北京地区强冰雹风暴的双偏振特征观测分析

陈程　肖辉　冯亮　李宗飞　周筠珺

摘要针对2008年6月23日北京地区出现的冰雹天气过程，结合再分析资料（NECP）分析此次降水天气过程的天气背景，利用中国科学院大气物理研究所车载X波段双偏振天气雷达的差分相位移ΦDP、差分反射率ZDR、相关系数ρhV等偏振参量的图像和数值分布数据，得到此次强冰雹云的偏振参量结构和演变特征；然后利用模糊逻辑算法对强冰雹云粒子进行相态识别，结果与分析一致，表明双偏振雷达在强对流风暴云和降水微物理结构分析中具有重要作用。

关键词冰雹云；双偏振雷达；偏振参量；相态识别

中图分类号S161；P412.25文献标识码A文章编号0517-6611（2014）22-07511-05

双线偏振雷达理论自20世纪70年代中期提出以来，得到世界各国广泛应用。它发射2种相互正交的线极化波，得到很多非常有用的参数[1]，如双线偏振雷达中可得到水平反射率ZH、差分反射率ZDR、线退偏振比LDR、互相关系数ρHV、差分传播相位移ΦDP、差分传播相位移率KDP，这些偏振参量的综合运用对于提高雷达定量测定降水的准确度以及了解降水粒子的相态、尺度分布、形状等均十分有用。 目前国内外利用双偏振天气雷达开展强对流的观测研究主要体现在强对流降水估测应用[2-6]、强对流风暴降水粒子的相态识别[7-10]、雷电探测应用[11-13]、龙卷和冰雹强对流过程观测[14-16]。当粒子粒径分布改变时，降水物理过程会在偏振雷达参量上产生显著的变化表现，这些在雷达参量上的可观察的变化模型称之为“微物理识别”[17]。Ryzhkov等利用S波段双偏振雷达观测研究产生龙卷的超级单体结构特征，发现ZH取值45～55 dBz，ZDR<0.5 dB的区域就表示那个部位为碎片（碎片是指龙卷侵袭过程中从地面卷起的各种垃圾、碎石片等），ρhV<0.8的低值区是龙卷信号的一个预测参量[14]。笔者利用X波段双线偏振雷达在首都机场观测的雷达强度、偏振参量等产品，分析了2008年6月23日北京地区一次较强的降雹天气过程中双偏振雷达探测参量的变化特征，以期为双线偏振天气雷达在我国冰雹探测应用提供参考。

1 观测仪器介绍

运用中国科学院大气物理研究所（IAP）车载X波段双偏振气象雷达2008年6月23日在北京首都国际机场（116.35°E、40.04°N）观测的雷达资料。该车载X波段双偏振气象雷达系统采用直径为2.4 m的旋转抛物面天线，通过同时发射水平和垂直偏振波来获取目标体的双偏振参量。雷达系统的主要性能指标如表1所示。