ISSN 1004-4965

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基于X波段双偏振相控阵雷达的超级单体风暴观测分析

张羽 陈炳洪 曾琳 沈晓钿 傅佩玲 刘显通

张羽, 陈炳洪, 曾琳, 沈晓钿, 傅佩玲, 刘显通. 基于X波段双偏振相控阵雷达的超级单体风暴观测分析[J]. 热带气象学报, 2023, 39(2): 218-229. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.021
引用本文: 张羽, 陈炳洪, 曾琳, 沈晓钿, 傅佩玲, 刘显通. 基于X波段双偏振相控阵雷达的超级单体风暴观测分析[J]. 热带气象学报, 2023, 39(2): 218-229. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.021
ZHANG Yu, CHEN Binghong, ZENG Lin, SHEN Xiaodian, FU Peiling, LIU Xiantong. X-BAND DUAL-POLARIZATION PHASED-ARRAY RADAR OBSERVATIONS OF A SUPERCELL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(2): 218-229. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.021
Citation: ZHANG Yu, CHEN Binghong, ZENG Lin, SHEN Xiaodian, FU Peiling, LIU Xiantong. X-BAND DUAL-POLARIZATION PHASED-ARRAY RADAR OBSERVATIONS OF A SUPERCELL[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2023, 39(2): 218-229. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.021

基于X波段双偏振相控阵雷达的超级单体风暴观测分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.021
基金项目: 

广州市科技计划项目 2023B04J0232

广州市科技计划项目 202103000030

广东省自然科学基金项目 2022A1515011346

广东省气象局科技项目 GRMC2020Z08

广东省气象局雷达应用及强对流短临预警技术创新团 GRMCTD202002

详细信息
    通讯作者:

    陈炳洪,男,广东省人,高级工程师,从事短临与短期天气预报技术研究。E-mail:chenbinghong@163.com

  • 中图分类号: P406

X-BAND DUAL-POLARIZATION PHASED-ARRAY RADAR OBSERVATIONS OF A SUPERCELL

  • 摘要: 为了研究X波段双偏振相控阵雷达对超级单体风暴的探测能力,利用X波段双偏振相控阵雷达和S波段双偏振天气雷达资料,分析了一次发生在华南地区的超级单体风暴在成熟阶段的精细结构观测特征,结果表明:X波段双偏振相控阵雷达较高的时空分辨率有利于精细监测超级单体快速演变过程,但同时受衰减影响明显,超级单体核心区后侧出现明显的“V”型缺口;超级单体的低层观测到CC谷和ZDR弧,中层观测到ZDR环和CC环,高层高ZH区对应较小的ZDR和CC,这些都是超级单体发展旺盛的重要特征;垂直方向上观测到ZDR柱,ZDR柱与上升气流密切相关。降雹前ZDR柱迅速增加,冰雹降落后ZDR柱高度迅速降低。冰雹降落到地面后会部分融化,导致含水量显著增加,因此在近地层出现KDP大值区,冰雹与降水的混合相态则使得CC降低,这对冰雹的临近预警和识别冰雹在地面的降落位置具有很好的指示意义。研究结果可为X波段双偏振相控阵雷达在强对流天气监测预警中的应用提供参考。

     

  • 图  1  广州天气雷达分布图

    蓝色实心圆点表示花都(HD)、帽峰山(MFS)、南海(NH)、番禺(PY)、南沙(NS)5部相控阵雷达位置;红色三角形表示广州S波段雷达位置(SA)。

    图  2  2020年3月27日17:42—18:36 S波段雷达观测的超级单体风暴特征参数的时间演变

    DBZM HT为最大反射率因子,DBZM HT是最大反射率因子对应高度,CENT HT为风暴质心高度,VIL为垂直累积液态含水量。

    图  3  2020年3月27日18:00—18:12 S波段雷达2.4 °仰角(a~c)与相控阵雷达2.7 °仰角(d~l)反射率对比

    图  4  2020年3月27日18:00—18:12 S波段雷达2.4 °仰角(a~c)与相控阵雷达2.7 °仰角(d~l)径向速度对比

    图  5  2020年3月27日18:06相控阵雷达2.7 °仰角的Z(a)、CC(b)、ZDR(c)、KDP(d)

    图  6  2010年3月27日18:06相控阵雷达13.5 °仰角的Z(a)、ZDR(b)、CC(c)

    图  7  2020年3月27日18:06相控阵雷达20.7 °仰角观测的超级单体回波Z(a)、ZDR(b)、CC(c)、HCL(d)

    图  8  2020年3月27日18:06相控阵雷达观测超级单体沿图 3通过风暴中心的292 °方位角做的垂直剖面图Z(a)、V(b)、ZDR(c)、KDP(d)、CC(e)、HCL(f)

    图  9  17:40—18:20超级单体ZDR柱高度演变

    表  1  X波段相控阵雷达主要性能参数

    项目 参数指标
    天线形式 一维电子扫描相控阵体制
    扫描策略 水平机械扫描,垂直相控阵扫描
    天线尺寸 长1.3 m,宽0.7 m
    工作频率 9.3~9.5 GHz
    波束宽度 水平3.6 °,垂直1.8 °
    天线增益 ≥36 dB
    极化隔离度 ≥30dB
    极化方式 水平垂直双极化
    脉冲重复频率 ≤4kHz
    峰值功率 ≥256W
    探测距离 ≥42km
    距离分辨率 30m
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-20
  • 修回日期:  2023-02-28
  • 网络出版日期:  2023-06-30
  • 刊出日期:  2023-04-20

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