基于C波段双偏振雷达资料的甘肃中部一次强对流天气分阶段特征分析

doi:10.11755/j.issn.1006-7639-2026-04-0659

干旱气象 ›› 2026, Vol. 44 ›› Issue (4): 659-669.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639-2026-04-0659

基于C波段双偏振雷达资料的甘肃中部一次强对流天气分阶段特征分析

姚瑞¹(), 董宏昌¹, 杨博成², 张海耀¹(), 刘海鹏¹, 栾振斌¹, 付文睿¹, 李文举¹

¹ 甘肃省定西市气象局，甘肃定西 743000
² 甘肃省白银市气象局，甘肃白银 730900

收稿日期:2026-03-19 修回日期:2026-05-26 出版日期:2026-08-30 发布日期:2026-09-16
通讯作者: 张海耀（1988—），男，甘肃定西人，高级工程师，主要从事灾害性天气预报预警及研究工作。E-mail： 748395345@qq.com。
作者简介:姚瑞（1990—），男，甘肃通渭人，工程师，主要从事强对流天气预报预警及研究工作。E-mail： 1527993272@qq.com。
基金资助:
甘肃省自然科学基金面上项目(25JRRJ001);甘肃省自然科学基金基础研究计划项目(25JRRA851);中国气象局创新发展专项(CXFZ2025J042);甘肃省气象局气象科研项目人才专项(2627rczx-B-QNYXRC-11);甘肃省气象局青年基金项目(Qn2026-B-17);甘肃省气象局气象科研面上项目(ZcMs2025-G-32);甘肃省气象局气象科研面上项目(Ms2025-B-4)

Analysis of the phased characteristics of a severe convective weather event in central Gansu Province based on C-band dual-polarization radar data

YAO Rui¹(), DONG Hongchang¹, YANG Bocheng², ZHANG Haiyao¹(), LIU Haipeng¹, LUAN Zhenbin¹, FU Wenrui¹, LI Wenju¹

¹ Dingxi Meteorological Bureau of Gansu Province， Dingxi 743000， Gansu， China
² Baiyin Meteorological Bureau of Gansu Province， Baiyin 730900， Gansu， China

Received:2026-03-19 Revised:2026-05-26 Online:2026-08-30 Published:2026-09-16

摘要/Abstract

摘要：

为提高甘肃中部强对流天气预报预警能力，本文采用定西C波段双偏振雷达观测资料，结合ERA5再分析、探空及地面实况观测资料，对2024年5月24日甘肃中部一次典型强对流天气过程开展分阶段诊断分析。结果表明：此次过程发生在200 hPa高空急流分流辐散、500 hPa槽前正涡度平流与700 hPa低涡切变的叠加区域，高低空耦合形成深厚上升通道；冷高压东移加剧层结不稳定，由地面中尺度辐合线触发对流，过程伴随强降水、冰雹、大风多种灾害，持续时间较长。强冰雹阶段对应超级单体风雹，雷达观测到钩状回波、旁瓣回波，同时出现差分反射率（Differential Reflectivity，Z_DR）柱、相关系数（Correlation Coefficient，CC）谷、差分相移率（Specific Differential Phase，K_DP）“空洞”及Z_DR弧，其中Z_DR柱与CC谷较冰雹落地提前约20 min，后侧下沉气流造成极端大风。飑线阶段表现为弓形低质心回波，前沿水平反射率因子（Horizontal Reflectivity Factor，Z_H）、Z_DR、K_DP柱相互重叠；低层雨冰混杂区产生雷暴大风、短时强降水及局地小冰雹，纯大雨滴区以强降水为主，下沉重力外流形成直线大风。强降水阶段为中β层积混合型云团，以低质心回波为主要特征，Z_DR、K_DP大值与CC小值区分布在4 km以下。混合型阶段强降水与小冰雹混合区Z_DR、CC数值偏低，K_DP数值偏大，并出现Z_DR弧。

关键词: 甘肃中部, C波段双偏振雷达, 强对流天气, 偏振参量特征

Abstract:

In order to improve the forecast and early warning ability of severe convective weather in central Gansu, this study uses the observations from Dingxi C-band dual-polarization radar, combined with ERA5 reanalysis, sounding and ground observation data, to carry out phased diagnosis and analysis of a typical severe convective weather process in central Gansu on May 24, 2024. The results show that this event occurred in the superposition zone of 200 hPa upper-level jet divergence, 500 hPa positive vorticity advection ahead of the trough, and 700 hPa low-vortex shear. The coupling of upper- and lower-level systems produced a deep upward-motion channel. The eastward movement of the cold high intensified stratification instability. Convection was triggered by the surface mesoscale convergence line. This event was accompanied by multiple hazards including heavy precipitation, hail and strong winds, and lasted for a long time. During the severe-hail stage, the storm was a supercell. The radar observations captured hook echo and sidelobe echo, together with differential reflectivity (Z_DR) column, correlation coefficient (CC) minimum, specific differential phase (K_DP) “hole”, and Z_DR arc. The Z_DR column and CC minimum appeared approximately 20 min before hailfall, and the rear-flank downdraft generated extreme winds. During the squall-line stage, the storm exhibited bow-shaped low-centroid echo, with horizontal reflectivity factor (Z_H), Z_DR and K_DP columns overlapping at the leading edge. Thunderstorm gales, short-term heavy precipitation and local small hail were produced in the lower-level rain-ice mixed zone. The large-raindrop-dominated zone was dominated by heavy precipitation, and the sinking gravity outflow formed straight-line winds. During the heavy-precipitation stage, the convective system was a meso-β-scale stratiform-convective mixed cloud cluster, mainly characterized by low-centroid echo, where high-value zones of Z_DR and K_DP as well as low-value zones of CC were distributed below 4 km. During the mixed-precipitation stage, the mixed zone of heavy precipitation and small hail exhibited low Z_DR and CC values and high K_DP values, with Z_DR arcs occurring.

Key words: central Gansu, C-band dual polarization radar, strong convective weather, polarization parameter characteristics

中图分类号:

P412.25

姚瑞, 董宏昌, 杨博成, 张海耀, 刘海鹏, 栾振斌, 付文睿, 李文举. 基于C波段双偏振雷达资料的甘肃中部一次强对流天气分阶段特征分析[J]. 干旱气象, 2026, 44(4): 659-669.

YAO Rui, DONG Hongchang, YANG Bocheng, ZHANG Haiyao, LIU Haipeng, LUAN Zhenbin, FU Wenrui, LI Wenju. Analysis of the phased characteristics of a severe convective weather event in central Gansu Province based on C-band dual-polarization radar data[J]. Journal of Arid Meteorology, 2026, 44(4): 659-669.

图/表 8

图1 2024年5月24日16：00—23：00甘肃中部强对流天气实况图

Fig.1 Observation chart of severe convective weather in central Gansu from 16：00 to 23：00 on May 24， 2024

图2 2024年5月24日20：00 200 hPa（a）、500 hPa（b）、700 hPa（c）位势高度场（黑色实线，单位：dagpm）、温度场（红色虚线，单位：℃）、比湿场（绿色填色，单位：g·kg-1）、风场（风矢，单位：m·s-1），以及16：00地面气压场（填色，单位：hPa）、风场（d）（红色圆点为强对流发生区域对应县城位置）

Fig. 2 The potential height field (black solid lines, Unit: dagpm), temperature field (red dashed lines, Unit: ℃), specific humidity field (the green shading, Unit: g·kg-1) and wind field (wind vectors, Unit: m·s-1) at 200 hPa (a), 500 hPa (b), 700 hPa (c) at 20:00 on 24 May 2024 and surface pressure field (the color shaded, Unit: hPa) and wind field (wind vectors, Unit: m·s-1) at 16:00 on 24 May 2024 (d) (Red dots denote the locations of counties within the severe convection affected area)

图3 2024年5月24日08：00榆中探空站T-ln P图（蓝色实线为温度层结曲线，绿色实线为露点温度曲线，红棕色实线为状态曲线）

Fig.3 The T-ln P of Yuzhong soundings station at 08：00 on 24 May 2024 （Blue solid line represents the temperature stratification curve， green solid line represents the dew-point temperature curve， and reddish-brown solid line represents the state curve）

图4 2024年5月24日15：26（a）、16：12（b）、17：52（c）、18：42（d）、20：06（e）、23：23（f）定西多普勒雷达组合反射率空间分布（单位：dBZ）（黑色椭圆表示对流单体位置）

Fig.4 Spatial distribution of combined reflectivity from Dingxi Doppler radar at 15：26 （a）， 16：12 （b）， 17：52 （c）， 18：42 （d）， 20：06 （e） and 23：23 （f） on 24 May 2024 （Unit： dBZ）（Black ellipses denote the positions of convective cells）

图5 2024年5月24日16：12定西多普勒雷达1.5°仰角ZH（a、e）（单位：dBZ）、ZDR（b、f）（单位：dB）、CC（c、g）、KDP（d、h）（单位：°·km-1）空间分布（a、b、c、d）及其分别沿线段AB的垂直剖面（e、f、g、h）

Fig. 5 Spatial distributions (a, b, c, d) and the corresponding vertical cross-sections along line AB (e, f, g, h) of ZH (a, e) (Unit: dBZ), ZDR (b, f) (Unit: dB), CC (c, g) and KDP (d, h) (Unit: °·km-1) at 1.5°elevation angle from Dingxi Doppler radar at 16:12 on 24 May 2024

图6 2024年5月24日17：52定西多普勒雷达1.5°仰角ZH（a、e）（单位：dBZ）、ZDR（b、f）（单位：dB）、CC（c、g）、KDP（d、h）（单位：°·km-1）空间分布（a、b、c、d）及其分别沿线段AB的垂直剖面（e、f、g、h）

Fig. 6 Spatial distributions (a, b, c, d) and the corresponding vertical cross-sections along line AB (e, f, g, h) of ZH (a, e) (Unit: dBZ), ZDR (b, f) (Unit: dB), CC (c, g) and KDP (d, h) (Unit: °·km-1) at 1.5°elevation angle from Dingxi Doppler radar at 17:52 on 24 May 2024

图7 2024年5月24日18：42定西多普勒雷达0.5°仰角ZH（a、e）（单位：dBZ）、ZDR（b、f）（单位：dB）、CC（c、g）、KDP（d、h）（单位：°·km-1）空间分布（a、b、c、d）及其分别沿线段AB的垂直剖面（e、f、g、h）

Fig. 7 Spatial distributions (a, b, c, d) and the corresponding vertical cross-sections along line AB (e, f, g, h) of ZH (a, e) (Unit: dBZ), ZDR (b, f) (Unit: dB), CC (c, g) and KDP (d, h) (Unit: °·km-1) at 0.5°elevation angle from Dingxi Doppler radar at 18:42 on 24 May 2024

图8 2024年5月24日20：06定西多普勒雷达0.5°仰角ZH（a、e）（单位：dBZ）、ZDR（b、f）（单位：dB）、CC（c、g）、KDP（d、h）（单位：°·km-1）空间分布（a、b、c、d）及其分别沿线段AB的垂直剖面（e、f、g、h）

Fig. 8 Spatial distributions (a, b, c, d) and the corresponding vertical cross-sections along line AB (e, f, g, h) of ZH (a, e) (Unit: dBZ), ZDR (b, f) (Unit: dB), CC (c, g) and KDP (d, h) (Unit: °·km-1) at 0.5°elevation angle from Dingxi Doppler radar at 20:06 on 24 May 2024

参考文献 49

[1]	曹倩, 雷桂莲, 易艳红, 等, 2022. 不同雷达观测资料同化对一次罕见飑线天气模拟的影响[J]. 干旱气象, 40(3): 469-484.
[2]	曹舒娅, 孙伟, 韦芬芬, 等, 2021. 双偏振雷达在江苏“7.6”降雹过程中的应用分析[J]. 大气科学学报, 44(4): 549-557.
[3]	楚志刚, 胡汉峰, 黄兴友, 等, 2017. 窄波束C波段双偏振多普勒天气雷达及其探测能力分析[J]. 高原气象, 36(4): 1 072-1 081.
[4]	狄潇泓, 许东蓓, 肖玮, 等, 2017. “5·10”岷县短时暴雨斜压锋生特征和不稳定条件分析[J]. 干旱气象, 35(1): 108-115.
[5]	刁秀广, 张磊, 孟宪贵, 等, 2020. 两次强降水风暴双偏振参量特征分析[J]. 海洋气象学报, 40(3): 27-36.
[6]	杜牧云, 刘黎平, 胡志群, 等, 2012. 双线偏振雷达差分传播相移的质量控制[J]. 应用气象学报, 23(6): 710-720.
[7]	段作霖, 陈相甫, 李进毅, 2026. 双偏振雷达在汉源防雹作业中的应用分析[J]. 高原山地气象研究, 46(增刊1): 129-133.
[8]	冯晋勤, 张深寿, 吴陈锋, 等, 2018. 双偏振雷达产品在福建强对流天气过程中的应用分析[J]. 气象, 44(12): 1 565-1 574.
[9]	郭凤霞, 马学谦, 王涛, 等, 2014. 基于X波段双线偏振天气雷达的雷暴云粒子识别[J]. 气象学报, 72(6): 1 231-1 244.
[10]	何东坡, 周永水, 周文钰, 等, 2022. 贵州北部一次冰雹天气的双偏振特征分析[J]. 中低纬山地气象, 46(3): 16-24.
[11]	李彩玲, 吴乃庚, 王硕甫, 等, 2019. 台风“艾云尼”(2018)外围两次近距离龙卷的环境条件和雷达特征[J]. 热带气象学报, 35(4): 446-457.
[12]	李晓萌, 李建刚, 杨莲梅, 等, 2025. 伊犁河谷两次短时强降水过程的双偏振雷达特征对比分析[J]. 暴雨灾害, 44(4): 504-514.
[13]	林纾, 陆登荣, 王小平, 等, 2022. 气候变暖背景下甘肃极端短时强降水特征变化[J]. 干旱气象, 40(3): 351-359.
[14]	林文, 张深寿, 罗昌荣, 等, 2020. 不同强度强对流云系S波段双偏振雷达观测分析[J]. 气象, 46(1): 63-72.
[15]	刘黎平, 钱永甫, 王致君, 1996. 用双线偏振雷达研究云内粒子相态及尺度的空间分布[J]. 气象学报, 54(5): 590-599.
[16]	罗晨艺, 唐海, 杨雨蒙, 等, 2024. 黔北一次冰雹天气过程C波段双偏振雷达资料分析[J]. 山地气象学报, 48(2): 33-40.
[17]	罗源, 王瑶, 刘炼烨, 等, 2025. 台风“格美”(2403号)致湘东南极端暴雨成因分析[J]. 灾害学, 40(3): 89-94.
[18]	毛倩, 宋光勇, 董文韬, 等, 2023. 一次秋季对流性暴雨的双偏振雷达回波特征分析[J]. 中低纬山地气象, 47(3): 38-44.
[19]	孟丽霞, 2016. 甘肃省短时强降水时空分布特征及两次强降水过程对比分析[D]. 兰州: 兰州大学.
[20]	潘佳文, 彭婕, 魏鸣, 等, 2022. 副热带高压背景下极端短时强降水的双偏振相控阵雷达观测分析[J]. 气象学报, 80(5): 748-764.
[21]	施娟, 陈翼, 刘立兵, 等, 2025. 基于X波段相控阵双偏振雷达的短时强降水分析[J]. 高原山地气象研究, 45(1): 105-112.
[22]	宋歌, 雷蕾, 马建立, 等, 2022. 北京强对流天气中X波段双偏振雷达特征及应用[J]. 中低纬山地气象, 46(6): 63-69.
[23]	孙继松, 戴建华, 何立富, 等, 2024. 强对流天气预报的基本原理与技术方法:中国强对流天气预报手册[M]. 北京: 气象出版社.
[24]	唐明晖, 陈龙, 陈鹤, 等, 2023. 基于双偏振雷达资料的洞庭湖区一次强对流过程的分阶段特征分析[J]. 暴雨灾害, 42(6): 692-703.
[25]	汪舵, 刘黎平, 吴翀, 2017. 基于相态识别的S波段双线偏振雷达最优化定量降水估测方法研究[J]. 气象, 43(9): 1 041-1 051.
[26]	吴志根, 杨礼敏, 王勤典, 等, 2010. 移动X波段双线偏振多普勒气象雷达及其关键技术分析[J]. 气象, 36(8): 126-133.
[27]	夏丰, 刘显通, 郑腾飞, 等, 2021. C波段双偏振天气雷达降雨和部分地形遮挡衰减订正研究[J]. 热带气象学报, 37(4): 556-568.
[28]	邢峰华, 黄彦彬, 李光伟, 等, 2023. 海南岛一次强飑线系统演变的双偏振特征分析[J]. 热带气象学报, 39(5):742-750.
[29]	邢子毅, 严继云, 郭安欣, 2024. 新一代C波段双偏振多普勒天气雷达在黄南州冰雹中的应用分析[J]. 农业灾害研究, 14(1): 322-324.
[30]	徐继维, 于国强, 张茂省, 等, 2017. 舟曲地区泥石流降雨临界阈值[J]. 山地学报, 35(1): 39-47.
[31]	杨秀庄, 邓世有, 李力, 等, 2025. 多单体强风暴影响下的一次极端强对流天气中尺度特征及触发机制[J]. 高原山地气象研究, 45(4): 28-37.
[32]	俞小鼎, 2011. 强对流天气的多普勒天气雷达探测和预警[J]. 气象科技进展, 1(3): 31-41.
[33]	袁媛, 孙康远, 陈刚, 等, 2022. 南京地区一次强降水超级单体过程的双偏振雷达观测分析[J]. 气象科学, 42(6): 825-834.
[34]	张海耀, 黄玉霞, 吴辉彦, 等, 2022. 黄土高原复杂地形区两次冰雹天气过程对比分析[J]. 干旱气象, 40(4): 646-655.
[35]	张强, 杨金虎, 马鹏里, 等, 2023. 西北地区气候暖湿化增强东扩特征及其形成机制与重要环境影响[J]. 干旱气象, 41(3): 351-358.
[36]	周聪, 张涛, 夏昕, 等, 2024. 基于S波段双偏振雷达的成都初春冰雹特征分析[J]. 干旱气象, 42(1): 95-106.
[37]	庄潇然, 王辉, 孟庆春, 等, 2023. X波段双偏振雷达对造成北京门头沟泥石流的强降水观测分析[J]. 气象科学, 43(5):578-588.
[38]	BARNES S L, 1964. A technique for maximizing details in numerical weather map analysis[J]. Journal of Applied Meteorology, 3(4): 396-409.
[39]	CRESSMAN G P, 1959. An operational objective analysis system[J]. Monthly Weather Review, 87(10): 367-374.
[40]	DENNIS A S, MUSIL D J, 1973. Calculations of hailstone growth and trajectories in a simple cloud model[J]. Journal of the Atmospheric Sciences, 30(2): 278-288.
[41]	EVARISTO R, SCIALOM G, VILTARD N, et al, 2010. Polarimetric signatures and hydrometeor classification of West African squall lines[J]. Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society, 136(S1): 272-288.
[42]	GIANGRANDE S E, MCGRAW R, LEI L, 2013. An pplication of linear programming to polarimetric radar differential phase processing[J]. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 30(8):1716-1 729.
[43]	GORGUCCI E, BALDINI L, CHANDRASEKAR V, 2006. The role of C-band dual polarization radars for GPM ground validation[C]// 2006 IEEE International Symposium on Geoscience and Remote Sensing. July 31-August 4, Denver,CO, USA.
[44]	GU J Y, RYZHKOV A, ZHANG P, et al, 2011. Polarimetric attenuation correction in heavy rain at C band[J]. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 50(1): 39-58.
[45]	HEISTERMANN M, JACOBI S, PFAFF T, 2013. Technical Note: An open source library for processing weather radar data (wradlib)[J]. Hydrology and Earth System Sciences, 17(2): 863-871.
[46]	HELMUS J J, COLLIS S M, 2016. The Python ARM radar toolkit (py-ART), a library for working with WeatherRadar data in the Python programming language[J]. Journal of Open Research Software, 4(1): 25. DOI:10.5334/jors.119.
[47]	JAMES C N, HOUZE R A Jr, 2001. A real-time four-dimensional Doppler dealiasing scheme[J]. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology, 18(10): 1 674-1 683.
[48]	KUMJIAN M R, KHAIN A P, BENMOSHE N, et al, 2014. The anatomy and physics of ZDR columns: Investigating a polarimetric radar signature with a spectral Bin microphysical model[J]. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 53(7): 1 820-1 843.
[49]	VAN LIER-WALQUI M, FRIDLIND A M, ACKERMAN A S, et al, 2016. On polarimetric radar signatures of deep convection for model evaluation: Columns of specific differential phase observed during MC3E[J]. Monthly Weather Review, 144(2):737-758.

基于C波段双偏振雷达资料的甘肃中部一次强对流天气分阶段特征分析

Analysis of the phased characteristics of a severe convective weather event in central Gansu Province based on C-band dual-polarization radar data

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 49

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	鲍丽丽, 王小勇, 段秀兰, 程鹏, 谭丹, 闫昕旸, 何金梅. 2022年陇南“4·19”强对流天气成因及其对配电线路故障的影响分析[J]. 干旱气象, 2024, 42(3): 437-446.
[2]	周聪, 张涛, 夏昕, 张葵. 基于S波段双偏振雷达的成都初春冰雹特征分析[J]. 干旱气象, 2024, 42(1): 95-106.
[3]	郭飞燕, 刁秀广, 褚颖佳, 李欣, 陆雪, 张少博. 两次极端强降水风暴双偏振参量特征对比分析[J]. 干旱气象, 2023, 41(1): 103-113.
[4]	李典南, 许东蓓, 苟尚, 苟玉清, 潘赫拉. 甘肃中部一次冷锋后高架雷暴天气过程综合诊断[J]. 干旱气象, 2019, 37(5): 809-816.
[5]	斯琴，王佳津，荀学义，包福祥. 基于T639对流参数的内蒙古强对流天气潜势预报方法初探[J]. 干旱气象, 2016, 34(5): 906-911.
[6]	谭志强1,2，王敏1,2，李婷1,2，聂晶鑫1,2. 2014年8月15～16日宁夏强对流天气螺旋度分析[J]. 干旱气象, 2015, 33(6): 926-933.
[7]	杨晓军，刘维成，宋强，肖玮，乔丫芸，石延召. 甘肃中部地区短时强降水与闪电关系初步分析[J]. 干旱气象, 2015, 33(5): 802-807.
[8]	王勇，王宝鉴，刘维成，伏晶，周晓军. SWAN和甘肃省气象风险预警产品在岷县一次强对流过程中的应用[J]. 干旱气象, 2014, 32(1): 151-156.
[9]	王芝兰，陈录元，尚可政，刘晓林. 青海强对流天气时空特征及其对气候变暖的响应[J]. J4, 2011, 29(4): 439-445.
[10]	徐阳春, 陆晓静, 周虎, 陈晓娟, 沈阳, 聂金鑫. 多普勒天气雷达判别宁夏川区强对流天气的综合预报指标[J]. J4, 2010, 28(2): 212-216.
[11]	王若升, 樊晓春. 不平衡场在甘肃平凉市强对流天气预报中的释用[J]. J4, 2009, 27(2): 181-184.
[12]	曹　玲, 窦永祥, 杨晓玲, 牛金龙. 新一代天气雷达在河西走廊强对流天气预报中的应用[J]. J4, 2007, 25(4): 30-35.
[13]	王建兵, 王振国, 李晓媛, 汪治桂, 张胜智. 甘南高原一次突发性强对流天气的诊断分析[J]. J4, 2007, 25(3): 54-60.
[14]	李国昌, 李照荣, 李宝梓. 冰雹过程中闪电演变和雷达回波特征的综合分析[J]. J4, 2005, 23(3): 26-33.
[15]	纪晓玲, 刘庆军, 刘建军, 沈阳. 一次蒙古冷涡影响下宁夏强对流天气分析[J]. J4, 2005, 23(1): 26-32.