Journal of Arid Meteorology ›› 2021, Vol. 39 ›› Issue (06): 974-983.DOI: 10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-06-0974
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ZOU Shuping1,2(), HUANG Yu1,2, ZENG Yong1,2, LI Lili2,3, YANG Zhe2,4, CAO Shui2,4, KE Liping2,5
Received:
2020-08-17
Revised:
2021-04-01
Online:
2021-12-30
Published:
2021-12-31
邹书平1,2(), 黄钰1,2, 曾勇1,2, 李丽丽2,3, 杨哲2,4, 曹水2,4, 柯莉萍2,5
作者简介:
邹书平(1967— ),男,正研级高级工程师,主要从事天气雷达与人工影响天气研究. E-mail: 873714769@qq.com。
基金资助:
CLC Number:
ZOU Shuping, HUANG Yu, ZENG Yong, LI Lili, YANG Zhe, CAO Shui, KE Liping. Similarity characteristics analysis of radar echo of a typical strong convection monomer pair[J]. Journal of Arid Meteorology, 2021, 39(06): 974-983.
邹书平, 黄钰, 曾勇, 李丽丽, 杨哲, 曹水, 柯莉萍. 一次典型强对流单体对的雷达回波相似性特征分析[J]. 干旱气象, 2021, 39(06): 974-983.
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URL: http://www.ghqx.org.cn/EN/10.11755/j.issn.1006-7639(2021)-06-0974
降雹区域 | 降雹点 | 降雹时间 | 冰雹大小及灾情信息 | |
---|---|---|---|---|
贵州 | 大方县 黔西县 修文县 | 羊场、理化、黄泥塘、鸡场 锦星、林泉 钟山 久长 | 17:30左右 18:00左右 18:40 20:40 | 冰雹直径5~10 mm 部分农作物受灾 |
四川 | 叙永县 古蔺县 | 观兴、后山 箭竹、双沙、马嘶 | 16:00左右 18:00左右 | 冰雹直径约10 mm 烤烟、玉米等农作物受损 |
Tab.1 Hail information
降雹区域 | 降雹点 | 降雹时间 | 冰雹大小及灾情信息 | |
---|---|---|---|---|
贵州 | 大方县 黔西县 修文县 | 羊场、理化、黄泥塘、鸡场 锦星、林泉 钟山 久长 | 17:30左右 18:00左右 18:40 20:40 | 冰雹直径5~10 mm 部分农作物受灾 |
四川 | 叙永县 古蔺县 | 观兴、后山 箭竹、双沙、马嘶 | 16:00左右 18:00左右 | 冰雹直径约10 mm 烤烟、玉米等农作物受损 |
Fig.1 Composite reflectivity from Zunyi radar at different time on April 30, 2015 (a) 16:02 BST, (b) 17:29 BST, (c) 18:29 BST, (d) 19:31 BST, (e) 20:32 BST, (f) 21:29 BST
单体 | 整个对流过程 | Zmax≥45 dBZ | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
持续时间/min | Zmax/dBZ | H0最大值/km | H45最大值/km | 起始时间 | Zmax/dBZ | H0/km | H45/km | ||
A | 160 | 57.0 | 13.2 | 10.0 | 16:06 | 48.0 | 10.9 | 8.1 | |
B | 135 | 61.5 | 12.1 | 9.0 | 16:02 | 49.0 | 8.6 | 5.1 | |
C | 340 | 65.0 | 17.5 | 8.8 | 16:22 | 46.5 | 9.2 | 6.5 | |
D | 304 | 63.0 | 15.5 | 9.3 | 17:13 | 55.0 | 13.8 | 9.1 |
Tab.2 Echo characteristic parameters of radar
单体 | 整个对流过程 | Zmax≥45 dBZ | |||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
持续时间/min | Zmax/dBZ | H0最大值/km | H45最大值/km | 起始时间 | Zmax/dBZ | H0/km | H45/km | ||
A | 160 | 57.0 | 13.2 | 10.0 | 16:06 | 48.0 | 10.9 | 8.1 | |
B | 135 | 61.5 | 12.1 | 9.0 | 16:02 | 49.0 | 8.6 | 5.1 | |
C | 340 | 65.0 | 17.5 | 8.8 | 16:22 | 46.5 | 9.2 | 6.5 | |
D | 304 | 63.0 | 15.5 | 9.3 | 17:13 | 55.0 | 13.8 | 9.1 |
特征量 | 平均线性比例常数 | 海明距离 | 余弦相似系数 | 协方差 |
---|---|---|---|---|
Zmax | 1.05(1.05) | 160.5(131.0) | 0.99(0.99) | 2.84(8.68) |
VIL | 1.63(1.51) | 317.5(282.5) | 0.83(0.89) | 15.29(32.56) |
H0 | 0.99(1.00) | 50.6(39.7) | 0.99(0.98) | -0.15(-0.05) |
H45 | 0.94(0.91) | 53.0(44.4) | 0.97(0.96) | 0.43(0.89) |
Tab.3 Similarity index values between cell A and cell B before and after time shift
特征量 | 平均线性比例常数 | 海明距离 | 余弦相似系数 | 协方差 |
---|---|---|---|---|
Zmax | 1.05(1.05) | 160.5(131.0) | 0.99(0.99) | 2.84(8.68) |
VIL | 1.63(1.51) | 317.5(282.5) | 0.83(0.89) | 15.29(32.56) |
H0 | 0.99(1.00) | 50.6(39.7) | 0.99(0.98) | -0.15(-0.05) |
H45 | 0.94(0.91) | 53.0(44.4) | 0.97(0.96) | 0.43(0.89) |
单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/dBZ | 幅度变化率/ (dBZ·min-1) |
---|---|---|---|---|---|
A | T1 | 16:14—16:34—16:46 | 32(20,12) | 48.0(57.0,50.0) | 0.45(-0.58) |
T2 | 16:46—16:59—17:21 | 35(13,22) | 50.0(55.0,49.5) | 0.38(-0.25) | |
T3 | 17:21—17:29—17:41 | 20(8,12) | 49.5(56.5,47.5) | 0.87(-0.75) | |
B | T1 | 16:18—16:42—16:59 | 41(24,17) | 43.0(59.5,56.0) | 0.68(-0.20) |
T2 | 16:59—17:13—17:25 | 26(14,12) | 56.0(61.5,56.5) | 0.39(-0.41) | |
T3 | 17:25—17:41—17:56 | 31(16,15) | 56.5(60.5,48.5) | 0.25(-0.80) |
Tab.4 Fluctuation period and amplitude change of Zmax of cell A and cell B
单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/dBZ | 幅度变化率/ (dBZ·min-1) |
---|---|---|---|---|---|
A | T1 | 16:14—16:34—16:46 | 32(20,12) | 48.0(57.0,50.0) | 0.45(-0.58) |
T2 | 16:46—16:59—17:21 | 35(13,22) | 50.0(55.0,49.5) | 0.38(-0.25) | |
T3 | 17:21—17:29—17:41 | 20(8,12) | 49.5(56.5,47.5) | 0.87(-0.75) | |
B | T1 | 16:18—16:42—16:59 | 41(24,17) | 43.0(59.5,56.0) | 0.68(-0.20) |
T2 | 16:59—17:13—17:25 | 26(14,12) | 56.0(61.5,56.5) | 0.39(-0.41) | |
T3 | 17:25—17:41—17:56 | 31(16,15) | 56.5(60.5,48.5) | 0.25(-0.80) |
单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/(kg·m-2) | 幅度变化率/(kg·m-2·min-1) |
---|---|---|---|---|---|
A | T1 | 16:18—16:34—16:46 | 28(16,12) | 7.5(22.5,7.5) | 0.93(-1.25) |
T2 | 16:46—16:59—17:17 | 31(13,18) | 7.5(17.5,7.5) | 0.76(-0.55) | |
T3 | 17:17—17:29—17:41 | 24(12,12) | 7.5(12.5,7.5) | 0.41(-0.41) | |
B | T1 | 16:26—16:46—16:59 | 33(20,13) | 7.5(32.5,22.5) | 1.25(-0.76) |
T2 | 16:59—17:13—17:21 | 22(14,8) | 22.5(32.5,17.5) | 0.71(-1.87) | |
T3 | 17:21—17:41—17:56 | 35(20,15) | 17.5(32.5,7.5) | 0.75(-1.66) |
Tab.5 Fluctuation period and amplitude change of VIL of cell A and cell B
单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/(kg·m-2) | 幅度变化率/(kg·m-2·min-1) |
---|---|---|---|---|---|
A | T1 | 16:18—16:34—16:46 | 28(16,12) | 7.5(22.5,7.5) | 0.93(-1.25) |
T2 | 16:46—16:59—17:17 | 31(13,18) | 7.5(17.5,7.5) | 0.76(-0.55) | |
T3 | 17:17—17:29—17:41 | 24(12,12) | 7.5(12.5,7.5) | 0.41(-0.41) | |
B | T1 | 16:26—16:46—16:59 | 33(20,13) | 7.5(32.5,22.5) | 1.25(-0.76) |
T2 | 16:59—17:13—17:21 | 22(14,8) | 22.5(32.5,17.5) | 0.71(-1.87) | |
T3 | 17:21—17:41—17:56 | 35(20,15) | 17.5(32.5,7.5) | 0.75(-1.66) |
回波参量 | 单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/km | 幅度变化率/ (km·min-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
H0 | A | T1 | 16:14—16:30—16:46 | 32(16,16) | 10.6(13.2,11.1) | 0.16(-0.13) |
T2 | 16:46—16:55—17:21 | 35(9,26) | 11.1(12.5,10.6) | 0.15(-0.07) | ||
T3 | 17:21—17:29—17:41 | 20(8,12) | 10.6(11.6,10.6) | 0.12(-0.08) | ||
B | T1 | 16:14—17:37—18:17 | 123(83,40) | 8.3(14.8,8.7) | 0.07(-0.15) | |
H45 | A | T1 | 16:14—16:30—16:46 | 32(16,16) | 7.8(10.1,7.2) | 0.14(-0.18) |
T2 | 16:46—16:55—17:25 | 39(9,30) | 7.2(9.3,6.3) | 0.23(-0.10) | ||
T3 | 17:25—17:29—17:41 | 16(4,12) | 6.3(8.5,6.1) | 0.55(-0.20) | ||
B | T1 | 16:22—17:03—18:17 | 115(41,74) | 5.4(9.2,3.9) | 0.10(-0.07) |
Tab.6 Fluctuation period and amplitude change of H0 and H45 of cell A and cell B
回波参量 | 单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/km | 幅度变化率/ (km·min-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
H0 | A | T1 | 16:14—16:30—16:46 | 32(16,16) | 10.6(13.2,11.1) | 0.16(-0.13) |
T2 | 16:46—16:55—17:21 | 35(9,26) | 11.1(12.5,10.6) | 0.15(-0.07) | ||
T3 | 17:21—17:29—17:41 | 20(8,12) | 10.6(11.6,10.6) | 0.12(-0.08) | ||
B | T1 | 16:14—17:37—18:17 | 123(83,40) | 8.3(14.8,8.7) | 0.07(-0.15) | |
H45 | A | T1 | 16:14—16:30—16:46 | 32(16,16) | 7.8(10.1,7.2) | 0.14(-0.18) |
T2 | 16:46—16:55—17:25 | 39(9,30) | 7.2(9.3,6.3) | 0.23(-0.10) | ||
T3 | 17:25—17:29—17:41 | 16(4,12) | 6.3(8.5,6.1) | 0.55(-0.20) | ||
B | T1 | 16:22—17:03—18:17 | 115(41,74) | 5.4(9.2,3.9) | 0.10(-0.07) |
特征量 | 平均线性 比例常数 | 海明距离 | 余弦相似 系数 | 协方差 |
---|---|---|---|---|
Zmax | 1.09 | 145.5 | 0.99 | 2.11 |
VIL | 1.70 | 280.0 | 0.83 | -9.08 |
H0 | 1.22 | 75.0 | 0.99 | 0.95 |
H45 | 1.33 | 63.1 | 0.97 | -0.12 |
Tab.7 Similarity index values between cell C and cell D after time shift
特征量 | 平均线性 比例常数 | 海明距离 | 余弦相似 系数 | 协方差 |
---|---|---|---|---|
Zmax | 1.09 | 145.5 | 0.99 | 2.11 |
VIL | 1.70 | 280.0 | 0.83 | -9.08 |
H0 | 1.22 | 75.0 | 0.99 | 0.95 |
H45 | 1.33 | 63.1 | 0.97 | -0.12 |
单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/dBZ | 幅度变化率/(dBZ·min-1) |
---|---|---|---|---|---|
C | T1 | 16:30—16:38—16:59 | 29(8,21) | 49.5(54.0,48.5) | 0.56(-0.26) |
T2 | 16:59—17:07—17:25 | 26(8,18) | 48.5(55.5,51.0) | 0.87(-0.25) | |
T3 | 17:25—18:09—18:25 | 60(44,16) | 51.0(56.5,48.5) | 0.13(-0.50) | |
D | T1 | 17:29—17:52—18:00 | 31(23,8) | 53.5(58.0,50.0) | 0.02(-1.00) |
T2 | 18:00—18:21—18:40 | 40(21,19) | 50.0(61.0,55.5) | 0.52(-0.29) | |
T3 | 18:40—19:06—19:18 | 38(26,12) | 55.5(61.0,56.0) | 0.21(-0.42) |
Tab.8 Fluctuation period and amplitude change of Zmax of cell C and cell D
单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/dBZ | 幅度变化率/(dBZ·min-1) |
---|---|---|---|---|---|
C | T1 | 16:30—16:38—16:59 | 29(8,21) | 49.5(54.0,48.5) | 0.56(-0.26) |
T2 | 16:59—17:07—17:25 | 26(8,18) | 48.5(55.5,51.0) | 0.87(-0.25) | |
T3 | 17:25—18:09—18:25 | 60(44,16) | 51.0(56.5,48.5) | 0.13(-0.50) | |
D | T1 | 17:29—17:52—18:00 | 31(23,8) | 53.5(58.0,50.0) | 0.02(-1.00) |
T2 | 18:00—18:21—18:40 | 40(21,19) | 50.0(61.0,55.5) | 0.52(-0.29) | |
T3 | 18:40—19:06—19:18 | 38(26,12) | 55.5(61.0,56.0) | 0.21(-0.42) |
单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/(kg·m-2) | 幅度变化率/(kg·m-2·min-1) |
---|---|---|---|---|---|
C | T1 | 16:30—16:46—16:59 | 29(16,13) | 7.5(22.5,7.5) | 0.94(-1.15) |
T2 | 16:59—17:17—17:33 | 34(18,16) | 7.5(22.5,12.5) | 0.83(-0.62) | |
T3 | 17:33—17:52—17:56 | 23(19,4) | 12.5(22.5,12.5) | 0.53(-2.50) | |
T4 | 17:56—18:09—18:29 | 33(13,20) | 12.5(27.5,7.5) | 1.15(-1.00) | |
D | T1 | 17:29—17:41—18:00 | 31(12,19) | 12.5(22.5,7.5) | 0.83(-0.79) |
T2 | 18:00—18:29—18:44 | 44(29,15) | 7.5(37.5,17.5) | 1.03(-1.33) | |
T3 | 18:44—18:52—19:02 | 18(8,10) | 17.5(27.5,17.5) | 1.25(-1.00) | |
T4 | 19:02—19:10—19:18 | 16(8,8) | 17.5(27.5,17.5) | 1.25(-1.25) |
Tab.9 Fluctuation period and amplitude change of VIL of cell C and cell D
单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/(kg·m-2) | 幅度变化率/(kg·m-2·min-1) |
---|---|---|---|---|---|
C | T1 | 16:30—16:46—16:59 | 29(16,13) | 7.5(22.5,7.5) | 0.94(-1.15) |
T2 | 16:59—17:17—17:33 | 34(18,16) | 7.5(22.5,12.5) | 0.83(-0.62) | |
T3 | 17:33—17:52—17:56 | 23(19,4) | 12.5(22.5,12.5) | 0.53(-2.50) | |
T4 | 17:56—18:09—18:29 | 33(13,20) | 12.5(27.5,7.5) | 1.15(-1.00) | |
D | T1 | 17:29—17:41—18:00 | 31(12,19) | 12.5(22.5,7.5) | 0.83(-0.79) |
T2 | 18:00—18:29—18:44 | 44(29,15) | 7.5(37.5,17.5) | 1.03(-1.33) | |
T3 | 18:44—18:52—19:02 | 18(8,10) | 17.5(27.5,17.5) | 1.25(-1.00) | |
T4 | 19:02—19:10—19:18 | 16(8,8) | 17.5(27.5,17.5) | 1.25(-1.25) |
回波参量 | 单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/km | 幅度变化率/ (km·min-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
H0 | C | T1 | 16:30—16:38—17:03 | 33(8,25) | 10.9(11.1,8.8) | 0.02(-0.09) |
T2 | 17:03—17:29—18:29 | 86(26,60) | 8.8(13.1,10.1) | 0.16(-0.05) | ||
D | T1 | 17:29—18:00 | 31(0,31) | 13.4(13.4,12.1) | 0.00(-0.04) | |
T2 | 18:00—18:29—19:35 | 95(29,66) | 12.1(16.7,12.1) | 0.16(-0.07) | ||
H45 | C | T1 | 16:30—16:38—17:03 | 33(8,25) | 6.3(7.5,5.3) | 0.15(-0.09) |
T2 | 17:03—17:52—18:29 | 86(49,37) | 5.3(9.0,4.0) | 0.06(-0.13) | ||
D | T1 | 17:29—17:33—18:00 | 31(4,27) | 9.4(10.4,6.3) | 0.25(-0.15) | |
T2 | 18:00—18:29—19:06 | 66(29,37) | 6.3(10.8,8.1) | 0.15(-0.73) | ||
T3 | 19:06—19:22—19:35 | 29(16,13) | 8.1(9.7,8.8) | 0.10(-0.07) |
Tab.10 Fluctuation period and amplitude change of H0 and H45 of cell C and cell D
回波参量 | 单体 | 周期序号 | 体扫时段 | 波动周期/min | 幅值/km | 幅度变化率/ (km·min-1) |
---|---|---|---|---|---|---|
H0 | C | T1 | 16:30—16:38—17:03 | 33(8,25) | 10.9(11.1,8.8) | 0.02(-0.09) |
T2 | 17:03—17:29—18:29 | 86(26,60) | 8.8(13.1,10.1) | 0.16(-0.05) | ||
D | T1 | 17:29—18:00 | 31(0,31) | 13.4(13.4,12.1) | 0.00(-0.04) | |
T2 | 18:00—18:29—19:35 | 95(29,66) | 12.1(16.7,12.1) | 0.16(-0.07) | ||
H45 | C | T1 | 16:30—16:38—17:03 | 33(8,25) | 6.3(7.5,5.3) | 0.15(-0.09) |
T2 | 17:03—17:52—18:29 | 86(49,37) | 5.3(9.0,4.0) | 0.06(-0.13) | ||
D | T1 | 17:29—17:33—18:00 | 31(4,27) | 9.4(10.4,6.3) | 0.25(-0.15) | |
T2 | 18:00—18:29—19:06 | 66(29,37) | 6.3(10.8,8.1) | 0.15(-0.73) | ||
T3 | 19:06—19:22—19:35 | 29(16,13) | 8.1(9.7,8.8) | 0.10(-0.07) |
单体层数 | A | B | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Z/dBZ | h/km | M/(g·m-3) | Z/dBZ | h/km | M/(g·m-3) | ||
1 | 33.5 | 1.2 | 0.21 | 37.0 | 1.3 | 0.37 | |
2 | 50.0 | 3.6 | 2.48 | 58.0 | 3.8 | 4.78 | |
3 | 49.0 | 5.9 | 1.60 | 58.5 | 6.1 | 4.78 | |
4 | 36.5 | 8.4 | 0.41 | 49.5 | 8.6 | 1.81 | |
5 | 18.0 | 9.2 | 0.03 | 25.0 | 10.8 | 0.09 |
Tab.11 The Z, h and M values of cell A and cell B at 16:46 BST in different body scan layeres
单体层数 | A | B | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
Z/dBZ | h/km | M/(g·m-3) | Z/dBZ | h/km | M/(g·m-3) | ||
1 | 33.5 | 1.2 | 0.21 | 37.0 | 1.3 | 0.37 | |
2 | 50.0 | 3.6 | 2.48 | 58.0 | 3.8 | 4.78 | |
3 | 49.0 | 5.9 | 1.60 | 58.5 | 6.1 | 4.78 | |
4 | 36.5 | 8.4 | 0.41 | 49.5 | 8.6 | 1.81 | |
5 | 18.0 | 9.2 | 0.03 | 25.0 | 10.8 | 0.09 |
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