气象雷达产品在强对流天气中的应用分析

高鹏 赵媛

内蒙古自治区五原县气象局 内蒙古巴彦淖尔 015100

天气雷达能够发射与其相对应的脉冲电磁波，电磁波在遭遇云雨天气过程时将极易散射至四面八方，而且雷达将会接收后向散射波。以往较为传统的天气雷达仅仅只能对回波当中的反射率因子进行提取，而现有的多普勒天气雷达不仅仅能够对反射率因子信息进行提取，还能对云雨当中的雷达径向运动速度及谱宽等信息进行提取[1]。目前，我国使用的新一代天气雷达网是由多普勒天气雷达组成的，而且已经发展成为强对流天气过程监测与预报的重要工具。新一代天气雷达具有探测灵敏度高、空间分辨率高等特点，对于传统雷达无法探测的晴空回波也能够探测出来，因此被广泛应用于强对流天气探测预警、估测雷达上方大气垂直风廓线、降水估计等多个领域，为天气雷达产品在强对流天气临近预报当中的应用积累了较为丰厚的经验。

1 天气雷达的工作原理

雷达是一种无线电设备，指的是在电磁波背景下对目标物的距离与特征进行探测的一种手段。能够对目标物自身的性质进行测定。当指数不均匀的物质被电磁波照射到之后，电磁波的传播方向将会发生一定程度的变化，这一现象就被称为散射。之所以会出现上述现象主要是由于电磁波激发的次波无法充分抵消。大气当中的冰晶、水滴及气溶胶都将会发生散射，另外，折射指数不均匀的湍流也将会出现散射。对于大气中传播的雷达电磁波而言，其往后散射的部分光将会返回至雷达方向上，为雷达天线接收提供一定的便利。再与后向散射电磁波的频率、相位、延迟时间等信息相互结合，对未来的天气变化状况进行判断，特别是在降水及风场等天气特征判断中发挥着重要作用。

2 天气雷达产品在强对流临近天气预报中的应用

2.1 反射率因子产品

此类产品能够对降水回波变化特征、降水强度、降水动态变化趋势等进行直观反映，还能够与天气学特征相互结合对层云、积云、飑线、锋面、积层混合云系等信息进行识别。相关观测人员能够以其对反射率因子产品的掌握状况对回波强度信息进行判断，从而对雷雨、大风、冰雹等天气进行确定。另外，观测人员还能够以反射率因子随时间的变化状况为依据，对降水回波移动路径及其发展趋势等进行判断。因此，反射率因子产品广泛应用于强对流天气临近预报当中，为做好强对流天气临近预报工作提供了科学、有效的指导依据。

2.1.1 基本反射率

在雷达体积扫面时，通过图像产品的方式对各个扫描仰角的回波强度进行显示，显示出的信息被称为基本反射率因子。其中包含有4km、2km、1km三种类型的分辨率；其距离范围则包含有460km与230km两种。另外，基本反射率产品的图像等级包括16和8两种类型[2]。随着探测模式的变化，基本反射率产品图像的等级也将发生一定程度的变化。使用基本反射率产品能够对冰雹、降雨、边界层位置、风暴结构等进行估算，同时在冰雹、雷暴等强对流天气临近预报当中发挥着不可替代的重要作用。

2.1.2 强回波比例

在出现雷暴天气过程时，对闪电时间进行首次预报时应当参考0℃高度位置处40dBz之上发展中的雷暴单体与回波高于25dBz回波体积两者之间的比例，并将该数值定义为强回波比例。在电荷发生分离时将会产生较为明显的冰相粒子，由于其所处环境的温湿度、液态含水量等存在着差异，导致冰相粒子的效率与电极性存在着很大程度的差异。

2.1.3 回波顶高与组合反射率因子

当回波强度在18dBz以上的反射率因子被探测时，与其相对应的上空雷达能够对最高仰角回波强度进行探测，这一高度被称为回波顶高度。通常情况下，回波顶越低，与其相对应的系统的强度将会有所减弱。在预报天气时，如果回波顶高比指定门限的范围高时，则表明会出现强对流天气过程。雷达静锥区的存在，其估测到的雷达周围的回波顶要低于实际情况，如果不能熟练掌握垂直外推方法，将会为风暴最高回波顶的判断造成了很大程度的困难。

2.2 平均径向速度产品

这种产品一般情况下可以对360°方位体积扫描的各径向速度数据进行很好的显示，径向速度通常情况下都是指云雨粒子运动过程中在雷达径向上的分量，径向速度同时还可以非常清晰地导出大气和风暴的具体结构，并且还可以对高空天气分析图的形成、更新和调整起到起到一定的帮助作用[3]。可以说在强对流天气预报各项业务当中，径向速度产品可以作为一种非常重要的参考依据，同时也会对天气条件的分析工作和预报工作的准确性产生一定程度的影响。和以往传统的气象雷达相比较而言，现如今现代化的气象雷达产品具有更大的应用优势，实现了风矢量径向分量，从而可以作为大风天气和雷暴天气预报观测过程中十分有效的工具。

3 结语

目前，对强对流天气过程的监测预报手段主要依赖雷达产品，卫星产品和常规地面气象观测数据作为辅助使用。气象雷达具有传统雷达的各类功能，而且它的分辨率更高，对雷电、暴雨、大风、冰雹等强对流天气的发生、发展均能够有效监测与预报预警。新一代天气雷达产品不但可以实时给予各类天气图像信息，而且还可以提供对多类灾害性天气的自动识别以及追踪产品，这些产品对于强对流天气观测预报发挥着极其关键的作用。