多普勒雷達回波在地面觀測中應(yīng)用

李現(xiàn)鋒

摘 ?要：隨著科學(xué)技術(shù)的進步和發(fā)展，氣象技術(shù)現(xiàn)代化也在不斷更新，多普勒雷達技術(shù)在氣象方面的應(yīng)用，使短時天氣預(yù)報準確率得到明顯提高。多普勒雷達生產(chǎn)的產(chǎn)品很多，需要我們不斷地開發(fā)和應(yīng)用。筆者利用多年觀測積累的經(jīng)驗和《江蘇氣象信息共享平臺》提供的雷達回波圖資料，分析雷達回波圖與相關(guān)云的對應(yīng)關(guān)系，為實現(xiàn)云的自動化觀測和提高人工觀測云的準確度提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：多普勒雷達 ?氣象觀測 ?應(yīng)用

中圖分類號：P412.25 ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）12（b）-0007-03

地面氣象觀測是氣象工作的基礎(chǔ)。地面氣象觀測是氣象觀測的重要組成部分，它是對地球表面一定范圍內(nèi)的氣象狀況及其變化過程進行系統(tǒng)的、連續(xù)的觀察和測定，為天氣預(yù)報、氣象信息、氣候分析、科學(xué)研究和氣象服務(wù)提供重要的依據(jù)。由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我們所使用的設(shè)備越來越先進，在國際上許多發(fā)達國家的地面觀測工作已實現(xiàn)全部自動化，在發(fā)展中國家地面觀測工作僅實現(xiàn)半自動化，部分觀測工作還靠人工觀測，我們國家就是其中之一。為了提高人工觀測項目的準確率，為了使得觀測員能夠提前預(yù)知云天變化，提前做好觀測和發(fā)報準備，做到準確無誤判斷云天情況，提高測報工作質(zhì)量。筆者根據(jù)多年觀測工作經(jīng)驗和所掌握的氣象學(xué)知識，利用江蘇共享平臺資料多譜勒雷達回波和相關(guān)天氣圖，分析它們與地面觀測中云天配合記錄之間的關(guān)系，現(xiàn)對該項工作進行探討。該項課題完成后，這對提高人工觀測項目準確率起到重要作用，避免“看家”云的產(chǎn)生，避免人為“云天”現(xiàn)象的產(chǎn)生，對準確判斷云天配合起到重要作用，對獲取準確地面氣象資料起到重要作用。將為預(yù)報服務(wù)提供準確資料，為提高預(yù)報準確率起到一定作用，為使用云天資料的部門提供可靠準確數(shù)據(jù)。

（1）使用資料為該站2006—2007年14時個例云狀和對應(yīng)多普勒雷達回波圖60個，其中有相關(guān)性差的8個被舍去。

（2）云和相應(yīng)的天氣現(xiàn)象成因分析。

人工觀測云和天氣現(xiàn)象中，人為主觀因素占很大一部分，在單站觀測記錄中常會出現(xiàn)看家云和看家天氣現(xiàn)象的觀測記錄出現(xiàn)，這種觀測記錄是必影響地面資料的真實性和使用性。要想避免這種現(xiàn)象的發(fā)生，使觀測記錄能夠真實地反應(yīng)天氣實況，觀測員必須完全弄懂云天形成原理，不斷積累和總結(jié)觀測經(jīng)驗，不斷提高觀測業(yè)務(wù)水平。從云的成因來看，形成云必備3個條件：一是空氣中有沖足的水汽;二是空氣中有足夠的凝結(jié)核;三是有能夠使該空氣上升達到凝結(jié)的足夠能量。有了能夠形成云的條件，能夠形成層狀云、波狀云、積狀云？屬于10屬云中那一屬？這就需要我們從氣象學(xué)的角度來分析。第一，層狀云。層狀云包括卷層云、高層云、雨層云和層云。這類云一般范圍較大且厚度比較均勻，云中氣流比較穩(wěn)定，上升下沉氣流較小，大氣層結(jié)較穩(wěn)定，是由于大范圍規(guī)則的上升運動形成的云。卷層云是由冰晶組成的，云中含水量較少，一般不產(chǎn)生降水;高層云和雨層云范圍大且厚度大，云中含水量充足再加上上升運動所攜帶的水分大多變成了降水落到地面，所以降水持續(xù)時間長且變化小，只會產(chǎn)生普通降水;層云厚度較薄且云中含水量較少，所以一般只產(chǎn)生少量降水。第二，波狀云。波狀云包括卷積云、高積云和層積云。這類云大氣層結(jié)較穩(wěn)定，云中的上升速度可達每秒幾十厘米，云內(nèi)有一定量的對流現(xiàn)象產(chǎn)生，是由于大氣中存在著空氣密度和氣流速度不同的界面而引起的波動形成的云。這種云一般厚度薄，只能產(chǎn)生少量普通降水。第三，積狀云。積狀云主要是淡積云、濃積云和積雨云，這類云的大氣層結(jié)很不穩(wěn)定，云內(nèi)對流強烈，特別是積雨云其云內(nèi)上升速度常可達到20～30m/s下沉速度?？蛇_到10～15m/s，且云內(nèi)亂流也十分強烈。這類云是由于空氣受到局部熱力、鋒面或山地動力的強力抬生逐漸發(fā)展而成的，積雨云云中帶電。淡積云含水量少一般不產(chǎn)生降水，而濃積云和積雨云由于發(fā)展旺盛，云體水平范圍和垂直伸展尺度相近，水平范圍小，經(jīng)過某一地方時間短，降水起止突然，從而形成陣性降水，另一方面是積狀云中水滴的大小分布不均勻，在加上不同部位和不同時間升降氣流多變，從而形成陣性降水。

根據(jù)云和降水微物理學(xué)原理，云粒子增長為降水粒子主要是通過碰并曾長，碰并增長的主要動力原因是云內(nèi)的氣流對流。云內(nèi)對流速度大，云內(nèi)托距力就大，形成的降水粒子就大，反之，形成的降水粒子就小，在雷達回波中就對應(yīng)著不同的dBZ。層狀云中云內(nèi)的氣流對流速度小dBZ的變化范圍就小，波狀云中云內(nèi)的氣流對流速度中常dBZ的變化范圍就在中常范圍內(nèi)，積狀云中云內(nèi)的氣流對流速度大dBZ的變化范圍就大。因而，我們就不難從雷達回波圖中找出與云屬的對應(yīng)關(guān)系。

（3）根據(jù)不同云狀的歷史記錄以及對應(yīng)的徐州站點雷達回波圖分析它們之間對應(yīng)關(guān)系。

根據(jù)雷達工作原理，只有含水量較高的、能夠產(chǎn)生降水的云才能夠在雷達中產(chǎn)生回波，符合上述條件的云有以下幾種：蔽光層積云、蔽光高積云、蔽光高層云、雨層云、積雨云，其中雨層云出現(xiàn)機會較少，故未在表1中列出，它的雷達回波圖和蔽光高層云的相似，這時要結(jié)合當(dāng)時云的狀況和伴見的天氣現(xiàn)象綜合判斷是什么云，具體見表1。

（4）經(jīng)該站2006—2007年14時個例云狀與雷達回波對應(yīng)關(guān)系分析，總結(jié)結(jié)果具體見表2。表2中結(jié)論適用有雷達回波圖站臺觀測時參考。

（5）根據(jù)表2中內(nèi)容舉幾幅雷達回波事例如下。

①Sc云2006年5月1日14時，圖1為對應(yīng)的雷達回波變化范圍一般10～20dBZ，屬于低層一般穩(wěn)定的波狀云Sc云（零散的小片的波形圖）。

②Ac云2006年4月4日14時。圖2為對應(yīng)的雷達回波變化范圍大10～30dBZ，屬于中層較穩(wěn)定的波狀云Ac云（散片的零散的波形圖）。

③As云2006年11月25日14時。圖3為對應(yīng)的雷達回波變化范圍小15～25dBZ，屬于穩(wěn)定的層狀云As（連續(xù)的波形圖）。

④Cb云2007年8月2日14時。圖4為雷達回波變化范圍很大25～60dBZ，屬于對流云Cb云（大片的片狀的）。

（6）充分利用和開發(fā)新科技產(chǎn)品，將其應(yīng)用到實際工作中去，提高新設(shè)備的利用率，提高工作效率。根據(jù)以上分析，我們根據(jù)多普勒雷達回波資料進行分析，再結(jié)合值班員的觀測知識，從而加準確地判別云類，為氣象業(yè)務(wù)提供更加準確的云天資料。

參考文獻

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