根據國內外的研究，產生冰雹的雷暴除了具有一些基本特徵外，由於環境條件的不同，還有特殊結構和形態的強雷暴，它們主要是多單體風暴和超級單體風暴。其主要的外形特徵有分PPI上冰雹雲回波的形態特徵和RHI上冰雹雲回波的形態特徵。
基本介紹
- 中文名：冰雹雲回波特徵
- 外文名：Hail cloud echo characteristics
- PPI特徵1：V形缺口
- PPI特徵2：鉤狀回波
- RHI特徵1：弱回波穹窿
- RHI特徵2：旁瓣回波
簡介,PPI上冰雹雲回波的形態特徵,RHI上冰雹雲回波的形態特徵,
簡介
根據國內外的研究，產生冰雹的雷暴除了具有一些基本特徵外，由於環境條件的不同，還有特殊結構和形態的強雷暴，它們主要是多單體風暴和超級單體風暴。其主要的外形特徵如下：
PPI上冰雹雲回波的形態特徵
a、V形缺口。PPI回波中的V形缺口，表明雲中已有眾多大冰雹形成，由於雲中大冰雹、大水滴等大粒子對雷達波的強衰減作用，雷達探測時電磁波不能穿透主要的大粒子(冰雹)區，在大粒子(冰雹)區的後半部形成所謂的V形缺口。應該注意的是，這種V型缺口通常只有用波長較短的雷達，例如3cm波長的雷達探測時才可能出現。對10 cm波長的雷達，由於衰減作用小，一般不易看到這種回波形態。
b、鉤狀回波。強冰雹雲，伴隨著強的低層上升入流的進一步發展，入口缺口會演變成鉤狀，常出現在回波移動方向的右側或右後側，這也是冰雹雲的特徵形態。它們通常是超級單體風暴回波型的一種識別標誌，所以只要確認探測到了鉤狀回波，結合回波體的強度、高度和尺度，一般應能夠辨認出超級單體風暴，從而確認它是冰雹雲。
鉤狀回波氣流結構是由於冰雹雲具有強的上升入流氣流，在雲中下部的傾斜上升氣流區內缺少大粒子，因而形成弱回波區，反映在低層PPI回波上出現一個向雲內凹入的缺口，缺口處具有最大的回波強度梯度，這種缺口叫入流缺口，是雲體具有強上升氣流達到雹雲階段的一個標誌。雷達在低仰角探測時才能發現。
c、指狀回波。指狀回波常對應著中等強度的降雹，多出現在低層回波中，一般位於回波移向的後側，尺度比主回波小，是主回波的突出物，形如指頭。從回波強度分布來看，指頭和與主回波連根處具有很大的反射率梯度值，是雹雲局部突然強化的標誌。
指狀回波通常在低仰角時最為明顯，向上逐漸變寬、減弱。在發生冰雹時，指狀回波變化很快，識別指狀回波只要根據所處部位、尺度及反射率梯度分布，但決不可將回波邊緣那些不平整的突出部位誤判為指狀回波。
d、人字形回波。由數個單體排列成的長達百餘千米的條狀雹雲回波，在高原上常可見到，這往往都是規律性移入雹雲。值得注意的是，條狀回波的一種波動形式——字形回波。這種回波出現常伴隨著較強的降雹。人字形回波可由多個單體組成，也可由兩個單體組成，該形態回波的出現，說明雹暴生成於兩種性質和速度不同的氣團邊界上，受擾動而造成對流的旺盛發展。
e、弓形回波。弓形回波是指快速運動的、向前凸起的、形如弓的強對流回波。它通常伴隨下擊暴流、冰雹、暴雨或龍捲等強烈天氣現象，對農業生產危害極大。弓形回波通常是由孤立風暴誘發的下擊暴流激發而產生，或者由颮線中的強對流單體產生的下擊暴流，衝擊對流雲帶加速移動而形成。條狀回波的形態表征著對流活動的組織化形成了颮線，這種組織化會增強其中的一些單體迅速增長，形成強雹雲，條狀回波對應著地面和低層有氣流切變線形成。這種線狀切變是不穩定的，可以起波形成渦旋，線狀變成波狀就可以觀測到弓字形回波。
f、輝斑回波。雷達探測冰雹雲時，由於冰雹(強回波中心)和地面的多次反射使電磁波傳播距離變長，產生異常回波信號，回波返回所用的額外時間被雷達顯示成更遠處的回波，表現為從冰雹雲中沿岸回波中心徑向方向延伸出去的尖峰，稱為冰雹尖峰迴波，也稱輝斑回波。
g、回波的併合。在識別冰雹雲時就有這樣一條經驗：雲打架，冰雹下。就是說，兩塊積雲的併合，會發展成冰雹雲，這是判斷是否會發生降雹的一個重要條件。回波單體這種耦合運動反映水平流場有輻合存在，而輻合流場則會促進冰雹雲發展。
RHI上冰雹雲回波的形態特徵
在RHI垂直剖面上，冰雹雲回波具有一些明顯的特徵：
a、弱回波穹窿(即弱回波區)。超級單體風暴中的弱回波穹窿處於冰雹雲內部強上升氣流區，因此當沿著上升氣流的方向進行RHI掃描觀測時，就會顯示出從低空傾斜的升向雲體中上部的弱回波穹窿，弱回波穹窿介於懸掛回波和回波牆之間。穹窿頂部為強回波區所覆蓋，最高回波頂也常位於弱回波穹窿的正上方。懸掛回波中有大量的雹胚和過冷卻水滴以及小冰雹，因而具有較大的回波強度，回波牆是大冰雹的主要降落處，這裡回波陡直，回波強度和強度梯度都很大。
由於超級單體風暴中上升氣流特彆強，在其上升運動區出現了相對弱的回波區在降雹區，由於雹塊集中降落，形成了垂直方向的特強回波區(牆)；在其前沿，小冰雹循環上升的區域構成了懸掛回波。
弱回波穹窿是識別冰雹雲十分有用的指標。但是，由於冰雹雲回波空間結構的非對稱性，並非沿任意方向對冰雹雲進行垂直剖面觀測都能看到穹窿結構。加之，由於強上升氣流是傾斜的，其水平寬頻較窄(約幾千米)，所以有時在某一方向上能觀測到弱回波穹窿，而在與之相差幾度的方位上就不一定能完整的觀測到，尤其是回波距離較遠時，則更不易看到。實際探測時，可通過平面位置顯示器回波圖像上的人流缺口，對著冰雹雲強回波區進行垂直剖面觀測，則有較多的機會可觀測到回波穹隆。
b、強回波區高度。由於冰雹雲中的強上升氣流能迅速把大粒子抬升到0℃層以上較高的高度，在那裡形成含水量累積區。含水量累積區內大量的大冰雹、過冷卻水滴的雷達反射率因子特大，在冰雹雲回波的垂直剖面上構成強回波中心。在RHI上，冰雹雲的強回波中心的高度遠比普通雷暴的強回波中心高，這就是雷達探測冰雹雲時常用的所謂強回波高度。實踐證明，用RHI上的回波型判別冰雹雲，強回波高度是一個很成功的指標。
c、初期回波出現的高度。識別冰雹雲初始回波對提高人工防雹作業的效果非常重要，識別冰雹雲和雷雨雲初始回波的方法是，冰雹雲初始回波形成於中空0℃層左右，說明中空存在著不穩定能量。而雷雨雲形成的回波則在近地面層。
d、旁瓣回波。雷達天線向外發射電磁波，電磁波能量絕大部分集中在主瓣內。對一般的散射目標物，旁瓣產生的回波太弱，以至於顯示不出來，得到的回波都是主瓣產生的。但是當雲中的冰雹形成區(含水量累積區)回波特彆強，在雷達作垂直剖面觀測時，RHI上的強雷暴回波頂上會出現一尖銳回波，即旁瓣回波。
e、回波躍增。對冰雹雲發展早期進行連續跟蹤觀測都能發現冰雹雲有爆發式增長階段，這種現象被稱為冰雹雲的躍增增長現象，這是冰雹雲發展的一個重要特徵。出現躍增增長時，45 dBz強回波區比0 dBz回波區增長得更快，說明雲內的上升氣流特彆強，觀測到躍增增長的回波後在地面都有降雹。這是冰雹雲從生成到發展再到成熟過程中的一個明顯特徵，在雷達RHI顯示上，45 dBz強回波在短時間內(5～10 min)向上突增，常導致不久之後地面降雹，而雷雨雲沒有這種現象。
