摘要 氣象衛(wèi)星資料在天氣分析與研究方面均取得了大量的成果，特別是為降水估計(jì)提供了非常有用的幫助，在此通過(guò)對(duì)FY2D氣象衛(wèi)星資料和產(chǎn)品的特征分析揭示造成異常降水的原因，力圖推動(dòng)衛(wèi)星資料和產(chǎn)品在天氣預(yù)報(bào)，特別是重大災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮衛(wèi)星監(jiān)測(cè)資料的優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞 大暴雨；衛(wèi)星云圖；資料應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào) S161.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）17-05594-04

Abstract Satellite data have been widely used in both weather analysis and weather research. Especially， they provided very useful helps to the estimates of precipitations. This thesis tries to find out the reasons of abnormal rainfalls through the analysis to FY2D satellite data and the characteristics of productions， in order to promote the applications of satellite data and productions in weather forecast， especially during the forecast of disastrous weather. Forecast should give full play to the advantages of satellite monitoring data.

Key words Downpour； Satellite cloud pictures； Application of data

大暴雨預(yù)報(bào)是災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，隨著數(shù)值預(yù)報(bào)產(chǎn)品的發(fā)展，災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)能力有了很大程度提高，依據(jù)對(duì)模式預(yù)報(bào)產(chǎn)品及常規(guī)資料的分析和判斷，災(zāi)害性天氣過(guò)程基本不會(huì)空?qǐng)?bào)或漏報(bào)，但定點(diǎn)、定量、定時(shí)預(yù)報(bào)能力還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足公共氣象服務(wù)特別是決策氣象服務(wù)的需求。

目前FY2系列衛(wèi)星為天氣預(yù)報(bào)業(yè)務(wù)提供了大量的衛(wèi)星資料和產(chǎn)品，特別是在海洋和觀測(cè)資料稀少的地區(qū)，衛(wèi)星資料發(fā)揮了不可替代的作用，研究表明運(yùn)用氣象衛(wèi)星資料可以準(zhǔn)確預(yù)報(bào)臺(tái)風(fēng)（熱帶氣旋）強(qiáng)度和移動(dòng)路徑，在海霧監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)方面均取得了重大進(jìn)展[1-2]。不少氣象專(zhuān)家學(xué)者根據(jù)衛(wèi)星產(chǎn)品研發(fā)短時(shí)、臨近預(yù)報(bào)中定點(diǎn)、定量、定時(shí)預(yù)報(bào)方法， 特別是將衛(wèi)星資料和雷達(dá)產(chǎn)品相結(jié)合進(jìn)行本地化研究，來(lái)提高強(qiáng)降水預(yù)報(bào)水平，取得了大量研究成果[3-6]，然而目前基礎(chǔ)業(yè)務(wù)臺(tái)站對(duì)衛(wèi)星資料的應(yīng)用水平還不高，衛(wèi)星云圖僅僅是常

規(guī)天氣分析和預(yù)報(bào)的輔助資料，甚至被忽略，筆者通過(guò)對(duì)

FY2D

氣象衛(wèi)星資料和產(chǎn)品的特征分析揭示造成異常降水的原因，力圖推動(dòng)衛(wèi)星資料和產(chǎn)品在重大災(zāi)害性天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用，充分發(fā)揮衛(wèi)星監(jiān)測(cè)資料的優(yōu)勢(shì)。

1 天氣慨況

2012年5月12日受高空低槽和中低層切變影響，贛北出現(xiàn)了2012年入汛以來(lái)最強(qiáng)的降水過(guò)程，11日20：00～12日20：00有9個(gè)國(guó)家站達(dá)到大暴雨，21個(gè)國(guó)家站暴雨，6 h最大降水量146.8 mm，11：00～12：00 4站強(qiáng)降水，降水集中在12日09：00～19：00，這次降水過(guò)程歷時(shí)時(shí)間短、雨強(qiáng)大（圖1）。據(jù)江西省民政廳報(bào)告，此次降水引發(fā)的洪澇災(zāi)害造成南昌、九江、宜春、新余等9市50個(gè)縣（區(qū)、市）114.2萬(wàn)人受災(zāi)，2人死亡，緊急轉(zhuǎn)移安置3.1萬(wàn)人，6 700余間房屋倒塌或嚴(yán)重?fù)p壞，農(nóng)作物受災(zāi)面積8.8萬(wàn)hm2，其中絕收0.5萬(wàn)hm2，直接經(jīng)濟(jì)損失10.7億元。

九江市修水縣同樣遭受這次罕見(jiàn)大暴雨的襲擊，全縣30個(gè)自動(dòng)站平均降水量達(dá)97.8 mm，有5個(gè)站大于150 mm，12個(gè)站大于100 mm，9個(gè)自動(dòng)站1 h降水量>30 mm，其中黃龍自動(dòng)站5 h降水量達(dá)141.2 mm，強(qiáng)降水引發(fā)修水西部大橋、余段、水源、古市、全豐、月塘等鄉(xiāng)鎮(zhèn)五十多個(gè)村發(fā)生山體滑坡、泥石流災(zāi)害，306省道等交通要道近20處阻塞，50余座橋梁被損毀，900多間房屋倒塌，部分河堤損毀，居民房屋被淹，四千余人轉(zhuǎn)移。

2 天氣形勢(shì)

11日20：00 500 hPa（圖2a）自貝加爾湖至河西走廊有一長(zhǎng)波槽，槽底分裂出一支短波槽位于陜西中部至四川西北部，與湖北西部至湖南西北部的另一支短波槽形成階梯槽，由于副高強(qiáng)度弱，584 dagpm線位于華南沿海，暖濕氣流沿584 dagpm線西北側(cè)北上，短波槽東移過(guò)程中合并；12日08：00自重慶—江西西北部形成一寬廣槽區(qū)，高空槽在東移過(guò)程中攜帶冷空氣南下，冷暖空氣交匯于湘中北—江西北部，此時(shí)湘中北—江西北部正好處于高空急流出口處右側(cè)。700 hPa河套東部—川西有一條東北—西南向切變線，切變線西端有一中心為300 dagpm低渦，低渦沿著切變線東移并加深，其南側(cè)西南風(fēng)加強(qiáng)，風(fēng)速加大，形成一支西南風(fēng)急流，急流軸上最大風(fēng)速由10 m/s（11日20：00）增大至20 m/s（12日08：00），急流軸頂端伸至贛西北，建立一條強(qiáng)盛的水汽通道，將華南沿海的暖濕氣流源源不斷地向大暴雨區(qū)上空輸送，為大暴雨的產(chǎn)生提供了充沛的水汽條件（圖2b）。850 hPa，11日20：00～12日08：00冷暖空氣勢(shì)力迅速加強(qiáng)，切變線兩側(cè)風(fēng)速加大，強(qiáng)盛的東北風(fēng)與西南風(fēng)對(duì)峙于湖南北部（圖2c），12日20：00隨著冷空氣的進(jìn)一步南移，500 hPa轉(zhuǎn)為西北風(fēng)，850 hPa切變線南壓至湖南、江西南部，降水強(qiáng)度、范圍隨之南移（圖2d）。

3 衛(wèi)星云圖

3.1 對(duì)流云團(tuán)

5月11日15：30在貴州西北部赫章縣境內(nèi)有一圓點(diǎn)雷暴云團(tuán)A初生，結(jié)構(gòu)密實(shí)，邊界光滑，剛一生成云頂溫度就達(dá)-65 ℃，之后的幾個(gè)小時(shí)內(nèi)此云團(tuán)進(jìn)一步發(fā)展，云頂溫度降低，范圍擴(kuò)大，沿著切變線向東北方向移動(dòng)；19：30四川九龍縣、樂(lè)山市和云南綏江縣分別有3個(gè)顆粒狀雷暴單體生成，它們邊發(fā)展加強(qiáng)邊東移，于22：00合并成雷暴云團(tuán)B，云團(tuán)A和云團(tuán)B在東移過(guò)程中有一個(gè)共同特點(diǎn)，云頂溫度不斷降低，且云團(tuán)后部云頂溫度明顯低于云團(tuán)前部云頂溫度，后部出現(xiàn)多個(gè)白色亮點(diǎn)，說(shuō)明云 團(tuán)內(nèi)部有多個(gè)對(duì)流云團(tuán)在強(qiáng)烈發(fā)展（圖3a），雷暴云團(tuán)A和B于12日01：30合并成典型雷暴群云團(tuán)（MCC），呈現(xiàn)為色調(diào)很白的卷云罩，溫度低，邊界整齊，范圍大，直徑達(dá)4～5個(gè)緯距，其后不斷有對(duì)流雷暴單體初生、發(fā)展、移入雷暴群云團(tuán)中（圖3b）；05：30（圖3c），MCC發(fā)展至鼎盛時(shí)期，上風(fēng)側(cè)邊界光滑整齊，下風(fēng)側(cè)開(kāi)始出現(xiàn)羽毛狀卷云砧，邊界模糊，當(dāng)云塊移入江西境內(nèi)時(shí)即將進(jìn)入成熟階段，隨后演變成典型的暴雨云特征（圖3d），對(duì)流性減弱，這正是此次過(guò)程主要產(chǎn)生強(qiáng)降水、大暴雨的原因。

3.2 多通道云圖對(duì)比

將衛(wèi)星云圖多通道圖像進(jìn)行對(duì)比分析可以方便判斷識(shí)別低云和高云，了解對(duì)流云團(tuán)所處的生命史不同階段。

從2012年5月12日紅外3分裂窗圖（圖4a1、b1）演變情況分析可以看出，強(qiáng)降水出現(xiàn)的時(shí)間和落區(qū)與云圖上紅色范圍的移動(dòng)基本一致；水汽通道大值區(qū)于08：30進(jìn)入江西省西北部，自貴州東北部經(jīng)湖南中北部維持一條強(qiáng)的水汽輸送帶，14：30贛北上空空氣含水量達(dá)到最大；中紅外云圖上08：30～18：30顏色逐漸加深（圖4a4、b4），說(shuō)明云頂溫度降低，但分析其后部湖南、湖北境內(nèi)云頂溫度可看出，自14：30后其上空云頂溫度均處于上升狀態(tài)，由此可推斷云頂溫度的降低是由于云系平行移入造成的，而不是由于云系發(fā)展造成的；可見(jiàn)光云圖上（圖4a3、b3），07：30贛北上空平均反射率約25%，10：30升至55%～60%，自11：30之后減小，盡管此時(shí)降水仍很強(qiáng)，據(jù)此可推斷降水將會(huì)平穩(wěn)東移、南壓。從多通道云圖對(duì)比來(lái)看，大暴雨開(kāi)始前各個(gè)通道云系均表明云系處于發(fā)展至成熟階段，當(dāng)各通道云系特征不再增強(qiáng)時(shí)，表明降水強(qiáng)度將會(huì)逐漸平穩(wěn)減弱東移南壓。

3.3 云頂參數(shù)特征

研究表明云頂參數(shù)特征為短時(shí)臨近降水估計(jì)提供了有效的幫助，其中相當(dāng)黑體亮溫（TBB）、云團(tuán)面積等參數(shù)應(yīng)用最為普遍。Scofield通過(guò)對(duì)對(duì)流核心的云頂亮溫、云團(tuán)面積的增長(zhǎng)與降水率、降水面積關(guān)系的研究提出了“生命史法”，認(rèn)為云頂亮溫和云團(tuán)面積的增長(zhǎng)與降水量有直接聯(lián)系[7]。針對(duì)5月12日這次大暴雨過(guò)程，主要從黑體亮溫和云團(tuán)面積變化著手進(jìn)行分析。從12日02：30FY2D衛(wèi)星相當(dāng)黑體亮溫圖（圖5a）可以看到，西南有一個(gè)云頂亮溫為-80 ℃亮溫中心向東北方向伸展，中心強(qiáng)度達(dá)-84 ℃，其后部TBB密集，亮溫梯度大，預(yù)示著云團(tuán)將進(jìn)一步發(fā)展；前端有3個(gè)-40 ℃亮溫中心自西伸向贛西北，此時(shí)云團(tuán)面積較??；05：30，-52 ℃線進(jìn)入贛西北，修水西部黃龍自動(dòng)站1 h雨量由6.0 mm增至28.3 mm，接近強(qiáng)降水；07：30（圖5b），中心亮溫分裂出一個(gè)-60 ℃中心，位于鄂、湘、贛交界處，-32和-52 ℃閾值溫度下的云團(tuán)面積均明顯增大，贛西北降水強(qiáng)度和降水范圍也隨著增大，之后幾小時(shí)亮溫中心逐漸東移，形成一條東北—西南向帶狀，與切變線位置一致，范圍繼續(xù)擴(kuò)大，溫度仍在降低；14：30（圖5c），云頂溫度降至最低，為-78 ℃，-52 ℃云團(tuán)面積達(dá)到最大，覆蓋了整個(gè)贛北地區(qū)，與大暴雨降水強(qiáng)度和落區(qū)一致，15：30亮溫中心東移，數(shù)值升高，TBB梯度變得稀疏，范圍縮小，預(yù)示著云團(tuán)處于消亡階段，大暴雨過(guò)程降水強(qiáng)度將減弱；18：30亮溫中心進(jìn)一步東移南壓，降水南移（圖5d）。由此可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)云頂亮溫的降（升）以及面積的增（減）隨時(shí)間的演變可以判斷降水云團(tuán)的發(fā)生、發(fā)展、消亡的狀況，為降水強(qiáng)度、落區(qū)預(yù)報(bào)提供依據(jù)。

為了更好地揭示降水實(shí)況與黑體亮溫之間的關(guān)系，選取

修水黃龍自動(dòng)站（114.04°E、29.02°N）逐小時(shí)降水資料與其上空TBB對(duì)比分析。從圖6可以看出，當(dāng)?shù)?塊云團(tuán)移入黃龍上空，云頂最低黑體亮溫為-44 ℃（01：30），黃龍自動(dòng)站1 h（02：00～03：00）降水量為10.3 mm，隨后亮溫升高，降水相應(yīng)減弱，當(dāng)四川南部和貴州北部?jī)蓧K亮溫中心分別為-77和-80 ℃的云團(tuán)移入時(shí)，黃龍上空TBB迅速由-31 ℃（03：30）降至-73 ℃（08：30），自動(dòng)站1 h降水由6.7 mm升至58.3 mm。云頂亮溫迅速降低，表明云團(tuán)處于強(qiáng)烈發(fā)展階段，降水增強(qiáng)，主要降水出現(xiàn)在云團(tuán)發(fā)展和成熟階段，此后云頂亮溫逐漸升高，降水減小，表明云處于消散之中。從圖中還可以看出，云頂亮溫降（升）先于降水強(qiáng)度的增（減），由此可提前判斷降水強(qiáng)度變化趨勢(shì)，為短時(shí)臨近預(yù)報(bào)提供幫助。

4 結(jié)論

（1）階梯槽攜帶冷空氣與西南暖濕氣流交匯是這次大暴雨產(chǎn)生的主要原因，西南低渦沿切變線移出以及低空急流的增強(qiáng)加大了降水量的產(chǎn)生。

（2）對(duì)流云團(tuán)生命特征分析表明，強(qiáng)天氣主要出現(xiàn)在對(duì)流云團(tuán)的發(fā)生、發(fā)展階段，多通道圖像對(duì)比分析可更好地判斷識(shí)別低云和高云，了解對(duì)流云團(tuán)所處的生命史不同階段。從此次大暴雨降水過(guò)程來(lái)看，通過(guò)對(duì)云頂亮溫、云團(tuán)面積等云頂參數(shù)特征的分析可以看出強(qiáng)降水強(qiáng)度、落區(qū)以及開(kāi)始、結(jié)束時(shí)間與-32和-52 ℃冷云罩有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，云頂亮溫最低值中心與大暴雨中心相對(duì)應(yīng)；從黃龍自動(dòng)站單站降水實(shí)況看，其上空云頂亮溫降（升）先于降水強(qiáng)度的增（減），由此可提前判斷降水強(qiáng)度變化趨勢(shì)。

（3）衛(wèi)星遙感資料和產(chǎn)品可以進(jìn)一步揭示天氣系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展趨勢(shì)，為天氣分析和準(zhǔn)確預(yù)報(bào)提供幫助和參考，特別是在短時(shí)臨近預(yù)報(bào)中發(fā)揮很好的輔助作用。

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