气象社科普系列1——巧用气象雷达回波图(上)
南科大气象社科普系列


历史上很长一段时间,人们对天气的观测局限于地面固定点位观测,既不知道远处的天气情况,也难以了解高处的风起云涌,对海洋天气更是束手无策。1954年的长江流域大洪水中的气象预报,就暴露出基于传统方式下短时临近预报的缺陷。而气象雷达就极大地弥补了这一缺陷,多种多样的雷达相结合,既可以估算地面降水强度、外推临近预报,又可以得知垂直层面的风场结构、辐合辐散(图1)。

图1 气象雷达可以探测出三维风场结构
即便后来随着航天科技的进步,卫星云图(图2)的出现使得分析全球任意一地天气状况成为可能,然而由于其只能获得云层顶部的信息,像积雨云之类的云内部结构复杂(图3),仅从云层顶部的信息很难得知其底部降水的情况,气象雷达的作用仍不可替代。

图2 气象卫星拍摄的全球卫星云图

图3 积雨云结构示意图
气象雷达的优势主要有以下四点:


下图为一张以深圳为中心的雷达组合反射率拼图,其是将雷达探测范围内不同仰角扫描得到的数据,在每个地理坐标点上,选取其最大值组合成一幅单一的图像或产品。这样做的目的是为了更全面地展示整个垂直柱状空间内最强的回波信号,尤其有助于发现高空的强对流系统或评估整体的降水强度。

图5 深圳地区组合雷达反射率拼图
该图中心区域为一张地图,叠加有不同颜色的色块;右侧的标尺给出了不同颜色色块对应的雷达回波强度,数值越大则雷达回波强度越强,反映降水强度越大。一般来说,绿色对应小雨,黄色对应中雨,橙红色对应大雨,深红色及紫色则与短时强降水相关联。但是需要注意的是,回波强度并不与地面降水强度呈线性关系,具体可查阅Z-R关系等相关知识,在此不再赘述。
单张雷达回波图还可用于判断降水类型。

图6 对流性降水回波示例
如上图,雷达回波颗粒感较强、中心强度大,可以判断为对流性降水,特点是范围小、强度大、分布不均匀、持续时间短、随时间变化迅速。结合时间12:42,基本确认为午后热对流形势。而强对流回波附近的蓝绿色回波,一般认为是由云体造成的虚假回波,并不对应降水。

图7 飑线回波示意
如上图,强对流回波组织度较强,连成一条弧线,可以判断为飑线,它来临时会出现风向突变、风力急增、气压猛升、气温骤降等强天气现象。

图8 冬季降雪回波示意
如上图,雷达回波颜色过渡平缓、强度较弱,结合冬季背景,判断为冷锋引起的降水。其中北侧回波颜色过渡尤其平缓,可能是降雪回波。需要注意的是,雪较为蓬松,相同的降水量下效果更显著,因此有可能深绿色回波即对应大雪。
以上就是几种比较常见的雷达回波类型,以及其大致对应的降水类型。比较特别的还有在单站雷达回波图上出现的强钩子回波,可能对应超级单体及龙卷(需结合多普勒雷达速度图判断),不再赘述。
写到这里,大家或许会有一些疑问:如果我想知道未来的降水情况,那应该怎么办呢?单张雷达回波图虽然所含信息丰富,但是只能读出当前时刻各地区的大致降水强度。如需通过雷达回波图预判未来降水情况,则必须通过连续多张雷达回波图解读信息,最常用的方法即为外推法,详见下一篇……
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文案丨邱洋涵
排版丨叶钰玮








