一、VIL
VIL(Vertically Integrated Liquid)是反射率的函数,它根据液滴尺寸分布和反射率因子将反射率数据转换为等效的液态水含量值。该系数与测量体积内的目标总数和达到 6 次方的目标直径成正比。因此,目标直径对反射率的影响比目标数量大得多。反射率随着目标直径的增加而呈指数级增加。VIL 随反射率呈指数级增长,因此高 VIL 值需要高反射率值,这通常意味着高空存在大型目标(冰雹)。VIL 用于识别可能包含大冰雹和/或大水滴大小的深层的雷暴。
但是,单独使用 VIL 存在几个潜在问题,为了消除单独使用 VIL 的一些固有问题,1994 年和 1995 年在俄克拉荷马州塔尔萨的气象局研究了使用“VIL 密度”作为强冰雹指标。他们的研究包括 221 次雷暴,其中大部分产生了严重的冰雹。
VIL Density = VIL/Echo Top
(units are g/m3 when multiplied by 1000)
二、VIL 密度结果
严重雷暴/冰雹阈值
冰雹大小与 VIL 密度阈值
三、VIL 密度限制
计算 VIL 的方法会影响 VIL Density 值,具体取决于像元移动、倾斜和范围。VIL/VIL Density 值对于缓慢移动的垂直风暴应该非常准确。但是,VIL 值对于快速移动的风暴或缓慢移动、强烈倾斜的风暴可能不准确。在这些情况下,可能会对 VIL 值进行平均化,从而导致 VIL 密度降低。在这项研究中,大多数产生严重冰雹的低 VIL 密度风暴发生在快速移动的弓回波事件中,其中风暴运动和倾斜最大化。因此,快速移动/强烈倾斜风暴的阈值 VIL 密度值可能约为大于3.3 。对于缓慢移动的垂直风暴,阈值 VIL 密度值可能约为大于3.8-4.0。对于遥远的风暴,VIL 和 VIL 密度可能被高估了。
由于离散的高程扫描策略和产品分辨率,WSR-88D 回波顶部(反射率值 >18 dBZ)可能不准确。回声顶部可能会随着范围的变化而变化,尽管雷暴顶部没有实际变化。在 VCP 21 和靠近雷达的风暴中尤其如此,因为风暴中较高高度的采样较少,从而导致回波顶部高度截断。然而,VIL 密度受这种截断的影响并不大,因为风暴的反射率/VIL 是由其高度标准化的。通常,VCP 11 在估计 VIL 值和回声顶部方面比 VCP 21 做得更好。在本研究中,主要使用 VCP 21 (由于其比 VCP 11 更好的速度测量)。
与往常一样,验证也存在一些固有问题。该研究仅使用了经过验证的大型冰雹报告,以及经过人口稠密地区的非严重冰雹案例。然而,由于在最初的严重冰雹验证后缺乏后续电话,本研究中与某些雷暴相关的实际最大冰雹大小可能没有被记录下来。
VIL 密度仅表示高空的冰雹。这可能会导致 VIL Density 值与实际值不一致。在冰冻水平相当高的情况下(深暖云和亚云层),或者如果冰雹在下落时遇到大量的液态水,则可能会出现此问题,在这种情况下,融化可能会大大减少在地面观察到的冰雹大小。
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