Page 143 - 《高原气象》2023年第1期
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第 42 卷  第 1 期                        高     原     气    象                             Vol. 42  No. 1
                 2023 年 2 月                       PLATEAU METEOROLOGY                              February， 2023


               吴举秀， 魏鸣， 刁秀广，等， 2023.  强降雹超级单体风暴湍流结构的双偏振回波特征分析［J］. 高原气象， 42（1）： 139-149. WU
               Juxiu， WEI Ming， DIAO Xiuguang，et al， 2023.  Analysis of Dual Polarization Characteristics of Turbulent Structure from Hail Su‐
               percell Storms［J］. Plateau Meteorology， 42（1）： 139-149. DOI： 10. 7522/j. issn. 1000-0534. 2022. 00027.




                                 强降雹超级单体风暴湍流结构的

                                            双偏振回波特征分析




                                                 1
                                                             2
                                                                         3
                                        吴举秀 ， 魏 鸣 ， 刁秀广 ， 潘佳文                       4
                            （1. 山东省气象防灾减灾重点实验室，  山东省气象局大气探测技术保障中心，  山东  济南    250031；
                                 2. 气象灾害预报预警与评估协同创新中心/南京信息工程大学，  江苏  南京    210044；
                                                 3. 山东省气象台，  山东  济南    250031；
                                     4. 厦门市海峡气象开放重点实验室/厦门市气象局，  福建  厦门    361012）

                       摘要： 对流风暴通过湍流实现动量的传输， 因此深入认识强对流风暴湍流结构的回波特征具有重要意
                                      -1
                       义。本文关注 5 m·s 以上的速度谱宽， 对比分析了两次具有不同中气旋强度的强降雹超级单体风暴的
                       湍流强度， 揭示了气流结构和湍流增强的关系。结果表明： （1）强降雹超级单体在强上升气流区可存在
                       中等或以上强度的湍流， 阵风锋触发的超级单体在入流路径上也出现中等强度的谱宽， 指示了较强湍流
                       存在的可能。（2）超级单体内部湍流较强的地方在速度大切变区， 通常速度切变强度较大的区域具有较
                       强湍流， 具有中等强度中气旋的超级单体最大谱宽约 10 m·s ， 差分反射率因子 Z 在 1 dB之内， 回波强
                                                                     -1
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                       度超过 35 dBZ， 差分相移率 K 较大； 具有强中气旋的超级单体强湍流区主要位于 Z 柱上部正负速度
                                              DP
                                                                                         DR
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                       交会处， 在中气旋附近谱宽高达 16. 5 m·s ， 靠近强回波核心一侧含有较多过冷水， 相关系数（Correla‐
                                                                                                    -1
                       tion Coefficient， CC）在 0. 96 左右， K 较大， 另一侧回波强度稍低， CC 低至 0. 85， K 在 0 （°）·km 左
                                                   DP
                                                                                         DP
                       右， 存在霰粒子与上升气流带来的大雨滴。这些强湍流区域指示了动量传输的路径。（3）超级单体风暴
                       上部具有最强湍流， 上升气流下沉气流都很强， 靠近下沉气流的地方湍流更强， 可能和风的水平切变有
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                       关， 强中气旋风暴下沉气流区谱宽高达17. 5 m·s ， 其Z 稍高于上升气流的， 并且K 为负值， 上升气流
                                                                 DR
                                                                                        DP
                       K 、 Z 分别在0 （°）·km 、 0 dB左右， 具有中等强度中气旋的风暴则谱宽增大较小。强中气旋超级单体内
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                        DP
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                       具有更大湍流增强， 研究结果为深入理解强风暴的湍流结构和动量传输提供了双偏振雷达的观测依据。
                       关键词： 超级单体风暴； 谱宽； 湍流； 双偏振特征
                       文章编号： 1000-0534（2023）01-0139-11   中图分类号： P412.25   文献标识码： A
                       DOI： 10. 7522/ j. issn. 1000-0534. 2022. 00027
               1  引言                                             方低层离开风暴（刁秀广等， 2009）。双偏振雷达在
                                                                 探测风暴结构方面具有一定优势， 许多研究结果表
                   进一步认识强降雹超级单体风暴的气流结构                           明（Kumjian  and  Rvzhkov，  2008；  Picca  and  Ryzh‐
               对冰雹的预报预警具有重要意义， 多普勒雷达探测                           kov，  2012；  Snyder  et  al，  2015，  2017；  王 洪 等 ，

               表明了强风暴内部气流结构是上升气流从单体右                             2018； 潘佳文等， 2020a； 刁秀广和郭飞燕， 2021；
               前方进入风暴， 到高层作气旋式扭转进入云砧区，                           刁秀广等， 2021）， 超级单体风暴在成熟阶段的低
               下沉气流在对流层中层从风暴右后方进入， 在左后                           层出现差分反射率子 Z 弧表征了风暴垂直风切变
                                                                                      DR

                  收稿日期： 2021⁃08⁃20； 定稿日期： 2022⁃03⁃23
                  资助项目： 山东省自然科学基金面上项目（ZR2020MD052）； 国家自然科学基金项目（41675029）； 华东区域气象科技协同创新基金项目
                         （QYHZ202101）； 厦门市科技局项目（3502Z20214ZD4005）； 山东省气象局面上课题（2018sdqxm08）； 山东省气象局重点项目
                         （2021sdqxz09）
                  作者简介： 吴举秀（1974 -）， 女， 山东日照人， 高级工程师， 主要从事雷达气象学研究. E-mail： gurunmin@163.com
                  通信作者： 魏鸣（1957 -）， 女， 江苏南京人， 教授， 主要从事雷达气象学与灾害性天气预测研究. E-mail： mingwei@nuist.edu.cn
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