氣象雷達產品在強對流天氣中的應用分析

高鵬 趙媛

內蒙古自治區五原縣氣象局 內蒙古巴彥淖爾 015100

天氣雷達能夠發射與其相對應的脈沖電磁波，電磁波在遭遇云雨天氣過程時將極易散射至四面八方，而且雷達將會接收后向散射波。以往較為傳統的天氣雷達僅僅只能對回波當中的反射率因子進行提取，而現有的多普勒天氣雷達不僅僅能夠對反射率因子信息進行提取，還能對云雨當中的雷達徑向運動速度及譜寬等信息進行提取[1]。目前，我國使用的新一代天氣雷達網是由多普勒天氣雷達組成的，而且已經發展成為強對流天氣過程監測與預報的重要工具。新一代天氣雷達具有探測靈敏度高、空間分辨率高等特點，對于傳統雷達無法探測的晴空回波也能夠探測出來，因此被廣泛應用于強對流天氣探測預警、估測雷達上方大氣垂直風廓線、降水估計等多個領域，為天氣雷達產品在強對流天氣臨近預報當中的應用積累了較為豐厚的經驗。

1 天氣雷達的工作原理

雷達是一種無線電設備，指的是在電磁波背景下對目標物的距離與特征進行探測的一種手段。能夠對目標物自身的性質進行測定。當指數不均勻的物質被電磁波照射到之后，電磁波的傳播方向將會發生一定程度的變化，這一現象就被稱為散射。之所以會出現上述現象主要是由于電磁波激發的次波無法充分抵消。大氣當中的冰晶、水滴及氣溶膠都將會發生散射，另外，折射指數不均勻的湍流也將會出現散射。對于大氣中傳播的雷達電磁波而言，其往后散射的部分光將會返回至雷達方向上，為雷達天線接收提供一定的便利。再與后向散射電磁波的頻率、相位、延遲時間等信息相互結合，對未來的天氣變化狀況進行判斷，特別是在降水及風場等天氣特征判斷中發揮著重要作用。

2 天氣雷達產品在強對流臨近天氣預報中的應用

2.1 反射率因子產品

此類產品能夠對降水回波變化特征、降水強度、降水動態變化趨勢等進行直觀反映，還能夠與天氣學特征相互結合對層云、積云、颮線、鋒面、積層混合云系等信息進行識別。相關觀測人員能夠以其對反射率因子產品的掌握狀況對回波強度信息進行判斷，從而對雷雨、大風、冰雹等天氣進行確定。另外，觀測人員還能夠以反射率因子隨時間的變化狀況為依據，對降水回波移動路徑及其發展趨勢等進行判斷。因此，反射率因子產品廣泛應用于強對流天氣臨近預報當中，為做好強對流天氣臨近預報工作提供了科學、有效的指導依據。

2.1.1 基本反射率

在雷達體積掃面時，通過圖像產品的方式對各個掃描仰角的回波強度進行顯示，顯示出的信息被稱為基本反射率因子。其中包含有4km、2km、1km三種類型的分辨率；其距離范圍則包含有460km與230km兩種。另外，基本反射率產品的圖像等級包括16和8兩種類型[2]。隨著探測模式的變化，基本反射率產品圖像的等級也將發生一定程度的變化。使用基本反射率產品能夠對冰雹、降雨、邊界層位置、風暴結構等進行估算，同時在冰雹、雷暴等強對流天氣臨近預報當中發揮著不可替代的重要作用。

2.1.2 強回波比例

在出現雷暴天氣過程時，對閃電時間進行首次預報時應當參考0℃高度位置處40dBz之上發展中的雷暴單體與回波高于25dBz回波體積兩者之間的比例，并將該數值定義為強回波比例。在電荷發生分離時將會產生較為明顯的冰相粒子，由于其所處環境的溫濕度、液態含水量等存在著差異，導致冰相粒子的效率與電極性存在著很大程度的差異。

2.1.3 回波頂高與組合反射率因子

當回波強度在18dBz以上的反射率因子被探測時，與其相對應的上空雷達能夠對最高仰角回波強度進行探測，這一高度被稱為回波頂高度。通常情況下，回波頂越低，與其相對應的系統的強度將會有所減弱。在預報天氣時，如果回波頂高比指定門限的范圍高時，則表明會出現強對流天氣過程。雷達靜錐區的存在，其估測到的雷達周圍的回波頂要低于實際情況，如果不能熟練掌握垂直外推方法，將會為風暴最高回波頂的判斷造成了很大程度的困難。

2.2 平均徑向速度產品

這種產品一般情況下可以對360°方位體積掃描的各徑向速度數據進行很好的顯示，徑向速度通常情況下都是指云雨粒子運動過程中在雷達徑向上的分量，徑向速度同時還可以非常清晰地導出大氣和風暴的具體結構，并且還可以對高空天氣分析圖的形成、更新和調整起到起到一定的幫助作用[3]。可以說在強對流天氣預報各項業務當中，徑向速度產品可以作為一種非常重要的參考依據，同時也會對天氣條件的分析工作和預報工作的準確性產生一定程度的影響。和以往傳統的氣象雷達相比較而言，現如今現代化的氣象雷達產品具有更大的應用優勢，實現了風矢量徑向分量，從而可以作為大風天氣和雷暴天氣預報觀測過程中十分有效的工具。

3 結語

目前，對強對流天氣過程的監測預報手段主要依賴雷達產品，衛星產品和常規地面氣象觀測數據作為輔助使用。氣象雷達具有傳統雷達的各類功能，而且它的分辨率更高，對雷電、暴雨、大風、冰雹等強對流天氣的發生、發展均能夠有效監測與預報預警。新一代天氣雷達產品不但可以實時給予各類天氣圖像信息，而且還可以提供對多類災害性天氣的自動識別以及追蹤產品，這些產品對于強對流天氣觀測預報發揮著極其關鍵的作用。