謝曉林, 胡 迪, 羅宇昂, 李 翔, 王 杰, 景號(hào)然

(1.四川省氣象探測(cè)數(shù)據(jù)中心,四川 成都 610072;2.高原與盆地暴雨旱澇災(zāi)害四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610072;3.四川省氣象臺(tái),四川 成都 610072)

0 引言

區(qū)域性強(qiáng)降水常伴隨雷電、大風(fēng)等災(zāi)害性過程,災(zāi)害性天氣的預(yù)報(bào)是目前世界性的難題,仍未得到完全解決[1-2]。四川地形特殊,西高東低,川西高原及攀西地區(qū)夏季降雹多發(fā),成都平原夏季多夜雨并伴有閃電大風(fēng),短時(shí)強(qiáng)降水常引發(fā)城市內(nèi)澇[3-4]。2020年8月11日08時(shí)(北京時(shí),下同)四川省氣象臺(tái)發(fā)布近7年來的首個(gè)暴雨橙色預(yù)警,成都市共出現(xiàn)暴雨72站,大暴雨193站,特大暴雨9站,單日最大單站雨量為373.8 mm,城市交通癱瘓,河流漫堤,形成內(nèi)澇,造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。

多普勒天氣雷達(dá)是監(jiān)測(cè)中小尺度災(zāi)害性天氣系統(tǒng)的主要工具,它能提供反射率因子、徑向速度等數(shù)據(jù),從而得到降水過程的強(qiáng)度信息或降水粒子運(yùn)動(dòng)的徑向風(fēng)速特征[5]。近代天氣預(yù)報(bào)技術(shù)的快速進(jìn)步除了得益于數(shù)值預(yù)報(bào)外,天氣雷達(dá)等遙感觀測(cè)技術(shù)也有很大功勞[6-7]。四川現(xiàn)有由12部多普勒天氣雷達(dá)組成的觀測(cè)網(wǎng),盆地內(nèi)的觀測(cè)覆蓋較完整,川西高原及攀西地區(qū)由于地形復(fù)雜、建設(shè)難度大等原因,雷達(dá)覆蓋區(qū)域不足40%。

閃電定位儀能通過閃電輻射的聲、光、電磁場(chǎng)特性來探測(cè)雷電過程,通過自動(dòng)化組網(wǎng),可精確定位閃電發(fā)生的位置、強(qiáng)度等信息,對(duì)開展雷暴預(yù)報(bào)、森林防火、氣象防災(zāi)減災(zāi)、人工影響天氣等工作有很大促進(jìn)作用[8]。四川已經(jīng)建成由24部閃電定位儀加24部大氣電場(chǎng)儀構(gòu)成的雷電監(jiān)測(cè)網(wǎng),在2019年四川木里森林火災(zāi)、2020年四川涼山森林火災(zāi)等防災(zāi)減災(zāi)氣象服務(wù)中發(fā)揮了重要作用。

利用新一代天氣雷達(dá)結(jié)合閃電定位儀對(duì)強(qiáng)降水進(jìn)行預(yù)測(cè)分析,對(duì)閃電的形成、雷暴云的生消、防雷防災(zāi)、城市內(nèi)澇預(yù)防都有重要意義[9-10]。研究表明,當(dāng)對(duì)流層中層有干空氣侵入,下層氣流具有較大不穩(wěn)定性,低層環(huán)境氣溫直減率較大時(shí)有利于雷暴的出現(xiàn)[11]。龍柯吉等[12]將影響四川的雷暴大風(fēng)系統(tǒng)分為5大類,分別為混合性大風(fēng)類,深厚低槽(低渦)后部類、低槽(切變)東移類、副熱帶高壓西側(cè)切變類和東風(fēng)擾動(dòng)類,不同種類的系統(tǒng)有著不同的雷達(dá)回波特征,而相同系統(tǒng)種類在不同時(shí)間段的雷達(dá)回波有何特征并未有深入研究。雷達(dá)徑向速度圖中同一方向的速度區(qū)出現(xiàn)零速度閉合線,說明存在逆風(fēng)區(qū),反映了強(qiáng)對(duì)流天氣的生消特征和渦旋結(jié)構(gòu),研究逆風(fēng)區(qū)在雷暴云中的回波特征有重要意義[13]。國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)常將天氣雷達(dá)探測(cè)到的閃電回波進(jìn)行個(gè)例分析,而少有結(jié)合閃電定位儀,對(duì)閃電發(fā)生的位置與強(qiáng)度和雷達(dá)反射率因子、速度等產(chǎn)品信息之間關(guān)聯(lián)特征的深入分析[14-16]。成都“8·11”強(qiáng)對(duì)流天氣過程共探測(cè)到11957次,單日閃電次數(shù)占整個(gè)汛期的近1/3,利用天氣雷達(dá)和閃電定位儀數(shù)據(jù),分析整個(gè)強(qiáng)對(duì)流天氣的生消過程,結(jié)合天氣形勢(shì)和環(huán)流背景,提取雷暴過程的強(qiáng)度和速度特征,并統(tǒng)計(jì)整個(gè)汛期雷暴過程這些特征的出現(xiàn)頻次,驗(yàn)證特征結(jié)果的典型性,以期能提高對(duì)強(qiáng)雷暴天氣的預(yù)警預(yù)報(bào)時(shí)效。

1 資料

利用架設(shè)于成都市區(qū)的新一代天氣雷達(dá)(CINRAD/SC)和成都周邊的4部閃電定位儀,分析2020年4-9月汛期的所有雷暴數(shù)據(jù),得到雷達(dá)數(shù)據(jù)與閃電數(shù)據(jù)特性關(guān)系。

表1 成都新一代天氣雷達(dá)站與閃電定位儀的位置分布

雷達(dá)數(shù)據(jù)采用成都雷達(dá)連續(xù)VCP21模式體掃基數(shù)據(jù),閃電數(shù)據(jù)采用4部閃電定位儀探測(cè)到的成都雷達(dá)觀測(cè)區(qū)域內(nèi)的閃電發(fā)生時(shí)間、經(jīng)度、緯度、強(qiáng)度、極性。

2 2020年汛期雷達(dá)和閃電數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

由于天氣雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率為6 min,閃電定位儀時(shí)間分辨率為2 min,閃電發(fā)生時(shí)間與雷達(dá)數(shù)據(jù)時(shí)間無法準(zhǔn)確對(duì)應(yīng),通過編程將雷達(dá)反射率因子數(shù)據(jù)和閃電發(fā)生時(shí)間、位置進(jìn)行統(tǒng)計(jì),盡量減少時(shí)間匹配誤差。圖1給出了2020年主汛期(4-9月)成都雷達(dá)反射率因子與閃電定位儀閃電強(qiáng)度數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

圖1 反射率因子與閃電強(qiáng)度對(duì)比散點(diǎn)圖

2020年4-9月成都區(qū)域共探測(cè)到35373次閃電過程,其中4月發(fā)生30次,5月發(fā)生608次,6月發(fā)生5612次,7月發(fā)生2422次,8月發(fā)生26433次,9月發(fā)生268次。與雷達(dá)數(shù)據(jù)對(duì)比,由圖1(a)可見成都4月雷暴少,強(qiáng)度弱,無明顯特征可供分析;2020年5月成都雷達(dá)探測(cè)范圍內(nèi)共發(fā)生1644次閃電過程,由圖1(b)可見反射率因子大于40 dBZ后,閃電數(shù)量明顯增加,且反射率因子介于40～60 dBZ時(shí),閃電發(fā)生最為頻繁,閃電強(qiáng)度主要集中在20～60 kA。圖1(c)～(e)給出了6-8月成都雷達(dá)觀測(cè)范圍內(nèi)的21255次閃電過程的反射率因子與閃電強(qiáng)度對(duì)比散點(diǎn)圖,它們都有相似的特征,反射率因子大于15 dBZ后,閃電發(fā)生頻次明顯增加;反射率因子介于40～60 dBZ時(shí),雷電活動(dòng)最為頻繁,閃電強(qiáng)度主要集中在30～100 kA。由圖1(f)可見9月成都雷暴活動(dòng)較8月明顯減少,雖有強(qiáng)度超過100 kA的閃電發(fā)生,但數(shù)量不大,不足以形成災(zāi)害。

通過分析可以發(fā)現(xiàn),2020年4月為汛前,成都發(fā)生的強(qiáng)對(duì)流過程較少,雷雨天氣主要發(fā)生在清明后,春雷強(qiáng)度不大,閃電強(qiáng)度低于100 kA。5月進(jìn)入汛中后,閃電發(fā)生的次數(shù)多、強(qiáng)度大,且以8月數(shù)量最多,占比超過7成。其中,8月11日共計(jì)發(fā)生閃電11957次,占全月的45.23%,整個(gè)汛期的33.80%。到9月汛末,閃電次數(shù)急劇減少。

3 “8·11”成都強(qiáng)降水個(gè)例分析

2020年8月11日四川省氣象臺(tái)發(fā)布了近7年來的首個(gè)暴雨橙色預(yù)警,北方的冷氣團(tuán)與南方的暖氣團(tuán)在四川盆地西部形成明顯的氣團(tuán)“對(duì)峙”現(xiàn)象,帶來了持續(xù)性強(qiáng)降雨天氣過程。由于處在迎風(fēng)坡方向,成都西部地區(qū)降水最為明顯。圖2給出了8月11日00時(shí)至12日00時(shí)成都降水量分布圖。

圖2 8月11日0時(shí)-12日0時(shí)成都降水量分布圖

成都市共出現(xiàn)暴雨72站,大暴雨193站,特大暴雨9站,單站最大雨量為373.8 mm。

3.1 天氣形勢(shì)和環(huán)流背景

200 hPa南亞高壓脊線位置偏南,在28°N附近。從500 hPa高度場(chǎng)(圖3a)來看,中高緯地區(qū)為兩槽一脊的形勢(shì),四川盆地西部存在低槽。11日08時(shí)到12日08時(shí),槽線一直在盆地西部邊緣擺動(dòng),隨著西太平洋副高的西進(jìn),13日08時(shí)槽線明顯東移,槽前的上升氣流配合副高前端持續(xù)偏南暖濕氣流為盆地內(nèi)降水提供了適宜的動(dòng)力和水汽條件。從低層動(dòng)力條件(圖3b)來看,11日08時(shí)700 hPa在甘孜州西部白玉縣附近有西南渦生成,并在之后兩天迅速東移至盆地內(nèi),西南低渦的存在提升了盆地區(qū)域上升氣流的同時(shí)進(jìn)一步加速了中低層偏南暖濕氣流進(jìn)入盆地降水區(qū)。

圖3 8月11日08時(shí)-13日08時(shí)500 hPa高度場(chǎng)與低層系統(tǒng)演變圖

3.2 閃電次數(shù)與降水量關(guān)系對(duì)比

圖4給出了8月11日00時(shí)-8月12日03時(shí)閃電發(fā)生次數(shù)與小時(shí)最大降水量的對(duì)比圖。可見當(dāng)日閃電的發(fā)生主要集中在3個(gè)時(shí)間段,分別是11日06-07時(shí),共發(fā)生閃電4923次,其中負(fù)閃4675次,閃電發(fā)生區(qū)域的小時(shí)降水量均超過50 mm,分別達(dá)到77.5 mm和80.6 mm;11日13時(shí),發(fā)生閃電741次,其中負(fù)閃706次,閃電發(fā)生區(qū)域的小時(shí)降水量為64.6 mm;11日22時(shí)-12日00時(shí),共發(fā)生閃電2081次,其中負(fù)閃1966次,閃電發(fā)生區(qū)域的小時(shí)降水量分別為68.3 mm、69.2 mm和99.8 mm。

圖4 11日00時(shí)-12日03時(shí)閃電次數(shù)與最大降水量的對(duì)比圖

8月11日00時(shí)-12日03時(shí)的最大降水量分布呈多波峰的分布,閃電發(fā)生的密集時(shí)間段,能對(duì)應(yīng)到較強(qiáng)的降水量,如11日06-07時(shí)(時(shí)段1)。而強(qiáng)降水發(fā)生時(shí),閃電發(fā)生不一定頻繁,如11日17時(shí)(時(shí)段2)最大降水量達(dá)到90.1 mm,而對(duì)應(yīng)的閃電發(fā)生次數(shù)僅為95次。

在同一降水個(gè)例時(shí)間區(qū)間內(nèi),同樣具有較強(qiáng)降水的前提下,時(shí)段1和時(shí)段2閃電次數(shù)差別巨大,下文將根據(jù)現(xiàn)有資料,從雷達(dá)回波強(qiáng)度,速度場(chǎng),VIL、回波垂直結(jié)和閃電位置等方面對(duì)其特征進(jìn)行對(duì)比,找到雷暴云的雷達(dá)回波典型特征。

3.3 雷暴云的雷達(dá)與閃電數(shù)據(jù)對(duì)比分析

組合反射率(CR)是根據(jù)雷達(dá)體掃基數(shù)據(jù),將各個(gè)高度的最大反射率因子投影到同一等高面得到的二次產(chǎn)品,反映了反射率因子最大值的水平分布。垂直積分液態(tài)水含量(VIL)是根據(jù)雷達(dá)體掃基數(shù)據(jù),通過反演算法得到。由于業(yè)務(wù)雷達(dá)體掃模式的局限,得到的液態(tài)水含量雖有一定誤差,但也能定性地說明雷暴云中液態(tài)水含量分布與閃電位置分布的特性關(guān)系[17]。

3.3.1 時(shí)段1雷達(dá)CR產(chǎn)品、VIL產(chǎn)品與閃電位置分布的對(duì)比分析

圖5給出了11日06-07時(shí)(時(shí)段1)雷達(dá)CR產(chǎn)品、VIL產(chǎn)品與閃電位置分布的對(duì)比關(guān)系,可見強(qiáng)回波中心主要集中在成都雷達(dá)西南方向,南北跨度超過100 km,東西方向跨度在80 km左右,回波強(qiáng)度普遍超過40 dBZ,最強(qiáng)中心可達(dá)58 dBZ。06時(shí)47分(圖5d)逐漸分離為3個(gè)部分,到07時(shí)03分(圖5e)時(shí)完全分離,而強(qiáng)度并未有明顯減小。另外,位于成都北偏東方向100 km處有零散的強(qiáng)回波,06時(shí)04分(圖5a)可見3個(gè)小的局地性單體,每個(gè)單體半徑為5 km左右。06時(shí)15分(圖5b)3個(gè)單體回波合并為1個(gè)條形單體,有一個(gè)強(qiáng)度大于40 dBZ的質(zhì)心,大概維持了30 min后,07時(shí)14分(圖5f)強(qiáng)度開始減弱。

圖5 時(shí)段1雷達(dá)CR產(chǎn)品、VIL產(chǎn)品與閃電位置分布對(duì)比圖

從閃電發(fā)生的位置分布圖可見該時(shí)段雷暴發(fā)生密集,其中06時(shí)00分-30分(圖5i)共發(fā)生閃電1153次,其中負(fù)閃1104次;06時(shí)30分-07時(shí)00分發(fā)生閃電1184次,其中負(fù)閃1134次;07時(shí)00分-30分發(fā)生閃電1292次,其中負(fù)閃1216次;07時(shí)30分-08時(shí)00分發(fā)生閃電1294次,其中負(fù)閃1221次。雷達(dá)強(qiáng)回波帶主要集中在成都西南方,閃電發(fā)生位置與雷達(dá)強(qiáng)回波帶位置有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。雷達(dá)北方雖然有尺度較小的強(qiáng)回波帶,但是未有較強(qiáng)閃電過程發(fā)生。可以看出,閃電發(fā)生位置呈東移趨勢(shì),這與雷達(dá)強(qiáng)回波帶的移動(dòng)關(guān)系也有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,且閃電發(fā)生的密集區(qū)域與雷達(dá)反射率因子大于40 dBZ的區(qū)域也有正相關(guān)性。

對(duì)比VIL產(chǎn)品可見,06時(shí)25分(圖5m)VIL的大值區(qū)集中在雷達(dá)西南方,最大值超過25 kg·m-2,VIL大值區(qū)的分布與閃電位置分布有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,閃電發(fā)生密集的區(qū)域,其VIL產(chǎn)品都會(huì)有一個(gè)超過10 kg·m-2的質(zhì)心(圖5m～5p)。

3.3.2 時(shí)段1雷達(dá)徑向速度特征分析

圖6給出了時(shí)段1兩個(gè)時(shí)次的雷達(dá)徑向速度,其中圖6(a)～6(c)為06 時(shí)15 分雷達(dá)1.5°、3.4°和9.9°3個(gè)仰角的徑向速度圖,圖6(d)～6(f)為07時(shí)35分對(duì)應(yīng)3個(gè)仰角的徑向速度圖。對(duì)比圖(5b)可見,06時(shí)15分,強(qiáng)回波中心位于雷達(dá)西南方向,低層有明顯輻合(圖6a),中層存在零速度閉合線,稱為逆風(fēng)區(qū),且逆風(fēng)區(qū)位置正好位于反射率因子大值區(qū)域(圖6b),高層有明顯的輻散特性(圖6c);07時(shí)35分,強(qiáng)回波中心移動(dòng)到雷達(dá)南方,回波低層和中層依然存在明顯的輻合特性與逆風(fēng)區(qū)(圖6d～6e),高層存在輻散特性(圖6f)。雷達(dá)北方存在速度大值區(qū),與強(qiáng)回波中心位置無重合關(guān)系。

圖6 時(shí)段1雷達(dá)徑向速度圖

3.3.3 時(shí)段2雷達(dá)CR產(chǎn)品、VIL產(chǎn)品與閃電位置分布的對(duì)比分析

圖7給出了8月11日17時(shí)08分-51分(時(shí)段2)雷達(dá)CR產(chǎn)品、VIL產(chǎn)品與閃電位置分布的對(duì)比關(guān)系?？梢?7時(shí)08分雷達(dá)西南方形成一個(gè)強(qiáng)回波中心,最強(qiáng)反射率因子超過50 dBZ,發(fā)生閃電57次,最大降水量發(fā)生在西南方的新津站,小時(shí)降水量90.1 mm;17時(shí)24分,強(qiáng)回波依然未減弱,17時(shí)00分-24分共發(fā)生閃電90次,占該小時(shí)總閃電數(shù)量的94.74%,17時(shí)51分,回波強(qiáng)度開始減弱,閃電發(fā)生次數(shù)也相應(yīng)減少。

圖7 時(shí)段2雷達(dá)CR產(chǎn)品、VIL產(chǎn)品與閃電位置分布對(duì)比圖

對(duì)比VIL產(chǎn)品可見,17時(shí)08分(圖7g)VIL的大值區(qū)集中在雷達(dá)西南方,最大值超過20 kg·m-2,VIL大值區(qū)的分布與閃電位置分布有較好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。閃電主要發(fā)生在17時(shí)24分以前,該時(shí)間段的VIL產(chǎn)品都可見一個(gè)大于10 kg·m-2的質(zhì)心,該特征與時(shí)段1相符。

3.3.4 時(shí)段2雷達(dá)徑向速度特征分析

圖8(a)～8(c)給出了17時(shí)24分時(shí)段2的1.5°、3.4°和9.9°3個(gè)仰角的徑向速度。可見時(shí)段2低層無明顯輻合特征,強(qiáng)回波中心有逆風(fēng)區(qū)(圖8a),該段時(shí)間有部分閃電發(fā)生,雷達(dá)東北方存在速度大值區(qū),速度超過20 m·s-1,而反射率因子不超過40 dBZ;中層有一定輻合特征(圖8b);高層無輻散特征(圖8c)。圖9(d)～9(f)給出了17時(shí)51分時(shí)段2的1.5°、3.4°和9.9°3個(gè)仰角的徑向速度。低層逆風(fēng)區(qū)消失,該段時(shí)間閃電發(fā)生很少,其他層仰角與17時(shí)24分速度特征相同?？梢姶韺?duì)流運(yùn)動(dòng)的逆風(fēng)區(qū)與閃電的發(fā)生有正相關(guān)性,同時(shí),與時(shí)段1相比,在反射率因子都超過40 dBZ、速度場(chǎng)都存在逆風(fēng)區(qū)的情況下,代表了對(duì)流的存在,而速度場(chǎng)低層存在輻合區(qū),高層存在輻散區(qū)的特征是對(duì)流是否旺盛的關(guān)鍵。

圖8 時(shí)段2雷達(dá)徑向速度圖

3.3.5 時(shí)段1和時(shí)段2雷達(dá)反射率因子垂直剖面圖特征分析

圖9(a)～9(c)是時(shí)段1在11日06時(shí)15分、06時(shí)47分和07時(shí)14分3個(gè)時(shí)次的反射率因子垂直剖面圖。可見06時(shí)15分,時(shí)段1對(duì)流發(fā)展旺盛,云頂高度超過15 km,質(zhì)心在6 km左右,水平寬度超過65 km;06時(shí)47分時(shí)段1開始分裂成3個(gè)單體,質(zhì)心下移,高度在5 km左右,水平寬度仍然在60 km左右;07時(shí)14分時(shí)段1繼續(xù)分裂,質(zhì)心繼續(xù)下移到5 km以下,并且水平寬度已經(jīng)超過80 km,強(qiáng)度始終維持在一個(gè)較高的水平,對(duì)流運(yùn)動(dòng)旺盛,閃電發(fā)生頻次密集。原因是質(zhì)心下移到零度層高度附近時(shí),此時(shí)云中冰粒和雨滴通過彼此碰撞和感應(yīng)起電,云地間的電場(chǎng)因?yàn)殚W電放電而破壞,同時(shí)恢復(fù)快,此時(shí)閃電多發(fā)且頻率較高。

圖9(d)～9(f)是時(shí)段2在11日17時(shí)08分、17時(shí)24分和17時(shí)51分的反射率因子垂直剖面圖?？梢姇r(shí)段2的垂直高度低于時(shí)段1,云頂高度仍然超過10 km,由于對(duì)流不夠旺盛,質(zhì)心高度不超過5 km,位于融化層高度以下,水平寬度不超過20 km;17時(shí)24分質(zhì)心下移到2.5 km左右,強(qiáng)度依然超過45 dBZ,水平寬度維持在20 km左右,到17時(shí)51分,時(shí)段2已經(jīng)明顯減弱,雖然有一定的強(qiáng)度,但是水平尺度不超過5 km。

圖9 時(shí)段1與時(shí)段2雷達(dá)反射率因子垂直剖面對(duì)比圖

3.3.6 雷暴云雷達(dá)回波特征統(tǒng)計(jì)分析

通過對(duì)比同一雷暴天氣過程中的兩個(gè)不同時(shí)間段的數(shù)據(jù),得到雷暴云發(fā)生閃電時(shí)的4個(gè)雷達(dá)回波特征。分別是速度場(chǎng)中層存在逆風(fēng)區(qū)(RW)、速度場(chǎng)低層存在輻合區(qū),高層存在輻散區(qū)的特征(VEL)、閃電位置與雷達(dá)VIL超過10 kg·m-2的區(qū)域呈正相關(guān)對(duì)應(yīng)關(guān)系(VIL10)和雷達(dá)反射率質(zhì)心下移特征(CD),統(tǒng)計(jì)2020年4-9月的35373次閃電過程中這4種特征發(fā)生占比情況(圖10),RW特征占比85.94%,VEL特征占比66.15%,VIL10占比82.83%,CD占比為75.19%。另外,當(dāng)4種特征同時(shí)出現(xiàn)時(shí),閃電強(qiáng)度大,頻率高,占比14.27%。

圖10 4種雷暴云回波特征占比柱狀圖

通過對(duì)雷暴云發(fā)生閃電時(shí)的4個(gè)雷達(dá)回波特征在主汛期所有閃電過程的占比分析,發(fā)現(xiàn)回波特征的出現(xiàn)頻率高,具有很好的代表性和典型性,這對(duì)預(yù)報(bào)員提高雷暴云的識(shí)別和災(zāi)害預(yù)警速度有一定參考價(jià)值。

4 結(jié)束語

通過以上分析,得如下結(jié)論:

(1)2020年4-9月,成都地區(qū)閃電8月發(fā)生最為頻繁,占整個(gè)汛期的74.72%;閃電主要發(fā)生在雷達(dá)反射率因子40～60 dBZ,強(qiáng)度一般低于100 kA。

(2)通過對(duì)比“8·11”成都強(qiáng)降水過程雷達(dá)和閃電數(shù)據(jù),得到4個(gè)雷暴云的雷達(dá)回波特征,并在整個(gè)汛期的閃電過程中進(jìn)行典型性驗(yàn)證。特征1在雷暴云對(duì)流發(fā)生的過程中,雷達(dá)中低層仰角徑向速度存在逆風(fēng)區(qū),位置與強(qiáng)回波中心對(duì)應(yīng),此時(shí)有閃電發(fā)生;速度大值區(qū)和強(qiáng)回波中心位置不重合;逆風(fēng)區(qū)可作為對(duì)流云中閃電發(fā)生的標(biāo)志。

(3)特征2當(dāng)雷暴云發(fā)展到成熟階段,反射率因子超過40 dBZ時(shí),雷達(dá)徑向速度低層存在輻合,中層存在零速度閉合線,高層存在弱輻散特征,閃電發(fā)生量明顯增加,位置主要分布在雷達(dá)VIL超過10 kg·m-2的區(qū)域附近(特征3)。

(4)特征4雷暴云存在質(zhì)心下移現(xiàn)象。當(dāng)質(zhì)心下移到零度層高度附近時(shí),如質(zhì)心發(fā)生分裂,云中冰粒和雨滴通過彼此碰撞和感應(yīng)起電,云地間的電場(chǎng)因?yàn)殚W電放電而破壞,同時(shí)恢復(fù)得也很快,此時(shí)閃電多發(fā)且頻率較高。

由于天氣雷達(dá)觀測(cè)模式的局限性,雷達(dá)數(shù)據(jù)與閃電資料時(shí)間分辨率相差3倍,雷暴云發(fā)生發(fā)展劇烈,云中風(fēng)場(chǎng)變化很快,雷達(dá)徑向速度并不代表雷暴云中的實(shí)際流場(chǎng),只能分析出一定回波特征。采用雙偏振雷達(dá)增加雷達(dá)觀測(cè)量,相控陣天線加快觀測(cè)時(shí)間分辨率,多雷達(dá)協(xié)同觀測(cè)得到雷暴云實(shí)際風(fēng)場(chǎng)與閃電資料結(jié)合,分析雷暴云不同階段的云中流場(chǎng)關(guān)系還需進(jìn)一步研究。