吳翠紅，王珊珊

(武漢中心氣象臺(tái)，湖北武漢430074)

“6·18”江漢平原特大暴雨中尺度特征

吳翠紅，王珊珊

(武漢中心氣象臺(tái)，湖北武漢430074)

利用NCEP GFS再分析資料(分辨率0.5°×0.5°)以及地面、新一代天氣雷達(dá)等觀測資料，針對2011年6月18日江漢平原特大暴雨過程進(jìn)行中尺度特征分析。結(jié)果表明，江漢平原附近深厚的中尺度低渦是造成此次強(qiáng)降水的主要天氣系統(tǒng)，對流層中層和邊界層的干線以及地面中尺度低壓是其主要觸發(fā)機(jī)制，強(qiáng)大的西南急流發(fā)展為暴雨區(qū)提供了充足的水汽。雷達(dá)回波特征分析表明，0℃層以下大于45 dBz回波垂直伸展厚度、垂直液態(tài)含水量大小與10 min降水量有非常好的一致性。

特大暴雨;濾波;中尺度低渦;雷達(dá)回波;干線

0 引言

湖北省是我國暴雨多發(fā)省份之一，尤其汛期期間，暴雨強(qiáng)度大、突發(fā)性強(qiáng)、尺度小等特點(diǎn)，是目前預(yù)報(bào)的難點(diǎn)，暴雨災(zāi)害及其次生災(zāi)害常常給社會(huì)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此，暴雨成因及其預(yù)報(bào)技術(shù)方法一直是氣象科學(xué)家們研究的重點(diǎn)，也取得了大量的研究成果。陶詩言(1980)對我國出現(xiàn)的大暴雨天氣過程進(jìn)行了深入系統(tǒng)的分析，闡述了不同尺度(運(yùn)動(dòng))系統(tǒng)對暴雨的影響，對暴雨預(yù)報(bào)研究具有重要的指導(dǎo)性。暴雨天氣是一種中尺度現(xiàn)象，它是各種尺度大氣運(yùn)動(dòng)相互作用的產(chǎn)物。隨著現(xiàn)代氣象科技的進(jìn)步，我國新一代天氣雷達(dá)布網(wǎng)有利于捕捉暴雨中小尺度天氣系統(tǒng)的信息，加密降水量站信息可以及時(shí)準(zhǔn)確地跟蹤降水系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展，越來越準(zhǔn)確的數(shù)值預(yù)報(bào)技術(shù)是暴雨預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)的重要支撐。如20世紀(jì)80年代以來，有關(guān)我國暴雨雷達(dá)回波形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征的研究取得了若干有意義的成果(杜秉玉，1979;項(xiàng)經(jīng)魁，1990;徐雙柱和鄧秋華，1998)。張家國等(2011)以區(qū)域性暴雨為研究對象，對回波形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了系統(tǒng)性總結(jié)，概括了湖北省4類區(qū)域性暴雨雷達(dá)回波模型。Knupp et al.(1998)、Rigo and Llasat(2005)研究了雷達(dá)反射率因子變化和降水關(guān)系。Wan et al.(2010)研究了雷達(dá)反射率因子與雨強(qiáng)的動(dòng)態(tài)關(guān)系。馬紅等(2010)研究了逆風(fēng)區(qū)、組合反射率因子、回波頂高和垂直累積液態(tài)水含量等與暴雨對應(yīng)關(guān)系。周文志等(2011)、朱敏華等(2005)、蔣義芳等(2011)運(yùn)用雷達(dá)徑向速度資料分析了暴雨發(fā)生發(fā)展的環(huán)境變化特征以及低空急流信息等。俞小鼎等(2006)總結(jié)了我國雷達(dá)應(yīng)用的若干技術(shù)。此外，由于預(yù)報(bào)員不能直接從常規(guī)觀測資料中分析出中小尺度天氣系統(tǒng)信息，不少氣象學(xué)者采用了濾波處理方法，從中分離出暴雨發(fā)生的中尺度系統(tǒng)信息，取得了較好研究成果，如壽紹文等(2003)、陳忠明(1992)、李勁(1995)、毛文書等(2008)、張秀年和段旭(2006)、狄利華等(2008)通過該方法成功揭示了產(chǎn)生暴雨的中尺度天氣系統(tǒng)。本文將采用Barnes空間濾波方法，通過選擇適當(dāng)?shù)臑V波參數(shù)C、G，分離出影響此次天氣過程的中尺度天氣信息，揭示2011年6月18日江漢平原大暴雨過程的中尺度天氣系統(tǒng)演變及其觸發(fā)機(jī)制條件，同時(shí)，應(yīng)用高頻次雷達(dá)資料，分析研究雷達(dá)回波特征與強(qiáng)降水之間的關(guān)系。

1 天氣實(shí)況

6月17—18日湖北省中南部地區(qū)出現(xiàn)了大范圍大暴雨，圖1為2011年6月17日08時(shí)—19日08時(shí)(北京時(shí)間，下同)累積降水分布，共63個(gè)縣市降水達(dá)50 mm以上，其中29縣市降水超過100 mm，大暴雨中心在江漢平原，期間累積降水量仙桃為206 mm、潛江為202 mm。從逐小時(shí)降水量(圖略)分析發(fā)現(xiàn)，自17日下午開始，降水雨團(tuán)不斷在鄂西南生成發(fā)展，1 h降水量達(dá)30～40 mm，雨團(tuán)源源不斷向東移動(dòng)影響宜昌、荊州等地。18日01時(shí)以后，降水雨團(tuán)在江漢平原南部進(jìn)一步加強(qiáng)，并且東移減緩，最大1 h降水強(qiáng)度達(dá)95.7 mm，強(qiáng)降水中心在江漢平原一帶一直維持到11時(shí)，此后，降水雨團(tuán)迅速東移影響鄂東地區(qū)，所以造成湖北省一條準(zhǔn)東西向的暴雨到大暴雨帶。

圖1 2011年6月17日08時(shí)—19日08時(shí)湖北省累積降水量分布(單位:mm)Fig.1 The cumulative rainfall in Hubei Province from 08:00 BST 17 to 08:00 BST 19 June 2011(units:mm)

2 大尺度環(huán)流背景

17日20時(shí)(圖2a)，500 hPa有南北兩支低槽，南支槽位于重慶上空，緩慢東移，槽前西南氣流逐漸發(fā)展加強(qiáng)，北支槽位于山東—河南上空，其東移緩慢南壓帶動(dòng)華北冷空氣沿東路南下，與西南暖濕空氣在長江沿線交匯，槽前西南風(fēng)速最大達(dá)16 m·s－1，700 hPa低渦中心位于川東及重慶一帶，其切變線延伸至江漢平原，湖北位于700 hPa急流左前側(cè)，850 hPa存在兩條切變線，一條位于湖南北部，另一條位于鄂東北至安徽中部，整層大氣處于高溫高濕狀態(tài)。18日凌晨，西南急流開始加強(qiáng)，至18日08時(shí)(圖2b)，850 hPa湖南懷化出現(xiàn)了20 m·s－1西南急流核。隨高空低槽東移，引導(dǎo)邊界層低渦向東北移動(dòng)，低渦南部的西南風(fēng)得到繼續(xù)發(fā)展，表現(xiàn)為925 hPa形成一支16 m·s－1的西南急流軸，與此同時(shí)，湖北東北至安徽中部也發(fā)展了一支東北風(fēng)急流，兩支急流在江漢平原形成冷暖空氣的劇烈交匯。因此，500 hPa低槽東移導(dǎo)致西南氣流發(fā)展加強(qiáng)，促使大氣不穩(wěn)定性增強(qiáng)，也為強(qiáng)降水維持建立了水汽輸送通道，中低層切變線和邊界層兩支氣流劇烈交匯為江漢平原強(qiáng)降水的發(fā)展提供了有利的動(dòng)力抬升作用。

3 中尺度系統(tǒng)特征

3.1 雷達(dá)回波演變特征

通過對每隔6 min一次的長江中游雷達(dá)拼圖產(chǎn)品分析發(fā)現(xiàn)，17日20時(shí)，與500 hPa南支低槽相對應(yīng)，在雷達(dá)拼圖上有一條接近于南北走向的回波雨帶(圖3a)，回波帶南側(cè)不斷有中γ尺度對流單體生成發(fā)展北移，這預(yù)示著槽前南風(fēng)開始發(fā)展，有暖濕氣流源源不斷補(bǔ)充。18日凌晨01時(shí)，隨著西南氣流進(jìn)一步增強(qiáng)，冷空氣與暖濕氣流在江漢平原相遇，導(dǎo)致江漢平原南部低渦發(fā)展加強(qiáng)，表現(xiàn)在雷達(dá)回波圖上是一個(gè)結(jié)構(gòu)非常完整的中β尺度渦旋回波(圖3b)。同時(shí)，又受北支橫槽尾部東移擺動(dòng)，700 hPa上形成一條橫切變線，雷達(dá)回波沿著此切變線發(fā)展東移形成準(zhǔn)東西向的帶狀回波。至18日08時(shí)，渦旋回波與帶狀回波在江漢平原相結(jié)合，形成比較典型的渦帶回波結(jié)構(gòu)形態(tài)(圖3c)。在渦帶結(jié)合位置，雷達(dá)回波穩(wěn)定少動(dòng)、強(qiáng)度增強(qiáng)，形成了較長時(shí)間的強(qiáng)降水，這也是我省區(qū)域性暴雨的一種典型雷達(dá)回波結(jié)構(gòu)模型(張家國等，2011)。如圖3b、c所示，東部帶狀回波用藍(lán)色雙實(shí)線表示，江漢平原南部為渦旋狀回波，兩者結(jié)合處造成了潛江、仙桃等地連續(xù)4 h降水量大于40 mm的強(qiáng)降水，其中，18日09時(shí)仙桃市毛嘴鎮(zhèn)最大降水強(qiáng)度達(dá)95 mm·h－1。

18日12時(shí)以后，由于江漢平原南部低渦發(fā)展東移，整個(gè)湖北東部降水回波逐漸演變成渦旋結(jié)構(gòu)(圖3d)，暴雨主要發(fā)生在渦旋回波的頭部，即東側(cè)及南側(cè)，隨著暴雨回波向偏東北方向移動(dòng)，經(jīng)過的地方均造成了強(qiáng)降水，14時(shí)以后，500 hPa南支低槽東移，低渦快速東移出省，降水也逐漸減弱停止。

圖2 2011年6月17日20時(shí)(a)和18日08時(shí)(b)高空圖Fig.2 The upper-air chart at(a)20:00 BST 17 June 2011 and(b)08:00 BST 18 June 2011

圖3 2011年6月17日20時(shí)(a)、18日01時(shí)(b)、18日08時(shí)(c)和18日12時(shí)(d)雷達(dá)組合反射率因子拼圖(單位:dBz;D表示渦旋中心;藍(lán)色雙實(shí)線表示帶狀回波中心位置)Fig.3 The composite reflectivity at(a)20:00 BST 17，(b)01:00 BST 18，(c)08:00 BST 18 and(d)12:00 BST 18 June 2011(units:dBz;D denotes the vortex center，and the blue double line denotes the center of band echo)

3.2 中尺度流場特征

采用Barnes空間濾波方法，對NCEP GFS 0.5°×0.5°再分析場、地面實(shí)況風(fēng)場及地面實(shí)況氣壓場資料進(jìn)行尺度分離處理，通過選取合適的濾波參數(shù)，嘗試揭示產(chǎn)生此次大暴雨的中小尺度天氣系統(tǒng)信息，并解釋雷達(dá)回波的演變特征，具體濾波方案如下。

1)網(wǎng)格點(diǎn)的初估值

其中:F0(i，j)為網(wǎng)格點(diǎn)初估值;F(xk，yk)為網(wǎng)格點(diǎn)周圍第k個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)值(或站點(diǎn)值);Wk為第k點(diǎn)的權(quán)重函數(shù);rk為第k個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)到網(wǎng)格點(diǎn)的距離;m為總網(wǎng)格點(diǎn)數(shù);C為權(quán)重常數(shù)。對于地面站點(diǎn)資料，再將F0(i，j)插值到站點(diǎn)上，得到F0(xk，yk)。

2)對網(wǎng)格點(diǎn)初估值訂正

其中:F(i，j)即為格點(diǎn)分析值;F0(i，j)是由(1)式求得格點(diǎn)的初估值;D(xk，yk)為格點(diǎn)周圍第k個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)值(站點(diǎn)值)F(xk，yk)與初估值F0(xk，yk)之差，F(xiàn)0(xk，yk)可以通過(1)式求得;W'k為修正權(quán)重函數(shù);G為小于1的常數(shù)。

3)帶通濾波結(jié)果

F(i，j)即得到的低通濾波場，由于低通濾波器對不同的濾波常數(shù)C和G有不同的濾波性能，本文NCEP GFS資料濾波方案中選擇兩組濾波常數(shù)C1=6 000，C2=50 000，使兩個(gè)低通濾波器F1(i，j)、F2(i，j)分別保留中尺度以上和大尺度以上的波動(dòng)信息，其中G=0.3，最大響應(yīng)波長λmax=500 km，然后用F1(i，j)減去F2(i，j)，即得帶通濾波場。文中地面資料的濾波方案系數(shù)取值為C1=1 000，C2=6 000，G=0.3，最大響應(yīng)波長λmax=200 km。

圖4a、b為17日20時(shí)NCEP GFS資料經(jīng)過帶通濾波得到的中尺度流場以及與雷達(dá)組合反射率因子拼圖產(chǎn)品的疊加顯示，可以看出，850和925 hPa宜昌西部有一個(gè)中尺度輻合中心，與恩施強(qiáng)降水源地有較好的對應(yīng)關(guān)系。到18日02時(shí)，925 hPa中尺度輻合中心向北偏東方向移動(dòng)至荊州南部，對應(yīng)雷達(dá)回波圖上是中β尺度的渦旋結(jié)構(gòu)形態(tài)，同時(shí)，700 hPa流場上也有明顯變化，即江漢平原南部至鄂西南一帶出現(xiàn)東西走向的輻合線(圖4c、d)，正是由于這條輻合帶存在，使得在恩施產(chǎn)生的降水雨團(tuán)沿著輻合線東移，不斷匯聚到江漢平原南部中β渦旋回波當(dāng)中，形成雨團(tuán)列車效應(yīng)，造成了恩施—荊州南部持續(xù)的強(qiáng)降水。

從NCEP GFS格點(diǎn)風(fēng)場資料分析可知，18日08時(shí)500 hPa上江漢平原以東是一致的槽前西南風(fēng)，但是，經(jīng)過濾波處理后的中尺度流場上，可清晰地看出位于江漢平原潛江附近存在一個(gè)氣旋輻合中心，江漢平原以東則是一條中尺度輻合帶，恰好與雷達(dá)渦旋回波中心和帶狀回波的位置相對應(yīng)(圖4e)，說明500 hPa槽前中β尺度的氣旋系統(tǒng)分裂東移，為降水發(fā)展加強(qiáng)提供了上升動(dòng)力作用。700 hPa上(圖4f)，對應(yīng)500 hPa低渦位置略偏西的地方也存在一個(gè)低渦中心，其后部南風(fēng)和北風(fēng)之間的輻合切變，導(dǎo)致了西南方向?qū)α餍詭罨夭ǖ陌l(fā)生發(fā)展。由此可見，通過濾波尺度分離之后，可以很好地揭示了造成此次強(qiáng)降水發(fā)生發(fā)展的中尺度天氣系統(tǒng)，直接影響著此次強(qiáng)降水的發(fā)生、發(fā)展和移動(dòng)。

3.3 地面中尺度氣壓場特征

地面氣壓場經(jīng)過帶通濾波之后，清晰可見地面中尺度低壓帶的分布與活動(dòng)，圖5是6月18日02時(shí)雷達(dá)回波與地面擾動(dòng)氣壓場疊加，在江漢平原南部有一明顯的低值中心，低值中心的發(fā)展導(dǎo)致了地面輻合上升運(yùn)動(dòng)，與上空500 hPa低渦相呼應(yīng)，形成此處大氣強(qiáng)烈的上升運(yùn)動(dòng)，從而使降水回波得到發(fā)展加強(qiáng)并持續(xù)。在地面氣壓低值中心附近雷達(dá)回波發(fā)展也最強(qiáng)、最密實(shí)，達(dá)55 dBz，因此，地面中尺度低壓發(fā)展為江漢平原強(qiáng)降水提供了有利的觸發(fā)條件。

3.4 干線特征

通過分析各層露點(diǎn)溫度分布特征發(fā)現(xiàn)，此次過程先后受到了兩次干線影響，首先是17日20時(shí)到18日02時(shí)，受對流層中層500 hPa干侵入影響，期間四川上空南支低槽穩(wěn)定少動(dòng)，露點(diǎn)鋒區(qū)處在重慶與湖北的交界處，槽后干空氣中心露點(diǎn)溫度值為－27℃，受槽后西北氣流引導(dǎo)，此干空氣不斷穿過露點(diǎn)鋒區(qū)侵入到槽前暖濕氣團(tuán)當(dāng)中，產(chǎn)生擾動(dòng)，是導(dǎo)致鄂西南源源不斷觸發(fā)形成中尺度雨團(tuán)(圖6a)的主要原因。其次是18日02—14時(shí)，江漢平原北部偏東風(fēng)急流的發(fā)展加強(qiáng)，和南部西南氣流的同時(shí)發(fā)展，使江漢平原附近的露點(diǎn)鋒生(又稱干鋒生)得到迅速發(fā)展，經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，18日08時(shí)江漢平原南部露點(diǎn)鋒生函數(shù)大值中心達(dá)30 K·hPa－1·s－3(圖略)，導(dǎo)致了大氣不穩(wěn)定性也迅速增強(qiáng)，是江漢平原強(qiáng)降水發(fā)展與維持的又一主要原因。由圖6b可以看出，強(qiáng)回波主體主要是沿著露點(diǎn)鋒區(qū)附近靠近濕區(qū)一側(cè)發(fā)展加強(qiáng)。

圖4 2011年6月17日20時(shí)850 hPa(a)、925 hPa(b)中尺度流場、18日02時(shí)700 hPa(c)、925 hPa(d)和18日08時(shí)500 hPa(e)、700 hPa(f)中尺度流場與雷達(dá)組合反射率因子疊加圖(雷達(dá)組合反射率因子單位:dBz;紅色圓圈表示輻合中心;紅色雙實(shí)線表示輻合帶)Fig.4 The mesoscale flow fields at(a)850 hPa and(b)925 hPa at 20:00 BST 17 June 2011;the mesoscale flow fields and composite reflectivities at(c)700 hPa and(d)925 hPa at 02:00 BST 18 June 2011;the mesoscale flow fields and composite reflectivities at(e)500 hPa and(f)700 hPa at 08:00 BST 18 June 2011(The unit of composite reflectivity is dBz;The red circle denotes the convergence center，and the red solid double line denotes the convergence zone)

3.5 雷達(dá)徑向速度場特征

3.5.1 徑向速度場輻合特征

通過對荊州雷達(dá)資料分析發(fā)現(xiàn)，1.5°仰角徑向風(fēng)場具有暖平流和輻合相結(jié)合的特征。強(qiáng)降水開始前，荊州雷達(dá)50 km距離范圍內(nèi)為一致的偏東風(fēng)，到17日23時(shí)，雷達(dá)徑向風(fēng)場結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，變成“S”形暖平流結(jié)構(gòu)，并形成風(fēng)場輻合(圖略)，這種徑向風(fēng)場結(jié)構(gòu)表明有利于底層水汽的輸送和輻合抬升。至18日01時(shí)51分，在1.5 km以下，零速度線彎向正速度區(qū)的順轉(zhuǎn)程度明顯大于彎向負(fù)速度的順轉(zhuǎn)程度(圖7a)，即低層入流面積遠(yuǎn)大于出流面積，表明低層輻合在增強(qiáng)，這種風(fēng)場特征持續(xù)到18日08時(shí)才逐漸被破壞，此時(shí)，降水東移到了荊州以東地區(qū)。

3.5.2 低空急流特征

從17日22時(shí)開始，雷達(dá)徑向速度圖上可以觀測到西南低空急流經(jīng)過荊州上空，速度最大中心達(dá)26 m·s－1，高度在2.7 km，同時(shí)在近地面觀測到一支東風(fēng)急流，高度在0.5 km，最大速度為15 m·s－1。一方面，近地層的東風(fēng)急流有利于西南急流沿著其爬升，加強(qiáng)上升運(yùn)動(dòng)，另一方面，干冷氣團(tuán)與暖濕氣團(tuán)的交匯，產(chǎn)生了中尺度系統(tǒng)擾動(dòng)觸發(fā)作用。西南低空急流在荊州上空維持了近7 h，急流附近造成了約5 h的較強(qiáng)降水，到18日05時(shí)急流位置發(fā)生了改變，急流軸線移到測站東南方向50 km的位置，降水中心也隨著向東偏移。

圖6 2011年6月18日02時(shí)500 hPa(a)和08時(shí)925 hPa(b)風(fēng)場(m/s)、露點(diǎn)場(℃;等值線)與雷達(dá)組合反射率因子(dBz)疊加圖Fig.6 The GFS wind field(m/s)，dew point(isoline;℃)and composite reflectivity(dBz)at(a)500 hPa at 02:00 BST and(b)925 hPa at 08:00 BST 18 June 2011

圖7 2011年6月18日01時(shí)51分荊州雷達(dá)1.5°徑向速度圖(a;m/s)和雷達(dá)組合反射率因子圖(b;dBz)Fig.7 (a)1.5°base radial velocity(m/s)and(b)composite reflectivity(dBz)of Jingzhou radar at 01:51 BST 18 June 2011

3.5.3 逆風(fēng)區(qū)特征

進(jìn)一步分析荊州雷達(dá)18日00—05時(shí)的徑向速度圖可以發(fā)現(xiàn)，在強(qiáng)降水回波移動(dòng)路徑的前側(cè)均有徑向速度大值區(qū)，而在后側(cè)均有逆風(fēng)區(qū)，強(qiáng)的回波帶就在徑向速度大值區(qū)和逆風(fēng)區(qū)之間，徑向速度相對大值區(qū)內(nèi)有水汽輻合、質(zhì)量輻合或較強(qiáng)的上升運(yùn)動(dòng)，逆風(fēng)區(qū)內(nèi)有下沉運(yùn)動(dòng)，這兩個(gè)反向速度中心構(gòu)成了一側(cè)為輻合、另一側(cè)為輻散的中γ尺度垂直環(huán)流圈，有利于對流單體的維持與發(fā)展(肖艷嬌等，2005)。由圖7可以看出，在公安地區(qū)有一對徑向速度大值區(qū)和逆風(fēng)區(qū)的對稱環(huán)流，而強(qiáng)回波帶就位于這兩個(gè)速度中心之間(圖7中藍(lán)色實(shí)線)，這種情況在公安和石首地區(qū)維持了5 h之久，正是這種垂直環(huán)流的長時(shí)間維持造成了江漢平原南部的強(qiáng)降水。

3.6 雷達(dá)回波垂直剖面特征

Dosewell et al.(1996)指出短時(shí)暴雨是由相對較高的降水率和相對較長的時(shí)間造成的。本次大暴雨雷達(dá)強(qiáng)回波中心在50～60 dBz之間，持續(xù)時(shí)間也比較長，從回波垂直剖面分析，大于45 dBz的回波伸展高度普遍在5 km以下，最高達(dá)7 km高度，但此高度持續(xù)時(shí)間很短暫。蔣義芳等(2011)也在一次特大暴雨過程分析中發(fā)現(xiàn)，暴雨回波的典型特征是強(qiáng)回波核總是位于云體的中下部。以公安縣南平鎮(zhèn)為例，對6月17日23時(shí)—18日03時(shí)期間每10 min降水量和雷達(dá)組合反射率因子、VIL(vertically integrated liquid，垂直累積液態(tài)含水量)、45 dBz強(qiáng)度回波的高度與厚度進(jìn)行了對比分析(圖8)。10 min降水量資料顯示降水有兩個(gè)峰值階段，第一個(gè)峰值出現(xiàn)在17日23時(shí)30分—23時(shí)50分，第二個(gè)峰值為18日00時(shí)50分—02時(shí)00分，從圖8a可以看出第二階段的降水持續(xù)時(shí)間長、強(qiáng)度大，對應(yīng)著雷達(dá)反射率因子大小也有兩個(gè)峰值階段，但是，盡管兩個(gè)階段的雷達(dá)強(qiáng)度都在50 dBz以上，其10 min降水量卻相差兩倍之多，這說明了僅依據(jù)雷達(dá)回波強(qiáng)度大小來判斷降水量大小會(huì)存在較大偏差。

為進(jìn)一步揭示雷達(dá)多種產(chǎn)品特征與10 min降水量的關(guān)系，分析了大于45 dBz的回波頂高和底高(圖8b)，發(fā)現(xiàn)6月17日23時(shí)—18日03時(shí)期間，大于45 dBz回波高度基本上都在0℃層以下，說明該階段大于45 dBz的降水云團(tuán)內(nèi)部基本上是由液態(tài)粒子。從垂直剖面可見，大于45 dBz強(qiáng)度的回波垂直厚度與10 min降水量有較好的對應(yīng)關(guān)系，第一次降水峰值期間對應(yīng)回波厚度在3 km以下，而第二次峰值對應(yīng)回波厚度在3 km以上，最大7 km厚度時(shí)刻對應(yīng)的10 min降水量也最大，為21.1 mm，這說明越厚的強(qiáng)回波是大氣水汽越充足的表征，也對應(yīng)著更高效率的降水。

8c顯示的是VIL值與10 min降水量對應(yīng)關(guān)系，VIL變化與10 min降水量大小有非常好的一致性，VIL值越大10 min降水量也越大。由此可見，僅憑回波強(qiáng)度判斷降水強(qiáng)度會(huì)帶來較大偏差，應(yīng)將雷達(dá)回波強(qiáng)度、強(qiáng)回波厚度、VIL值綜合起來判別降水強(qiáng)度才更加合理與準(zhǔn)確。

4 結(jié)論

1)干線作用是此次大暴雨過程持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣的重要中尺度天氣系統(tǒng)，500 hPa的干侵入擾動(dòng)是鄂西南源源產(chǎn)生雨團(tuán)的主要影響系統(tǒng)，925 hPa的干鋒生使得大氣不穩(wěn)定加強(qiáng)，觸發(fā)鋒區(qū)附近對流回波產(chǎn)生發(fā)展，是江漢平原強(qiáng)降水維持與加強(qiáng)的主要影響系統(tǒng)之一。

圖8 2011年6月17—18日南平鎮(zhèn)10 min降水量與雷達(dá)組合反射率因子(a)、45 dBz回波高度(b;黑色箭頭表示大于45 dBz的回波頂高和底高)、VIL(c)的關(guān)系Fig.8 Relationship of the 10 min rainfall with(a)composite reflectivity，(b)45 dBz echo height and(c)VIL from 17 to 18 June 2011 in Nanping(The black arrows indicate the top and bottom echo above 45 dBz in Fig.8 b)

2)經(jīng)過帶通濾波后的中尺度擾動(dòng)場，可以較好地揭示大暴雨發(fā)生發(fā)展的動(dòng)力機(jī)制特征。500～925 hPa的中尺度氣旋和輻合帶是直接造成這次大暴雨的中尺度天氣系統(tǒng)，地面中尺度低壓和兩支急流的匯合則是主要觸發(fā)擾動(dòng)機(jī)制，低空急流發(fā)展加強(qiáng)為暴雨區(qū)建立了水汽輸送通道。

3)本次暴雨過程的雷達(dá)回波為渦旋回波與帶狀回波相結(jié)合的渦帶型結(jié)構(gòu)，強(qiáng)降水主要發(fā)生在渦帶結(jié)合部位。

4)雷達(dá)徑向速度圖上“零”線的變化可以預(yù)示底層氣流輻合抬升和底層水汽的輸送特征，徑向速度相對大值區(qū)與其附近的逆風(fēng)區(qū)的維持特征，對判斷強(qiáng)降水持續(xù)與發(fā)展有較好指示作用。

5)綜合考慮強(qiáng)的反射率因子、高VIL值，以及強(qiáng)回波高度與厚度，有助于準(zhǔn)確判斷降水強(qiáng)度，大于45 dBz回波在0℃層以下且厚度越厚，對應(yīng)降水效率越高。

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Mesoscale characteristics of the torrential rain over the Jianghan Plain in Hubei Province on 18 June

WU Cui-hong，WANG Shan-shan

(Wuhan Central Meteorological Observatory，Wuhan 430074，China)

The NCEP GFS reanalysis data(resolution of 0.5°×0.5°)and surface observation and Doppler radar data were used to analyze the mesoscale systems of the torrential rain which occurred over the Jianghan Plain in Hubei on 18 June.Results show that the torrential rain was mainly caused by the deep low vortex over the Jianghan Plain，the dry line in the middle troposphere-boundary layer and mesoscale low pressure on surface were the main trigger mechanism，and the southwest jet offered sufficient vapor for the rain.After studying the radar echoes feature，it is found that the rain intensity was in good consistency with the vertical thickness of radar reflectivity factor above 45 dBz under 0℃level and with the vertical integrated liquid value.

torrential rain;wave filtering;mesoscale vortex;radar echo;dry line

P458

A

1674-7097(2012)06-0746-08

2011-10-13;改回日期:2012-09-20

公益性行業(yè)(氣象)科研專項(xiàng)(GYHY(QX)200906003)

吳翠紅(1969—)，女，江蘇興化人，高級工程師，研究方向?yàn)槎虝r(shí)臨近預(yù)警和中尺度天氣分析，wuch_wh@yeah.net.

吳翠紅，王珊珊.2012.“6·18”江漢平原特大暴雨中尺度特征［J］.大氣科學(xué)學(xué)報(bào)，35(6):746-753.

Wu Cui-hong，Wang Shan-shan.2012.Mesoscale characteristics of the torrential rain over the Jianghan Plain in Hubei Province on 18 June［J］.Trans Atmos Sci，35(6):746-753.(in Chinese)

(責(zé)任編輯:張福穎)