贵州北部一次冰雹天气的双偏振特征分析

2022-07-26 00:31何东坡周永水周文钰王玥彤
中低纬山地气象 2022年3期
关键词:务川仰角偏振

何东坡,周永水,周文钰,王玥彤,万 超

(1.贵州省气象台, 贵州 贵阳 550002;2.贵州省气候中心,贵州 贵阳 550002)

0 引言

贵州省作为全国唯一没有平原的省份,其复杂的喀斯特地貌让天气系统在此处千变万化,灾害性天气的影响比较严重,而对冰雹的识别和预警难度较大,前人也对此做了大量的研究并取得了一些较好的识别方法和指标[1-4]。随着天气雷达技术的不断更新与升级,双偏振雷达的偏振参量也很好地运用到冰雹的识别中,使得观测资料产品更加多元化、精细化。

Seliga等[5]在1976年就提出了双偏振雷达并利用差分反射率(ZDR)分析了降水粒子的大小分布。Hall等[6]发现强风暴在融化层之上有正值的ZDR柱。Kumjian 等[7]通过进一步研究发现,ZDR柱与强风暴中的强上升气流密切相关。Sachidananda 等[8]研发了差分相移率(KDP)产品,KDP能够较好地反映液态水含量,两者呈正比,在干的冰雹区KDP一般在0 °/km左右,一般降落到融化层后冰雹表面会有水膜,KDP值增加,最大5 °/km以上。Loney等[9]在强风暴中观测到了KDP柱。Balakrishnan等[10]研究出了区分混合降水和均一降水的共偏相关系数产品CC,在对冰雹的研究中发现,冰雹尺寸越大,相关系数越小,CC也能很好的区分气象回波和非气象回波。Dawson 等[11]利用超级单体的双偏振特征,绘制了概念模型图。Mahale等[12]分析了一次下击暴流的双偏振特征,并给出了降水粒子的垂直分布和演变概念模型。随着国内双偏振雷达逐渐进入业务化运行,多位专家对其产品进行了研究分析。刘红亚等[13]利用WSR-88D双偏振雷达分析了一次大冰雹过程,并绘制出了本次风暴的概念模型。崔梦雪等[14]利用厦门S波段双偏振雷达分析了一次超级单体风暴偏振特征,研究表明,冰雹的水平反射率因子大、差分反射率因子和差分相移率数值都接近0、共偏相关系数在0.85~0.9。钟晨等[15]选取了2011年7月26日北京强冰雹个例,通过双偏振产品(差分反射率因子、差分相移率、共偏相关系数)能够直接有效的在降雹前对雹区进行判别。江慧远等[16]通过对一次冬季冰雹个例进行偏振参量分析,研究表明,冰雹区ZDR和KDP数值都小,冰水混合区的相关系数较低,并发现了ZDR弧、ZDR柱、KDP柱超级单体特征。此外,双偏振雷达在强降水、降雪、粒子相态识别的研究中也得到了较好的应用[17-19]。

贵州省目前业务运行的有4部C波段双偏振雷达,分别在遵义、务川、榕江、习水,仅在2021年初才投入业务应用,因此研究样本和经验均不足。2021年3月30日的冰雹过程正好被务川雷达监测到,本文将对此次冰雹天气进行分析并研究其双偏振产品特征。

1 天气实况与环境条件分析

1.1 天气实况

2021年3月30日午后至傍晚,贵州东北部出现强对流天气,其中石阡、思南、印江、碧江、江口、沿河、德江、道真、务川等9县区境内出现冰雹,最大冰雹直径为江口民和的40 mm;沿河、务川等11县区境内出现大风。当日下午冰雹具体信息表明冰雹出现时段在13时50分—17时28分,其中直径30 mm以上的冰雹分别出现在铜仁市江口县闵孝罗江(15时10—20分)、铜仁市江口县民和(15时28—31分)、遵义市道真县旧城(16时02—11分)、遵义市务川县泥高(16时18—41分)和遵义市务川县大坪街道三坑、干禾、龙潭、黄洋(16时55分—17时20分)。

1.2 环境条件分析

1.2.1 天气形势配置 贵州东北部强对流发生前的3月30日08时,200 hPa贵州位于高空槽前西南急流轴上(图1a),风速达48~62 m·s-1,槽前正涡度平流强,同时当对流产生时,高空急流的“通风作用”有利于对流云的发展和维持。3月30日08—20时500 hPa四川南部到云南东北部有高空槽影响贵州,槽后有温度槽配合,冷平流明显(图1b),有利于高空槽东移加强,使得槽前正涡度平流增强,对贵州上空大尺度上升运动的加强有利。700 hPa贵州位于偏西急流左侧气旋性切变中,受西西南风影响,风速达12~14 m·s-1(图1c),云南中东部南北向切变线未来减弱消失。850 hPa切变线从四川东部经重庆南部向东横跨至浙江南部,切变线左端有冷舌配合,且切变线附近温度线密集(图1d),斜压性强,使得切变线维持和加强。贵州位于850 hPa切变线南侧,贵州东部受西南急流左侧气旋性切变影响,贵阳和怀化偏南风风速差达8 m·s-1。可见,贵州处于低层气旋性切变和高层强正涡度平流区域内,即低层辐合配合高层辐散,对此次强对流天气发生发展非常有利。

图1 2021年3月30日08时200 hPa(a)、500 hPa(b)、700 hPa(c)、850 hPa(d)风场(风杆,单位:m·s-1;箭头线为急流;双实线为切变线;单实线为槽线),850 hPa温度场(d,三角线为温度槽,单位:℃)

1.2.2 大气温湿状况及不稳定性分析 由于怀化站08时正在下雨,因此选取强对流发生区上游的贵阳站和贵州北面的沙坪坝站探空资料。图2为利用强对流临近发生前13时贵阳和沙坪坝地面气温和露点温度订正的08时贵阳和沙坪坝T-lnp图。订正后贵阳CAPE从318.9 J·kg-1增至458.5 J·kg-1,沙坪坝CAPE从245.7 J·kg-1增至1337 J·kg-1,表明贵州东北部有不稳定能量累积,为强对流发生提供了能量条件。贵阳和沙坪坝温湿曲线总体均呈“上干下湿”分布,贵阳700~400 hPa有强干空气侵入,700~400 hPa最大温度露点差达41.4 ℃。贵阳700 hPa与500 hPa温度差为17 ℃,850 hPa与500 hPa温度差为25 ℃,BLI=-2.1 ℃,但沙坪坝700 hPa与500 hPa温度差达20 ℃,850 hPa与500 hPa温度差为29 ℃,SI=-5.36 ℃,BLI=-6.5 ℃,怀化700 hPa与500 hPa温度差达20 ℃,850 hPa与500 hPa温度差为30 ℃,SI=-7.74 ℃,BLI=-8.4 ℃(图略),说明贵州东北部低层层结不稳定明显,存在非常有利于对流产生的热力条件。

图2 2021年3月30日13时订正后的贵阳站(a)和沙坪坝站(b)T-lnp图

同时,贵阳风速随高度明显增加,700 hPa以下风向随高度顺转,0~6 km垂直风切变达43.6 m·s-1,沙坪坝0~6 km垂直风切变为13.1 m·s-1,怀化0~6 km垂直风切变为30.3 m·s-1,表明贵州东北部有中等到强的垂直风切变,为对流云团移到贵州东北部后发展形成深厚湿对流以及长时间维持提供了有利条件。

此次过程0 ℃湿球温度高度为3147~3874 km,-20 ℃湿球温度高度为6362~7585 km,处于出现冰雹的有利高度。

1.2.3地面触发机制初探 此次贵州东北部强对流过程主要由2个中-β尺度对流云团造成,成熟时期水平尺度约为110 km(图略),分别影响铜仁市南部和遵义市东北部。影响铜仁市南部的对流风暴于13时左右在余庆县北部生成,影响遵义市东北部的对流风暴于14时左右在重庆市南川区生成。30日白天地面西南热低压强烈发展,影响贵州中西部,低压中心位于六盘水市水城—六枝特区一带。13时热低压中心最低值为993 hPa,14时降至992 hPa(图略)。准静止锋位于湖南西部—铜仁市东部—重庆东南部(图3b),影响遵义市东北部的对流风暴于14时在准静止锋较暖湿一侧生成,其生成主要原因初步分析是由于午后热低压强烈加热作用,加强了地面风场扰动以及静止锋两侧的水平温度梯度,促进了静止锋锋生,触发了对流生成,之后对流云沿准静止锋移进遵义市北部,但为何会在重庆市南川区生成,将在以后的工作中做进一步详细研究。影响铜仁市南部的对流风暴初生地离准静止锋较远,初生地周围气温在26~28 ℃,温度梯度不明显。但分析地面露点温度发现,受热低压影响,地面有干舌逐渐自西向东发展延伸,同时在遵义、铜仁、黔南州和黔东南州4个地州市交界附近一直有地面辐合线存在,但地面辐合线形态多变。12时地面辐合线呈西南—东北向,位于余庆与湄潭交界—德江与印江交界一带,地面干舌舌尖东伸至开阳(图略)。13时地面辐合线转为北西北—南东南向,位于桐梓与绥阳交界—余庆与瓮安交界—黄平与施秉交界—凯里与台江交界。地面干舌继续东伸,在余庆与瓮安交界与地面辐合线相交,有利于激发出强烈的上升气流,在两条边界层辐合线相交点的暖湿一侧触发对流产生(图3a),在高空风引导下逐渐向准静止锋靠近,此时准静止锋锋生作用有利于对流风暴在离开干舌与地面辐合线的交点后继续发展维持。

图3 2021年3月30日13时(a)和14时(b)国家站地面要素场叠加可见光图(风杆,单位:m·s-1;红色数字为地面气温,绿色数字为地面露点温度;黄色锯齿线为干舌;黑色虚线为地面辐合线;紫线为静止锋;红圈指示此次过程两个对流云团初生地)

2 雷达资料与回波演变

2.1 雷达资料说明

本文使用的雷达资料是务川C波段新一代天气雷达CINRAD/CAD,在2021年1月1日投入业务化应用。工作波长5.31 cm,工作频率5650 MHz,天线直径4.5 m,天线增益43.85 dB,水平波速宽度0.945 °,垂直波速宽度0.973 °。此外务川雷达数据未进行人工质控,但每周进行维护定标。

2.2 雷达回波演变分析

本次强天气过程有2个风暴单体影响遵义市北部、有1个风暴单体影响铜仁市南部,通过务川C波段雷达都能监测到3个强风暴的发展过程。因铜仁市南部的回波离务川雷达较远,低层偏振参量数据缺失,本文主要对遵义市的回波进行详细分析。

重庆的强回波在14时15分以多单体线状风暴形势从道真县西北部进入贵州,强中心水平反射率因子(ZH)已达60 dBz,但60 dBz强中心发展高度只到4 km,水平反射率因子剖面中有一定的向前侧倾斜,但没有强回波悬垂和有界弱回波区,强回波区前侧有明显的速度径向辐合,回波正在快速发展将影响遵义市道真县。14时59分图4a中A处强回波南部出现了明显的V型缺口,中心ZH达66.5 dBz,50 dBz以上强中心发展旺盛已达9 km左右,远超-20 ℃高度层(图4g),Witt等[20]研究发现,在-20 ℃高度上有超过45 dBz的反射率因子核是判断出现大冰雹的主要依据。从0.5 °仰角速度图中(图4d)发现A处回波V型缺口对应着明显的速度对,有强烈的上升气流。从A处水平反射率因子剖面图(图4g)可以看到明显强回波悬垂和有界弱回波区特征,可见回波已经发展到旺盛时期,悬垂的60 dBz以上强回波质心已经在湿球0 ℃层以下,距离地面只有1.5 km左右,冰雹已经在较低的高度。在正安县北部(图4a中B处)此时也有一个回波单体生成发展,强中心ZH在60 dBz左右,0.5 °仰角速度图上(图4d)B处还没有速度辐合形成,强回波中心发展高度刚到4 km。

强回波A维持发展并快速东移,在16时进入务川县且形成距离很近的2个强回波中心,最大ZH值达到68 dBz(图4b)。由于回波离雷达较近,最高仰角只探测到6 km以下的回波特征,60 dBz以上的强回波发展高度应该远超过6 km,从0.5 °仰角速度图中(图4e)A处有气旋性涡旋并维持到最高仰角6 km左右。水平反射率因子剖面图中保持有明显的强回波悬垂和有界弱回波区特征,且悬垂强中心质心较低(图略)。回波B在16时已经发展得很成熟,强回波范围和中心强度都有明显的加大加强,最大ZH值达到67.5 dBz(图4b),50 dBz强回波已经发展到9 km以上,超过了-20 ℃高度(图4h)。强中心南侧的V型缺口附近在低层的速度图中(图4e)也出现了气旋性速度对并伸展到5 km左右,水平反射率因子剖面图中(图4h)也出现了符合大冰雹的强回波悬垂和有界弱回波区特征。16时55分强回波A在东移过程中范围有所减弱,最大ZH值为65 dBz(图4c),且60 dBz强回波顶高度在7.5 km,维持在-20℃高度以上。在速度图中0.5 °、1.4 °、2.4 °、3.4 °仰角均有明显的气旋性涡旋,证明有较强的上升气流。水平反射率因子剖面图中有界弱回波区特征消失(图略)。而强回波B依旧发展迅速,60 dBz以上强中心范围扩大,最大ZH值达到70 dBz(图4c)。60 dBz以上强中心发展高度超过了9 km(图4i),远超-20 ℃高度,高层有大量的冰晶聚集,且在强回波的南侧出现了三体散射长钉特征并维持到4.3 °仰角,在0.5 °~6.0 °仰角均有气旋性涡旋存在,水平反射率因子剖面(图4i)有明显的有界弱回波区和回波悬垂特征。因此以上条件符合大冰雹的产生,湿球0 ℃层高度(3.3 km)以下的融化层未能全部融化冰雹,导致16时55分之后务川县东部出现30 mm大冰雹。随后A、B 2个超级单体逐渐减弱东移,17时17分强回波A移出贵州省,强回波B在18时后也逐渐移出贵州界内。

图4 2021年3月30日14时59分、16时、16时55分遵义北部回波水平反射率因子(a、b、c)、径向速度(d、e、f)、水平反射率因子垂直剖面图(g、h、i)(红点及WCGZ标注为务川雷达位置)

3 双偏振参量特征分析

差分反射率因子ZDR是水平极化和垂直极化回波的反射率因子之比的对数。曹俊武等[21]研究发现,因冰雹的尺寸较大,形状多变,在下落过程中有上下翻滚出现,ZH大值区对应ZDR值趋于0或小于0,则有冰雹产生。共偏相关系数(CC)是测量一个取样体积内的水平极化波和垂直极化波脉冲的相似度。一般的气象回波CC值都在0.95以上,大冰雹和冰雹、水滴混合区CC值小于0.9,小冰雹的CC值在0.9~0.95[7]。差分相移率KDP主要体现相位的变化,KDP也可以来表征含水量,在冰雹区KDP值将很小并在0左右[20]。

3.1 直径20 mm冰雹偏振参量特征分析

铜仁南部的强回波离务川雷达较远(150~200 km),最低仰角也探测不到融化层以下的偏振信息,因此本文选取遵义的强回波进行双偏振参量分析。图5分析15时16分强回波A 0.5 °、9.9 °仰角的偏振参量(0.5 °仰角强回波中心高度在2 km左右,湿球0 ℃层高度以下;9.9 °仰角强回波中心高度在7.5 km左右,湿球-20 ℃层高度之上),此时为洛龙地区直径20 mm冰雹出现前4 min。0.5 °仰角中强回波出现了明显的钩状形态(图5a),在椭圆外北侧出现了衰减现象(图5b),因此椭圆外北侧的ZDR值不可用。椭圆内的强回波ZH值大多在60 dBz以上,椭圆内北侧的强回波区对应的ZDR值在-1.5~0 dB(图5b),对应融化程度很小的干冰雹。椭圆内其他区域对应的ZDR值在1~4 dB,对应表面被融化的带水膜的冰雹。此外,钩状回波的有界弱回波区有ZDR大值区,说明有一定的上升气流带动湿冰雹和水滴。0.5 °仰角的相关系数CC图中(图5c),钩状回波对应着一片CC低值区,说明相关性较差。椭圆内ZH值60 dBz以上区域的CC值在0.84~0.93,说明有冰雹存在,而椭圆内北部有一小块CC值在0.95以上,对应ZH值为54 dBz,为雨滴或融化的小冰雹,但是ZDR值为-0.8dB左右,说明此处的ZDR受到了衰减影响。因CC值小于0.9时KDP产品将不计算,在0.5 °仰角KDP图中(图5d)出现多处KDP空洞,椭圆内KDP几乎都是缺值,但在椭圆的北部KDP值在0~3 °/km,说明椭圆内有一定的大雨滴。而在椭圆外侧东北部和西南部出现2个KDP大值区数值在3-6 °/km,ZDR值为2~3dB,CC值在0.95~0.97,ZH值为50~60 dBz,此处应为强降水区域。

9.9 °仰角中(图5e)ZDR出现了明显的三体散射长钉特征(TBSS),且强回波圆圈内的ZDR值均在0 dB以下,说明-20℃层以上有大量冰晶存在。强回波圆圈内CC值在0.82~0.9(图g),对应ZDR值在0dB以下,符合大冰雹的特征,且CC图中出现了明显的非均匀波束充塞。对应KDP值均在0 °/km左右,CC小于0.9处出现了KDP空洞(图5h)。

剖面图中(图略)4 km以上的强中心(ZH>55 dBz)对应ZDR< 0 dB,说明中高层有大量的冰雹堆积。在湿球0℃层高度(3.3 km)以下的悬垂强中心对应的ZDR值在1~3 dB,对应融化的冰雹。且在湿球0℃层以上穹隆区出现了1.5 dB的ZDR柱,最高伸展到了4.5km左右,对应着较强的上升运动。回波穹隆处CC值在0.68~0.85,表明有强的上升气流带来的非气象回波。穹隆上方到6 km高度的强回波区(ZH值60 dBz以上)CC值在0.82~0.91,ZDR值在-2~0.25 dB,表明有大量冰雹且混有少量带水膜的冰雹。在6 km以上的强回波区CC值达到0.99,ZDR值小于0,可见此处均为冰晶层。此外,KDP剖面图中出现了KDP柱,与ZDR柱位置接近。

15时27分为直径20 mm大冰雹降落时间。0.5 °仰角中(图5a1)强回波维持钩状形态,强回波高度1.96 km在湿球0 ℃层以下,白色圆圈内60 dBz强中心对应的ZDR值在3.5 dB以上,最大值达到6.19 dB(图5b1。CC值在0.82~0.91,且在白色圆圈外西北部出现了非均匀波束充塞(图5c1)。KDP值缺测(图5d1),对应直径20 mm冰雹降雹处,因ZDR值较大,说明为带水膜的冰雹。而白色圆圈东北部出现了5 °/km以上的 KDP大值区,CC值在0.9~0.95,ZDR值在3 dB左右,对应强降水区域。蓝色椭圆内强回波在50 dBz以上,少数区域超过60 dBz(图5a1),ZDR值都在5 dB之上(图5b1),CC值在0.91~0.96(图6c1)。强回波60 dBz以上区域KDP值在-2~1.5 °/km,其余地区KDP值在2.5~6 °/km(图5d1),说明此处对应融化的小冰雹和大雨滴。6.0 °仰角中强回波高度在4.5 km湿球0 ℃层之上,白色圆圈内北部强回波对应ZDR值在-1~0 dB(图5f1),CC值在0.82~0.92(图5g1),KDP值在-2~0 °/km(图5h1),为冰雹区。而在白色圆圈内南部有ZDR值达到6 dB的大值中心,说明有大雨滴和融化的冰雹被上升气流带入湿球0 ℃层之上,即有ZDR柱存在(图5f1)。此外,CC图中(图5g1)白色圆圈外西北部依旧有明显的非均匀波束充塞现象。因此白色圆圈内有干冰雹和湿冰雹。强回波蓝色圆圈内ZDR值均小于0 dB(图5d1),KDP值在-0.5~1 °/km(图5h1),但CC值较高0.97~0.99(图5g1),说明此处冰雹、冰晶的相关系数很高,应为大小均匀的小冰雹。

图5 2021年3月30日15时16分(a~h)、15时27分(a1~h1)遵义北部回波偏振参量(水平反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR、共偏相关系数CC、差分相移率KDP)和强回波区剖面图

3.2 直径30 mm冰雹偏振参量特征分析

15时55分强回波B发展旺盛,7 min后将在旧城出现30 mm的冰雹,此时回波的偏振特征如图6。0.5 °仰角中(湿球0 ℃层以下)ZH值大于60 dBz的区域分别在2个圆圈内(图6a),且60 dBz以上的区域很小,最大ZH值为62 dBz,说明此时强回波中心还未降落至地面。白色圆圈内60 dBz以上强回波区对应的ZDR值在3.3~4.5 dB(图6b),可能为大雨滴或者融化程度较大的冰雹,且强回波远离雷达一侧出现了衰减。CC值在0.87~0.93(图6c),证明有小冰雹存在。而KDP值在2.2~6 °/km(图6d),说明含水量很大,所以白色圆圈内多为强降水并伴有融化程度较大的小冰雹。蓝色圆圈内ZH值在50~60 dBz(图6a),ZDR值在2.2~4.1 dB(图6b),CC值在0.89~0.94(图6c),KDP值在4.7~7.7 °/km(图6d),此处以强降水为主并有少量融化的小冰雹。6.0 °仰角中(湿球0 ℃层以上,-20 ℃湿球温度层以下)60 dBz以上强回波区域明显增大(图6e),椭圆内强回波对应的ZDR值在-1.5~0 dB(图6f),对应大量冰雹,椭圆西侧还出现了三体散射长钉,且在椭圆南侧外弱回波区出现ZDR柱,证明有强的上升气流维持。KDP值也对应着冰雹的特征为-0.5~0 °/km(图6h)。但CC值大多在0.97~0.99(图6g),与S波段的冰雹指标不同,也可理解为相关系数较高的冰雹区,此处需要更多的个例来证实。

16时06分 为旧城出现30 mm冰雹的时刻,0.5 °仰角中(湿球0 ℃层以下)60 dBz以上强回波区域增大(图6a1),强回波中心已降至较低高度,最大ZH值为64 dBz。白色圆圈内ZDR值在-2~1.75 dB(图6b1),可见此处的大冰雹融化程度较小,水膜对ZDR值的影响不大。CC值在0.85~0.92(图6c1),符合出现大冰雹特征。而KDP在3~4.25 °/km(图6d),说明白色圆圈对应30 mm大冰雹且伴有明显强降水。蓝色椭圆区域ZDR值在4~7 dB(图6a1),对应大雨滴和融化程度较大的冰雹。CC值在0.91~0.98(图6c1),应为雨滴和融化的小冰雹。对应的KDP值在2~3.7 °/km(图6d1),含水量较高,因此蓝色椭圆区域主要是强降水并伴有融化的小冰雹。9.9 °仰角中(湿球0 ℃层以上,-20 ℃湿球温度层以下)强回波ZH值大于60 dBz的范围明显减少(图6e1),圆圈内ZDR值均在0 dB以下(图6f1),KDP值在-0.8 ~0.25 °/km(图6h1),符合冰雹特征,但CC值均在0.99左右(图6g1),与20 mm冰雹的CC特征差异较大,需更多个例验证。此外在水平反射率因子图中三体散射长钉特征不明显,但ZDR和CC图中在圆圈强回波西侧均有明显的三体散射长钉特征。

图6 2021年3月30日15时55分(a~h)、16时06分(a1~h1)遵义北部回波偏振参量(水平反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR、共偏相关系数CC、差分相移率KDP)

4 总结与讨论

①贵州处于低层气旋性切变和高层强正涡度平流区域内,即低层辐合配合高层辐散。且贵州东北部低层层结不稳定明显,存在非常有利于对流产生的热力条件。同时贵州东北部有中等到强的垂直风切变,为对流云团移到贵州东北部后组织化发展形成深厚湿对流以及长时间维持提供了有利条件。在触发机制中除了热低压、静止锋,还发现了干舌与地面辐合线相交,有利于激发出强烈的上升气流。

②强回波成熟阶段,最大水平反射率达到了70 dBz,50 dBz以上强中心发展高度超过-20 ℃高度,低层出现了明显的钩状回波,有三体散射特征出现,V字型缺口处有强上升气流,剖面图中均有明显的有界弱回波区和回波悬垂现象。降雹阶段,强中心质心降至湿球0 ℃层以下。

③双偏振参量分析表明,出现冰雹时,ZH值在60 dBz以上,ZDR值较低在-2~1.75 dB,但在融化层以下一般都有水膜导致ZDR值偏高在3~6 dB,KDP值在0 dB左右,伴有强降水时KDP值在2~6 °/km,CC值较低在0.85~0.93。回波穹隆区ZDR值大于3 dB,CC值在0.65~0.85,KDP缺值,为强上升气流带入大雨滴和有水膜的冰雹产生的非气象回波。在湿球0 ℃层以上出现了ZDR柱和KDP柱,且位置接近,对应强的上升气流。在6 km以上的强回波区,CC值达到0.99,ZDR值小于0,KDP在0 °/km附近,对应高层的冰晶。ZDR和CC图中可以发现更明显的三体散射长钉特征,CC图中还出现非均匀波束充塞现象。

④通过20 mm和30 mm冰雹偏振对比发现,在中高层(0 ℃湿球温度层以上,-20 ℃湿球温度层以下)CC值的表现差异较大,20 mm冰雹的CC值在0.82~0.92,与S波段的指标接近,而30 mm冰雹的CC值在0.97~0.99,与冰雹的CC指标差异较大。

本文使用的是C波段雷达,与S波段的冰雹偏振参量阈值有所差异,目前对C波段雷达冰雹的偏振参量没有明确的指标参考。上述偏振特征仅表达本次过程的分析结果,未来希望能在大量的冰雹个例中寻找到统一的偏振参数指标,让偏振参量产品在业务中得到较好的应用。

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