双偏振雷达探测暴雪/暴雨垂直结构的云微物理特征研究
发布时间：2021-08-17 15:15
双线偏振多普勒天气雷达能够同时获取雷达基数据产品和偏振参量,其RHI回波能够敏感细致地提前反映降水云体精细的垂直结构,可充分发挥各参量研究降水云物理结构。从大气能量的角度研究强对流天气垂直方向上风温湿结构,深入理解其发生前的大气能量特征,有利于发现并获得其先兆信息,能够对不同回波的形成机制加深理解。本文着重关注双偏振雷达回波和探空资料,在常规天气分析、卫星云图等的基础上,对发生在南京地区的暴雪和暴雨在垂直方向上的降水云微物理结构进行细致的分析和研究,揭示两次降水过程降水云相态演变及其发生的先兆信息。主要结论如下:（1）双偏振雷达探测强降水过程的演变时,偏振参数对云相态的变化及降水云物理结构特征具有敏感性、精细性和提前性。各偏振量对研究强对流天气的贡献:ZDR能够识别粒子相态和形状,ρHV可判断是单一相态粒子还是混合相态粒子,KDP对暴雨的区分度较好,三者都对零度层亮带识别较为敏感,实际预报中可结合起来使用。（2）借助双偏振雷达RHI回波和探空资料进行分析,暴雪过程中2km高度具有增温性层云结构,在ZDR
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统单偏振多普勒雷达和双偏振雷达的电磁波发射方式
第三章“180104”暴雪过程双偏振雷达参量分析13第三章“180104”暴雪过程双偏振雷达参量分析3.1天气背景暴雪天气能够导致大气能见度低下，形成的积雪使道路湿滑，作为我国冬季的灾害性天气给城市交通、电力运输、工农业生产以及人们的生活等造成了严重的影响，值得气象研究者深入探究其成因和机理。3.1.1降水概况受北方强冷空气和南方暖湿气流的共同影响，2018年1月2日20时至5日05时（北京时，下同），我国江苏地区出现雨雪天气，局部大暴雪，降水性质由雨→暴雪→雨。从3日20时至4日20时，淮北地区、江淮之间北部地区和沿江西部地区降雪量超过50mm，其他地区也有雨夹雪或雪。截至5日7时，淮安、连云港、盐城和扬州北部等地区积雪深度达8~15cm，局部20cm。南京浦口、六合等6站4日破1961年以来1月上旬日雨量极值，达到了最大积雪29cm厚。图3.12018年1月2~4日全国降雨降雪量实况图3.1.2环流形势分析暴雪发生前期，大范围西南风将印度洋的暖湿气流输送至我国青藏高原及云贵高原上空，来自西西伯利亚的干冷空气也不断向我国西北地区输送。图3.2为2018年1月2
高度场，红色五角星为南京地区。2日08时500hPa高度上我国新疆地区的北支槽前偏西方向强干冷空气和印度南支槽前强盛的西南暖湿气流不断输送至我国各个地区；2日08时850hPa上低层有孟加拉湾向我国南京地区不断地输送的水汽。2日20时500hPa北支槽携带冷空气东移，南北两支槽在东移过程中发展、加深并逐渐合并，北支槽引导的冷空气与低层西南暖湿气流在西南和西北地区交汇，陕西、河南等地出现降雪天气，急流仍在维持；2日20时850hPa高度场上，江苏中部地区出现低空切变线，切变线上辐合强、降水分布不均，水汽供应十分充沛。图3.22018年1月2日高度场，(a)08时500hPa,(b)20时500hPa,(c)08时850hPa,(d)20时850hPa（单位:dagpm）（图中红色五角星为南京地区;黑色实线为等高线,单位:dagpm;红色虚线为等温线,单位:℃;蓝色G为高压中心;红色D为低压中心;蓝色L为冷中心;红色N为暖中心;棕色实线为高空槽;蓝色箭头为中空急流;红色双线为低空切变线）从3日白天（图3.3）开始，500hPa高度场上南支槽加深发展，槽前强盛的暖湿气流在中空急流的输送下向长江、淮河流域汇集，来自北方的干冷空气也继续向江淮地区输送；3日08时850hPa上低层偏东气流和西南气流在江苏中南部地区交汇，形成明显的横切变。3日20时500hPa高度场上南支槽东移至西南地区与华南华北地区的交界处，槽前暖湿气流极强并持续不断向南京地区输送，大雪从南京越过长江。结合卫星云图（图3.5a~d）可以看出3日08时至3日20时，暖湿气流在南支槽、台风和冷高压回流的作用下，从黄海、南海和孟加拉湾多路进入南方。南京地区的云团不断发展，云层覆盖的范围大且深厚，在发展过程中云层的亮度温度降低，说明云顶的温度较小且高度较高。此阶段物质和动力条件充足，为4日暴雪天气的发生提供了强有利的环流背?
【参考文献】：
期刊论文
[1]杭州“12·05”降雪天气过程的偏振雷达观测分析[J]. 魏玮,刘黎平,吴翀,王红艳,周淼. 气象. 2019(09)
[2]济源市暴雪天气过程多普勒雷达产品特征分析[J]. 胡玉梅,张艳玲,于丽洁,张鹏飞. 农业与技术. 2019(03)
[3]2018年1月初安徽特大暴雪的双偏振雷达观测分析[J]. 杨祖祥,谢亦峰,项阳,周胜男. 暴雨灾害. 2019(01)
[4]X波段双偏振雷达水凝物粒子相态识别应用研究[J]. 冯亮,肖辉,孙跃. 气候与环境研究. 2018(03)
[5]营口地区一次局地暴雨过程诊断分析[J]. 白福宇,杨明,范兰艳. 现代农业科技. 2017(15)
[6]两次不同类型暴雪的雷达回波特征分析[J]. 卢秉红,杨青,高松影,韩江文,阎琦,梁寒,苏航,刘硕. 干旱气象. 2016(05)
[7]2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程分析[J]. 吕晓娜. 气象研究与应用. 2015(04)
[8]用雷达反演资料诊断江苏地区一次暴雨过程[J]. 陈曦,徐芬,王振会,蒋义芳. 气象科学. 2015(05)
[9]双偏振天气雷达测雨误差及水凝物识别分析[J]. 郑佳锋,张杰,朱克云,高细桥,张涛. 气象科技. 2014(03)
[10]莆田市两场短时强降水的物理量对比分析[J]. 任赛赛,黄梅妹. 中国西部科技. 2014(01)
硕士论文
[1]双偏振雷达的回波分析和大气风温湿特征研究[D]. 黄琴.南京信息工程大学 2018
[2]基于双偏振雷达观测资料对雷暴云内水成物粒子演变特征的研究[D]. 李晓敏.成都信息工程大学 2017
[3]NUIST-C波段双线偏振多普勒雷达资料质量控制及回波特征分析[D]. 姚晓娟.南京信息工程大学 2016
[4]华北暴雪和暴雨的大气能量结构研究[D]. 翟丽萍.南京信息工程大学 2012
[5]新一代天气雷达不同类型降水回波的谱宽分析[D]. 苗子书.兰州大学 2006
[6]双线偏振多普勒雷达定量探测降水强度方法的研究[D]. 王建林.中国气象科学研究院 2005
[7]暴雨/雪云中水凝物相态及其与热力动力学过程的相互作用[D]. 孙晶.中国气象科学研究院 2003
本文编号：3348003
【文章来源】：南京信息工程大学江苏省
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
传统单偏振多普勒雷达和双偏振雷达的电磁波发射方式
第三章“180104”暴雪过程双偏振雷达参量分析13第三章“180104”暴雪过程双偏振雷达参量分析3.1天气背景暴雪天气能够导致大气能见度低下，形成的积雪使道路湿滑，作为我国冬季的灾害性天气给城市交通、电力运输、工农业生产以及人们的生活等造成了严重的影响，值得气象研究者深入探究其成因和机理。3.1.1降水概况受北方强冷空气和南方暖湿气流的共同影响，2018年1月2日20时至5日05时（北京时，下同），我国江苏地区出现雨雪天气，局部大暴雪，降水性质由雨→暴雪→雨。从3日20时至4日20时，淮北地区、江淮之间北部地区和沿江西部地区降雪量超过50mm，其他地区也有雨夹雪或雪。截至5日7时，淮安、连云港、盐城和扬州北部等地区积雪深度达8~15cm，局部20cm。南京浦口、六合等6站4日破1961年以来1月上旬日雨量极值，达到了最大积雪29cm厚。图3.12018年1月2~4日全国降雨降雪量实况图3.1.2环流形势分析暴雪发生前期，大范围西南风将印度洋的暖湿气流输送至我国青藏高原及云贵高原上空，来自西西伯利亚的干冷空气也不断向我国西北地区输送。图3.2为2018年1月2
高度场，红色五角星为南京地区。2日08时500hPa高度上我国新疆地区的北支槽前偏西方向强干冷空气和印度南支槽前强盛的西南暖湿气流不断输送至我国各个地区；2日08时850hPa上低层有孟加拉湾向我国南京地区不断地输送的水汽。2日20时500hPa北支槽携带冷空气东移，南北两支槽在东移过程中发展、加深并逐渐合并，北支槽引导的冷空气与低层西南暖湿气流在西南和西北地区交汇，陕西、河南等地出现降雪天气，急流仍在维持；2日20时850hPa高度场上，江苏中部地区出现低空切变线，切变线上辐合强、降水分布不均，水汽供应十分充沛。图3.22018年1月2日高度场，(a)08时500hPa,(b)20时500hPa,(c)08时850hPa,(d)20时850hPa（单位:dagpm）（图中红色五角星为南京地区;黑色实线为等高线,单位:dagpm;红色虚线为等温线,单位:℃;蓝色G为高压中心;红色D为低压中心;蓝色L为冷中心;红色N为暖中心;棕色实线为高空槽;蓝色箭头为中空急流;红色双线为低空切变线）从3日白天（图3.3）开始，500hPa高度场上南支槽加深发展，槽前强盛的暖湿气流在中空急流的输送下向长江、淮河流域汇集，来自北方的干冷空气也继续向江淮地区输送；3日08时850hPa上低层偏东气流和西南气流在江苏中南部地区交汇，形成明显的横切变。3日20时500hPa高度场上南支槽东移至西南地区与华南华北地区的交界处，槽前暖湿气流极强并持续不断向南京地区输送，大雪从南京越过长江。结合卫星云图（图3.5a~d）可以看出3日08时至3日20时，暖湿气流在南支槽、台风和冷高压回流的作用下，从黄海、南海和孟加拉湾多路进入南方。南京地区的云团不断发展，云层覆盖的范围大且深厚，在发展过程中云层的亮度温度降低，说明云顶的温度较小且高度较高。此阶段物质和动力条件充足，为4日暴雪天气的发生提供了强有利的环流背?
【参考文献】：
期刊论文
[1]杭州“12·05”降雪天气过程的偏振雷达观测分析[J]. 魏玮,刘黎平,吴翀,王红艳,周淼. 气象. 2019(09)
[2]济源市暴雪天气过程多普勒雷达产品特征分析[J]. 胡玉梅,张艳玲,于丽洁,张鹏飞. 农业与技术. 2019(03)
[3]2018年1月初安徽特大暴雪的双偏振雷达观测分析[J]. 杨祖祥,谢亦峰,项阳,周胜男. 暴雨灾害. 2019(01)
[4]X波段双偏振雷达水凝物粒子相态识别应用研究[J]. 冯亮,肖辉,孙跃. 气候与环境研究. 2018(03)
[5]营口地区一次局地暴雨过程诊断分析[J]. 白福宇,杨明,范兰艳. 现代农业科技. 2017(15)
[6]两次不同类型暴雪的雷达回波特征分析[J]. 卢秉红,杨青,高松影,韩江文,阎琦,梁寒,苏航,刘硕. 干旱气象. 2016(05)
[7]2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程分析[J]. 吕晓娜. 气象研究与应用. 2015(04)
[8]用雷达反演资料诊断江苏地区一次暴雨过程[J]. 陈曦,徐芬,王振会,蒋义芳. 气象科学. 2015(05)
[9]双偏振天气雷达测雨误差及水凝物识别分析[J]. 郑佳锋,张杰,朱克云,高细桥,张涛. 气象科技. 2014(03)
[10]莆田市两场短时强降水的物理量对比分析[J]. 任赛赛,黄梅妹. 中国西部科技. 2014(01)
硕士论文
[1]双偏振雷达的回波分析和大气风温湿特征研究[D]. 黄琴.南京信息工程大学 2018
[2]基于双偏振雷达观测资料对雷暴云内水成物粒子演变特征的研究[D]. 李晓敏.成都信息工程大学 2017
[3]NUIST-C波段双线偏振多普勒雷达资料质量控制及回波特征分析[D]. 姚晓娟.南京信息工程大学 2016
[4]华北暴雪和暴雨的大气能量结构研究[D]. 翟丽萍.南京信息工程大学 2012
[5]新一代天气雷达不同类型降水回波的谱宽分析[D]. 苗子书.兰州大学 2006
[6]双线偏振多普勒雷达定量探测降水强度方法的研究[D]. 王建林.中国气象科学研究院 2005
[7]暴雨/雪云中水凝物相态及其与热力动力学过程的相互作用[D]. 孙晶.中国气象科学研究院 2003
本文编号：3348003
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