论文标题：Case studies of hailstorms in Shandong Province using hail size discrimination algorithm based on dual polarimetric parameters

期刊：Frontiers of Earth Science

作者：Juxiu WU, Fan XIA, Jiawen PAN, Guanglu HAN, Weijia SUN, Chen GU

发表时间：13 Dec 2023

DOI： 10.1007/s11707-024-1113-2

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原文标题

Case studies of hailstorms in Shandong Province using hail size discrimination algorithm based on dual polarimetric parameters

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作者

Juxiu WU, Fan XIA, Jiawen PAN, Guanglu HAN, Weijia SUN, Chen GU

文章概览

为满足中国s波段双极化雷达的本地化需求，分析了Ortega et al. (2016)的冰雹大小识别算法及其对山东冰雹识别能力。在山东冰雹数据统计的基础上，利用优化的隶属函数阈值，得到了改进的HSDA，并应用到一次超级单体风暴过程进行验证。1)改进的HSDA提高了对大雹和特大冰雹的识别能力。研究结果与不同粒径冰雹的散射和极化参数特征、超级单体的动力学和微物理特征以及实际情况相吻合。2)水平和垂直方向冰雹大小的分布特征与大冰雹的生长过程和降水粒子筛选机制的分析相符。小冰雹首先在悬挂回波处形成，然后在上升气流的驱动下注入有界弱回波区上方较大冰雹生长区域，与K_DP柱中丰富的过冷水发生碰撞。最后，大雹和特大冰雹上升气流附近下落形成强回波墙，特大冰雹落在离主上升气流约6-12公里处。3)利用Z_DR和K_DP柱的最大值可以预测冰雹生长趋势，在超级单体风暴的强冰雹生长阶段，最大值超过-20℃等温线。冰雹落地时，Z_DR柱变短，K_DP柱消失，为冰雹生长消耗过冷水提供了极化雷达观测依据。

图1 梯形隶属函数

图2 当ΔZDR = -0.5 dB时，分别基于Ortega等人(2016)提出的HSDA(图(a1)、(b1)和(c1)分别为0.5°、1.5°和3.3°仰角)和改进的HSDA(图(a2)、(b2)和(c2)分别为0.5°、1.5°和3.3°仰角) 冰雹大小识别结果。 1.5°仰角的偏振参数(图(e) - (h)分别为反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR、相关系数和差分相移率KDP)。数据来自2020年6月1日18:05（北京时）济南雷达。

图3 (a) 0.5°仰角雷达反射率因子，当ΔZDR = -0.5 dB时，(b) 0.5°仰角、(c) 1.5°仰角、(d) 4.3°仰角的冰雹大小识别结果。数据来自2020年5月17日17:57（北京时）青岛雷达。

图4 0.5°仰角的 (a) ZH、(b) V、(c) ZDR、(d) CC、(e) KDP 以及在(f) 0.5°、(g) 1.5°、(h) 3.3°、(i) 4.3°仰角的冰雹大小识别结果。数据来自2020年5月17日20:25（北京时）青岛雷达。

图5 19:57（北京时）沿着 343°方位角和20:25（北京时）沿着20°方位角的(a1) (a2) ZH、(b1) (b2) V、(c1) CC、(d1) (d2) ZDR、(e1) (e2) KDP、(f1,f2) HSDA的垂直剖面。北京时20:25沿着20°方位角(a3) ZH、(b3) V、(d3) ZDR、(f3) HSDA的垂直剖面。数据来自2020年5月17日青岛雷达。

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