賀志宇 畢力格 李靜 李漢超
摘 要 利用高分辨率的多普勒天氣雷達(dá),結(jié)合地面實(shí)況雨量資料對2017年8月8日發(fā)生在呼和浩特地區(qū)的一次大范圍降水過程進(jìn)行分析,通過對X波段多普勒雷達(dá)資料的強(qiáng)度場、速度場、反射率因子、風(fēng)廓線等產(chǎn)品的分析,得出相應(yīng)結(jié)論,為今后過程預(yù)報提供參考。
關(guān)鍵詞 反射率因子;風(fēng)廓線
內(nèi)蒙古自治區(qū)擁有近700萬公頃農(nóng)田耕地,人均耕地面積0.24公頃,居全國第一位。河套、土默川、西遼河平原有“谷倉”和“塞外米糧川”之稱,呼和浩特地處內(nèi)蒙古自治區(qū)中部,不僅是內(nèi)蒙古糧食和經(jīng)濟(jì)作物的主要產(chǎn)區(qū),也是國家農(nóng)業(yè)開發(fā)的重點(diǎn)地區(qū),農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)是我市經(jīng)濟(jì)的一個重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。但因其受降水少、水資源貧乏、多大風(fēng)和風(fēng)沙天氣、蒸發(fā)量大及大氣環(huán)境異常等因素影響, 干旱成為我市農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的主要威脅。大面積降水對我市旱情緩解起著至關(guān)重要的作用,因此研究該地區(qū)的降水過程有著非常重要的意義。隨著近幾年多普勒天氣雷達(dá)在全國各地的普及和建設(shè),雷達(dá)觀測數(shù)據(jù)以及由雷達(dá)數(shù)據(jù)反演出的相關(guān)產(chǎn)品不僅為臨近降水預(yù)報和災(zāi)害性天氣的預(yù)警提供了及時豐富的觀測信息,同時也為科學(xué)指揮人工增雨作業(yè)提供了更為廣泛、準(zhǔn)確的科學(xué)依據(jù)。X波段雙偏正多普勒雷達(dá)是一部采用全固態(tài)發(fā)射機(jī)和全相參體制的雙偏正多普勒天氣雷達(dá)。該雷達(dá)具備水平、垂直兩個通道的發(fā)射機(jī)和接收機(jī),能工作在雙發(fā)雙收,單發(fā)單收等多種工作模式,同時采用脈沖壓縮和脈沖補(bǔ)盲技術(shù)具有更高的探測精度和系統(tǒng)穩(wěn)定度,是國內(nèi)比較先進(jìn)的X波段天氣雷達(dá)。
本文利用多普勒天氣雷達(dá)資料結(jié)合常規(guī)天氣圖資料對2017年8月8日10:30-17:30呼和浩特地區(qū)一次強(qiáng)降水過程的多種多普勒雷達(dá)產(chǎn)品特征進(jìn)行分析,總結(jié),得出相應(yīng)結(jié)論,為今后災(zāi)害性天氣預(yù)報以及開展人工影響天氣提供科學(xué)依據(jù)。
1 天氣實(shí)況
2017年8月8日,呼和浩特地區(qū)自西向東出現(xiàn)了一次較強(qiáng)降水過程,此次降水過程從11:30開始,17:30結(jié)束。全市有92個雨情測站出現(xiàn)降雨,其中8個站為大雨,19個為中雨,其余為小雨,最大值出現(xiàn)在武川后店村為42.6mm,最大雨強(qiáng)為13-15時出現(xiàn)在土左白
廟子為22.8mm(見圖1)。此次降水持續(xù)了近6個小時。
2 天氣形勢分析
從08時中尺度分析圖(圖2)可以看出,呼和浩特地區(qū)受500hPa高空槽影響,低空存在明顯的風(fēng)場切變,同時地面存在輻合線抬升作用,從可降水量圖(圖3)上可以看出:呼和浩特地區(qū)大部可降水量達(dá)到20mm,部分地區(qū)達(dá)到了30mm。為此次降水提供了有利條件。
3 多普勒雷達(dá)回波資料分析
3.1 反射率因子、回波頂高分析
從各時段多普勒觀測到的基本反射率因子PPI和回波頂高圖像進(jìn)行分析:8月 8日12時位于雷達(dá)站(E111°49′11″,N40°51′00″)西北部,武川一帶有回波單體出現(xiàn),回波強(qiáng)度在20dBz 左右,回波頂高在9km左右,此次回波還在向上伸展?;夭ㄖ饾u向東移動,隨著時間推移回波范圍不斷擴(kuò)大,強(qiáng)度不斷增強(qiáng),到14時雷達(dá)回波面積明顯加大,回波強(qiáng)度達(dá)到30-35dBz ,局部可達(dá)到40dBz以上,回波頂高>10km。到15時30分雷達(dá)回波圖基本布滿整個雷達(dá)圖,25-30dBz 的回波面積分布比較均勻,回波頂高有所降低,維持在6-9km之間,此時降水比較穩(wěn)定(圖4)。
圖4 組合反射率及回波頂高變化圖
3.2 經(jīng)向速度特征分析
降水開始后,13時26分速度場圖上可以明顯看到零速度線出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)彎,零速度等值線S型和反S型同時存在,說明大氣中同時存在冷暖平流,距離雷達(dá)站較近的零速度等值線整體呈S型,表明風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn),有暖平流。距離雷達(dá)站較遠(yuǎn)的零速度線整體呈反S型,表明風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn),有冷平流。這樣雷達(dá)站上空由低到高形成了由暖到冷的溫度平流變分布,這樣的溫度平流有利于不穩(wěn)定層結(jié)的形成,為水汽的形成及維持創(chuàng)造有利條件,促使降水的發(fā)生,發(fā)展(圖6)。
3.3 垂直風(fēng)廓線特征分析
風(fēng)廓線即風(fēng)隨高度的變化曲線,它對于研究大氣中冷暖平流、切變等中尺度系統(tǒng)以及大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)速規(guī)律有著十分重要的意義。
從風(fēng)廓線圖上可以看出,降水開始前,大氣底層維持偏西風(fēng),隨著高度增加,風(fēng)向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槲鞅憋L(fēng),風(fēng)向隨高度發(fā)生了順轉(zhuǎn),底層大氣有暖平流,不斷的向高空輸送水汽,到5.6km高度時,風(fēng)場發(fā)生了明顯的切變,風(fēng)速由西北風(fēng)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)槲髂巷L(fēng),到6.4km時,則轉(zhuǎn)變?yōu)槠巷L(fēng),此時風(fēng)速達(dá)到了16m/s以上,說明高層風(fēng)向隨高度逆轉(zhuǎn),有冷平流。這與雷達(dá)徑向速度圖特征相一致。這樣的風(fēng)場條件為之后的降水提供了有利條件。
4 結(jié)論
此次降水過程受500hPa高空槽影響,低空存在明顯的風(fēng)場切變,同時地面存在輻合線抬升作用,平均降水量達(dá)到20mm,此次降水過程雷達(dá)回波分布比較均勻,零速度等值線S型和反S型同時存在,由低到高形成了由暖到冷的溫度平流變化分布,為此次降水提供了動力條件。
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