多普勒雷达在大面积降水中的速度图像特征及动力学分析

论文摘要

本论文主要从以下三个方面介绍了单多普勒雷达资料的分析及应用技术: (1)纯粹的冷暖平流以及纯粹的大尺度辐合辐散运动相应地多普勒径向速度特征已为大家所熟悉,但是,实际风场多为冷暖平流与辐合辐散运动的集中反映。本文针对多种情况进行了分析,以正确识别单多普勒径向速度PPI图像中的有用信息。 (2)详细介绍了基于VAD技术的垂直风廓线产品(VWP)的应用技术,此产品对确定热力平流类型、垂直风切变等都是有用的。限于VWP产品的计算条件,可以根据VWP产品判断探测范围内最大回波顶的高度。 (3)利用开发的EVAD技术,计算了大气平均水平散度,然后利用变分法调整各层的散度值,再利用连续方程,计算平均的大气垂直速度。 在上述理论研究的基础上,利用新乐多普勒天气雷达的观测资料,分别对2004年春季和冬季发生在河北省中南部的大面积降雨和降雪过程进行了详细分析,结果表明:大面积降水回波面积大,分布比较均匀;径向速度值比较小,等速度线梯度不大;VWP图上,降水初期和减弱期均有零速度层出现,降水较强时零速度层消失;由雷达基数据计算得到的散度和垂直速度基本能够反映降水的动力学特性。 虽说同为大面积降水过程,但由于降雨和降雪性质的不同,反映在雷达产品上也有许多不同之处,主要表现在回波强度、回波顶高度、径向速度值的大小以及由雷达数据计算得到的散度和垂直速度大小和可信高度等方面。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 2 单多普勒雷达分析基本原理
• 2.1 单多普勒径向速度图像分析基本原理
• 2.1.1 大尺度辐合辐散与冷暖平流迭加的径向速度图像特征
• 2.1.2 大尺度风场辐合辐散的径向速度图像特征
• 2.2 VAD方法
• 2.3 单多普勒雷达垂直风廓线（VWP）产品分析基本原理
• 2.3.1 测站环境风、风切变及冷暖平流
• 2.3.2 探测范围最大回波顶高探测
• 2.4 单多普勒天气雷达计算散度和垂直速度的基本原理
• 2.4.1 EVAD方法计算平均大气散度
• 2.4.2 变分法计算平均大气垂直速度
• 2.4.3 质量控制
• 2.4.4 Thomas权重函数法计算结果分析
• 3 大面积降雨个例分析
• 3.1 概述
• 3.2 降雨实况及大尺度环流形势背景
• 3.2.1 降雨实况
• 3.2.2 大尺度环流形势演变
• 3.2.3 天气图资料大范围动力条件分析
• 3.3 雷达回波强度的演变
• 3.4 垂直风廓线产品（VWP）产品分析
• 3.5 多普勒雷达径向速度图像特征
• 3.5.1 降雨初期径向速度图像特征
• 3.5.2 较强降雨加强时段径向速度图像特征
• 3.5.3 较强降雨维持时段径向速度图像特征
• 3.5.4 降雨消亡时段径向速度图像特征
• 3.5.5 综合分析
• 3.6 多普勒雷达资料对降雨过程的动力诊断
• 3.6.1 降雨发展期低层散度和垂直速度的变化
• 3.6.2 较强降雨期中、低层散度和垂直速度的变化
• 3.6.3 降雨消亡期低层散度和垂直速度的变化
• 3.6.4 整个降雨过程的动力学剖析
• 3.7 结论与讨论
• 4 大面积降雪个例分析
• 4.1 概述
• 4.2 降雪实况及大尺度天气形势演变
• 4.2.1 降雪实况
• 4.2.2 大尺度天气形势演变
• 4.2.3 天气图资料物理量场分析
• 4.3 多普勒天气雷达反射率因子图像特征
• 4.4 多普勒天气雷达垂直风廓线（VWP）产品特征
• 4.5 多普勒天气雷达径向速度图像特征
• 4.6 多普勒天气雷达资料的动力分析
• 4.7 结论
• 5 大面积降雨与降雪过程的比较
• 5.1 降水与降雪过程的相同之处
• 5.2 降水与降雪过程的不同之处
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 论文图表