許 敏，張 瑜，張紹恢

(1.河北省廊坊市氣象局，河北 廊坊 065000；2.河北省文安縣氣象局，河北 文安 065800)

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風(fēng)廓線雷達(dá)資料在冀中一次強(qiáng)降水天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用

許 敏1，張 瑜2，張紹恢1

(1.河北省廊坊市氣象局，河北 廊坊 065000；2.河北省文安縣氣象局，河北 文安 065800)

通過(guò)運(yùn)用常規(guī)氣象站、自動(dòng)站、風(fēng)廓線雷達(dá)資料和NCEP(1°×1°)再分析資料對(duì)2015年7月30日出現(xiàn)在京津之間的一次短時(shí)強(qiáng)降水天氣進(jìn)行綜合診斷，特別是深入分析了降水開始前大氣的風(fēng)場(chǎng)特征。結(jié)果表明：(1)低空急流在強(qiáng)降水開始前2 h左右出現(xiàn)，其不僅為短時(shí)強(qiáng)降水的爆發(fā)提供充足水汽，同時(shí)也是700 hPa以下對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)的建立者和不穩(wěn)定能量釋放的觸發(fā)者；(2)強(qiáng)降水發(fā)生前約90 min在1 000 m高度以上出現(xiàn)上升氣流，此后其所在最低高度下降，厚度增加，30 min后上升氣流達(dá)到最強(qiáng)盛；隨著降水的臨近，上升氣流開始減弱，降水開始后，下沉氣流迅速占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位；(3)強(qiáng)降水發(fā)生前70 min邊界層有冷平流形成，西南暖濕氣流在其上爬升，使得水汽和能量積聚，中層冷空氣開始楔入并發(fā)展強(qiáng)盛，表明冷暖空氣強(qiáng)烈交綏，同時(shí)能量釋放；(4)低空急流指數(shù)的脈動(dòng)雖與強(qiáng)降水的發(fā)生有密切關(guān)系，但并不是高指數(shù)就一定會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)降水，雨強(qiáng)的變化除了與低空急流有關(guān)，還與水汽、動(dòng)力以及熱力等多種因素相關(guān)，是一種綜合條件共同作用的結(jié)果；(5)強(qiáng)降水形成所需的水汽、動(dòng)力、熱力等條件均在降水出現(xiàn)前積累加強(qiáng)，這種強(qiáng)烈的信號(hào)一般提前60～120 min達(dá)到極致，為強(qiáng)降水的臨近預(yù)報(bào)提供了科學(xué)依據(jù)。

短時(shí)強(qiáng)降水；風(fēng)廓線雷達(dá)；風(fēng)場(chǎng)特征

引 言

隨著氣象業(yè)務(wù)的發(fā)展和對(duì)天氣預(yù)報(bào)服務(wù)需求的增加，對(duì)短時(shí)強(qiáng)降水的深入研究顯現(xiàn)出日益重要的作用，而精細(xì)化、準(zhǔn)確率高的預(yù)報(bào)、服務(wù)產(chǎn)品離不開高時(shí)空分辨率產(chǎn)品的充分應(yīng)用。風(fēng)廓線雷達(dá)是世界氣象組織認(rèn)可并推薦應(yīng)用于業(yè)務(wù)的一種地基遙感設(shè)備，與傳統(tǒng)的氣球和無(wú)線電探測(cè)方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)在于可以全天候無(wú)人值守探測(cè)、實(shí)時(shí)性好且能獲取高時(shí)空分辨率、高探測(cè)精度的多種類連續(xù)性探測(cè)資料，從而從不同角度揭示生命史短、尺度小的天氣系統(tǒng)的連續(xù)變化過(guò)程。

美國(guó)中部地區(qū)建成了由32部對(duì)流層風(fēng)廓線雷達(dá)組成的風(fēng)廓線雷達(dá)網(wǎng)，以監(jiān)測(cè)輸送墨西哥灣暖濕空氣的低空急流和它引起的雷暴活動(dòng)，彌補(bǔ)了常規(guī)高空站網(wǎng)空間密度和時(shí)間密度上的不足，在美國(guó)中尺度災(zāi)害天氣的監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用；日本和印度的科學(xué)家在印度的Gadanki地區(qū)使用LAWP風(fēng)廓線雷達(dá)對(duì)低層大氣進(jìn)行連續(xù)性試驗(yàn)，在熱帶地區(qū)的風(fēng)、擾動(dòng)和降雨云系的研究等方面取得重要成果[1]。國(guó)內(nèi)針對(duì)風(fēng)廓線雷達(dá)在天氣預(yù)報(bào)和科研方面的應(yīng)用也開展了多項(xiàng)研究[2-10]，如汪小康等[11]分析風(fēng)廓線雷達(dá)等資料后認(rèn)為降水開始前15 min，對(duì)流層中低層有顯著傾斜上升氣流；徐鋮等[12]對(duì)比了風(fēng)廓線雷達(dá)和多普勒雷達(dá)風(fēng)廓線產(chǎn)品在不同天氣狀況下的探測(cè)資料，發(fā)現(xiàn)晴天和大降水情況下兩者差別較小，可信度較高，在小降水和系統(tǒng)過(guò)境時(shí)差別較大；王開燕[13]等利用廣州南沙的風(fēng)廓線雷達(dá)資料對(duì)霧霾日能見(jiàn)度與風(fēng)速進(jìn)行了相關(guān)性分析。

強(qiáng)降水(中等及以上強(qiáng)度雨雪天氣)是由大量水汽在降水地區(qū)強(qiáng)烈輻合上升，在上升過(guò)程中凝結(jié)成云，之后變?yōu)橛甑蜗陆档倪^(guò)程，從其形成機(jī)理的角度來(lái)講，物理量的垂直分布特征對(duì)降水的預(yù)報(bào)尤為重要。之前，河北廊坊預(yù)報(bào)員對(duì)垂直物理量的實(shí)時(shí)分析主要依據(jù)北京探空站的氣象資料，但眾所周知，探空資料由于時(shí)間尺度相對(duì)較長(zhǎng)且探空氣球隨風(fēng)飄動(dòng)的特點(diǎn)，有時(shí)不一定能真實(shí)反映當(dāng)?shù)氐拇髿獯怪狈植继卣?，并且無(wú)法探測(cè)到物理量的連續(xù)變化，使得中小尺度系統(tǒng)的研究受到一定的限制，因此將河北大廠的風(fēng)廓線雷達(dá)資料應(yīng)用于本地的降水預(yù)報(bào)是一項(xiàng)緊迫而具有重要意義的事情。

1 資料介紹

所用的風(fēng)廓線雷達(dá)資料為河北大廠風(fēng)廓線雷達(dá)(116°56′47″°E，39°54′45″°N)資料，雷達(dá)型號(hào)為CFL-03ZC，具體技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。大廠地處華北平原北部，西、西南與北京通州隔潮白河相望，2014年11月大廠風(fēng)廓線雷達(dá)的建成不僅彌補(bǔ)了河北中北部探空資料時(shí)間和空間密度的不足，也有效補(bǔ)充了首都周邊的新型探測(cè)資料，為天氣預(yù)報(bào)、特別是重大活動(dòng)的氣象保障提供了更多的參考資料。

表1 LFC-03ZC風(fēng)廓線雷達(dá)基本技術(shù)參數(shù)

2 天氣過(guò)程

2.1 降水實(shí)況

2015年7月30日下午，北京順義、通州及與其毗鄰的河北三河市和大廠縣出現(xiàn)短時(shí)強(qiáng)降水天氣，整個(gè)過(guò)程持續(xù)約3 h，其中三河市大部分地區(qū)雨量超過(guò)50 mm，最大的高樓鎮(zhèn)達(dá)到111.8 mm，最大雨強(qiáng)出現(xiàn)在齊心莊鎮(zhèn)，小時(shí)雨量為56.6 mm。大廠縣強(qiáng)降水出現(xiàn)在16:00—17:20(北京時(shí)，下同)(圖1)，縣觀測(cè)站雨強(qiáng)最大時(shí)段在16:15—16:35，最大分鐘雨強(qiáng)為2.2 mm·min-1，小時(shí)雨量達(dá)到29.4 mm，全縣的最大降水出現(xiàn)在夏墊鎮(zhèn)，2 h雨量為54.1 mm，最大小時(shí)降水量為37.4 mm，降水期間上述地區(qū)多條路段出現(xiàn)嚴(yán)重積水，造成下班晚高峰時(shí)段的長(zhǎng)時(shí)間交通擁堵。

圖1 2015年7月30日大廠和夏墊鎮(zhèn)逐分鐘降水量演變

2.2 天氣形勢(shì)

7月29—30日500 hPa有低槽從貝加爾湖向華北地區(qū)移動(dòng)，30日14:00(圖2)，西風(fēng)槽槽線東移至河北中部，三河市正位于槽前的西南氣流中，正渦度平流使高層輻散低層輻合，上升氣流加強(qiáng)；而低層850 hPa上，張家口、北京和承德一線出現(xiàn)明顯的東西向低空切變，不僅加強(qiáng)了水汽向降水地區(qū)的集中程度，也進(jìn)一步加劇了上升運(yùn)動(dòng)，使得輸送至降水區(qū)的水汽不斷被抬升，最終形成短時(shí)強(qiáng)降水。7月29日華北中南部就出現(xiàn)較大范圍降水，至30日08:00地面形成一定的北高南低回流形勢(shì)，且京津冀均出現(xiàn)輕霧，表明近地面水汽條件較好，到14:00回流形勢(shì)更加明顯(圖3)，偏東風(fēng)為華北地區(qū)提供了一定的水汽供給，東北經(jīng)渤海南下的冷空氣也在三河附近形成冷墊，低空暖濕氣流在其上爬升，極易觸發(fā)強(qiáng)降水。

2.3 不穩(wěn)定能量條件

從北京探空站資料獲得不穩(wěn)定能量參數(shù)(表2)，可以看到，在強(qiáng)降水開始前8 h，即7月30日08:00，不穩(wěn)定能量已經(jīng)開始積累，K指數(shù)達(dá)到36 ℃，而CAPE值也超過(guò)1 000 J·kg-1；隨著降水臨近，14:00K指數(shù)升至40 ℃，沙氏指數(shù)為-5.02 ℃，同時(shí)CAPE值達(dá)到2 030.1 J·kg-1；17:00后，降水逐漸減弱直至停止，CAPE值20:00時(shí)僅為26.6 J·kg-1，而另外2種指數(shù)的下降不及CAPE值敏感。

圖2 2015年7月30日14:00 500 hPa高度場(chǎng) (等值線，單位：dagpm)和850 hPa 風(fēng)場(chǎng)(風(fēng)羽，單位：m·s-1)

圖3 2015年7月30日14:00海平面氣壓場(chǎng)(單位：hPa)

K指數(shù)/℃SI/℃CAPE/J·kg-108：0036-4．081240．714：0040-5．022030．120：0040-3．3126．6

3 垂直風(fēng)場(chǎng)及雷達(dá)反射率因子特征

3.1 風(fēng)向風(fēng)速垂直分布

通過(guò)垂直風(fēng)廓線的分析可以了解風(fēng)向、風(fēng)速隨時(shí)間和空間的不連續(xù)變化，從而掌握天氣系統(tǒng)的活動(dòng)[14]，另外低空急流的強(qiáng)度、高度以及出現(xiàn)時(shí)間對(duì)強(qiáng)降水的發(fā)生也有重要意義。

為了定量研究短時(shí)強(qiáng)降水與低空急流的關(guān)系，引入低空急流指數(shù)[15]，其計(jì)算公式為：Ij=V/D，V為2 km以下邊界層急流中心最大風(fēng)速(單位：m·s-1)，D代表12 m·s-1風(fēng)速在該時(shí)次中的最低位置(單位：km)。因強(qiáng)降水結(jié)束后風(fēng)速仍可能達(dá)到12 m·s-1以上，但此時(shí)風(fēng)向轉(zhuǎn)為非西南風(fēng)，其對(duì)降水強(qiáng)度的維持已沒(méi)有正的貢獻(xiàn)，將這一時(shí)刻的風(fēng)速引入公式并不能真實(shí)反映西南低空急流的變化情況，因此，本文計(jì)算過(guò)程中V值取2 km以下邊界層西南風(fēng)最大風(fēng)速，D值取12 m·s-1西南風(fēng)風(fēng)速在該時(shí)次中的最低位置。

為了進(jìn)一步對(duì)低空垂直風(fēng)切變做定量分析，以了解其對(duì)強(qiáng)降水的貢獻(xiàn)，以及其在強(qiáng)降水前后的變化特征，依據(jù)低空風(fēng)切變標(biāo)準(zhǔn)[16]，結(jié)合本地風(fēng)廓線雷達(dá)具體參數(shù)，將低空風(fēng)切變指數(shù)的計(jì)算方法定義為：Is=Vs/ΔH，其中Vs為約600 m高度以下的最大垂直風(fēng)切變風(fēng)速，ΔH為2個(gè)風(fēng)矢量間的高度，文中取值為60 m。

對(duì)于大廠而言，降水出現(xiàn)在30日16:00—18:00之間，雨強(qiáng)較大的時(shí)段集中在16:00—16:40和17:10—17:20。從風(fēng)廓線的演變特征(圖4)可以看到，7月30日13:00—13:54，1 500～3 000 m(850～700 hPa)風(fēng)向較為雜亂，隨后30 min內(nèi)雖然同一時(shí)次垂直方向風(fēng)向轉(zhuǎn)為一致，但沿時(shí)間序列來(lái)看風(fēng)向還不穩(wěn)定，部分時(shí)次為偏西風(fēng)，其它時(shí)段多為整層的偏東風(fēng)，但在1 000～500 m(約925 hPa)高度出現(xiàn)了超低空急流，最強(qiáng)低空急流指數(shù)達(dá)到38 m·s-1·km-1，至14:42后超低空急流消失，1 500～3 000 m開始逐漸轉(zhuǎn)為一致的西南風(fēng),風(fēng)向的轉(zhuǎn)換預(yù)示著西南低空急流的形成，且最大風(fēng)速達(dá)到42.6 m·s-1。從圖5看出，700 hPa相對(duì)濕度迅速躍增至70%，925 hPa邊界層以下達(dá)到90%，低層濕度增大，同時(shí)濕層厚度增厚。另外，1 000 m附近出現(xiàn)的垂直風(fēng)切變使得上升速度在14:48迅速達(dá)到0.8 m·s-1(表3)，大氣上升運(yùn)動(dòng)的加強(qiáng)為強(qiáng)降水的形成創(chuàng)造了優(yōu)越的動(dòng)力條件。此后約50 min內(nèi)低空急流強(qiáng)度處于較低水平，低空急流指數(shù)在5 m·s-1·km-1以下，但維持有弱的低空垂直風(fēng)切變。16:00左右，當(dāng)最大垂直風(fēng)切變高度抬升至1 500 m，且切變指數(shù)明顯增大時(shí)，低空急流指數(shù)迅速躍增至29.6 m·s-1·km-1，15:30—16:42的大部分時(shí)段低空急流指數(shù)達(dá)到10～30 m·s-1·km-1，最大垂直切變指數(shù)達(dá)到0.18 s-1，同時(shí)3 000 m高度西南風(fēng)的加大和垂直切變位置由1 000 m抬升至2 000～2 500 m，使得16:10—16:30大廠觀測(cè)站和夏墊鎮(zhèn)均出現(xiàn)了降水過(guò)程中雨強(qiáng)的第一個(gè)峰值；此后至17:06低空急流維持，最大垂直風(fēng)切變?nèi)钥蛇_(dá)到0.04～0.06 s-1，加之前期積累的水汽還未完全釋放，促使第二階段強(qiáng)降水的出現(xiàn)?？梢?jiàn)，低空風(fēng)切變指數(shù)的增大與強(qiáng)降水出現(xiàn)時(shí)間的吻合度較高，而低空急流約在強(qiáng)降水爆發(fā)前2 h形成。強(qiáng)降水預(yù)報(bào)中通過(guò)數(shù)值模式提供的細(xì)網(wǎng)格產(chǎn)品，結(jié)合對(duì)風(fēng)廓線雷達(dá)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)可更為準(zhǔn)確地判斷強(qiáng)降水的出現(xiàn)時(shí)間。

圖4 2015年7月30日大廠6 min間隔的垂直風(fēng)廓線(a，b)及低空急流 指數(shù)(c)和最大垂直風(fēng)切變指數(shù)(d)隨時(shí)間的變化

圖5 大廠上空相對(duì)濕度(單位：%)隨時(shí)間的變化 (粗黑線表示短時(shí)強(qiáng)降水開始前至發(fā)生過(guò)程 中相對(duì)濕度≥70%的濕層變化)

3.2 垂直氣流

為了分析垂直氣流與強(qiáng)降水的相關(guān)性，圖6和表3給出垂直速度的時(shí)間—高度剖面以及上升氣流的分布情況。強(qiáng)降水開始前89 min，大廠上空1 080 m高度以上出現(xiàn)最大速度為-0.4 m·s-1的上升氣流，垂直厚度達(dá)1 320 m，此后約30 min內(nèi)，上升氣流所在最低高度下降至660 m，最大強(qiáng)度維持在-0.8～-0.2 m·s-1，厚度接近3 000 m，至此，上升氣流強(qiáng)度和厚度達(dá)到極致，隨著降水的臨近，上升氣流所在高度開始抬升，厚度也急劇減??；強(qiáng)降水開始前30 min，上升氣流厚度迅速減小至360 m，同時(shí)所在最低高度也上升至3 720 m。綜上所述，上升氣流在強(qiáng)降水發(fā)生前約90 min出現(xiàn)，表明西南氣流攜帶的水汽和能量開始在降水地區(qū)被迫抬升，此后約30 min后，上升氣流達(dá)到最強(qiáng)盛，在強(qiáng)降水開始前60 min內(nèi)高度抬升，厚度減小，強(qiáng)度迅速減小，直至降水開始后下沉氣流占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位(因未對(duì)垂直速度作落速訂正，所以降水時(shí)段內(nèi)的速度代表空氣垂直運(yùn)動(dòng)和降水粒子下沉運(yùn)動(dòng)的總和[17])。

3.3 溫度平流

為了進(jìn)一步了解強(qiáng)降水開始前冷暖平流的變化，圖7給出水平風(fēng)向隨高度的變化。30日14:48前后，大廠上空500 m以下風(fēng)向隨高度逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，1 500～3 500 m形成穩(wěn)定的西南氣流，且風(fēng)隨高度順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，表明暖濕平流開始在冷空氣墊上爬升，水汽和不穩(wěn)定能量大量積聚；至15:06，低層冷平流消失，而1 500 m高度(850 hPa)有冷空氣楔入，使得對(duì)流繼續(xù)加強(qiáng)發(fā)展；至15:48，1 000～3 500 m基本為冷平流控制，冷暖空氣交綏達(dá)到最強(qiáng)，短時(shí)強(qiáng)降水一觸即發(fā)?？梢?jiàn)，強(qiáng)降水開始前約70 min，中層冷空氣的楔入和加強(qiáng)有助于不穩(wěn)定能量的釋放，并在降水開始前20 min達(dá)到最強(qiáng)。

圖6 2015年7月30日垂直速度 (單位：m·s-1)時(shí)間—高度剖面

表3 2015年7月30日上升氣流隨時(shí)間的變化

圖7 水平風(fēng)向隨高度的變化 (a)14:48，(b)15:06，(c)15:48

3.4 反射率因子特征

圖8給出北京多普勒天氣雷達(dá)反射率因子的演變，7月30日15:00左右，帶狀回波在北京東北部發(fā)展，在其東移過(guò)程中與承德方向南下的片狀回波合并，16:00開始回波進(jìn)入大廠北部，反射率因子強(qiáng)度明顯增強(qiáng)，隨后從三河、大廠過(guò)境時(shí)發(fā)展為超級(jí)單體，中心強(qiáng)度達(dá)到61 dBZ，此時(shí)低空急流較降水開始前抬升，低空垂直風(fēng)切變達(dá)到最強(qiáng)(圖4)，但由于強(qiáng)降水在下降過(guò)程中造成的拖曳作用強(qiáng)大，使得下沉氣流迅速占據(jù)主導(dǎo)地位(圖6)。由此可見(jiàn)，雷達(dá)反射率因子強(qiáng)度與低空風(fēng)切變指數(shù)的變化存在明顯的正相關(guān)關(guān)系，即回波最強(qiáng)、切變指數(shù)最大時(shí)，降水強(qiáng)度也隨即達(dá)到最強(qiáng)。

圖8 2015年7月30日北京多普勒天氣雷達(dá)1.5°仰角反射率因子演變(單位：dBZ) (a)15:24,(b)15:48,(c)16:36,(d)16:48,(e)17:24,(f)18:00

4 結(jié) 論

(1)強(qiáng)降水開始前約2 h出現(xiàn)的低空急流不僅是水汽的提供者，也是700 hPa以下對(duì)流不穩(wěn)定層結(jié)的建立者和不穩(wěn)定能量釋放的觸發(fā)者，其對(duì)強(qiáng)降水的形成起到了至關(guān)重要的作用，雨強(qiáng)的大小與低空急流的維持時(shí)間、強(qiáng)度和垂直風(fēng)切變的高度有密切關(guān)系。

(2)強(qiáng)降水發(fā)生前約90 min，1 000 m高度以上出現(xiàn)上升氣流，此后其所在高度下降，厚度增加，30 min后上升氣流達(dá)到最強(qiáng)盛；隨著降水臨近上升氣流開始減弱，降水開始后，下沉氣流迅速占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位。

(3)強(qiáng)降水發(fā)生前70 min，邊界層有冷平流形成，西南暖濕氣流在其上爬升，使得水汽和能量積聚，中層冷空氣開始楔入并發(fā)展強(qiáng)盛，表明冷暖空氣強(qiáng)烈交綏，能量釋放。

(4)低空急流指數(shù)的脈動(dòng)與強(qiáng)降水的發(fā)生有密切關(guān)系，但并不是高指數(shù)一定會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)降水，雨強(qiáng)的變化除了與低空急流有關(guān)，還與水汽、動(dòng)力以及熱力等多種因素相關(guān)，是一種綜合條件共同作用的結(jié)果，因此要判斷強(qiáng)降水是否發(fā)生或概率有多大，還需要從更多角度去分析研究；相比而言，低空風(fēng)切變和反射率因子強(qiáng)度與強(qiáng)降水的發(fā)生有更高的吻合度，綜合分析數(shù)值模式細(xì)網(wǎng)格資料預(yù)報(bào)場(chǎng)和多普勒天氣雷達(dá)、風(fēng)廓線雷達(dá)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可為強(qiáng)降水的短臨預(yù)報(bào)提供科學(xué)的參考依據(jù)。

(5)風(fēng)廓線雷達(dá)可以直觀反映強(qiáng)降水開始前至降水結(jié)束后大氣的微觀風(fēng)場(chǎng)變化，對(duì)強(qiáng)降水的短臨預(yù)報(bào)預(yù)警有重要意義和使用價(jià)值。定性判斷和定量分析風(fēng)向、風(fēng)速隨時(shí)間和空間的不連續(xù)變化，既可以掌握天氣系統(tǒng)的活動(dòng)，也可通過(guò)低空急流的出現(xiàn)時(shí)間、強(qiáng)度和垂直風(fēng)切變的高度變化來(lái)判斷雨強(qiáng)大小，從而提高強(qiáng)降水臨近預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度和提前時(shí)間量。

[1] Reddy K K, Kozu T, Nakamura K, et al. Lower atmospheric wind profiler at Gadanki, Tropical.IndiaInitial results[J]. Meteorologische zeitschrift, 2001,10(7):457-468.

[2] 黃慧君,鐘愛(ài)華,張健東. 多種探測(cè)資料在云南大理州強(qiáng)降水個(gè)例分析中的應(yīng)用[J]. 暴雨災(zāi)害,2014,33(1):50-57.

[3] 鄭石，黃興友，李艷芳. 一次短時(shí)暴雨WP-3000邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)回波分析[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2011,27(3):6-11.

[4] 路亞奇,王建,焦美齡. 2012年慶陽(yáng)市一次短時(shí)大暴雨的診斷[J]. 干旱氣象,2013,31(3):542-549.

[5] 谷秀杰. 河南省短時(shí)強(qiáng)降水及其云團(tuán)特征分析[J]. 氣象與環(huán)境科學(xué),2013,36(1):15-20.

[6] 吳慶梅,楊波,王國(guó)榮,等. 北京地形和熱島效應(yīng)對(duì)一次β中尺度暴雨的作用[J]. 氣象,2012,38(2):174-181.

[7]萬(wàn)蓉,周志敏,崔春光,等. 風(fēng)廓線雷達(dá)資料與探空資料的對(duì)比分析[J]. 暴雨災(zāi)害,2011,30(2):130-136.

[8] 許美玲,尹麗云,金少華,等. 云南突發(fā)性特大暴雨過(guò)程成因分析[J]. 高原氣象,2013,32(4):1062-1073.

[9] 張文龍,范水勇,陳敏. 中尺度模式探空資料在北京局地暴雨預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J]. 暴雨災(zāi)害,2012,31(1):8-14.

[10] 魏東,楊波,孫繼松. 北京地區(qū)深秋季節(jié)一次對(duì)流性暴雨天氣中尺度分析[J]. 暴雨災(zāi)害,2009,28(4):289-294.

[11] 汪小康,王曉芳,崔春光,等. 用新型探測(cè)資料分析武漢一次短時(shí)強(qiáng)降水過(guò)程的中尺度對(duì)流系統(tǒng)[J]. 暴雨災(zāi)害,2012,31(4):321-327.

[12] 徐鋮,朱克云,張杰,等. 雷達(dá)風(fēng)矢產(chǎn)品性能對(duì)比分析[J]. 成都信息工程學(xué)院學(xué)報(bào),2014,29(增刊):89-93.

[13] 王開燕,朱建軍,張振清,等. 風(fēng)廓線雷達(dá)資料在灰霾預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究[J]. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2011,35(1):164-167.

[14] Weber B L, Wuertz D B, Strauch R G, et al. Preliminary evaluation of the first NOAA demonstration network wind profile[J]. Journal of Atmospheric and Oceanic Technology,1990,7(6):909-918.

[15] 曹春燕,江崟,孫向明. 一次大暴雨過(guò)程低空急流脈動(dòng)與強(qiáng)降水關(guān)系分析[J]. 氣象,2006(6):102-106.

[16] 吳蕾,董麗萍,王令,等. 風(fēng)廓線雷達(dá)在強(qiáng)降水監(jiān)測(cè)預(yù)警中的應(yīng)用研究[J]. 南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)),2014,50(6):865-872.

[17] 鄭石,黃興友,李艷芳. 一次短時(shí)暴雨WP-3000邊界層風(fēng)廓線雷達(dá)回波分析[J]. 氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2011,27(3):6-11.

Application of Wind Profiler Radar Data in a Heavy Precipitation Process in Central Hebei Province

XU Min1, ZHANG Yu2, ZHANG Shaohui1

(1.LangfangMeteorologicalBureauofHebeiProvince,Langfang065000,China; 2.Wen’anMeteorologicalStationofHebeiProvince,Wen’an065800,China)

Based on convertional weather stutions, automatic weather station, wind profiler radar data and NCEP reanalysis data, a short-time heavy rainfall occurring between Beijing and Tianjin on 30 July 2015 was analyzed, and the atmospheric wind field characteristics before precipitation was focused on. The results were summarized as follows:(1) Low-level jet appeared nearly two hours before the heavy rain, which not only provided sufficient moisture for outbreak of the short-time strong rainfall, but also established the convective instability stratification under 700 hPa and triggered the instability energy releasing.(2)The updraft appeared above 1 000 m about 90 minutes before the heavy rain , then its height was falling and thickness was increasing, and after 30 minutes, it achieved the most powerful. As the precipitation was near, the updraft began to weaken, and when the precipitation started, the sinking airflow rapidly occupied a dominant position. (3)Cold advection formed in the boundary layer 70 minutes before the heavy rain, and warm moist air flows climbed on it, which gathered water vapor and energy, and cold air on middle level began to invade and developed strongly. (4)The variation of low-level jet had close relationship with occurrence of heavy rain, but the change of rainfall intensity was not only associated with low-level jet, but also it was the result of joint action of water, power and thermal conditions.(5) The water, power and thermal conditions accumulated and strengthened before precipitation occurrence, and this strong signal was generally in advance 60 to 120 minutes, which provided scientific basis for heavy rain nowcasting.

short-time strong rainfall; wind profiler radar data; wind field

10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-05-0898

2016-03-20；改回日期：2016-06-08

河北省氣象局科研開發(fā)項(xiàng)目“基于兩種非常規(guī)資料的強(qiáng)降水短臨預(yù)報(bào)研究”(15zc01)、廊坊市科技局項(xiàng)目“廊坊短時(shí)強(qiáng)降水預(yù)報(bào)預(yù)警技術(shù)研究”(2015013015)和廊坊市氣象局自立課題“廊坊市霧霾、強(qiáng)降水的風(fēng)廓線雷達(dá)特征研究”(201501)共同資助

許敏(1983-)，女，內(nèi)蒙古包頭市人，工程師，主要從事天氣預(yù)報(bào)與決策服務(wù)工作. E-mail：hblfxm@163.com

1006-7639(2016)-05-0898-08 DOI:10.11755/j.issn.1006-7639(2016)-05-0898

P457.6

A

許 敏，張 瑜，張紹恢.風(fēng)廓線雷達(dá)資料在冀中一次強(qiáng)降水天氣預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[J].干旱氣象，2016，34(5)：898-905, [XU Min, ZHANG Yu, ZHANG Shaohui. Application of Wind Profiler Radar Data in a Heavy Precipitation Process in Central Hebei Province[J]. Journal of Arid Meteorology, 2016, 34(5):898-905],