暴雨的大气结构和双偏振雷达参量的特征分析

论文摘要

暴雨是我国重要的气象灾害之一,对国民经济和人民生活危害严重,由于暴雨的形成机理和演变过程极其复杂,传统的预报方法很难对暴雨尤其是突发性暴雨进行准确预测,其结构特征仍需要探索,形成机理尚不完善。双偏振多普勒天气雷达是未来3-5年将在我国全面升级的新一代天气雷达,它能够发射和接收水平偏振和垂直偏振的两种电磁波,不仅可以获得单偏振雷达的参量,还可获得更多的双偏振参量,通过反演分析,得到降水粒子的形状、尺寸、粒子浓度及相态分布等更为详细的信息,有利于云降水物理的深入研究,在短时预报及防灾减灾等业务中,双偏振多普勒天气雷达将发挥更大的应用价值。本文关注暴雨的大气结构变化机理,利用探空资料、双偏振多普勒天气雷达资料及红外卫星资料等数据,研究了多个暴雨事件的大气结构以及双偏振雷达参量的特征,尤其是从大气化学的角度对突发性暴雨的形成机理有了新的认识,其主要结论如下:1.不同的双偏振参量对于降水事件表现出不同的特征,如差分反射率因子Zdr与降水强度对应关系较好,相关系数ρhv对融化层识别较为敏感,差分传播相移率KDP对暴雨的区分度较好。结合多种双偏振参量的特征,可以对暴雨的特性及大气结构演变有进一步的认识。2.甲烷含量变化对于大气稳定度有着重要影响。由于甲烷的化学性质以及在对流层发生的光化学反应,当甲烷的柱含量剧烈变化,迅速上升至极大值又急速下降到极小值时,对流层中高层可能出现超低温现象,大气垂直结构变成上冷下暖的不稳定结构,成为触发强对流天气的重要条件,此时如果与充沛的水汽条件和大气环流背景场相配合,则有可能造成突发性暴雨。3.台风会造成局地强对流天气,出现大范围的暴雨甚至衍生出龙卷等灾害。台风螺旋雨带是台风重要的中尺度系统,常带来强烈的垂直运动和凝结潜热释放,随着双偏振多普勒雷达的广泛使用,各种双偏振参量能够更好反映台风内部对流单体的结构,为研究台风暴雨和中小尺度天气系统提供更好的依据。

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摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 双偏振雷达发展与探测

1.2.2 暴雨的相关机理

1.2.3 大气结构特征分析

1.3 问题的提出

1.4 主要研究内容

第二章资料与方法

2.1 双偏振雷达简介

2.1.1 双偏振雷达基本探测原理

2.1.2 双偏振雷达主要参量

2.1.3 研究使用的雷达简介

2.2 甲烷资料简介

2.3 甲烷的化学性质及影响大气的机理

第三章突发性暴雨个例分析

3.1 降水事件概况

3.2 天气形势分析

3.3 甲烷资料分析

3.3.1 甲烷分布差异的影响

3.3.2 甲烷含量变化的原因及影响

3.4 大气结构特征分析

3.5 雷达回波特征分析

3.5.1 常规雷达资料分析

3.5.2 双偏振参量分析

3.6 本章小结

第四章台风暴雨事件个例分析

4.1 温比亚台风暴雨个例分析

4.1.1 温比亚台风暴雨事件概况

4.1.2 天气学分析

4.1.3 卫星云图分析

4.1.4 大气结构特征分析

4.1.5 雷达参量特征分析

4.2 “艾云尼”台风暴雨个例分析

4.2.1 艾云尼台风暴雨事件概况

4.2.2 天气形势分析

4.2.3 卫星云图分析

4.2.4 大气结构特征分析

4.2.5 雷达参量特征分析

4.3 本章小结

第五章总结与展望

5.1 全文研究结论

5.2 主要创新点

5.3 不足与展望

参考文献

致谢

作者简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 黄建豪

导师: 魏鸣

关键词: 暴雨,双偏振雷达,大气结构,天气分析

来源: 南京信息工程大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 气象学

单位: 南京信息工程大学

分类号: P426.62

DOI: 10.27248/d.cnki.gnjqc.2019.000239

总页数: 66

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