新一代天气雷达温习笔记

2024年3月29日发(作者：)

第一章 引论

新一代天气雷达概述

CIRNAD/SA型雷达主要由RDA（Radar Data Acquisition）、RPG（Radar Product Generator）、PUP（Principal User Processor）三部份组成。

RDA（Radar Data Acquisition）由四个部份组成：发射机、天线、接收机、信号处置器。

发射机：产生高功率（峰值功率750KW）超级稳固的10cm的射频脉冲。

天线：

扫描方式：扫描方式告知雷达在一次体积扫描中利用多少仰角和时刻。CINRAD/SA利用三种扫描方式：

扫描方式1#：5分钟完成14个不同仰角上的扫描；

扫描方式2#：6分钟完成9个不同仰角上的扫描；

扫描方式3#：10分钟完成5个不同仰角上的扫描；

体扫模式：体扫模式规定利用哪个扫描方式，而且规定哪些具体的仰角。目前CINRAD/SA概念的体扫模式有4个：VCP11(扫描方式1# )、VCP21(扫描方式2# )、VCP31(扫描方式3# )、VCP32(扫描方式3# )。VCP31和VCP32的区别在与VCP31利用长脉冲而VCP32利用短脉冲。

最常常利用的VCP为VCP21

接收机：放大由天线接收的回波能量，以便模数转换和后续处置。

信号处置器完成三种重要功能：地物杂波消除、模数转换，和退多普

勒数据的距离折叠。

RPG（Radar Product Generator）主要任务是把RDA传来的大体数据，对其处置和生产各类产品分发给PUP。

产品分为大体产品和导出产品。

大体产品：指定仰角上的大体反射率因子、大体径向速度和大体谱宽产品。

导出产品：把体扫基数据通过特定算法而取得的产品。

PUP（Principal User Processor）获取、存储和显示产品。

主要功能包括：产品请求（获取）、产品数据存储和管理、状态监视、产品编辑注释

产品请求方式：常规产品列表（RPS）、一次性请求（OTR）、产品-预警配对（PAP）

天气雷达的局限性

（1）是波束中心的高度随距离的增加而增加；

（2）是波束宽度随距离的增加而展宽；

（3）是静静锥区的存在。

（4）探测能力和雷达周围净空环境有关，受地物阻挡的影响大。

前两点使得雷达对于远距离的目标的探测能力降低，而第三点使得雷达对于超级近的目标物的探测能力受限。

第二章 多普勒天气雷达原理

后向散射截面

后向散射截面的概念是：设有一个理想的散射体，其截面面积为σ，它能全数接收射到其上的全数能量，而且均匀地向周围散射，若该理想散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，恰好等于同距离上实际散射体返回雷达天线的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面面积σ就称为实际散射体的后向散射截面。

后向散射截面是一个虚拟的面积，它能够用来定量地表示粒子后向散射能力的强弱。粒子的后向散射截面不等于它的几何截面。

球形粒子的散射

球形粒子的散射专门大程度上依赖于粒子直径D和入射波长λ之比。对于D远小于λ的情形下的球形粒子的散射称为瑞利散射（雷利散射）；而对于D和λ相当的情形下的球形粒子的散射称为米散射。

雷利散射

526D，当α<<1时（α<），

4KD，D为粒子直径，λ为入m21射波长，K2其中m为组成粒子介质的复折射指数。

m2有雷利散射的后向散射截面的公式能够看出：在雷利散射条件下，后向散射截面和粒子直径的6次方成正比和波长的4次方成反比。后222向散射还和K有关，水球的K值对为左右，冰球的K为，所以瑞利散射情形下冰球的后向散射截面大约只有一样大小水球的1/5。

米散射

无论是冰球或和水球，其后向散射截面都随着球形粒子直径的增加而迅速地呈波动性地增大，当D较大时，冰球后向散射截面随D的增加而增大的速度超过水球。

电磁波在大气中的衰减和折射

衰减

电磁波在大气中的衰减是因为电磁波投射到气体分子或云雨粒子上时，一部份能量被散射，一部份能量被吸收而转变成热能或其他形式的能量。

折射

标准大气折射、临界折射、超折射、无折射、负折射

标准大气折射：在标准大气情形下，Rm=8500Km（等效地球半径），为实际地球半径的4/3倍，波束路径向下弯曲，这种折射称为标准大气折射。能够代表中纬度地域对流层中大气折射的一般情形，一般称为正常折射。

临界折射：当波束路径的曲率和地球表面的曲率相同时，即波束传播路径与地表面平行，则称为临界折射。

超折射：当波束路径大于地球表面的曲率时，即雷达波束在传播的进程中将碰着地面，经地面反射后继续向前传播，再弯曲到地面，再经地面反射，重复多次，雷达波束在地面和某层大气之间，依托地面的反射向前传播，与波导管中的微波传播相似，故称为大气波导传播，又称超折射。等效地球半径Rm<0。 产生超折射地物回波，呈辐辏状排列的短线强回波（和本地地形地物十分一致）。产生的气象条件：气温向上递增，同时水汽压向上迅速递减，也就是常说的暖干盖的大气层结。

无直射：雷达波束沿直线传播。

负折射：雷达波束向上弯曲（湿度随高度增加，温度向上迅速递减）。（多产生在盛夏大陆的中午，大气底层温度的递减率有可能大于干绝热递减率，从而产生负折射）

雷达气象方程

参数

与发射机有关的参数

波长λ，决定气象雷达性能的一个重要参数。X、C、S波段，我国新一代天气雷达利用C、S波段（即5公分、10公分雷达）。

脉冲宽度τ：探测脉冲的持续振荡时刻。所以，脉冲长度 h=τc。因为雷达的收发特性，所以，有效照射深度为脉冲长度的一半τc/2（雷达径向的最小分辨率）。

脉冲功率Pt：雷达脉冲的峰值功率称为脉冲功率。为了增强雷达的探测能力，其脉冲功率常常专门大。我国新一代天气雷达的Pt在650~800Kw之间。

脉冲重复频率：雷达每秒产生的触发脉冲的数量，PRF表示。我国新一代天气雷达的PRF在300~1300Hz之间。 脉冲重复周期PRT为PRF的倒数。

与天线有关的参数

天线的方向图及波束宽度：在天线方向图上，两个半功率点方向的夹角，称为波束宽度。CINRAD/SA的天线直径9米左右，波束宽度在1°左右。波束宽度越小，角分辨率越高，探测精度也越高，是雷达天线的重要技术参数。

天线增益G：定向天线在最大辐射方向的能流密度和各向均匀辐射的天线能流密度之比。CINRAD/SA的天线增益G≥44dB

与接收机有关参数

接收机灵敏度：接收性能分辨的最小可辨功率，Pmin表示。CINRAD/SA的Pmin短脉冲μs)为-107dBm，对于长脉冲（μs）为-113dBm

气象雷达方程

PtG22hPr1024(ln2)2r2单位体积

i

气象目标强度的气宇

反射率和反射率因子

反射率：单位体积中云雨粒子后向散射截面的总和称为反射率。（和

雷达参数有关）

反射率因子：单位体积中降水粒子直径6次方的总和称为反射率因子。（和雷达参数无关，不同雷达能够彼此比较）

由于反射率因子Z的转变区间专门大（能够跨越几个数量级），为方便起见，采用dBZ来表示反射率因子的大小dBZ =

10lgZ01mm6/m3。

Z，其中Z0在雷达上dB和dBZ是完全不同的两个概念。dB表示回波功率的大小

dB10lgPr。

Pmin

最大不模糊距离和距离折叠

最大不模糊距离是如此一个距离，当雷达发出一个脉冲碰到该距离处的目标物产生的后向散射回波返回到雷达时，下一个脉冲恰好发出，也就是他等于说光速在雷达两个脉冲之间的时刻距离所走距离的一半。rmaxCT12C C是光速，T是雷达重复周期，PRF是雷达2PRF重复频率。

距离折叠是指雷达对产生雷达回波的目标位置的一种识别错误，当目标物位于最大不模糊距离之外时，雷达却把目标物显示在最大不模糊距离之内的某个位置。一般形象地称为“距离折叠”

多普勒效应

多普勒天气雷达通常不是直接测量多普勒频移，而是通过测量接踵返回的脉冲之间的位相差来肯定目标物的径向速度的

最大不模糊速度和速度模糊

多普勒雷达测量多普勒速度的方式是利用接踵返回的两个脉冲之间的相位转变来肯定多普勒速度值的，而它们的最大相位相移的上限是180°（π），与180°脉冲对相移所对应的目标物径向速度值称为最大不模糊速度，VmaxPRF4 ，其中λ是波长，PRF是雷达重复频率。

速度模糊是指当多普勒速度大于Vmax时，接踵返回的两个脉冲之间的相位转变超过180°（π），而雷达却只能测量出小于180°（π）的值，相应的给出的多普勒速度值也是小于Vmax的值，咱们称那个现象就叫速度模糊。

谱宽

谱宽实际上是指速度谱宽数据，它是对一个距离库中速度离散度的气宇，谱宽越大，速度估量的靠得住性就减小。

些典型的气象特征和条件可致使相对高的谱宽，他们包括：（1）气团的界面周围，如锋面边界和雷暴的出流边界；（2）雷暴；（3）切变区域；（4）湍流；（5）风切变；（6）降落速度不同的尺度不同的雨和雪。

一些非气象条件也可使谱宽增加，包括：（1）天线转速；（2）距离；（3）雷达的信噪比；

雷达取样技术

多普勒两难

由“最大不模糊距离”和“最大不模糊速度”的公式：rmaxCT和

VmaxPRF412C

2PRF 可知，当雷达波长λ一按时，rmax与PRF成反比，而Vmax与PRF成正比，即不存在一个PRF，既使rmax较大，又使Vmax较大，咱们称为“多普勒两难”。

由于“多普勒两难”，多普勒天气雷达常常利用不同的重复频率来测量反射率因子和径向速度数据。用低PRF测量反射率因子（取得大的Rmax），用高PRF测量径向速度（取得大的Vmax）。

VCP21模式的取样方式：

CINRAD/SA SB雷达的基数据中的反射率因子是通过对沿着雷达径向的4个取样体积平均取得的，平均径向速度的分辨率和雷达的取样体积一致。基数据的反射率因子的分辨率为1km×1°，而径向速度

和谱宽的分辨率为0.25km×1°

第三章 多普勒雷达图识别基础

新一代天气雷达是在一系列固定仰角上扫描360°进行采样的，咱们实际看到的雷达图实际上是在圆锥的俯视平面图上分析空间的雷达回波。

识别反射率大体知识

降水的反射率因子回波

降水的反射率因子回波大致能够分为三种类型：积云降水回波、层状云降水回波、积云层状云混合降水回波。

零度层亮带：

在0℃层上，冰晶和雪花在下降进程中开始融化时，表面上出现水膜，而尺寸转变不大，现在反射率因子因为水膜的出现而迅速增加，形成“零度层亮带”。

利用雷达进行台风定位，精度高于气象卫星定位。

“弓形回波”是地面大风的一个专门好的指示。（飑线）

超级单体风暴是对流风暴中最强烈的一种形式，可伴随强烈龙卷、大冰雹、灾害性地面大风和暴洪。其地层反射率因子最明显的特征是钩状回波。

非降水回波

非降水回波主要包括：地物回波、海浪回波、昆虫和鸟的回波、超折射回波（大气折射指数脉动引发的回波）、云的回波等。

识别速度图的大体知识

雷达探测到的速度都是实际风在雷达径向上的投影。一般以离开雷达为正（暖色），吹向雷达为负（冷色）。

零速度：当实际风速为零或雷达波束与实际风向垂直时，径向速度为零，称为零速度；

零速度线：是由沿雷达径向速度为零的点组成的线。它在速度图识别上有重要意义。

一、风向风速不随高度转变

二、风向不变，风速随高度线性增加

3、风速不变，风向随高度逆转（冷）

4、风速不变，风向随高度顺转（暖）

五、辐合

六、辐散

7、锋面过境前、中、后

小尺度系统多普勒图像

均场

辐散

气旋

中气旋中的龙卷涡旋

多普勒速度图象分析步骤

肯定零速度线和速度的来去向区域；

识别速度模糊，肯定具体来去向速度值；

注意仰角，计算各特征区对应的高度位置；

掌握最近时次天气形势，结合中尺度概念模式的流场特征，分析多普勒速度资料的天气意义；

配合反射率因子（回波强度）的观测情形，得出多普勒雷达观测分析意见；

结合其他常规和超级规气象资料，分析未来天气演变趋势，做出短时天气预报。

第四章 雷达数据质量控制

在雷达定标正确的情形下，新一代天气雷达基数据的质量主要受到三个因素的影响：地物杂波、距离折叠和速度模糊。

地物杂波抑制

普通地物杂波

主要影响最低仰角的产品；是指由山脉、高大建筑物等地物在雷达波束正常传播情形下造成的杂波，一般发生在离雷达较近的地方；

几个特点：

一般影响最低仰角，离雷达较近的地方，和雷达站周围地形有关；

从一个体扫到下一个体扫，地物回波位置、强度很少有转变，在一般折射条件下都会出现；

反射率因子较大，从一个距离库到下一个距离库有专门大转变（反射率因子梯度不光滑）。

径向速度和谱宽为零（海浪回波除外）；

异样地物回波

有雷达超折射造成的回波一般叫异样地物回波。

几个特征：

一般影响雷达的较低仰角，可发生在不同距离上，一般发生在逆温和/或湿度随高度增加而迅速减小的大气层（暖干盖）。

由于雷达异样传播取决与大气条件，所以显示在雷达产品上的相应的异样地物回波有较大转变；

在反射率产品上，表现为杂斑点，斑点值转变范围很宽，并能够扩展到专门大范围。反射率因子相当高，反射率因子梯度不如气象回波滑腻；

一般情形下速度和谱宽为零；

第五章 对流风暴及其雷达回波特征

对流风暴都是有对流单体组成的，对流风暴能够划分为普通单体风暴、多单体风暴、线风暴（飑线）、超级单体风暴。

普通风暴单体生命史：

塔状积云阶段；

初始回波的水平尺度为1km左右，垂直尺度略大于水平尺度。

初始回波顶通常在-40C～-160C之间的高度上，回波底在00C高度周围。

初始回波形成后，回波向上向下同时增加，可是不及地，回波强度最强在云体的中上部。

2）成熟阶段；

雷达回波及地是对流单体成熟阶段的开始。

云中上升气流达到最大。出现的冷性下沉气流在垂直和水平方向上扩展，与单体运动前方的低层暖湿空气交汇而形成飑锋，又称阵风锋，雷达回波表现为在风暴前方有一细条弱回波。

3）消亡阶段。

雷达回波强中心下降到地面周围，回波强度减弱；

强风暴的雷达回波特征：

产生普通单体风暴的风向随高度的散布杂乱无章，大体上是一种无序散布，而且风速随高度的转变也较小；而多单体风暴和超级单体风暴的风向风速随高度转变散布是有序的，风向随高度朝一致方向偏转，而且风速随高度的转变值也比普通单体风暴的大。

热力不稳固（浮力）和垂直风切变是影响风暴组织和种类的最重要因子。

浮力最好由CAPE来估量，CAPE与风暴中最强上升气流速度相关。

强垂直风切变的作用能够归纳为：

• 能够产生强的风暴相对气流（storm-relative flow）；

• 能够决定上升气流（增强辐合）周围阵风锋的位置；

• 能够延长上升气流和下沉气流共存的时刻；

• 能够产生影响风暴的组织和进展的动力效应。

另外，风暴及其环境（地形、边界等）之间的彼此作用对风暴的组织和种类也有重要影响。

弱垂直风切变中的强风暴——脉冲风暴的回波特征

脉冲风暴是进展迅速的强风暴，它产生于弱的垂直风切变环境中，同时环境具有较厚的低层湿层和高度的垂直不稳固性。这种出现于弱垂直风切变环境中的强风暴又称为“脉动风暴（pulse storm）” 。

脉冲风暴的回波结构有三个特点：1）初始回波出现的高度，一般在6~9km之间；2）强回波中心值一般大于50dBZ；3）强中心高度比较高，一般能在-10℃等温线高度左右。

雷达探测脉冲风暴的较有效的方式是：要注意出现初始回波的高度，最大回波强度值及其所在高度；同时也能够应用垂直积累液态水含量VIL产品和组合反射率CR产品来帮忙识别这种风暴，当VIL值较大，CR产品中的最大回波强度值专门大及其所在高度较高时，能够推断可能产生强脉冲单体风暴。

在弱的垂直风切变环境中风暴很难有组织地增加, 在某一程度上是由于风暴内上升气流和下沉气流不能长时刻共存。因此，风暴无法持续足够长而进展成为强风暴。若是风暴不能进展，它就无法产生灾害性天气。可是，即便在弱的垂直风切变环境中，某些外部特征，如边界效应等，也对风暴的组织起重要影响。另外，某些在弱的垂直风切变环境中进展的风暴所产生的运动也将产生明显的风暴相对气流。能够说，能够产生风暴相对气流的任何情形均有利于强的有组织的对流的进展。

中等到强垂直风切变环境中多单体风暴的雷达回波特征

非强风暴和强风暴区别在于风暴中存不存在强烈的上升气流，在雷达回波上表现为低层弱回波区（WER）。剖面产品表现为回波高层回波悬垂。它往往造成地面灾害性大风。

中等至强的垂直风切变环境通常致使有组织风暴的产生和进展，这种多单体风暴通常由处于不同进展阶段的单体风暴核序列组成，且在有利于风暴生成的一侧不断新生单体（一般是沿阵风锋的辐合最强处），新生单体的进展具有较好的组织。

多单体风暴中单个单体的移动方向与其气层内平均气流方向一致，而整体风暴的运动通常偏离单个风暴的运动方向，这是由于新生单体沿着外流边界（outflow boundary）出现周期性进展而引发的。

与弱垂直风切变环境中的强天气脉动相较较，多单体风暴产生的强烈

天气包括下击暴流、中到大的冰雹（通常少于5.0cm）、暴洪和弱龙卷等。同时，非超级单体风暴也能演变成超级单体风暴。

多单体风暴由于不断有新生单体的补充和进展，老单体的减弱消散等新陈代谢进程，因此维持时刻较长。一旦新单体停止产生和并入，多单体风暴就趋于消亡。当新单体进展成为主体回波时，老的单体减弱，而另一个新的单体形成，每一个单体维持20~30分钟。一个典型的多单体风暴在其生命史中能够有30个或以上的单体形成。

强风暴低层相对于风暴的入流常在低层反射率因子梯度较大的一侧，同时弱回波区和回波顶也偏向与低层入流的一侧。

超级单体

超级单体风暴是一种具有特殊结构的强风暴，它比正常的成熟阶段的强单体风暴的水平尺度要大得多，在云底的中低层，雷达回波强度的水平尺度可达到几十千米。它维持的时刻很长，可达几个小时，出现的天气现象也比其它类型的强风暴要严峻得多，常伴有大风、局地暴雨、冰雹、下击暴流，乃至龙卷。

出现超级单体风暴的有利环境条件为：（1）大气层结不稳固，在500hPa处热力浮力超过40C，可是在超级单体出现前，在低层常伴有浅薄的逆温层，如此有利于不稳固能量的积累；（2）风速的垂直切变很强，平都可达5×10-3s-1左右，同时，风向随高度强烈顺转，可超过900；（3）云体低层的环境风速较强，平都可达10m/s（这也是和多单体强风暴的环境条件主要不同）。

通常情形下，在适当的内、外动力进程作用下，非超级单体风暴能进展成为超级单体风暴，超级单体风暴只存在与中等到强垂直风切变环境中。

超级单体风暴包括三种主要类型，即经典型、强降水型（HP）和弱降水型（LP）。HP主要特征是其中中气旋部份地或完全地为降水所包裹。经典超级单体风暴具有相对固定的形态，而强降水的超级单体风暴形态多变。LP比较罕有。

经典的超级单体一般在其右后方（相对风暴运动方向而言）的低层钩状回波

有界弱回波区（BWER）是被中层悬垂回波所包围的弱回波区，它是一个包括云粒子但不包括降水粒子的强上升气流区。持续15分钟以上的BWER是与强烈的上升气流旋转相联系的，意味着一个中气旋的存在。

大冰雹一般降落在与BWER相邻的反射率因子高梯度区。

最强的龙卷一般在钩状回波和/或BWER小时以后发生。

强降水的超级单体风暴，入流区大多位于它的前侧（经典超级单体的

入流区通常位于其右后侧，但时常也有例外）。

强降水超级单体风暴（HP）

强降水（HP）超级单体风暴通常在低层具有丰硕的水汽、较低的自由对流高度（LFC）和弱的对流前逆温层顶盖的环境中得以进展和维持。HP的中气旋常包裹在强降水区域中（LP中气旋区内几乎没有降水）。

HP在低层反射率因子回波主要特征表述：

宽广的钩状、逗点状和螺旋状的回波表明强降水包裹着中气旋；

前侧V形缺口回波表明强的入流气流进入上升气流；

后侧V形缺口回波表明强的下沉气流，并有可能引发破坏性大风。

弱降水超级单体回波（LP）

弱降水（HP）超级单体风暴通常出现的环境在低层具有较低的湿度、较高的自由对流高度（LFC）几乎所有的LP都出此刻干线（露点锋）周围。在LP中，与降水相较，冰雹更有利于形成和增加。

虽然LP的反射率因子较小，但它往往包括大冰雹。

LP的弱降水主要归因于LP主要由大水滴和冰雹组成，而不是有无数小雨滴组成的。它的降水常不能抵达地面。

由于反射率因子低，往往会太低估量它的产生大冰雹的能力。

有时在风暴后侧，可探测到一个与中气旋相联系的弱回波（WER）区。

LP相伴随的主要强天气现象包括大冰雹，有时也会产生龙卷。同时LP通常也能演变成经典或强降水超级单体风暴，最终产生各类强天气进程。

超级单体风暴的径向速度特征——中气旋

识别判断中气旋，最好利用相对风暴速度图（SRM）。

凡知足下列判据的小尺度涡旋即为中气旋：

核区直径（最大入流速度和最大出流速度间的距离）小于等于10km，转动速度（即最大入流速度和最大出流速度绝对值之和的二分之一）超过相应的数值（见下图）。

垂直延伸厚度大于等于风暴垂直尺度的三分之一。

上述两个指标都知足的持续时刻至少两个体扫。

中气旋是超级单体风暴的特征。观测到中气旋，90%以上的情形出现强烈天气（灾害性大风、冰雹、暴洪），其中只有20%出现龙卷。所以只要观测到中气旋就可以够发布强天气警报，而只有观测到中等以上的中气旋，才可发布龙卷警报。

飑线的雷达回波特征

飑线是呈线状排列的对流单体族，其长和宽之比大于5：1。雷达上的飑线概念比天气学中传统的飑线概念（地面大风、气压涌生、温度陡降）范围要宽得多。

与多单体强风暴的情形类似，强烈飑线的反射率因子垂直结构表现为低层对应于前侧入流的弱回波区和中高空的悬垂回波结构，只是多单体风暴的低层入流常位于风暴移动方向的右后侧。

飑线回波常成弓形回波。飑线的断裂处往往是强天气容易发生的地方之一。

在识别飑线的进程中，多普勒速度特征起重要作用，从速度散布图上能够看到在低层阵风锋前辐合、雨区内下曳气流辐散和风暴顶的辐散。一个中层后侧入流急流常在飑线的后手下沉，这表明了大风的潜势。

灾害性风暴最有可能沿着飑线进展，因为那里相对气流最大。观测和研究表明飑线的结构越均匀（线性），则沿着飑线越不可能产生灾害性天气。若是飑线移近某些低层边界，则在飑线和边界的交汇处周围的风暴可能成为强风暴，乃至成为超级单体风暴，而且一直持续

到飑线离开边界之时。

飑线上最有可能形成灾害性天气的部份能够通太低层强的反射率因子梯度、中层的悬垂回波和回波顶位置从风暴核上方移到飑线前沿上方来识别。

第六章 灾害性对流天气的探测与预警

龙卷

分为超级单体龙卷和非超级单体龙卷。

超级单体龙卷往往是伴随低层中气旋产生的，但由于低层中气旋只有在离雷达很近的距离内才能探测取得（乃至探测不到，也并非是所有龙卷超级单体都会产生低层中气旋），何况低层中气旋与龙卷出现之间的距离超级短，所以龙卷的预警是成立在中层中气旋的基础上的，中层中气旋越强出现龙卷的概率就越大。

龙卷涡旋特征TVS：在雷达径向速度图上一种与龙卷紧密关联的比中尺度气旋小旋转快的涡旋，在速度图上表现为像素到像素的专门大的风切变。

TVS极少出现，但虚报率低，一旦出现当即发布龙卷预警。

大冰雹

背景条件： -10ºC到-30ºC之间的CAPE值, 0-6km垂直风切变, 湿球温度零度的高度（近似与冰雹开始融化的高度，2~3km之间的高度和大冰雹有专门好的相关）。

回波强调最大值及所在高度，有界弱回波区BWER或弱回波区WER区域的大小，VIL的大值区等都是强降雹潜势的指标。

雷达回波：按照冰雹增加的特征，与上升气流强度和区域大小有关的强度回波特征和速度回波特征是大冰天气很有价值的指标。这些特征回波是：

高悬的强反射率因子回波

风暴顶强烈辐散

特别简单有效的判断有无大冰雹的方式是按照强回波区（45~55dBZ）相对于0℃和-20℃等温线高度的位置。当强回波区扩展到-20℃等温线高度之上时，对强降雹的潜势奉献最大。

判断强降雹，还能够按照VIL值的大小判断大冰雹的出现的可能性。可是判断大冰雹的VIL阈值季节不同专门大。有人概念了VIL与风暴顶高度之比为VIL密度，VIL密度超过4g/m3时，则风暴几乎肯定会产生直径超过2cm的大冰雹。

冰雹的三体散射现象及其特征

形成进程：

向前的雷达波束的一部份被大的降水粒子（如冰雹）散射到地面上；

地面将散射波反射回空中的有降水粒子组成的强散射区域；

由地面反射到空中的有降水粒子组成的强散射区域的雷达回波又被散射回雷达。

对于S波段（10cm）雷达，出现三体散射现象表明风暴中存在大冰雹。三体散射是大冰雹的充分条件，但不是必要条件，所以三体散射在业务上被用作大冰雹预警的一个指标。（三体散射有称火焰回波或雹钉）

而C波段三体散射出现的机缘大一些，所以C波段的三体散射不必然表明大冰雹存在。

灾害性大风

是指对流风暴产生的除龙卷外的地面直线型风害。对流风暴中的下沉气流抵达地面是产生辐散，造成地面大风。

在环境垂直风切变较弱的情形下主要的直线型风害是脉冲风暴产生的下击暴流，分为干和湿两种，其中湿下击暴流的预警指标是反射率因子核心下降伴随着云底以上的气流辐合。

在比较大的垂直风切变条件下，产生地面直线型大风的系统有多单体风暴、飑线和超级单体风暴，它们的一个一路的预警指标是出现中层气流辐合（MARC）。

另外弓形回波是因子容易产生地面大风的回波形态。

弓形回波

弓形回波能够有很多形态和类型，经典弓形回波、弓形回波复合体、单体弓形回波和飑线型弓形回波。

显著弓形回波特征：（比普通弓形回波增加的灾害的潜势）

在弓形回波前沿（入流一侧）存在高反射率因子梯度区；

在弓形回波入流一侧存在WER（初期阶段）；

回波顶位于WER或高反射率因子梯度区之上；

弓形回波的后侧存在弱回波通道或RIN（后侧入流缺口），表明存在强的下沉后侧入流急流。（此现象一般意味着下击暴流风和可能的下击暴流致使的龙卷）

暴洪（短时强降水）

暴洪是指强降水在短时刻内（不超过48小时，一般造成暴洪的时刻要短得多）造成的局地洪水。取决于两个条件：1）短时刻内较大的降水量；2）相应流域的水文条件。

咱们一般讨论气象上的短时暴雨。

天气雷达在暴洪预报中的作用

雨强估量

一般来讲，反射率因子越大，雨强就越强，但那个关系受到零度层亮带和冰雹的专门大影响。

低空急流的识别

暴雨产生的条件之一是要有充分的水汽供给，而低空急流是为暴雨输送水汽的通道。

降水持续时刻的估量

总的降水量取决于降水率的大小和降水持续时刻。

降水持续时刻长的两个条件：1）系统移动缓慢；2）系统沿着雷达回波移动方向的强降水区域尺度较大。

飑线的移向矢量和走向平行时会产生列车效应，飑线中的强降水单体依次通过同一地址，使这一地址积累大的总降水量。

次流域面积上积累降水的估量

暴洪的发生还和地形、流域面雨量是紧密相关的。

强对流天气预报和预警的发布

强对流天气预警步骤

天气背景分析：

大尺度系统是不是使得大气变得加倍不稳固；

垂直风切变考察；

抬升机制考察；

水汽条件的分析；

雷达产品的分析

第一查验1km分辨率的组合反射率因子产品（CR37），上面叠加冰雹指数和中气旋产品，肯定强对流风暴。

肯定每一个潜在的强对流风暴的位置，将其置于画面中心，同时显示4幅别离代表中层和低层的反射率因子和径向速度图。判断是不是有弓形回波、反射率因子垂直结构倾斜、WER或BWER、三体散射、辐合、中气旋等等特征。进一步做垂直剖面进行判断。

做适当的垂直剖面。反射率因子剖面主要判断是不是有强回波悬垂、回波穹窿，强回波伸展高度是不是达到0℃到-20℃等温线高度，径向

速度剖面主要看中层辐合区存在与否，从而判断地面大风的可能性。

再进一步考察不同高度反射率因子产品、不同高度径向速度产品、相对风暴径向速度产品（环境风向风速要设置比较符合实际情形）、垂直积累液态水含量VIL。