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目 录

1.引言 1

2.雷达数据说明 2

3. WSR-88D的新冰雹检测算法（HDA）的概述 2

3.1冰雹的探测 2

3.2大冰雹探测 3

3.2.1大冰雹指数 3

3.2.2大冰雹的概率及冰雹大小 3

3.2.3预测最大冰雹大小 3

3.3.初步发展测验 4

4.资料的获取 4

5.个例分析 4

5.1南京2015年4月28日冰雹个例 5

5.2西安2015年5月7日冰雹个例 10

5.3西安2015年7月20日冰雹个例 13

5.4青岛2007年3月30日冰雹个例 16

5.5 广州2016年1月5日冰雹个例 19

5.6 小结 22

6.结论 22

参考文献 23

冰雹的雷达探测研究

李幸璐

，China

Abstract:The hail is a kind of disaster weather. Therefore, the detection of hail is a vital mission. The American propose an algorithm to detect hail based on WSR-88D Doppler weather radar. In the algorithm, customers need to input the altitude of 0℃ layer and -20℃ layer. In addition, customers could modify the lower limit of Z_L and the upper limit of Z_U in the reflectivity of radar. In this paper, five hail-weather processes in Nanjing, Xi’an, Qingdao and Guangzhou are used to test the algorithm, which has been programmed by using Matlab at the first place. The analysis shows that the algorithm based on WSR-88D has a fine ability to detect hail. To be more specific, the hail would more likely to be detected and identified, if the size of hail is larger. In another word, the hit rate would be higher, if the hail is larger. In the situation of small hail, the time and location of maximum SHI is basically matched with the time and location of hail. However, the time of POSH alert is earlier than the time of real hail, besides, POSH will continue to alert for quite a long time after the ceasing of hail on the ground. There are bias between the actual size of hail measured on the ground and the size from MEHS. The discrepancy could probably from the inaccuracy of the algorithm itself or the melting effect when the hail falling in the air. The case study shows that the hail could be well detected by using the proposed algorithm.

Key word:WSR-88D Doppler weather radar, The algorithm of hail detection, Case study, SHI, POSH, MEHS

1.引言

冰雹不仅会造成农作物的损失、也会导致车辆玻璃损坏、道路交通受影响，如果飞机飞行时遇到冰雹，与冰雹巨大的相对撞击速度会造成很严重的后果。且与冰雹相伴随的短时大风，也具有一定的破坏性，是灾害性强对流天气。由于降雹过程具有突发性，而且空间尺度小、持续时间短，过去很难进行探测和预警。因此，降雹是长期以来值得探测和研究的灾害性天气过程。新一代多普勒天气雷达是探测强对流天气过程的重要工具之一。利用多普勒天气雷达探测冰雹等强对流风暴并进行临近天气预报，是多普勒天气雷达监测中小尺度灾害性天气的重要功能之一。随着我国新一代天气雷达的建设与应用，极大地提高了探测和预警冰雹的能力。在过去的几十年内，使用多普勒天气雷达对风暴的识别、追踪和预报有许多研究，产生了很多方法和理论。

在国外，最初WSR-88D系统中的一系列算法被称为风暴系列算法^【1】，用于识别并跟踪单个雷暴单体。风暴系列算法从风暴段算法开始，这部分算法的工作原理是沿着雷达径向数据寻找反射率大于或等于特定阈值范围的连续的数据区，并且这些径向数据长度大于阈值的数据区会被保存并送入风暴核心算法，该算法将方位角相邻的段构建成2D风暴组件，然后将垂直相邻的2D组件构建为3D“风暴”。风暴跟踪算法将当前体扫描中发现的所有风暴与先前体扫描中检测到的风暴相关联，风暴位置预测算法计算风暴的运动矢量，并预测风暴的未来中心位置。最后，风暴结构和冰雹算法计算得到风暴结构特征和冰雹潜力。

1982年Petrocchi开发了最初的WSR-88D冰雹算法 ^[2]。该设计基于1978年Lemon对在美国南部平原发现的典型结构性特征的灾害性雹暴云团的识别研究 ^[3]。该算法利用风暴中心的数据，用跟踪算法来判别冰雹指标的存在（Smart and Alberty 1985）^[4]。测试完成后，单体会被贴上以下四个冰雹标签之一：大概率，可能的，不可能或未知的。

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