）。

于19点10分对St.Clair县发布了暴洪警报。

观测表明在St.Clair县的Freeburg地区出现了暴洪，在一些地方水深达150cm 。

摘自文献1 图18图8-8 由位于St.Louis城的WSR-88D估计的一小时累积雨量。

其最大值10cm 位于St.Clair县的中南部。

时间为18点57分。

8.5 1996年1月25日夏威夷群岛中气旋个例摘自文献2（缩小）图16图8-9 夏威夷地区WSR-88D布网情况。

黑三角标明了四部WSR-88D的位置。

首先,我们了解一下夏威夷群岛的WSR-88D的布网情况, 如图8-9所示。

从图中可看到，在夏威夷地区共布置了4部WSR-88D，其中两部位于夏威夷岛，一部位于Molokai岛，最后一部位于Kauai岛。