常志坤 吳超 黃毅

摘要：利用氣象要素對海風(fēng)日識別和多普勒天氣雷達(dá)對海風(fēng)鋒識別的對比分析。認(rèn)為滄州新一代多普勒SA波段天氣雷達(dá)對6至8月渤海西岸海風(fēng)鋒的識別率達(dá)56%，最大識別距離一般在30至100千米之間，通過個例分析提供雷達(dá)識別海風(fēng)鋒基本反射率的基本特征。

關(guān)鍵詞：多普勒天氣雷達(dá)；海風(fēng)鋒；識別

利用多普勒雷達(dá)資料分析邊界層輻合線的研究方式，國內(nèi)諸多學(xué)者已取得一定進(jìn)展。劉黎平等[1]給出利用新一代多普勒天氣雷達(dá)資料識別邊界層輻合線的方法。也有學(xué)者對雷暴的環(huán)境背景條件進(jìn)行了分析[2]，結(jié)果表明，環(huán)境相當(dāng)位溫廓線的特征對雷暴形成有一定影響。俞小鼎等[3]研究發(fā)現(xiàn)在一次伴有強降雹的下?lián)舯┝鞯竭_(dá)之前，反射率因子核從對流層中層下降，并且伴隨著云底以上有速度輻合的多普勒雷達(dá)回波特征，對于雷暴大風(fēng)的臨近預(yù)報有著重要的指示意義。但是，目前國內(nèi)應(yīng)用氣象要素資料和多普勒天氣雷達(dá)資料對邊界層輻合線的綜合分析[4-7]還不全面。

滄州新一代天氣雷達(dá)地理位置特殊，它位于海陸風(fēng)日中海風(fēng)明顯的位置上，能夠捕獲渤海灣海風(fēng)鋒中尺度天氣系統(tǒng)，并且提供高分辨率，括空間的精細(xì)產(chǎn)品，能有效提高由渤海灣海風(fēng)鋒造成強對流天氣的預(yù)警時效。依據(jù)海陸風(fēng)的氣象要素基本特征和多普勒雷達(dá)產(chǎn)品分別識別海風(fēng)鋒，并進(jìn)行對比分析。對于滄州新一代天氣雷達(dá)對本地天氣應(yīng)用具有重要意義。

1、資料與方法

本文使用2015～2016年全年滄州地區(qū)氣象觀測站逐小時氣象資料分析海風(fēng)時空分布特征。其中以黃驊站為近海站代表，渤海新區(qū)埕海一號站為海上站代表?；贏zorin～Molina等[8]研究海陸風(fēng)的定義標(biāo)準(zhǔn)，并參照高佳琦等[9]對海風(fēng)日篩選方法的分析結(jié)果，通過如下標(biāo)準(zhǔn)建立2015、2016年渤海灣西岸海風(fēng)日數(shù)據(jù)集，包括海風(fēng)日個例共計48個。并使用滄州新一代天氣雷達(dá)監(jiān)測資料對以上48個海風(fēng)鋒過程逐個分析。

2、滄州新一代天氣雷達(dá)對海風(fēng)鋒的可識別性評估

2.1、對海風(fēng)鋒的識別率

2015～2016年渤海灣西岸海風(fēng)日數(shù)據(jù)集48個個例中，有17個能夠清楚的識別出海風(fēng)鋒，總識別率達(dá)35.4%。其中，6月、7月和9月識別率達(dá)一半及以上，分別達(dá)到50%、70%和66.7%。汛期6～9月25次海風(fēng)日個例中有14個可識別出海風(fēng)鋒，識別率達(dá)56%。

2.2、多普勒天氣雷達(dá)對海風(fēng)鋒最大識別距離

滄州多普勒天氣雷達(dá)對海風(fēng)鋒的最大識別距離在10.7km～110km之間，平均最大識別距離53.1km。最大識別距離超過100km的有2次，不足30km的有2次。滄州多普勒天氣雷達(dá)對海風(fēng)鋒的最大識別距離一般在30～100km之間。

2.3、多普勒雷達(dá)的各種基本產(chǎn)品海風(fēng)鋒的識別情況

三種多普勒天氣雷達(dá)基本產(chǎn)品中，海風(fēng)鋒的識別主要在反射率因子產(chǎn)品上特征有最為明顯，徑向速度產(chǎn)品上可識別率在50%左右，速度譜寬產(chǎn)品可識別率在37%左右。

2.4、造成雷達(dá)無法識別海風(fēng)鋒的原因分析

造成多普勒雷達(dá)無法識別海風(fēng)鋒的原因很多。根據(jù)個例統(tǒng)計和經(jīng)驗分析，主要原因有：（1）天氣雷達(dá)觀測體系原因。根據(jù)中國氣象局多普勒天氣雷達(dá)觀測規(guī)范，汛期施行24小時監(jiān)測，非汛期施行白天觀測（10：00～15：00時），而海風(fēng)多出現(xiàn)在14：00～18：00時前后，造成非汛期河北大部分時段的海風(fēng)鋒無法被雷達(dá)監(jiān)測。（2）多普勒天氣雷達(dá)本身的監(jiān)測能力原因。由于海風(fēng)鋒在多普勒雷達(dá)上的回波強度較弱，可能致使地物雜波、天氣回波掩蓋海風(fēng)鋒回波的情況而無法被識別。同時，由于雷達(dá)探測高度隨著探測距離的增加而增加，對于高度低，移動距離短海陸風(fēng)，導(dǎo)致位于雷達(dá)最低探測仰角以下的海風(fēng)鋒而無法識別。（3）由于氣象要素的原因而無法識別。統(tǒng)計表明陣風(fēng)鋒回波在風(fēng)速脈動強、相對濕度大時容易被識別，當(dāng)海風(fēng)風(fēng)速不大又相對濕度比較小的季節(jié)容易造成無法識別。

3、渤海灣海風(fēng)鋒的雷達(dá)回波特征

3.1 2015年7月23日個例分析

圖1中顯示的是2015年7月23日多普勒雷達(dá)監(jiān)測到的一次完整海風(fēng)鋒過程，北京時間14：30在雷達(dá)站東北側(cè)距離雷達(dá)站20km出現(xiàn)一條70km長，回波強度10～15dBz的帶狀回波，15：12回波長度達(dá)到120km，15：54帶狀回波經(jīng)過滄州上空，16：48帶狀回波在雷達(dá)站西南側(cè)距離長度增至150km，回波強度15～20dBz；17：12回波持續(xù)向西南方向推進(jìn)，海風(fēng)鋒過后，有回波單體生成；17：42海風(fēng)鋒長度發(fā)展為近200km，強度維持，繼續(xù)向西南方向推進(jìn)，距離雷達(dá)站50km，此時為該海風(fēng)鋒回波特征最明顯時期；18：12海風(fēng)鋒長度減為150km；18：36海風(fēng)鋒繼續(xù)向西南移動，強度減弱，長度減??；19：06海風(fēng)鋒基本消失。從形成到消散，基本寬度在5km左右，強度基本不超過25dBz。

3.2海風(fēng)鋒雷達(dá)回波特征

根據(jù)可識別的17個個例的演變過程分析，多普勒天氣雷達(dá)可以監(jiān)測完整的海風(fēng)鋒過程，且其在反射率因子產(chǎn)品圖上有以下特征：（1）在低仰角的基本反射率產(chǎn)品上最為常見，抬高仰角，窄帶回波則減弱消失。這是由于海風(fēng)鋒是邊界層的中尺度天氣系統(tǒng)。（2）表現(xiàn)為強度弱、平行于渤海灣、移動緩慢的窄帶回波。反射率因子產(chǎn)品強度一般僅維持在15～25dBz，最大強度一般不超過35dBz，長度約為50～200km，寬度通常只有2～5km，高度一般在2km以下。（3）回波移動速度較為緩慢、持續(xù)時間較長。一般情況下，觸發(fā)出雷暴云團(tuán)或有降雨伴隨的海風(fēng)鋒移動速度要快于沒有天氣發(fā)生的海風(fēng)鋒回波，持續(xù)時間一般在1～5h，移動速度多在8～25km/h。

4 結(jié)論

（1）滄州新一代多普勒天氣雷達(dá)對海陸風(fēng)識別率達(dá)35.4%，其中汛期6～8月雷達(dá)識別率達(dá)56%，說明滄州新一代多普勒SA波段天氣雷對渤海西岸的海陸風(fēng)現(xiàn)象識別能力較強。

（2）通過統(tǒng)計分析，可以得出雷達(dá)識別海風(fēng)鋒的一些基本特征。對于分析渤海灣海風(fēng)鋒與強對流天氣發(fā)生、發(fā)展的演變關(guān)系，及早發(fā)布災(zāi)害性天氣警報具有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖曉農(nóng)，俞小鼎，王迎春.北京地區(qū)一次罕見的雷暴大風(fēng)過程特征分析[J].高原氣象，2008，27（6）：1356-1362.

[2]王彥，呂江津，王慶元，等.一次雷暴大風(fēng)的中尺度結(jié)構(gòu)特征分析[J].氣象，2006，32（2）：32-36.

[3]俞小鼎，鄭媛媛，張愛明，等.安徽一次強烈龍卷的多普勒天氣雷達(dá)分析[J].高原氣象，2006，25（5）：915-923.

[4]李國翠，郭衛(wèi)紅，王麗榮，等.陣風(fēng)鋒在短時大風(fēng)預(yù)報中的應(yīng)用[J].氣象，2006，32（8）：36-41.

[5]劉勇，王楠，劉黎平.陜西兩次陣風(fēng)鋒的多普勒雷達(dá)和自動氣象站資料分析[J].高原氣象，2007，26（2）：380-388.

[6]王彥，李勝山，王慶元，等.渤海灣海風(fēng)鋒雷達(dá)產(chǎn)品特征[J].氣象，2006，32（12）：46-50.

[7]盧煥珍，趙玉潔，俞小鼎，等.雷達(dá)觀測的渤海灣海陸風(fēng)輻合線與自動站資料的對比分析[J].氣象，2008，34（9）：57-63.

[8]AzorinMolinaC，TijmS，ChenD.Developmentofselectionalgorithmsanddatabasesforseabreezestudies[J].TheoreticalandAppliedClimatology，2011，106（3-4）：531-546.

[9]高佳琦，苗峻峰，許啟慧.海陸風(fēng)識別方法研究進(jìn)展[J].氣象科技，2013，41（1）：94-99.