利用偏振雷达观测研究高原对流云的宏微观结构

摘要

本文主要利用可移式C波段双偏振雷达(C-POL)于2014年7-8月在西藏那曲地区的高分辨率观测资料，以7月30日和8月5日两次典型的冰雹天气为例，利用双多普勒雷达风场反演分析了支持冰雹云发生发展的动力结构，结合偏振雷达的相态识别方法分析了对流单体的相态变化过程，详细地展示了高原冰雹云内的动力、微物理、热力结构特征，研究了其相互作用的过程。获得以下结论: 本文重点分析的两次对流过程均在午后(北京时)出现，从反演区域内的回波来看，多个单体同时发展，对流发展频繁、生消快，云体发展不够深厚，产生的雹粒直径较小，且多为霰粒子，整个过程持续三十分钟左右。高原地区的对流云强度跃增快，最高值可达60dBZ左右，但是对流云的水平及垂直尺度均不大，对流强回波区(＞45dBZ)的水平尺度不超过8km，垂直尺度不超过4km。由于地势高，夏季高原的对流云一般都出现在0℃层以上。从RHI扫描的ZH，ZDR以及反演的相态(Class)分布图上，可以明显看出，粒子跟随“零线”抬高，不断增长，回波强度也越来越大，并最终超过主上升气流从另一侧降落，形成冰雹墙的整个动力与微物理过程。从连续时次的RHI扫描图上，还观测到对流单体发生发展过程中相态从湿雪到冰雹(霰)的变化，单体刚刚触发时，回波高度不高、强度很弱，但是却出现成片的湿雪区域，说明上升气流非常旺盛，0℃层以上的湿雪往往是由于强烈的上升气流将原本0℃以下的未完全融化的湿雪抬升到融化层以上，当这些湿雪重新凝结时，带来的潜热释放，将进一步释放促进了不稳定结构，加强上升气流，预示着这个单体开始发展。通过凝华、淞附、攀附等物理过程，仅仅10多分钟，这些湿雪就能够迅速增长成为冰雹。因此，如果某个刚刚生成的弱回波区域内，在融化层以上出现大量的湿雪，往往预示着该区域上升气流强劲，会迅速发展成强回波单体。通过三维风场反演得到的不同高度层的风场配置可以看出，垂直风切变的存在，使上升运动得以加强，有利于不稳定能量向动能的转换，单体从而能够迅速发展起来。结合反演的风场和相态图可以看出，上升气流区往往对应着湿雪，下沉气流区常常对应着干雪和霰。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1研究目的及意义

1．2国内外研究进展

1．2．1高原对流云的研究进展

1．2．2利用多普勒雷达探测对流云的研究进展

1．3本文主要研究内容

第二章双线偏振雷达的原理及数据质量控制

2．1双线偏振雷达的工作原理

2．2双线偏振雷达获得的参数信息

2．2．3差传播相移率(KDP)

2．3数据来源

2．4质量控制

2．2．1系统误差标定

2．2．2衰减订正

2．2．3地物回波识别

2．2．4退速度模糊

2．2．5雷达反射率资料三维格点化

第三章双多普勒雷达三维风场反演

3．1径向速度格点化

3．2基本假定

3．3双多普勒雷达风场直接合成法

第四章相态识别

4．1双线偏振雷达参数及其特征

4．2基于模糊逻辑法的相态识别

第五章个例分析

5．1个例分析1—2014年7月30日

5．1．1天气环境条件分析

5．1．2回波发展过程

5．1．3 RHl分析

5．1．4动力及微物理过程分析

5．2个例分析2—2014年8月5日

5．2．1天气环境条件分析

5．2．2回波发展过程

5．2．3 RHI分析

5．3．4动力及微物理过程分析

第六章结论与展望

6．1结论

6．2创新点

6．3不足与展望

参考文献

致谢

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