北京地區強冰雹風暴的雙偏振特征觀測分析

陳程　肖輝　馮亮　李宗飛　周筠珺

摘要針對2008年6月23日北京地區出現的冰雹天氣過程，結合再分析資料（NECP）分析此次降水天氣過程的天氣背景，利用中國科學院大氣物理研究所車載X波段雙偏振天氣雷達的差分相位移ΦDP、差分反射率ZDR、相關系數ρhV等偏振參量的圖像和數值分布數據，得到此次強冰雹云的偏振參量結構和演變特征；然后利用模糊邏輯算法對強冰雹云粒子進行相態識別，結果與分析一致，表明雙偏振雷達在強對流風暴云和降水微物理結構分析中具有重要作用。

關鍵詞冰雹云；雙偏振雷達；偏振參量；相態識別

中圖分類號S161；P412.25文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）22-07511-05

雙線偏振雷達理論自20世紀70年代中期提出以來，得到世界各國廣泛應用。它發射2種相互正交的線極化波，得到很多非常有用的參數[1]，如雙線偏振雷達中可得到水平反射率ZH、差分反射率ZDR、線退偏振比LDR、互相關系數ρHV、差分傳播相位移ΦDP、差分傳播相位移率KDP，這些偏振參量的綜合運用對于提高雷達定量測定降水的準確度以及了解降水粒子的相態、尺度分布、形狀等均十分有用。 目前國內外利用雙偏振天氣雷達開展強對流的觀測研究主要體現在強對流降水估測應用[2-6]、強對流風暴降水粒子的相態識別[7-10]、雷電探測應用[11-13]、龍卷和冰雹強對流過程觀測[14-16]。當粒子粒徑分布改變時，降水物理過程會在偏振雷達參量上產生顯著的變化表現，這些在雷達參量上的可觀察的變化模型稱之為“微物理識別”[17]。Ryzhkov等利用S波段雙偏振雷達觀測研究產生龍卷的超級單體結構特征，發現ZH取值45～55 dBz，ZDR<0.5 dB的區域就表示那個部位為碎片（碎片是指龍卷侵襲過程中從地面卷起的各種垃圾、碎石片等），ρhV<0.8的低值區是龍卷信號的一個預測參量[14]。筆者利用X波段雙線偏振雷達在首都機場觀測的雷達強度、偏振參量等產品，分析了2008年6月23日北京地區一次較強的降雹天氣過程中雙偏振雷達探測參量的變化特征，以期為雙線偏振天氣雷達在我國冰雹探測應用提供參考。

1 觀測儀器介紹

運用中國科學院大氣物理研究所（IAP）車載X波段雙偏振氣象雷達2008年6月23日在北京首都國際機場（116.35°E、40.04°N）觀測的雷達資料。該車載X波段雙偏振氣象雷達系統采用直徑為2.4 m的旋轉拋物面天線，通過同時發射水平和垂直偏振波來獲取目標體的雙偏振參量。雷達系統的主要性能指標如表1所示。