双线偏振天气雷达是新一代天气雷达的发展趋势,利用双偏振雷达探测除获得常规参量外还可获得偏振参量,对这些参数进行分析、反演,可以判断降水粒子的形状、尺寸大小、相态分布、空间取向以及降水类型等更丰富的晴空、云和降水的微物理信息。大气是包含各种形式能量的一个综合系统,研究三维空间特别是垂直方向上大气动力、热力和水汽条件及其演变,深入理解强对流天气发生前的大气能量结构,有助于提取强对流天气发生前的先兆信息,弥补常规天气分析方法中对小尺度天气三维结构分析的不足。因此本文关注研究大气垂直结构特征,利用探空资料、卫星云图等,分析不同天气条件下的双偏振雷达回波特征,根据回波性质分为非降水回波和降水回波。非降水回波部分对晴空回波和海浪回波个例特征总结,并尝试分析其机理,降水回波部分选取大暴雨和暴雪过程个例分析,从不同的角度探讨,从PPI到RHI扫描资料,从常规参量到偏振参量,分析天气过程的成因及水凝物相态演变。主要结论如下:(1)大气温、压、湿梯度造成折射指数分布不均以及背景风场引起的湍流增强,均可造成晴空回波,其回波机理为湍流散射,差分反射率因子受到多普勒效应的影响,在风场及大气湍团干湿特性不同的情况下,晴空回波的差分反射率因子呈现不同的特征;海浪回波的偏振参量特征为其ρHv值在0.8以下,ZDR和ΦDP数据杂乱不均,借助偏振量特征在降水回波中易于识别;(2)借助偏振量可区分粒子相态并估测降水量的大小,每个偏振量都有贡献,其中ZDR与降水强度有较好的对应关系,ρHV对融化层识别较为敏感,KDP对暴雨的区分度较好,但又各有其局限性,在实际预报中可将几个参量结合起来使用;(3)可借助雷达资料对暴雪不同阶段风场及动力条件进行分析,同时根据偏振参量对降雪不同阶段粒子相态进行判别:初始阶段以湿雪为主,层状云呈现分层的结构;从初始阶段到成熟阶段由湿雪向干雪转变,液态粒子向冰相粒子转化;消散阶段由干雪转变为湿雪。研究结果不仅有助于了解大气的结构和演变,而且有助于加深对不同回波形成机理的理解,对雷达回波的质量控制及灾害性天气预报均有重要意义。