第一章

气象雷达分类

安装平台：固定式（塔式）、车载式、船载式、机载式、星载式
波段：厘米波(S、C、X)、毫米波(Ka、W、G)，风廓线雷达(分米、米波)、激光雷达
探测能力：常规(第一代)、多普勒(Doppler、第2代)、双线偏振(第三代)
发射机工作方式：脉冲式、连续波式(CW-FM)
天线形式：机械扫描天线、电扫描天线(相控阵)

我国雷达建设的原则

根据天气现象：
沿海地区：暴雨台风多，S波段为主
内陆地区：一般性降水，C波段为主
电磁特性：
暴雨，S波段穿透能力强，衰减小
一般性降水，S波段反射弱，C波段反射强
间距：一般200—250km

雷达工作过程

电磁波的发射和接收过程

目标距离测定

气象目标距雷达的直线距离（R），是由电磁波的传播速度（C）和雷达发射脉冲与回波脉冲之间的时间间隔（△T）确定的。即

R＝1/2C×△T

若时间以微秒为单位，C=3×100000千米/秒，则得

R＝0.15△T（千米）

目标方位角和仰角的测定

气象目标方位角和仰角的测定，是依靠天线的方向性来实现的。雷达天线将发射脉冲的能量集中在一个窄波速范围内向某一方向发射。只有当天线对准目标时，雷达才能接收到沿同一方向返回的回波脉冲信号，这时雷达天线的方位角和仰角，就是目标相对于雷达的方位角和仰角。

中国新一代天气雷达的组成（数据流程）

新一代天气雷达系统的三个部分：
一、数据采集子系统（RDA）
二、产品生成子系统（RPG）
三、主用户处理系统（PUP）。

RDA：数据采集系统

定义：用户使用雷达数据的采集系统。
功能：产生和发射电磁波，接收目标物对电磁波的散射能量，并形成数字化的基数据。
RDA主要结构：
①发射机 ②天线 ③接收机④信号处理器

雷达扫描方式

PPI扫描，固定仰角，雷达在360度方位上做圆锥面扫描。
RHI扫描，固定方位角，雷达在垂直面上做上下扫描。
VOL(VPPI)体扫描，多仰角PPI组合扫描。

RHI扫描

距离高度扫描，固定方位角，作俯仰扫描探测

VPPI扫描

VPPI-方式，既能了解大范围的降水系统情况，也可以对比不同仰角的PPI图像而推测系统的垂直结构，便于全面了解降水系统的三维结构信息。目前，美国、中国等均采用VPPI模式作为业务探测模式。

雷达探测天气模式

CINRAD-SA/SB使用降水模式和晴空模式。雷达的工作模式决定了使用哪种VCP。

降水模式：
使用VCP11或VCP21，相应的扫描方式分别为14/5 和9/6。
VCP11 通常在有强对流风暴情况下使用，而VCP21 在没有强对流但有显著降水的情况下使用。我国天气雷达主要采用VCP21的9层扫描模式。
晴空模式：
使用VCP31（长脉冲）或VCP32 （短脉冲），两者都使用扫描方式5/10。回波信息用于研究大气湍流情况。
美国的WSR-88D雷达根据降水情况自动切换探测模式，我国基本上一直采用降水探测模式，VCP21扫描方式。
两种模式区别：
晴空回波比降水回波弱，新一代雷达设定的晴空模式数据取样分辨率为4km。降水模式的取样分辨率为1km或500m。

RDA采集的数据

一级数据：原始的由接收机输出的模拟数据（一般不保存）
二级数据：信号处理器产生的高时空精度的基数据。这些数据在由各种气象算法进行处理前存贮下来。

第二章

散射：当电磁波束在大气中传播，遇到空气介质或云滴、雨滴等悬浮粒子时，入射电磁波会从这些介质或粒子上向四面八方传播开来，这种现象称为散射现象。

散射的分类

粒子散射电磁波的能力，除和电磁波的波长等因素有关外，和粒子的大小、形状、以及粒子的电学特性有关。当雷达波长确定后，球形粒子的散射情况主要取决于粒子直径d和入射波长λ的相对大小。

云滴（D<0.1mm)

C波段（5.5cm）：瑞利散射
S波段（10cm）：瑞利散射

雨滴（0.5-2.2mm)

C波段（5.5cm）：瑞利散射
S波段（10cm）：瑞利散射

大雨滴（3-6mm)

C波段（5.5cm）：米散射
S波段（10cm）：瑞利散射（6mm误差<20%)

散射方向函数β(θ,φ)（粒子散射能量分布）

对于入射能流密度 Si，经一各向同性的散射粒子散射后，在以粒子为中心、半径为 R 的球面上任意一点所接收到的散射能流密度Ss

能流密度的量纲：能量/时间 · 面积； β—能量损耗系数；n 对于各向异性的散射粒子，则有

散射截面 Qs（散射能力）

描述单个粒子散射能力的物理量是散射截面Qs，是粒子产生的散射波总功率Ps与入射波能流密度Si之比。

雷达截面 δ

雷达散射截面是度量目标在雷达波照射下所产生回波强度的一种物理量。

后向散射:粒子朝向雷达天线方向的散射。
后向散射能量：散射回雷达方向的散射能量，是对云雨探测最有意义的那部分能量。
后向散射截面定义：设有一个理想的散射体，其截面为σ或σb 表示，它能全部接收射到其上的电磁波能量，并全部均匀地向四周散射，若其散射回雷达天线的电磁波能流密度（即单位面积上的电磁波量）恰好等于同距离上的散射体（实际粒子）返回雷达天线处的电磁波能流密度，则该理想散射体的截面就称为实际散射体的后向散射截面。又称雷达截面。

雷达截面的意义

雷达截面：反映单个粒子后向散射能力的大小。

冰水混合球（水包冰球、冰水均匀混合球）

在瑞利散射情况下，水包冰球的后向散射截面无论是S、C和X波段雷达，随着融化水膜的增厚，融化冰球的后向散射截面迅速增大,它的散射截面迅速趋近于同质量水球的散射截面。例如，一个半径为0.2cm的冰球，当有1/10的半径融化时，对于10cm波长的入射波产生的后向散射截面已接近于同半径水滴后向散射截面的90 ﹪（零度层亮带）。对于小的冰水均匀混合球，它的后向散射截面的值随着融化水量的增加比水包冰球慢的多。在米散射情况下，对于一般的固态粒子，在融化过程中后向截面总是增加的。只有冰球直径超过8CM时，后向截面才随着融化而减小。

Mie散射

特点概述如下：

散射波是以粒子为中心的球面发散波；
散射波是横波，且是椭圆偏振波；
散射波与入射波的频率相同；
散射波的能流密度是各向异性的，大部分散射能量集中在θ = 0º 附近的向前方向上，且α 值越大，向前散射的能量占全部散射能量的比重越大；
散射波的性质与入射波长λ 、散射粒子半径 r 、粒子及环境的物理性质等有关。

粒子群的散射

雷达反射率 η
实际探测云、雨时，雷达天线接收到的是云、雨滴粒子群产生的后向散射功率的总和。假设这些云、雨滴粒子是相互独立、无规则分布的，则天线处接收到的总散射功率的平均值等于各个粒子的散射功率的总和。表征粒子群后向散射能力的大小的量是雷达反射率。定义单位体积内全部降水粒子的雷达截面之和称为雷达反射率，以η表示，即：

引入η的意义和目的：
1. 意义
  - 反映的是单位体积内一群云、雨粒子在天线处产生的回波功率的大小；
  - 单个云、雨滴粒子的雷达截面越大，产生的回波功率越大，对于单位
  - 体积内的一群云、雨滴粒子，越大，产生的回波功率也就越大。

目的
- 引入后，不仅可以考虑单位体积内散射粒子的数目，而且可以考虑由于云、雨滴谱分布情况的不同造成回波功率的不同。

雷达反射率因子

引入雷达反射率因子的原因
- 希望找到一个能够直接将不同波长的雷达探测的云、雨情况进行比较的参数。
- 雷达观测到的回波功率不仅与云、雨滴谱分布（即云、雨滴粒子的大小、多少）有关，还与雷达自身的参数（如发射功率、波长等）、粒子群离雷达站的距离有关；
- 雷达反射率虽然能够一定程度上反映单位体积内云、雨滴粒子群的情况，还与雷达波长有关系：

雷达反射率因子Z——单位体积内所有小球粒子直径的6次方之和。

雷达反射率因子的分贝表示形式

分贝：放大倍数的对数表示

衰减

衰减：就是吸收和散射两种作用的总和
衰减物：大气、云、降水粒子

衰减对气象雷达回波的不利影响

由于衰减的存在，同一方向上远处目标的后向散射的定量测量比近处难得多。——探测距离
如果传输过程的衰减太大，则强散射区后面的降雨单元的回波有可能被完全衰减掉。——冰雹天气的V缺口
天气雷达需要测定传播路径上衰减大小，从而通过算法修正来检测出远目标的真实回波强度

⽓象雷达主要探测的波⻓和探测⽬标

S波段－10cm：雨的衰减小到可以忽略。在降水强度为100mm/h的大暴雨时，衰减系数小于0.03dB/km。
X波段－3.2cm：衰减很大，必须考虑云、雨的衰减。
C波段－5.7cm：衰减介于X和C之间，大雨时有较大的衰减，应该考虑。
毫米波段：一般不能用来测雨，只能测云。

折射

折射指数随高度变化的几种形式

超折射

最常发生在对流层下部的急剧反演，使雷达波束在远离雷达时向下弯曲。这种现象可能会导致地面上出现大范围的杂乱回波，或者只有某些特征，例如局部山顶或建筑物，可能会被拦截

第二章小结

雷达波在大气中折射的基本规律。
大气折射指数与温、压、湿之间气象要素的关系。由于大气中温、压、湿具有明显的时空变化，因此大气折射指数也具有复杂的时空变化。
折射指数N单位、等效地球半径、射线、曲率等概念。
折射指数随高度不同分布的五种形式及对探测的影响。
大气水平分布非均匀，球形地面和大气折射对雷达最大探测距离的影响和球形地面造成回波分布的畸变。

什么是雷达气象方程？

雷达回波强度不仅取决于雷达系统各参数的特性，而且和被观测的目标物（云、降水粒子）的性质有关，还与雷达和被测目标物之间的距离以及其间的大气状况有关。只有把这些要素分析清楚，才能根据所测定的回波强度去推断云、降水的物理状况，雷达气象方程就是为此目的而建立的。

雷达气象方程：集中反映雷达回波强弱与气象目标物、雷达的各参数以及距离等关系的数学表达式。雷达气象方程是雷达气象学的理论基础。利用雷达气象方程，可以根据回波的强度判断降水区的物理状况，并正确地选择雷达的参数。

天气雷达常用参数

重复频率与重复周期

每秒发400个脉冲，脉冲重复频率是多少？脉冲重复周期是多少？最大探测距离是多少？
重复频率——400hz；重复周期——2500微秒；探测距离——375公里

脉冲宽度（τ）和脉冲长度（h）

探测脉冲的震荡持续时间，称为脉冲宽度，以微妙为单位。震荡持续时间的空间长度称为脉冲长度。

脉冲发射功率P及平均功率 Pt

与天线有关的参数

天线方向图–波瓣和波束宽度

旁瓣回波

旁瓣测到的回波，会被误认为是来自主瓣，进而在目标物的顶部形成虚假的回波。

天线增益G

天线增益:在辐射总功率相同时，定向天线最大辐射方向的能流密度与各向均匀辐射天线的能流密度之比。在用G表示。它定量地描述一个天线把输入功率集中辐射的程度

天气雷达探测最大距离和最大速度的确定

最大径向速度的确定

考虑衰减和充塞程度的雷达气象方程

雷达气象方程的讨论

雷达降水估计

Z-R关系

第三章

多普勒频率与径向速度的关系

规定：朝向雷达方向的多普勒速度为负，远离雷达方向的多普勒速度为正。

径向速度

对于一个运动的目标，向着雷达运动或远离雷达运动所产生的频移量是相同的，但符号不同：
规定：朝向雷达方向的多普勒速度为负，远离雷达方向的多普勒速度为正
径向速度简单地定义为目标运动平行于雷达径向的分量。它是目标运动沿雷达径向的分量，既可以向着雷达，也可以离开雷达。需要记住的是：

径向速度总是小于或等于实际目标速度；
由WSR-88D测量的速度只是目标向着或离开雷达的运动；
当目标运动垂直于雷达径向或静止时径向速度为零。

距离折叠（模糊）

距离折叠：是指雷达对产生雷达回波的目标物的一种辨认错误。
当目标物位于雷达的最大不模糊距离（
Rmax）之外时，雷达却把目标物显示在Rmax以内的某个位置，我们形象地称之为‘距离折叠’。
当发生距离折叠时，雷达所显示的回波位置的方位是正确的，但距离是错误(模糊)的。

距离折叠形成的原因

距离折叠回波的特点：

方位角是正确的
强度较弱
有时具有奇怪的多普勒速度

怎样排除距离折叠回波

减小雷达机的PRF
采用随机相位编码
选择较高的仰角扫描
批处理方法

两种取样模态

总结

二次回波形状：指向雷达（三角形、梯形）
与周围回波不一致
成因,雷达系统计时错误
二次回波被弱化
二次回波是雷达探测距离RMAX外的回波，不该出现在RMAX内，因而是“假回波”

速度模糊图像

正负最大速度色标所包围的区域即为速度模糊区，即最大正速度与最大负速度相联接。

退速度模糊的方法

软件退速度模糊（公式法）－－以正北方位第一根径线的速度为依据，沿方位和径线逐库判断模糊与否并退模糊
增加PRF
换用双PRF重测（可选3:2或4:3）
交互法——沿零速线向正负速度区两侧判断模糊区，并用计算机图像处理技术退模糊（人工交互）。

软件退速度模糊

对实际使用的雷达来说，波长是固定的，当选定了脉冲重复频率（此时Rmax就确定了）后，就会存在一个Vmax。即，当目标的径向速度大于最大不模糊速度时，就会产生混淆。
由雷达测得的径向速度将相差两倍最大不模糊速度（称Nyquist间隔或速度折叠）。当最大不模糊速度较小时，会产生多次速度折叠，此时：

速度模糊的主观识别

多普勒两难

当要求雷达探测的不模糊速度值越大，PRF应选择愈高。当要求雷达探测的最大不模糊距离越大，PRF应选择愈低。——测速与测距的矛盾
对于实际雷达，波长是固定的，当选定了最大不模糊距离（或PRF）后，就存在一个最大不模糊速度。即在确定的频率下，探测的最大距离和最大速度不能同时兼顾，称为“多普勒两难”（即没有单一的PRF能使Vmax和Rmax都能达到最大)。

最大不模糊速度 Vmax：雷达能够不模糊地测量的最大
平均径向速度。
最大不模糊距离Rmax：指一个发射脉冲在下一个发射脉冲发出前能向前走并返回雷达的最长距离

大尺度连续风场的识别

风速风向均不随高度变化

牛眼型径向速度

对于牛眼型速度场风向的判断，入流中心指向出流中心

风速不变、风向随高度变化的各种图像

当风速随高度保持不变时，各种颜色的多普勒速度带都收敛于显示区的中心（即雷达所在处）。多普勒速度零值带的曲率表明了风向随高度的变化。

风向随高度逆转风产生一个反型S的零值带
风向随高度顺转风产生一个S型的零值带
当风向随高度先顺转后逆转时，S型带随雷达距离的增加（高度增加）而转变为反S带。

急流

风向随高度不变，风速先增后减

大尺度的辐散场

γ中尺度 (2-20km)

强对流的灾害性天气主要发生在中小尺度天气系统中。中小尺度天气系统的尺度范围：2-2000km

α- 中尺度：2000-200km
β- 中尺度：200-20km
γ- 中尺度：20-2km

灾害尤其易发生在β-中尺度和γ-中尺度

中小尺度天气系统的风场特征

涡度，散度，或两者的结合

涡度：
正涡旋（气旋） —逆时针
负涡旋（反气旋）—顺时针
散度：
正散度—辐散
负散度—辐合

中尺度气旋和反气旋

假定中尺度气旋与反气旋在雷达北面50km以外，且该天气系统没有附加环境风场和风暴运动影响，那么理想化气旋、反气旋多普勒径向速度图如下。

气旋-右正左负，零速线与径线平行

零值线与雷达扫描径向一致，从雷达中心向外看，其正极值中心在右，负极值中心在左。

反气旋-左正右负，零速线与径线平行

判断旋转性质

以测站为中心，按“来负去正”规律，若方向为逆时针，判断为中气旋，否则为中反气旋。

中尺度辐合区的特征

零值线与距离圈平行，正的极值中心靠近雷达一侧，负的极值中心在远离雷达一侧。

判断中小尺度天气系统

中尺度气旋：暴雨、龙卷、冰雹、强风等剧烈天气。

确定雷达站位置。
查找近邻的正负速度对，根据两个速度对相对雷达站的位置，确定是气旋、反气旋，还是辐合、辐散。
根据正负速度区的中心数值识别其强弱。
判断其发展：低层是辐合性气旋，高层是辐散性反气旋，则系统将发展。如果气旋和反气旋无明显辐合，也无明显辐散，中尺度系统达到一个相对极值，未来在一个较短时间内将发生调整。

中伽马尺度风场特征的识别

第四章

雷达探测到的回波

雷达探测过程中，除了云和降水等气象目标物散射回电磁波能量外，一些非气象目标物，如：山地，建筑物，飞机，飞鸟，昆虫，船舶，海浪等，也能散射一定的电磁波能量，显示出回波信息。
由于晴空大气的某些折射状况，以及雷达本身性能的原因也会在显示器上出现一些与气象因素有关或无关的回波：三体散射、旁瓣回波、窄带回波、超折射回波。

在探测过程中，回波是多种多样的，大致可分为气象和非气象回波。

雷达回波的分类

气象回波

降水回波
非降水回波：云的回波、雾的回波

非气象回波

地物回波、晴空回波、同波长干扰回波、超折射回波、飞机船只等回波、海浪回波、旁瓣回波、三体散射回波

地物回波的识别

PPI识别
回波形状与地形一致，边缘清晰，位置固定，不随时间变化。正常折射情况下，相同仰角下地物回波的范围、数量一般不会变化。熟记地形，或抬高仰角地物回波就会消失。相同仰角下地物回波的多少和强弱，取决于：①雷达技术参数，工作状态和地形条件；②大气折射状况。对雷达站正常大气情况下，地物回波的数量和范围是固定的。但是当出现负折射（向上弯曲）时，地物回波明显减少。出现超折射时，地物回波将增多。
RHI识别
地物回波的高度比气象目标物的高度低很多，RHI呈矮小的柱状，两头尖。回波高度可作为识别地物回波的依据。
位移法。
气象目标物通常具有一定的移动速度，而地物回波常是不动的。
速度场识别法。
由于地物固定不变，所以在多普勒速度图上，这些具有强度大值的地物，其速度值为零。
比较法。地物回波图像位置比较固定(有异常折射时例外)，地物回波强度很大，而降水回波变化较大。

消除地物回波的方法

抬高仰角后，地物回波的范围将迅速减小。当天线抬高到一定仰角后（仰角大于或等于测站周围地物的最大挡角），地物回波将消失
根据晴天接收到的回波制成地物回波，在雨天观测时可以去掉杂波区的测值，利用周围区域的资料内插。

使用雷达可以从移动的雨区中剔除静物杂波(通常称为抑制)，产生抑制和无抑制回波

飑线前的晴空回波-阵风锋（窄带回波）

超折射回波

超折射回波：当大气呈超折射时，在雷达回波上出现平常探测不到的远距离地物回波。
以下特征可与降水回波相区别：

PPI：回波呈辐辏状排列的短线。当超折射回波强度较大时，这些短线的回波互相弥合成片状。有时超折射回波与地形地物十分一致，显示出平时看不到的山脉和河流。超折射回波常出现在某些方位和距离上，这是由于在同样的天气背景下，那里的局地更有利于形成超折射的缘故。
RHI：与通常的地物回波相似，呈短而窄的柱状，两头尖，高度较低，只是数量更多些，排列更紧密些。

超折射形成的气象条件

逆温显著；水汽压随高度迅速减少，大气折射指数m随高度迅速减小。——“暖干盖”的大气层结。

大陆上晴朗夜晚，地面辐射降温强烈而形成辐射逆温。尤其是地面潮湿，逆温使水汽不能向上输送，形成水汽压随高度急剧减少。——辐射超折射
当暖而干的较干空气移到冷水面时使低层空气冷却，温度有所增加。——平流超折射
雷暴消散期，其底部下沉气流造成近地面层几百米高度处逆温，形成超折射。——雷暴超折射

旁瓣假回波

旁瓣回波也称为尖顶回波，由于天线向外辐射出去的电磁波能量除了主瓣外还有旁瓣、尾瓣。虽然旁瓣、尾瓣的能量分布非常小，但当旁瓣或尾瓣发射的电磁波在近距离遇到特别强的降水回波中心时（如积雨云中柱状的冰雹和暴雨），反射或散射回来的电磁波也能被接收机所接受到，从而产生虚假的旁瓣回波。

三体散射回波 TBSS

三体散射：雷达发射的电磁波在强降水中心和地面之间经过多次散射后，来自地面的后向散射能量返回包含水物质的散射体积，再沿着初始传输的路径被散射回雷达。雷达在强回波区的半径延长线上定出一个弱回波区。

TBSS小结

大粒子、强散射
散射路径长、回波在远处
TBSS 可以帮助识别冰雹
TBSS应该存在，但未必看到，与雷达仰角、周围的降水有关

云的回波

云的回波：位于地面上空的那些回波，而回波是回波与地面相接的回波。
由于云滴尺度较小，对电磁波的散射能力弱，需要用波长较短的雷达（0.86cm或1.25cm）才能探测到。当云中含有较大的降水粒子时天气雷达在较近的距离上，有时也能观测到云的回波。
回波特征：强度弱，回波范围较小，在RHI上回波底部不及地。
不同类型的云，回波又有差别。

层状云回波

强度回波图像特征
在平面位置显示（PPI）的回波强度图上，层状云回波呈均匀的小片状或薄膜状，回波强度大多较接近且较弱，夏半年一般低于28.0DBZ，冬半年则更小些且低于25.0DBZ，回波边缘较模糊且不整齐，没有确定的边界

对流云回波

与层状云回波相比较，对流云回波特点是，回波范围小，对流单体水平尺度一般只有几千米至十几千米，维持时间较短，从天气雷达探测到对流云回波发展为降水回波之间的时间间隔，据大量数据统计，平均时间为十分钟左右；对流云回波强度一般较层状云回波强，而且云顶高度也相对较高。

VIL图像特征

在物理量产品的垂直累积液态含水量（VIL）图上，对流云回波垂直累积液态含水量大多在25.0千克/平方米以下，个别地方在35.0千克/平方米以上

层状云稳定性降水回波

层状云降水特点：

降水的水平尺度较大，层状云降水是由于大尺度的锋面天气系统所形成的，它的范围一般可达几百千米以上。
降水持续时间较长，一般可持续几十个小时以上，造成数天的连阴雨天气。
降水强度分布较均匀，随着时间的变化比较缓慢。

强度回波图像特征

强度PPI图上回波呈片状分布，结构较均匀，回波内部没有明显的块体结构，回波边缘发毛，强度梯度较小，回波强度一般在20.0dBz左右，通常不超过30dBz。有时出现强度特别大的窄带称为零度层亮带，亮带也可能成弧状或圆环状。

零度层亮带

零度层亮带也称为零度层亮环，是PPI图上层状云降水回波的一个重要特征。零度层亮带反映了在层状云降水中存在着明显的冰水转换过程，即在零度层亮带上方的降水粒子以冰晶、雪花为主。零度层亮带（环）的出现，说明云体中的垂直运动比较平稳，无明显的对流运动。亮带中心的雷达反射率因子比其上面500m处雪的回波要强15-30倍（12-15dB），比其下面雨的回波要强4-9倍（6-10dB）。

零度层亮带：层状云降水的重要特征

增强的雷达信号，在PPI上像弧形结构，在常规天气雷达上叫做“亮带”，亮带会造成降水率的过高估计。

对流云回波

对流云降水是当对流云发展到一定程度时的产物，这种降水主要特点：

降水强度大，降水粒子尺度比层状云降水粒子尺度大得多，易形成灾害性天气。
降水范围小，强度分布极不均匀。
云体中上升气流强，云中含水量大，云体垂直伸展高度较高，有时甚至可穿过对流层顶达20 多千米。
云体和降水发展演变较快，降水持续时间短，随时间变化较迅速。

强度回波图像特征

PPI上由许多孤立分散的块状回波所组成，常排列成带状、条状，离散状或其它形状。回波单体结构紧密，边界清晰，棱角分明，回波强度强，持续时间变化大。单体尺度较小，从几公里到几十公里。一般情况下，积云阶段，回波强度在30.0dBz 以上；积雨云阶段，回波强度在35.0dBz 以上，有时回波强度会超过45.0dBz；消散阶段，回波强度也不会很小，在20.0－30.0dBz 之间。

超级单体风暴

超级单体风暴：对流风暴中组织程度最高，产生的天气最强烈的一种。
超级单体风暴的雷达回波特征：

特殊的回波：钩状回波、有界弱回波区、三体散射、旁瓣回波、V形缺口等。
回波的稳定性和持续性。
深厚持久的“中气旋”是超级单体风暴最本质的特征。

层状云连续性降水—-片状回波

回波强度特征：
PPI上的回波特征：分片成片、面积较大。
RHI上的回波特征：①结构较均匀；②顶部有时虽有起伏，但相对于对流云降水来说，顶部比较平整，不出现明显的泡体；③垂直厚度不大，一般5-6km左右，但随地区、季节等的不同而变化。④回波的水平尺度比垂直尺度大的多。
有时有零度层亮带。
回波径向速度特征：径向速度分布范围较大，径向速度等值线分布比较稀疏，切向梯度不大，在零径向速度线两侧常分布着范围较大且数值不大的正、负径向速度中心，还常存在着流场辐合或辐散区。

雪的回波

雪的回波强度特征：

PPI显示：雪的回波强度与连续性降雨回波类似，但是范围大，回波分布均匀，丝缕状结构明显。一般在10-15dBz左右（初春时接近层状云降水回波强度，主要是因为雪晶和雪片外面溶化成一层水膜或雨夹雪引起的。
RHI显示：雪的回波高度比层状云连续性降水回波高度稍低，比较平整，高度在4km以下。

第五章

CR产品的显示

CR特点：
1．显示整个可探测大气空间的最大反射率因子分布
2．与基本反射率因子相比，有助于探测风暴结构特征和强度等。

垂直累积含水量VIL(57)

生产原理：
假定所有反射率因子强度都是由液态水滴引起的，定义某底面积垂直柱体中的总含水量为垂直累积含水量VIL。是反映降水云体中垂直液态含水总量，判断强降水及降水潜力，以及强对流天气造成的暴雨和冰雹等灾害性天气的有效工具。

等高平面位置显示（CAPPI）

定义：雷达作体积扫描时，所获取的是球坐标形式的三维数据，它实际上由不同仰角的PPI数据组合而成。按照用户设置的高度，应用测高公式，选取临近该高度平面上的上下两个仰角相应雷达测距上的数据，然后用内插方法得到该高度上的数据为提高数据精度，常采用双线性插值及加权平均插值方法。当然，若实测数据刚好位于设置的高度平面上，则毋内插。

阵风锋识别产品

对流风暴中的下沉气流到达低空在地面形成冷雷暴堆，并向四周流出，其中有相当大的一部分流向风暴前方。这种流出气流具有中层环境空气的水平动量，在低空可引发强风，其前缘就是阵风锋。
阵风锋是出现在强风暴周围的一种强风切变，常造成局地风害。在雷达探测的强度上表现为环绕强风暴回波的一条细长的弱回波带，称为“窄带回波”（Thin lines)，径向速度场中表现为强风切变。
阵风锋过境时通常无降水，提供了风暴前的晴空信息，其对电磁波的散射机制尚无确定，可能是湍流对电磁波的散射。

第六章

普通对流单体的演变

积云阶段
成熟阶段
消散阶段

不同阶段对流云降水回波特征

积云阶段：与对流云的回波特征相同，初始回波的水平尺度为1km左右，初始回波顶在－４°C–－16°C之间的高度上，回波底在０°C高度附近，回波不及地。
成熟阶段：回波呈块状，块体增大，结构密实，边缘清晰，有时有云砧（100-200km）向下风方伸展，强度大。高度很高，云体大，强中心高度高。及地——降水。
消散阶段：结构松散，边缘发散，回波体积减小。回波高度仍较高，强中心高度下降，后期出现零度层亮带。

多单体风暴和飑线

多单体风暴一般呈团状或线状（线性多单体风暴）。

单个单体、多单体、超级单体风暴的垂直风切变

PPI典型回波特征：（不同高度的特征不同）

单体（圆，椭圆）
前进方向的右后侧：有界弱回波区，强上升气流，入流缺口）
弱回波的左侧为最强回波
低层的钩状回波在弱回波附近-超级单体的特征回波
主回波下游（云的高处）有砧状回波

RHI典型回波特征：

有界弱回波穹（入流缺口，）；
悬挂回波（冰雹胚胎帘，孕育冰雹区-各种力的作用）；
回波墙（强弱回波区分界）；
强回波区（红三角是落雹区）；
云砧（高空风所致的强出流）

中气旋定义

中气旋是指尺度（最大入流与出流速度间的距离）小于10km的涡旋，满足或超过一定的旋转（切变）、垂直伸展和持续性判据。

定义1：转动的速度（最大入流和最大出流绝对值之和的１/２）超过下图中相应的数值，垂直伸展超过风暴垂直尺度的1/3，持续2个体扫。
定义2：将中气旋分为弱、中、强三个等级，旋转速度的要求如图所示，其他要求同上。

强降水超级单体在低层反射率因子特点

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型槽口回波表明强的入流气流进入上升气流（低层WER或BWER位置之上）。
后侧V型槽口回波表明强的下沉气流，并有可能引起破坏性大风（可能的后侧下沉气流或后侧入流急流）。

与强降水（HP）超级单体风暴相伴随的强天气有破坏性大风、各种级别的龙卷、冰雹、下击暴流和暴洪等。

产生雷暴大风的主要方式

对流风暴下沉气流强烈辐散造成的地面大风
阵风锋造成的地面大风

中等到强垂直风切边条件下的雷暴大风

在强垂直风切变环境下，产生雷暴大风的风暴种类很多，可以说多单体风暴，也可以是超级单体风暴，尺度变化也大
超级单体风暴产生的灾难性大风通常发生在后侧下沉气流区内，也是中气旋的出流区
弓形回流是产生地面非龙卷大风的典型雷达回波结构

弓形回波形成方式

中层径向辐合

雷暴大风的识别标识

超级单体
弓形回波
下击暴流
阵风锋

暴雨的雷达回波特征

强度回波：

块状强回波
有降水能力的层状云回波
回波长时间存在，或列车效应

速度回波：

牛眼-低空急流，为暴雨提供水汽和能量
大风速区的存在

低空急流的识别

列车效应

短时暴雨的预报线索

冰雹云成熟阶段PPI典型回波特征

1 V形缺口
2 钩状回波
3 辉斑回波
4 旁瓣假回波

冰雹的雷达回波特征

大于50dBz的回波高度超过-20℃的水平高度。

高悬的强回波

产生大冰雹的强对流风暴的最显著的特征体现在反射率因子髙值区向上扩展到较高的高度。
即如果-20℃等温线对应的高度之上有超过50dBZ的反射率因子，则有可能产生大冰雹。相应反射率因子的值越大，相对高度越高，产生大冰雹的可能性和严重程度越大。一般而言，如果50dBZ的回波扩展到-20℃等温线以上高度，同时0℃层距地面的高度不超过5km，可以考虑发布强冰雹预警。

大冰雹识别参考

大冰雹是指降落到地面时直径≥2 Cm的冰雹。

判断龙卷的三种尺度

龙卷结构的三种尺度：龙卷母云（中尺度气旋）中的龙卷气旋（TVS）伸下的龙卷漏斗

龙卷母云—中尺度气旋：核心直径3-9km，回波可见
龙卷气旋—正负强速度偶（约2km），近处回波可见
龙卷漏斗—直径几百米，回波不可见

台风的回波结构

１.强度图特征
（１）台风眼——无回波的圆形区（晴空下沉区）
（２）台风云墙区(台风眼壁)——台风眼外围圆环状
的强回波区（强上升区）
（３）台风螺旋雨带——云墙区向外至台风外缘（若
干条雨带）
（４）台前飑线——台风主体云区前方几百公里处的
飑线，台风中心向着与它相连的法线方向运动

强冰雹产生的环境条件

产生强冰雹=雷暴的三个必要条件+下列条件
（1）有比较强的持续时间较长的上升气流

冰雹才有可能长大
环境的对流有效位能和垂直风切变较大

（2）环境温度0°C层到地面的高度不太高，使得空中冰雹降到地面过程中不被融化掉