ISSN 1004-4965

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长沙一次大暴雨的双偏振及风场反演特征分析

唐明晖 付炜 罗源 周慧 蔡荣辉

唐明晖, 付炜, 罗源, 周慧, 蔡荣辉. 长沙一次大暴雨的双偏振及风场反演特征分析[J]. 热带气象学报, 2024, 40(4): 623-632. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.055
引用本文: 唐明晖, 付炜, 罗源, 周慧, 蔡荣辉. 长沙一次大暴雨的双偏振及风场反演特征分析[J]. 热带气象学报, 2024, 40(4): 623-632. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.055
TANG Minghui, FU Wei, LUO Yuan, ZHOU Hui, CAI Ronghui. Analysis of Dual Polarization and Wind Field Inversion Characteristics of a Heavy Rainstorm in Changsha[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(4): 623-632. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.055
Citation: TANG Minghui, FU Wei, LUO Yuan, ZHOU Hui, CAI Ronghui. Analysis of Dual Polarization and Wind Field Inversion Characteristics of a Heavy Rainstorm in Changsha[J]. Journal of Tropical Meteorology, 2024, 40(4): 623-632. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.055

长沙一次大暴雨的双偏振及风场反演特征分析

doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.055
基金项目: 

湖南省科技厅重点研发项目 2019SK2161

国家重点研发计划 2023YFC3007804

详细信息
    通讯作者:

    付炜,男,湖南省人,高级工程师,主要从事天气预报技术研究。E-mail: fuwei_0302@126.com

  • 中图分类号: P426.6

Analysis of Dual Polarization and Wind Field Inversion Characteristics of a Heavy Rainstorm in Changsha

  • 摘要: 利用S波段双偏振雷达和X波段相控阵雷达对2022年4月25日长沙大暴雨过程进行分析。(1)回波带由东北-西南向带状演变成东-西向带状,差分反射率因子(ZDR)大值区(≥1.0 dB)呈带状分布,列车效应造成长沙大暴雨天气过程。(2)过程对流单体东-西向排列且强回波(≥45 dBZ)扩展至6 km,ZDR、差分相移率(KDP)柱扩展至融化层高度以上;对流单体融化层高度以下ZDR大部分为正值,且底层ZDRKDP大值区说明雨滴不仅水平直径大且数浓度高,对应雨强大。(3)分钟雨量超过1 mm对应1.7~2.4 °·km-1 KDP值,且出现KDP空洞;分钟雨量超过2 mm对应2.4~3.1 °·km-1 KDP值。(4)三维风场显示强降水期间,带状对流回波前侧、南侧强西南风为大暴雨源源不断输送水汽;较深厚的辐合有利于带状回波维持;弓型回波伴有气旋式风场;高层风场有强辐散。(5)三维风场和强度垂直剖面显示最强降水时段有明显云砧回波,有利的动力抬升和水汽输送使得强回波中心M得以维持;随着中低层逐渐转为西北风或西风,回波减弱、分钟雨量陡降。以上分析结果表明双偏振产品对对流性降雨有明显的指示意义,X波段相控阵雷达反演的三维风场较好地刻画了对流强度及辐合、辐散特征。

     

  • 图  1  长沙相控阵阵列雷达体扫区域(黑色圆圈)、双偏振雷达站、探空站位置分布图

    蓝色阴影为三维风场反演区域。

    图  2  2022年4月25日雨量图(a)、大暴雨站(观沙岭站)分钟降雨量时序图(b)

    图  3  2022年4月25日08时天气系统配置(a,市界突出区域为长沙)和15:58长沙双偏振雷达风廓线资料(b)

    图  4  2022年4月25日双偏振雷达0.5 °仰角15:12(a)、16:16(b)、17:14(c) ZH和15:12 (d)、16:16 (e)、17:14 (f)ZDR

    图  5  2022年4月25日双偏振雷达16:16 ZH(a)、KDP(b)、ZDR(c)、HCL(d)垂直剖面图

    剖面点为图 4b MN所在位置,红色线为融化层高度所在位置。

    图  6  2022年4月25日15:29 0.5 °仰角(a)、1.5 °仰角(b)、2.4 °仰角(c)双偏振雷达KDP

    图  7  2022年4月25日15:30相控阵雷达0.1 km (a)、0.5 km (b)、1.1 km (c)、1.5 km (d)、3.1 km (e)、5.1 km(f)、7.1 km (g)、9.1 km (h)强度场(色斑)和三维风场(风羽)

    黑点为观沙岭站所在位置。

    图  8  2022年4月25日相控阵雷达15:30─15:36强度场(色斑)和三维风场(风羽)的垂直剖面

    a.15:30;b.15:32;c.15:34;d.15:36。三角形为观沙岭站所在位置。

    图  9  2022年4月25日相控阵雷达强度场(色斑)和三维风场(风羽)的垂直剖面

    a.15:58;b.16:00;c.16:02;d.16:04。三角形为观沙岭站所在位置。

    表  1  长沙相控阵阵列天气雷达系统主要性能指标

    项目 参数指标
    天线形式 波导缝隙阵列天线
    天线类型 相控阵阵列天线
    天线尺寸 1 450 mm×1 460 mm
    工作频率 9.3~9.5 GHz
    体扫模式 方位:0~360 °、俯仰:0~90 °
    波束宽度 方位1.6 °、俯仰1.6 °
    天线增益 ≥39 dB
    极化方式 单极化
    脉冲重复频率 400~4 000 MHz
    峰值功率 ≥320 W
    探测距离 ≥60 km
    距离分辨率 ≤30 m
    灵敏度 -110 dBm(MHz)
    噪声系数 ≤3 dB
    下载: 导出CSV

    表  2  2022年4月25日长沙站探空环境物理量

    时间 Q(/g·kg-1 CAPE/(J·kg-1) K/℃ BLI/℃ SI/℃ LCL/m 0~5 km VWS/(m·s-1) 0 ℃层高度/m
    700 hPa 850 hPa 925 hPa
    08时 9 14 16 536.538.7 -2.5 -1.64 238.8 12.5 4 403.6
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2023-08-14
  • 修回日期:  2024-07-09
  • 网络出版日期:  2024-10-15
  • 刊出日期:  2024-08-20

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