Page 148 - 《高原气象》2023年第1期
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高 原 气 象 42 卷
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0. 75 dB［图1（f）］， CC在0. 96~0. 98［图1（g）］； C区 锋中心地带的谱宽增大并不是很明显， 反而是阵风
处在强上升气流右侧［图 1（d）］， 是有界弱回波区 锋后侧的码头乡附近谱宽有较大变化（5~10 m·s ），
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［图 1（c）］， 但是受到了冰雹的三体散射回波的影 基本是 15 dBZ 以下的弱回波， 具有小尺度的速度
响， 使得谱宽激增， 具有超过 5 dB 的 Z 大值［图 1 辐合辐散， 此处也存在湍流散射的可能， 由于地物
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（f）］， 其相关系数明显降低［小于 0. 3， 图 1（g）］， 杂波以及衰减的影响， 0. 5°仰角的 CC、 Z 不好用，
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Z 骤增区域与冰雹核心的距离常与冰雹核心距地 因此利用6°仰角进一步分析风暴高层的相关参数。
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面高度相一致（Picca and Ryzhkov， 2012）。对比上 从图 3（f）中可以看到， 6°仰角谱宽有两个谱宽
升气流的路径以及谱宽（图 1）可以看到， 上升气流 增大区（用 A 区、 B 区表示）， A 区位于中气旋（蓝色
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经过的地方， 谱宽增大到 5 m·s 以上， 在强速度切 圆圈）附近， 谱宽基本为 5~13 m·s ， 位于速度切变
变区域谱宽更大， 意味着这些区域存在中等或者以 区以及大的正速度区［图 3（e）］， 回波强度基本在
上强度的湍流。 35 dBZ以上［图 3（d）］， 强核心是冰雹回波， 上升气
图 2 是 2019 年 5 月 10 日 18:47 济南雷达 4. 3°仰 流对降水的尺寸筛选说明附近是小冰雹以及霰粒
角 的 PPI 图 ， 中 气 旋 向 下 向 上 发 展 移 动 到 径 向 子和大雨滴。但是在中气旋附近速度切变处［图 3
56 km、 178. 6°处， 底高 0. 7 km， 最大切变高度在 （e）］有 16. 5 m·s 的大谱宽［图 3（f）］， 此处湍流最
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4. 4 km， 切变强度降低为11×10 s 。图2（b）显示中 为强烈并且主要为各向异性的湍流（Doviak， 2013），
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气旋（蓝色圆圈）附近有谱宽增大区（5~10 m·s ）， 意味着雷暴中大动量的快速传递， Z 增大为 1. 44
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与大切变区对应［图 2（c）］， 这是超级单体风暴中湍 dB［图 3（g）］， 而 CC 减小到 0. 88［图 3（h）］， 高度已
流增强最大的地方， 所以意味着此处湍流交换增 达 8 km 以上， K 超过 0. 5 （°）·km ， 指示混合相态
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强， Z 超过 45 dBZ［图 2（a）］， K 小于 0. 8 （°）·km -1 粒子的存在。
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h
［图 2（f）］， Z 稍大于 0 dB［图 2（d）］， K 较大的区 B 区大面积区域谱宽在 5~8 m·s ［图 3（f）］， 属
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域指示了过冷水存在的可能。中气旋西北侧有大 于中等强度的谱宽， 高度已达 10. 5~11. 7 km， 属于
面积的谱宽增大区［图 2（b）］， Z 小于 15 dBZ， 在强 风暴的上部， 也具有较强的上升气流［图 3（e）］， 其
h
回波等距的位置上， 符合旁瓣回波的特征， CC 基 回波强度基本在 20 dBZ 左右［图 3（d）］， 位于超级
本小于 0. 9 ［图 2（e）］， 距离强回波较近区域 Z 是 单体风暴的边沿， 此处较强的湍流应该是环境西风
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负值， 而较远区域 Z 为大的正值， 这与刁秀广和 与强上升气流混合引起的涡旋作用所导致， Corn‐
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郭飞燕（2021）观测到的旁瓣回波的特征一致。强 man et al （2003）已经证明在雷暴中心外围弱回波区
回波中心延长线上的谱宽大值区是三体散射回波 （5~15 dBZ）也可能存在中等及以上强度的湍流。
（TBSS）造成的［图2（b）］。 但是其 CC比较高基本在 0. 98~1 ［图 3（h）］， 因此此
4. 2 2021年7月9日超级单体风暴 区域主要是冰晶粒子散射， 风暴外侧空气卷入风暴
图 3 是 2021 年 7 月 9 日 14:19 济南雷达 0. 5°仰 可造成 CC 低于 0. 99。因为只有大于雷达分辨单元
角和6°仰角的PPI图。图3（a）中显示有一条20 dBZ 的湍流才会在速度上体现出来（Doviak， 2013）， 此
左右的弧形窄带回波， 这是对流风暴中的冷性下沉 处涡旋尺度较小所以体现为上升气流。总体上冰
气流到达低空并向外扩散， 与低层暖湿空气交汇而 晶在空间随机取向， Z 在0 dB左右。
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形成的阵风锋， 通常在近地面带来强风切变及湍 为了研究湍流的垂直结构， 沿着图 3（a）中黑色
流， 其散射机制是湍流散射， 由于湍流尺度具有连 实线通过阵风锋以及中气旋边沿做垂直剖面， 从雷
续性， 从大涡旋引发更多的次涡旋再到更小的涡 达反射率因子、 多普勒速度、 谱宽、 差分反射率因
旋， 雷达探测到了半波长尺度的湍流涡旋。阵风锋 子、 相关系数、 差分相移率的剖面结构（图 4）可以
是由雷达东北方向距离雷达 230 km 左右的强风暴 看到， 左侧的 20 dBZ 以下的弱回波是阵风锋［图 4
（图略）的出流边界形成的， 基本沿 60°径向向雷达 （a）］， 其 Z 普遍较大， 超过了 6 dB， 研究表明（黄
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移动， 移动过程中其左侧触发生成了新对流单体， 琴等， 2018）变形湍涡的散射可产生很大的 Z ， 因
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14:13 距离雷达 74. 1 km、 86. 7°方向上生成中气旋， 为湍团可在环境风作用下变形为扁椭圆状， 其长轴
从而新对流单体发展成为超级单体风暴， 14:19 切 在水平面内取向， 从而使得 Z 具有较大正值， 而
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变强度在 5. 9 km 高度上达到了 43×10 s ， 最大旋 且 1. 5 km 高度下的近地面还受到地物杂波的影响
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转速度超过 20 m·s ， 已属于强中气旋。图 3（b）显 使 Z 变大， CC 很小（低至 0. 5 左右）， 1. 5 km 高度
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示阵风锋的速度梯度很大， 从图 3（c）中看到， 阵风 以上的 CC 变大到 0. 8 左右， 湍流的水平和垂直脉
