劉天陽李杰李崢張玉源劉宏旺莊品

1、遼寧省興城市氣象局 2、遼寧省葫蘆島市氣象局

利用延安的多普勒天氣雷達(dá)，分別從基本反射率因子、組合反射率因子、徑向速度產(chǎn)品以及垂直累積液態(tài)含水量產(chǎn)品分析2017年7月25日08時(shí)至26日08時(shí)發(fā)生在陜北局部地區(qū)一次暴雨天氣過程的雷達(dá)回波特征，并總結(jié)此次暴雨天氣的雷達(dá)回波特點(diǎn)。結(jié)果表明，多普勒雷達(dá)回波強(qiáng)度出現(xiàn)大于35dBz的回波，并有45～60dBz的強(qiáng)回波帶維持在回波區(qū)域內(nèi)，且回波穩(wěn)定少動有一小時(shí)之多，這是產(chǎn)生暴雨的關(guān)鍵性原因;雷達(dá)徑向速度產(chǎn)品出現(xiàn)明顯逆風(fēng)區(qū)，是暴雨天氣速度回波的明顯特征;垂直累積液態(tài)水含量產(chǎn)品（VIL）對暴雨天氣的分析有很好的輔助作用。

暴雨；多普勒雷達(dá)；反射率因子；徑向速度。

陜北一次局地暴雨過程多普勒雷達(dá)特征分析

劉天陽1李杰2李崢1張玉源1劉宏旺1莊品1

1、遼寧省興城市氣象局 2、遼寧省葫蘆島市氣象局

引言

陜北地區(qū)屬于中溫帶干旱大陸性季風(fēng)氣候，日照充足、氣候多變、溫差較大、氣溫偏寒、雨少不勻。該地區(qū)的主汛期是在七、八月份，而暴雨出現(xiàn)的時(shí)間主要集中在七月下旬和八月上旬。在氣象學(xué)意義上，局地暴雨是由中小尺度系統(tǒng)影響而造成的，其局地性和突發(fā)性強(qiáng)，因此預(yù)報(bào)難度較大。

隨著我國新一代多普勒天氣雷達(dá)的普遍業(yè)務(wù)化運(yùn)行，其數(shù)據(jù)資料及產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于短時(shí)臨近預(yù)報(bào)與強(qiáng)對流天氣、暴雨的監(jiān)測分析當(dāng)中[1]。局地暴雨天氣過程在大尺度天氣圖上表現(xiàn)不明顯或不易被觀察到，而且目前業(yè)務(wù)中廣泛應(yīng)用的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式對于中小尺度天氣系統(tǒng)的預(yù)報(bào)效果欠佳，所以要準(zhǔn)確預(yù)報(bào)出這類災(zāi)害性天氣的發(fā)生、發(fā)展以及其強(qiáng)度和影響是非常困難的。需要預(yù)報(bào)員根據(jù)大尺度的天氣背景，充分利用多普勒雷達(dá)資料及其產(chǎn)品、衛(wèi)星云圖，加強(qiáng)對中小尺度天氣系統(tǒng)的跟蹤監(jiān)測，從而達(dá)到對局地暴雨天氣較為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)[2-3]。

局地暴雨雖然時(shí)空尺度小，但是成災(zāi)概率卻很大，對它的監(jiān)測手段往往更多依賴于多普勒天氣雷達(dá)。2017年7月25日08時(shí)至26日08時(shí)，在陜北地區(qū)出現(xiàn)了暴雨天氣，局地一小時(shí)降水量達(dá)到91.3mm。本文利用延安多普勒天氣雷達(dá)資料及其產(chǎn)品，來分析此次局地暴雨天氣的雷達(dá)回波特征，總結(jié)暴雨天氣的雷達(dá)回波特點(diǎn)，為今后暴雨預(yù)報(bào)積累寶貴經(jīng)驗(yàn)。

1 降水實(shí)況和影響系統(tǒng)

2017年7月25日08時(shí)至26日08時(shí)，陜北地區(qū)出現(xiàn)區(qū)域性大暴雨天氣過程，其中共有29個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)降水量超過100毫米，降水主要集中在子洲、綏德、橫山、米脂、佳縣、吳堡六個(gè)縣區(qū)，綏德四十里鋪鎮(zhèn)、趙家砭鎮(zhèn)、子洲電市鎮(zhèn)、三川口鎮(zhèn)降水量超過了150毫米，子洲縣周鹼鎮(zhèn)、子洲縣城降水量超過了200毫米，最大降水量綏德四十里鋪247.3毫米，最大小時(shí)雨強(qiáng)子洲馬岔58.8毫米，山洪站最大小時(shí)雨強(qiáng)子洲槐樹岔91.3毫米。

7月24日20時(shí)河套地區(qū)西部有一淺槽東移，同時(shí)在該地區(qū)有一切變線生成；副熱帶高壓持續(xù)北抬，25日08時(shí)588線位于陜西省南部，對流層中層500hPa圖上淺槽繼續(xù)東移，接近河套地區(qū)。200hPa有大于等于20*10^5/s的散度中心，700hPa有大于等于40*10^5/s的正渦度中心。與此同時(shí)，700hPa存在水汽通量散度輻合中心與比濕值大于等于12g/kg的高濕區(qū)。低層切變線位于榆林、靖邊、吳起一線，風(fēng)速風(fēng)向輻合明顯，持續(xù)時(shí)間較長，直到26日凌晨結(jié)束。此次過程是由500hPa高空槽和低空切變形成的暴雨過程，結(jié)合以上條件，由于受西北路弱冷空氣和西南暖濕氣流的共同影響為強(qiáng)降水提供了重要的水汽和能量條件，加之低空垂直切變，有利于降水的發(fā)展和維持，造成了陜北地區(qū)出現(xiàn)局地暴雨天氣。

2 資料選取

使用2017年7月22日至28日micaps數(shù)據(jù)資料、7月25日和26日延安多普勒天氣雷達(dá)資料及其產(chǎn)品（反射率因子、組合反射率因子、徑向速度產(chǎn)品、垂直累積液態(tài)含水量產(chǎn)品）、該降水時(shí)段內(nèi)部分陜北地區(qū)區(qū)域自動氣象站雨量資料。

3 多普勒雷達(dá)產(chǎn)品的分析

3.1 組合反射率因子的演變

降水回波自7月25日11時(shí)起，由南向北影響陜北地區(qū)，主要形勢以局地強(qiáng)對流天氣為主，局地回波強(qiáng)度可達(dá)64dBz，但影響時(shí)間不長。25日14時(shí)安塞北部、延安北部、子長東南部生成回波，回波中心強(qiáng)度60dBz，并逐漸北抬影響延安北部與榆林地區(qū)。25日19時(shí)，受西北路弱冷空氣影響，靖邊西北部出現(xiàn)回波，截至22時(shí)，兩路回波于志丹、榆林一線徹底合并并加強(qiáng)。隨后由于副高的暫時(shí)回落與西北氣流的影響，回波整體開始自西向東移動。至此，本次天氣過程的主要降水時(shí)段開始。26日01時(shí)左右,在吳堡、子洲、綏德、靖邊一線有一強(qiáng)度為45～55dBZ的強(qiáng)中心帶,回波帶移動緩慢且強(qiáng)度較強(qiáng),致使子洲、綏德、米脂、吳堡出現(xiàn)了大暴雨;26日02時(shí)回波強(qiáng)中心帶強(qiáng)度略有減弱，影響范圍略有縮小，并且繼續(xù)移動開始影響延安北部局地?；夭ㄕw移動緩慢,強(qiáng)度在40～50dBZ之間,局部達(dá)55dBZ；26日06時(shí)回波主體強(qiáng)度有所減弱,并繼續(xù)向偏東方向移動,榆林與延安西部地區(qū)強(qiáng)降水暫告結(jié)束。與此同時(shí)，子洲縣一帶生成較強(qiáng)回波，回波強(qiáng)度45～55dBZ，局地可達(dá)60dBZ，但是該強(qiáng)回波持續(xù)時(shí)間短、東移過程中減弱速度快。26日8時(shí)，本次降水回波基本移出陜北地區(qū)，并繼續(xù)向東移動，宣告著此次降水過程的結(jié)束（圖1）。

圖1 本次過程發(fā)生期間不同時(shí)次的組合反射率因子

3.2 多仰角反射率因子

從本次過程中幾個(gè)時(shí)次的不同基本反射率因子圖像可以清楚地看到，由初期西南方向與西北方向的多個(gè)對流性單體回波，逐漸合并發(fā)展，于25日22時(shí)發(fā)展成覆蓋范圍大、結(jié)構(gòu)密實(shí)的強(qiáng)回波。并且在26日01時(shí)至02時(shí)這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，各仰角圖上強(qiáng)回波帶基本維持在吳堡、子洲、綏德、靖邊一線，也再次印證了回波穩(wěn)定、少動的特點(diǎn)，同時(shí)造成了局地的暴雨天氣[4]。

同時(shí)，分析26日01:04的0.5°、1.5°、2.4°、3.4°仰角反射率因子，可以看出，本次過程不存在弱回波區(qū)，也就意味著低層斜升氣流不強(qiáng)，與低層存在正渦度中心，高層有散度中心，上升氣流強(qiáng)度不大相對應(yīng)（圖2）。

圖2 本次過程01:04各仰角反射率因子

3.3 雷達(dá)回波徑向速度特征

通常暴雨的產(chǎn)生一定伴隨著特殊的大氣環(huán)流背景，有利的風(fēng)場條件是產(chǎn)生暴雨天氣的必要條件[5]。多普勒雷達(dá)徑向速度產(chǎn)品表征大氣風(fēng)場的狀態(tài)，在徑向速度產(chǎn)品上出現(xiàn)的強(qiáng)烈風(fēng)場輻合、風(fēng)切變、逆風(fēng)區(qū)等特征都是暴雨產(chǎn)生的關(guān)鍵原因。由圖3可見，26日2:18、2:24在綏德、米脂、子洲、佳縣一帶存在逆風(fēng)區(qū)，逆風(fēng)區(qū)的存在，說明大氣中風(fēng)場有明顯的風(fēng)向突變現(xiàn)象。這種徑向速度回波是典型的中小尺度對流性降水的特點(diǎn)[6]。

圖3 本次過程發(fā)生期間不同時(shí)次的徑向速度

3.4 垂直積累液態(tài)水含量（VIL）

假定反射率因子完全是由液態(tài)水反射得到的，將反射率因子數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成等價(jià)的液態(tài)水值就稱之為垂直積累液態(tài)水含量（VIL）[6]。此次暴雨期間，00:58、1:27、3:04 的 VIL與反射率因子的大值區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系。強(qiáng)降水過程中在VIL產(chǎn)品上顯示數(shù)值較大，有較好的指示意義。

4 結(jié)論

本文主要利用延安多普勒天氣雷達(dá)資料及產(chǎn)品對2017年7月25至26日發(fā)生在陜北地區(qū)的局地暴雨天氣過程進(jìn)行了分析,得到如下幾點(diǎn)結(jié)論。

（1）本次過程天氣形勢較為復(fù)雜，25日白天主要受副熱帶高壓的控制，其西側(cè)的西南氣流誘發(fā)的小擾動影響陜北地區(qū)。而自25日夜間到26日08時(shí)，主要受西北路冷空氣和西南暖濕氣流的共同影響，榆林以及延安北部地區(qū)出現(xiàn)局地大暴雨天氣。

（2）多普勒雷達(dá)回波強(qiáng)度出現(xiàn)大于35dBz的回波區(qū)，并有45～55dBz的強(qiáng)回波帶持續(xù)出現(xiàn)在回波區(qū)域范圍內(nèi)，且回波強(qiáng)度穩(wěn)定、少動有一小時(shí)之久，這是產(chǎn)生暴雨天氣的關(guān)鍵原因。多仰角基本反射率因子再次印證回波穩(wěn)定、少動的特點(diǎn)，也證明本次過程回波不存在弱回波區(qū)。

（3）多普勒雷達(dá)徑向速度產(chǎn)品上出現(xiàn)逆風(fēng)區(qū)，是暴雨天氣速度回波圖的明顯特征。垂直累積液態(tài)含水量產(chǎn)品（VIL）對暴雨天氣的分析可以起到很好的輔助作用，因此在工作中要綜合分析考慮各種產(chǎn)品。

[1]王愛軍,楊春榮,王洪麗.一次局地暴雨天氣多普勒雷達(dá)的資料分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2012，40(01):411～413+466.

[2]張培昌,杜秉玉,戴鐵丕.雷達(dá)氣象學(xué)[M].北京:氣象出版社,2000.11.

[3]胡明寶,高太長,湯達(dá)章.多譜勒天氣雷達(dá)資料分析與應(yīng)用[M].北京:解放軍出版社,2000.01.

[4]何彩芬,朱龍彪,董杏燕,等.寧波夏季強(qiáng)對流性短時(shí)暴雨和臺風(fēng)短時(shí)暴雨的雷達(dá)回波特征對比分析[J].氣象,2006(11):67～72．

[5]張培昌,杜秉玉.雷達(dá)氣象學(xué)[M].北京:氣象出版社,2000．

[6]俞小鼎,姚秀萍,熊廷南.新一代天氣雷達(dá)講義[Z].北京:中國氣象局培訓(xùn)中心,2000．

劉天陽，男，1993年生，天津?qū)氎婵h人，理學(xué)學(xué)士，助理工程師，研究方向：短期預(yù)報(bào)與服務(wù)工作。