2016年广州雷达完成了双偏振功能的升级改造,增加了一些能反应降水粒子相态的指示产品。
已有的研究成果指出,闪电的发生与云中冰相粒子密度、含量有着密切的关系。
为此,利用反映云中冰相粒子信息的双偏振雷达参量(ZDR、KDP)与闪电定位仪组网观测到的闪电频数,采用逐步回归分析的方法,建立基于双偏振雷达参量的闪电频数潜势预报方法,为雷电监测预警服务平台提供预报方法和产品支撑。
创新性地利用强回波体积的变化与雷暴发展趋势相关的方法,分析、验证了雷达常规产品(基本反射率R、回波顶高TOPS、垂直液态水含量VIL等)和双偏振参量产品(差分反射率因子ZDR、差分相移率KDP)与雷暴过程中闪电频次之间相关性,对预报员利用雷达产品,尤其是双偏振产品分析雷暴的发展趋势方面提供指导作用。
项目主要是采用雷达回波与闪电定位仪数据叠加的方法,结合当天探空仪的数据,重点分析0℃层高度以下对流发展比较关键的高度以及软雹形成的高度(-15℃层)附近雷达偏振参量与闪电频次之前的关系。
利用广州双偏振多普勒天气雷达、清远探空站和广东省气象局的粤港澳闪电定位观测网,搜集了2次典型的雷暴单体从初闪、发展、维持、减弱到消亡的过程的数据。
初步建立偏振参量与闪电频次之间的对应关系,对预报员作为判断闪电强弱变化起到一定的指示作用。
通过对雷暴个例的一系列特征分析,初步得到以下结论:
1. 基本反射率,40dBZ回波强度发展到-15℃层高度附近,强回波中心发展到0℃附近时可判断初闪即将发生;-15℃层附近ZH≥40dBz的数据个数及占比的变化情况对雷暴的发展生消有一定的指示作用,尤其在初闪前后以及减弱阶段均能反应出雷暴的变化趋势,但雷暴维持阶段变化的相关性较弱;
2. 回波顶高(TOPS)跟垂直积分液态含水量(VIL)的变化趋势与闪电频次基本一致,并且闪电频次的变化趋势比两个参量延迟了一个体扫周期(6分钟)左右,回波顶高(TOPS)、垂直积分液态含水量(VIL)提前一个雷达体扫周期对闪电频次的变化趋势有一定的指示作用;
3. 差分反射率,0°层以下2km~5km高度ZDR≥1dB的数据个数、占比情况均与雷暴过程闪电频次正相关,尤其在起闪和衰减阶段匹配度更好;-15℃层高度附近(7km~8km高度)ZDR≤0dB的数据个数、占比的变化情况均与闪电频次变化趋势正相关,并能提前一个体扫时间左右反映出闪电频次的变化情况,可作为未来6分钟左右闪电变化趋势预测的重要参考因子;
4. 差分传播相移率,0°层以下2km~5km高度KDP≥0.5°/km的数据个数、占比情况均与雷暴过程闪电频次正相关,且在发展和衰减阶段相关性更高;-5~-15℃温度层(6.5km~8km)高度KDP<0°/km的数据个数、占比情况与雷暴维持阶段的相关性很高,甚至能表现出雷电频次的变化转折;
5. 相关系数CC,初步分析与雷暴过程闪电频次相关性较差,故不再作深入分析。
另,完成《双偏振雷达在一次雷暴过程中的应用分析》技术论文一篇,已投稿《广东气象》。