從本篇文章開始介紹反射率因子圖（即雷達回波強度圖）的分析與識別方法。
- 7.0 雷達回波的分類
- 7.1 層狀雲降水回波
- 7.2 積狀雲降水回波（對流性降水回波）
- 7.3 層積混合降水回波
- 7.4 零度層亮帶
- 7.5 晴空回波
7.0 雷達回波的分類
雷達回波可分為氣象回波和非氣象回波：
這篇文章先介紹氣象回波，下一篇再介紹非氣象回波。
7.1 層狀雲降水回波
層狀雲降水回波是一般由高層雲或雨層雲形成的回波，一般由低壓、鋒面、高空低渦、切變線所形成。
層狀雲降水回波的特徵有：
- 回波比較均勻，呈彌散狀分佈，有時呈大的片狀結構和絲條狀結構；
- 回波區的範圍較大，邊緣模糊或破碎；
- 回波區內無明顯的塊狀結構，反射率因子的變化梯度較小，回波強度一般不超過 30dBz；
- 回波變化比較緩慢，過程維持時間相對較長；
- 當雷達天線仰角抬高時，有時可觀測到以測站為中心的零度層環狀亮圈（左圖 PPI 就存在零度層亮帶，詳見 7.4 節）；
- RHI 上，中高緯的回波高度一般要低於 6km。
除此之外，降雪回波一般也屬於層狀雲回波，水平範圍大，回波強度弱，10~15dBZ。降雪回波的頂高比層狀雲的高度要低，且平整，但一般無零度層亮帶。
7.2 積狀雲降水回波（對流性降水回波）
積狀雲降水通常被稱為對流性降水，具體來說是當對流發展到一定程度時，雲中的降水粒子已不能被上升氣流所託持而降落形成的。這種對流性降水的特點是範圍小、強度大、分佈不均勻、持續時間短、隨時間變化迅速。一般在鋒面上、冷鋒前暖區、副高西北邊緣、颱風外圍等地方可能會存在對流性降水回波。
強對流天氣就是發生在這種對流雲系或單體對流雲塊中，在氣象上屬於中小尺度天氣系統，常伴有雷雨大風、冰雹、龍捲風、區域性強降雨等強烈對流性災害天氣。
積狀雲降水回波的特徵有：
- 由許多分散的回波單體組成，隨著不同的天氣過程排列成條帶狀、離散狀或其它形狀；
- 回波單體的結構比較密實，邊界清晰，稜角分明，呈塊狀結構；
- 回波強度較強，最強的回波可大於 50dBz；
- 單體水平尺度不大，一般只有幾公里到一百公里；
- 呈柱狀結構，垂直伸展大於水平伸展，在 RHI 上可以看到柱狀回波；
- 很少有零度層亮帶特徵；
- 若是強烈的單體，其回波頂部呈砧狀，可能觀測到雲頂上衝、穹窿（又稱為有界弱回波區，BWER）、回波牆、懸掛回波、旁瓣回波、三體散射回波（TBSS）等特徵（後面文章會專門介紹這些強雷暴的回波特徵），回波頂較高，厚度 6~ 7km，最高 18 ~ 20km。
7.3 層積混合降水回波
純粹的層狀雲降水回波並不多見，通常是層狀雲和積雲的混合降水回波，也稱為層積混合降水回波。這種回波常見於高空低槽、低渦、切變線和地面靜止鋒。下圖所展示的梅雨鋒就是一種靜止鋒。
層積混合降水回波的特徵有：
- 呈絮狀回波，結構不均勻，強度可達 40dBz 以上，但強度一般沒有對流性降水的大；
- 持續時間長，常產生暴雨、連續性暴雨和大暴雨；
- 分佈範圍大，邊緣破碎，沒有明顯的邊界；
- 有時層狀雲回波和積狀雲回波的特徵是共存的：有不連續均勻的亮帶，且在 RHI 上柱狀回波高低起伏。
- 回波中鑲嵌著一個個密實的團體，有時強回波團塊排列成一條短帶。
7.4 零度層亮帶
上面提到了很多次“零度層亮帶”這個詞，現在我們就來正式介紹一下吧。
在層狀雲降水或層狀雲積雲混合降水的反射率回波中，我們通常可以看到一種特殊的降水回波，即以雷達為中心的高反射率圓環，並且其出現的高度所在高度在 0℃ 附近，它被稱之為“零度層亮帶”。通常在高於 2.4° 仰角上比較明顯。
【問題一】為什麼在 0℃ 層附近容易出現反射率因子大的情況，而其他高度卻不會呢？
不妨考慮降水粒子下降到不同層的情況：
- 降水粒子在 0˚C 層以上：較大的降水粒子大多為冰晶和雪花，過冷水滴因為尺度較小對反射率因子的貢獻不大。
- 降水粒子在 0℃ 層附近（即 0℃ 層以下幾十米到幾百米的高度上）：此時降水粒子剛發生融化，其表面出現一層水膜，使得粒子的後向散射能力增強，但尺寸沒怎麼變化。回顧我們介紹電磁波散射的那篇文章，由反射率公式可知，散射能力增強，反射率因子也會增加。同時，冰晶和雪花在下降過程中，有強烈的碰並聚合作用，導致粒子尺度增加，反射率因子也會隨之增加。
- 降水粒子在 0˚C 層往下：當冰晶和雪花繼續下降至完全融化為水滴時，其尺度會減小；同時大水滴的下落速度增大，使單位體積內水滴個數減少，使得反射率因子降低。
【問題二】隨著雷達仰角的增加，亮帶就越顯著，而且寬度越來越小，與雷達的距離越來越近。為什麼會這樣呢？
上圖展示的是電磁波的波束寬度隨雷達仰角的變化情況，從該圖可得知：
- 第一，零度層的高度是大致不變的。於是，對於低仰角的雷達，需要在距雷達更遠的距離才能觀測到零度層亮帶，而高仰角則可以在更近的距離觀測到。
- 第二，當雷達仰角更低時，觀測的距離就會更遠，電磁波的波束寬度就會增加，回波的空間解析度降低，使得亮帶的回波特徵被平滑，強度減弱。
【問題三】亮帶層對降水觀測有什麼作用嗎？有幾點：
- 是層狀雲降水的典型特徵；
- 表明亮帶上面是雪花和冰晶，且不存在強烈對流和湍流；
- 容易確定 0°C 高度，且說明存在明顯的冰水分界線。
【問題四】為什麼在積狀雲降水（對流性降水）回波中很難看到亮帶層？
零度層亮帶是冰水分界線，上面是雪，下面是水，對流發生時上升運動較強，使得冰和水的分界線就不再明顯，所以很難觀測到零度層亮帶。
最後需要補充的一點是，有時非降水的雲也會產生零度層亮帶，但回波強度很小，不足 10dBZ，其形成與降水回波中零度層亮帶的形成原因是類似的。
7.5 晴空回波
在衛星雲圖上是晴空區，但在雷達回波圖卻存在著 0~10dBZ 的弱回波，距離雷達很近，且高度一般在 2~3km 以下，那麼這種晴空回波是如何產生的呢？這裡有兩種說法：
- 一種解釋是晴空湍流造成大氣折射指數的變化，使得電磁波發生散射作用；
- 另一種解釋是由於低層大氣中的昆蟲、灰塵、穀殼和其他微粒的散射所導致的，這也是主流解釋。在雷達探測的每一個畫素點內，只要有少量的幾個昆蟲即可出現一定值的反射率因子。