新一代天气雷达 在灾害天气预警预报中的应用.ppt

新一代天气雷达 在灾害天气预警预报中的应用 杨 梅 江西省环境预报中心;主要内容介绍 一、前言 二、新一代天气雷达的特点 三、新一代天气雷达基本原理 四、多普勒速度图的基本识别 五、WSR—98D产品在灾害天气中的应用 六、强风暴个例 七、小结 ; 各位领导、各位老同仁和新同仁： 你们好！ 受领导的委托，向各位汇报一下南昌新一代天气雷达在灾害性天气和短时预报中的应用情况，感到义不容辞。但同时也感到勉为其难。虽然从事雷达探测多年，但接触多普勒雷达毕竟时间太短，分析应用能力太弱。尤其是径向速度的分析与应用差距更大。但恰恰这又是多普勒雷达应用的重要组成部分。 为了让新来大学生们对径向速度场有一个初步的了解，在今天的汇报中，我想利用前辈总结的径向速度模拟图向各位介绍一下径向速度的基本概念。另外结合实际???要介绍新一代雷达在灾害性天气预警预报中的应用。;一、前言 新一代天气雷达在我省的应用即将进入第4个年头了。实践表明：新一代天气雷达确实优于常规天气雷达。它分辨率高、探测距离远、产品丰富且时空分布密度大；它不但可以探测云雨区内降水量强度的大小而且可以探测降水区内气流的分布，并从中分析出与冰雹、龙卷等密切相关的中尺度气旋、下击暴流、阵风锋等强风暴特征。从而为强对流天气的预警预报提供了确切依据。同时也为强对流和暴雨天气发生发展的动力机制分析提供了依据。 除此之外，在人工增雨工作中的应用前景也十分广阔。; 二、新一代天气雷达的特点 和常规天气雷达比较，新一代天气雷达有以下优点： 1、新一代雷达分辨率高，探测距离远。 常规天气雷达受发射功率和波长限制，有效探测距离在200公里以内，对湖南境内东移影响我省的回波很难发现。而新一代天气雷达分辨率高，探测距离一般可以达到400公里以上。当强对流处于萌芽状态时就能发现。大大提高了强对流天气的预警预报准确率和有效预警时间。;2、具有高密度、高时空分布的雷达回波产品 常规天气雷达不但探测距离近而且品种也比较单一。新一代天气雷达具有每6分钟一个体扫的30余种产品可供选择。其中常用的有基本反射率、基本速度及其由此衍生的组合反射率、风廓线、液态含水量、回波顶高、风暴追踪信息、冰雹指数等非常直观的产品。 ;3、径向速度产品的应用 径向速度产品的应用是新一代天气雷达最大的优势之处。虽然目前雷达显示的还不是真实风场，但通过径向风场分析还是可以确定气流的走向、强弱等，根据与零速度线的配置可以分析冷、暖平流；辐合、辐散；冷锋；冷、暖切变线和低槽等天气系统。尤其是一些对人们生命财产造成严重损失的中、小尺度天气现象。如中尺度气旋、下击暴流、阵风锋等。; 4、有利定量和更精细产品的开发 前不久，国家气象局网站已经公布了新一代天气雷达产品的基数据。根据6分钟一体扫的高密度基数据资料与相应时间的自动雨量站资料进行相关分析，可以大大提高对水库蓄水、防洪和暴雨落区落点的精确预报。 勿容置疑，新一代天气雷达的应用确实为灾害性天气的预警预报带来了福音，同时也为强对流天气的研究提供了依据。;三、新一代天气雷达基本原理 1、探测原理 和常规雷达类似，新一代天气雷达也是利用目标物对电磁波的散射原理来对云雨、冰晶等进行探测的（图1）。 ;图1 雷达探测原理; 目标物的性质、强弱直接影响返回到雷达的回波强弱。而回波的强弱与雷达性能、参数密切相关。它们之间的关系可以用一个方程式表达： ; 式中：Pr是雷达接收到的回波功率,单位：KW；Pt是雷达的发射峰值功率,单位：KW；G为天线增益,单位：倍；θ为水平波束宽度，单位：℃；h为发射脉冲长度,单位：m；Φ为垂直波束宽度,单位：℃；r为目标物到雷达天线的距离,单位：km；λ为波长,单位：mm；Ζ为反射因子,单位：mm6.m-3；k2为折射指数，当反射体为液体时,其数值为0.93，反射体为固体时，其数值为0.197。; 从上述雷达气象方程可以看到：雷达参数是一个常数。而回波强度与回波离雷达的距离则是变数。距离越远接收到的回波功率越弱；反射因子越大接受到的功率也越大。而反射因子Z与雨滴的6次方成正比。雨滴越大，回波反射率越大，即雷达回波强度越强。这也是为什么冰雹等外包水成物的雷达回波特别强的缘故。 ; 2、多普勒效应 和常规脉冲雷达所不同的是：多普勒雷达不但可以探测雷达回波的位置和强度，还可以探测各散射体之间相对于雷达的运动速度、方向等，即相继发送的脉冲波之间的初相位是相同的。这就是相干雷达。而多普勒雷达就是典型的相干雷达。 多普勒雷达的理论基础是电磁波的多普勒效应。所谓多谱勒效应，是指波源相对于观