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云南多普勒天气雷达网探测冰雹的覆盖能力

石宝灵 王红艳 刘黎平

石宝灵, 王红艳, 刘黎平. 云南多普勒天气雷达网探测冰雹的覆盖能力. 应用气象学报, 2018, 29(3): 270-281. DOI: 10.11898/1001-7313.20180302..
引用本文: 石宝灵, 王红艳, 刘黎平. 云南多普勒天气雷达网探测冰雹的覆盖能力. 应用气象学报, 2018, 29(3): 270-281. DOI: 10.11898/1001-7313.20180302.
Shi Baoling, Wang Hongyan, Liu Liping. Coverage capacity of hail detection for Yunnan Doppler weather radar network. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(3): 270-281. DOI:  10.11898/1001-7313.20180302.
Citation: Shi Baoling, Wang Hongyan, Liu Liping. Coverage capacity of hail detection for Yunnan Doppler weather radar network. J Appl Meteor Sci, 2018, 29(3): 270-281. DOI:  10.11898/1001-7313.20180302.

云南多普勒天气雷达网探测冰雹的覆盖能力

DOI: 10.11898/1001-7313.20180302
资助项目: 

国家重点研究发展计划 2017YFC1501503

浙江省重大科技专项 2017C03035

详细信息
    通信作者:

    王红艳, E-mail:why@cma.gov.cn

Coverage Capacity of Hail Detection for Yunnan Doppler Weather Radar Network

  • 摘要: 冰雹是常见的天气现象之一,天气雷达是探测冰雹的一种强有力工具。多普勒天气雷达网除体扫模式的局限外,复杂的山地地形对雷达波束造成的遮挡,对于雷达探测冰雹天气现象的不利影响非常大。针对雹云回波的垂直结构特征,考虑0℃、-20℃层高度和回波强中心高度几个关键参数,分析雷达探测雹云的区域覆盖能力。以位于低纬度高原的云南省C波段多普勒天气雷达网为对象,分析其探测雹云的覆盖情况,并按探测效果进行了区域分型。与实际降雹天气的对比表明,该评估方法衡量雹云探测范围较合理;云南多普勒天气雷达网雹云适合探测区约占全省面积的75%,约2%的面积部分遮挡,0.2%被完全遮挡,遮挡比较严重的区域主要位于昭通东北部和临沧东北部。云南省规划的9部雷达全部业务化运行后,理论上90%的地面降雹区能被雷达有效监测和识别,约有3%的地面冰雹区只有当雹云发展到8 km以上才能被识别,约6%只能探测8 km高度以下的回波,可能导致漏判、误判,约8.5%面积为冰雹识别的盲区。
  • 图  1  昭通雷达探测云体垂直结构示意图

    (不同颜色条表示雷达不同仰角波束的空间剖面)

    Fig. 1  Schematic diagram of detective effect on the vertical structure of storm cell at Zhaotong radar site

    (the section of radar beam is depicted by different color belts)

    图  2  云南省多普勒天气雷达网地形遮挡高度

    (a)7部雷达组网,(b)9部雷达组网

    Fig. 2  The blockage altitude of Yunnan C band Doppler weather radar network

    (a)network of 7 radars, (b)network of 9 radars

    图  3  云南省多普勒天气雷达网可探测厚度分布

    (a)7部雷达组网,(b)9部雷达组网

    Fig. 3  The detectable thickness of Yunnan Doppler weather radar network

    (a)network of 7 radars, (b)network of 9 radars

    图  4  云南C波段多普勒天气雷达有效覆盖区域(阴影区为有效覆盖)

    (a)7部雷达0℃层以下有效覆盖区域, (b)9部雷达0℃层以下有效覆盖区域, (c)7部雷达0℃至-20℃层有效覆盖区域, (d)9部雷达0℃至-20℃层有效覆盖区域, (e)7部雷达-20℃层以上有效覆盖区域, (f)9部雷达-20℃层以上有效覆盖区域

    Fig. 4  Coverage of Yunnan C band Doppler weather radar(the shaded denotes effective coverage area)

    (a)below 0℃ layer for 7 radars, (b)below 0℃ layer for 9 radars, (c)between 0℃ and -20℃ layers for 7 radars, (d)between 0℃ and-20℃ layers for 9 radars, (e)above-20℃ layer for 7 radars, (f)above-20℃ layer for 9 radars

    图  5  云南C波段天气雷达冰雹适宜探测区域分型

    (a)7部雷达,(b)9部雷达

    Fig. 5  Hail observation somatotype for Yunnan C band weather radar network

    (a)7 radars, (b)9 radars

    图  6  2015年5月6日19:00—24:00昭通地面降雹点、空中雹和不同高度的雷达反射率因子(填色)叠加

    (a)5.0 km, (b)7.0 km, (c)8 km, (d)10.5 km

    Fig. 6  Different altitude play position indicator(CAPPI) reflectivity overlay hail fallout zone and radar echo for hail cloud at Zhaotong from 1900 BT to 2400 BT on 6 May 2015

    (a)5.0 km, (b)7.0 km, (c)8 km, (d)10.5 km

    表  1  云南及周边探空站0℃层平均高度(单位:km)

    Table  1  Average height of 0℃ layer in Yunnan Province and neighbouring regions

    月份 西昌 威宁 腾冲 蒙自 思茅 昆明 丽江
    1 3.38 3.45 3.54 4.06 4.14 3.71 3.57
    2 3.56 3.51 3.66 4.16 4.18 3.85 3.66
    3 3.96 3.90 4.08 4.49 4.49 4.24 4.01
    4 4.34 4.32 4.47 4.79 4.77 4.61 4.47
    5 4.77 4.78 4.93 5.09 5.07 4.94 4.91
    6 5.27 5.29 5.37 5.39 5.36 5.36 5.38
    7 5.43 5.40 5.44 5.39 5.35 5.36 5.48
    8 5.35 5.33 5.41 5.32 5.34 5.33 5.37
    9 5.11 5.07 5.19 5.18 5.19 5.10 5.17
    10 4.58 4.62 4.87 4.95 4.98 4.82 4.82
    11 3.87 3.94 4.30 4.51 4.58 4.26 4.19
    12 3.44 3.51 3.73 4.05 4.17 3.73 3.73
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    表  2  云南及周边探空站-20℃层平均高度(单位:km)

    Table  2  Average Height of -20℃ layer in Yunnan Province and neighbouring regions

    月份 西昌 威宁 腾冲 蒙自 思茅 昆明 丽江
    1 6.78 7.04 7.27 7.65 7.68 7.34 6.90
    2 6.76 7.00 7.24 7.64 7.65 7.32 6.87
    3 7.01 7.14 7.35 7.76 7.73 7.45 7.11
    4 7.43 7.55 7.70 7.95 7.92 7.74 7.52
    5 8.05 8.15 8.31 8.44 8.38 8.26 8.15
    6 8.67 8.61 8.79 8.68 8.73 8.71 8.73
    7 8.83 8.72 8.89 8.73 8.75 8.75 8.84
    8 8.74 8.68 8.81 8.70 8.66 8.71 8.80
    9 8.46 8.48 8.56 8.50 8.55 8.46 8.49
    10 8.02 8.09 8.23 8.31 8.33 8.19 8.12
    11 7.32 7.45 7.78 7.95 8.02 7.73 7.49
    12 6.98 7.15 7.47 7.79 7.85 7.51 7.14
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    表  3  2014—2016年云南冰雹日对流单体主要参数分布特征(单位:%)

    Table  3  Storm cell primary parameters of hail day in Yunnan during 2014-2016(unit:%)

    单体参数 2.0~4.9 km 5.0~8.0 km 高于8.0 km
    质心高度 49.1 49.5 1.4
    最大反射率因子高度 48.4 50.7 0.9
    单体高度 8.6 77.2 14.3
    单体底部高度 68.5 31.3 0.2
    45 dBZ高度 15.3 61.8 22.9
      注:对流单体样本量为8883。
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    表  4  云南雷达网各高度层有效覆盖占雷达扫描面积比(单位:%)

    Table  4  Coverage ratio of Yunnan CINRAD network at different heights(unit:%)

    高度 7部雷达 9部雷达
    低于5 km 37.0 52.1
    5~8 km 62.0 69.3
    高于8 km 70.9 76.3
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    表  5  云南省多普勒天气雷达网冰雹探测区域面积对比(单位:%)

    Table  5  Comparison of hail detection area in Yunnan CINRAD(unit:%)

    区域 7部雷达 9部雷达 面积增加
    0区 13.2 8.5 -4.7
    1区 48.8 58.4 9.6
    2区 21.1 16.6 -4.5
    3区 1.8 1.7 -0.1
    4区 1.2 1.0 -0.2
    5区 0.9 0.7 -0.2
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-09-15
  • 修回日期:  2018-02-09
  • 刊出日期:  2018-05-31

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